第八章 电泳分离技术培训课件
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区带电泳 ：是在半固相或胶状介质上加 上一个点或一薄层样品溶液，然后加电场， 分子在支持介质上或支持介质中迁移。
是应用最广泛的电泳技术之一。
13
14
15
按电场分：常压（<500V，适用大分 子）、高压（>500V，适用小分子） 仪器装置分：水平式、垂直式、悬架式
16
二、电泳技术原理
④ 适当的凝胶孔径和添加增加介质黏度的物质 （蔗糖或甘油） 会影响介质的有效黏滞度。
22
问题：电泳过程中产热？
后果： a)蛋白质变性，分离失去意义； b)温度升高引起对流，蛋白质区带扩散，降
低分辨率。 解决问题： W（热量）=IE I是电流；E是电压 按Ohm定律还有如下关系：W=I2/K K是 电导率
10
电泳分离：是利用带电粒子在电场中泳
动速度的差别进行分离的方法。 I. 实验室中强有力的分析、鉴定和分离技
术——更大规模的制备应用。 II. 与HPLC相比在可靠性、分辨率、使用
的难易度和成本上具优势。 III. 在生物技术研究和产物分离纯化应用的
是区带电泳。
11
电泳分类
按分离的原理区分： 区带电泳 移界电泳 等速电泳 等电聚焦
8
在医院临床检验中，利用电泳技术分析血 清中的酶及同工酶，可以诊断肾病综合症、 心绞痛、肝硬化、肝癌、多发生骨髓瘤、 恶性肿瘤、乙型肝炎、慢性肝炎等疾病； 分析血色素组份，可以判定血细胞的正常 与异常
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一九八四年九月，美国在航天飞机上首先使用 电泳技术提炼了一种治疗糖尿病的新药----胰岛 素β细胞，为全世界上百万糖尿病患者带来了福 音。电泳技术在太空的应用，更使它一时身价 百倍，由于太空无重力作用，电泳液中不存在 冷热对流现象，从而不影响分离效果。被分离 的物质纯度高，成本低，如治疗血栓病的尿激 酶，在太空生产，产量可以提高四百倍，售价 可降低百分之九十，美国每年患血栓病的人有 一百多万，只此一项即可节约几亿美元。
生物技术研究对象：主要是核酸和蛋白质 蛋白分子带电荷的基团：正电荷（氨基、亚氨 基、酰氨基）、负电荷（羧基、苯酚基、巯 基）； 基团所带电荷的性质和数量随溶液环境（如 pH和离子强度）变化。 蛋白分子在电场内迁移所受到的力（F）与 电场强度（E）及蛋白分子的净电荷成正比 关系。
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另一种表示方法：
① 电泳缓冲液的pH值（决定蛋白分子所带的净 电荷） 调pH值应在允许的范围内（pH4.5-9.5）尽可 能使各组分分子的净电荷数的差异加大。
② 选择适当的缓冲系统（缓冲液种类、浓度和 其他电解质浓度。） 这些都会影响到蛋白质所带的净电荷及蛋白 分子间的相互作用。
③ 表面活性剂的存在会影响蛋白分子间的相互 作用，同时消除了不同蛋白质分子的固有电 荷差异。
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电泳技术发展简史 1809年俄国物理学家Рейсе首次发现电
泳现象。他在湿粘土中插上带玻璃管的正 负两个电极，加电压后发现正极玻璃管中 原有的水层变混浊，即带负电荷的粘土颗 粒向正极移动，这就是电泳现象。 1909年Michaelis首次将胶体离子在电场 中的移动称为电泳。他用不同pH的溶液 在U形管中测定了转化酶和过氧化氢酶的 电泳移动和等电点。
第八章 电泳分离技术
一、概述
电泳技术是指带电荷的供试品（蛋白质、核苷 酸等）在惰性支持介质（如纸、醋酸纤维素、 琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等）中，于电场 的作用下，向其对应的电极方向按各自的速度 进行泳动，使组分分离成狭窄的区带，用适宜 的检测方法记录其电泳区带图谱或计算其含量 (%)的方法。
应用最普遍的是以滤纸或凝胶作为载体，故称 为纸电泳法或凝胶电泳法。
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1959年Raymond和Weintraub利用人工 合成的凝胶作为支持介质，创建了聚丙烯 酰胺凝胶电泳，极大地提高了电泳技术的 分辨率，开创了近代电泳的新时代。30多 年来，聚丙烯酰胺凝胶电泳仍是生物化学 和分子生物学中对蛋白质、多肽、核酸等 生物大分子使用最普遍，分辨率最高的分 析鉴定技术，是检验生化物质的最高纯度： 即"电泳纯"（一维电泳一条带或二维电泳 一个点）的标准分析鉴定方法，至今仍被 人们称为是对生物大分子进行分析鉴定的 最后、最准确的手段，即"Last Check"
μ
由上式可知：蛋白质在电场内迁移速度与它的
净电荷成正比，与它的分子的半径及溶液的黏
度成反比。
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注意：电泳使用的缓冲液的pH值、缓冲剂的类
型、浓度及样品中的盐浓度均需要仔细选择。
原因？
低离子 溶液中，带不同电荷的蛋白分子之间会发 生相静电作用，形成大的分子团，从而影响到迁移 速度； 加大离子强度，可减少此种情况，但会提高电流， 从而产生更多的热量，温度升高会促进蛋白质分子 扩散，使电泳区带变宽，降低分辨率。
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应用最广泛的聚 丙烯酰胺电泳， 具有分子筛作用。
实验证明“在分 子筛范围”内蛋 白质的电泳迁移 速率（u）与蛋白 质分子量的对数 成线性关系，如 图。
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三、电泳技术问题和对策
影响迁移率的有3个因素：
各组分的分子净电荷数； 分子量； 电泳系统介质的有效黏滞度。 此3因素又受控于电泳条件。
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3
1937年瑞典Uppsala大学的s电泳仪， 建立了研究蛋白质的移动界面电泳方法， 并首次证明了血清是由白蛋白及α、β、γ 球蛋白组成的，由于Tiselius在电泳技术 方面作出的开拓性贡献而获得了1948年的 诺贝尔化学奖。
4
从本世纪50年代起，特别是1950年 Durrum用纸电泳进行了各种蛋白质的分 离以后，开创了利用各种固体物质（如各 种滤纸、醋酸纤维素薄膜、琼脂凝胶、淀 粉凝胶等）作为支持介质的区带电泳方法。
6
由80年代发展起来的新的毛细管电泳技术， 是化学和生化分析鉴定技术的重要新发展， 己受到人们的充分重视。
7
电泳技术的重要性
电泳技术是一种先进的检测手段，与其它 先进技术相配合，能创造出惊人的成果， 可使人们用较少代价获得最优效益。比如 它对解决当前人类所面临的食品、能源、 环境和疾病等一系列迫切问题，都有积极 作用，显示出强大的生命力。因此电泳技 术正越来越多地为人们所重视,广泛应用 于各个领域。
区带电泳 ：是在半固相或胶状介质上加 上一个点或一薄层样品溶液，然后加电场， 分子在支持介质上或支持介质中迁移。
是应用最广泛的电泳技术之一。
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按电场分：常压（<500V，适用大分 子）、高压（>500V，适用小分子） 仪器装置分：水平式、垂直式、悬架式
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二、电泳技术原理
④ 适当的凝胶孔径和添加增加介质黏度的物质 （蔗糖或甘油） 会影响介质的有效黏滞度。
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问题：电泳过程中产热？
后果： a)蛋白质变性，分离失去意义； b)温度升高引起对流，蛋白质区带扩散，降
低分辨率。 解决问题： W（热量）=IE I是电流；E是电压 按Ohm定律还有如下关系：W=I2/K K是 电导率
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电泳分离：是利用带电粒子在电场中泳
动速度的差别进行分离的方法。 I. 实验室中强有力的分析、鉴定和分离技
术——更大规模的制备应用。 II. 与HPLC相比在可靠性、分辨率、使用
的难易度和成本上具优势。 III. 在生物技术研究和产物分离纯化应用的
是区带电泳。
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电泳分类
按分离的原理区分： 区带电泳 移界电泳 等速电泳 等电聚焦
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在医院临床检验中，利用电泳技术分析血 清中的酶及同工酶，可以诊断肾病综合症、 心绞痛、肝硬化、肝癌、多发生骨髓瘤、 恶性肿瘤、乙型肝炎、慢性肝炎等疾病； 分析血色素组份，可以判定血细胞的正常 与异常
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一九八四年九月，美国在航天飞机上首先使用 电泳技术提炼了一种治疗糖尿病的新药----胰岛 素β细胞，为全世界上百万糖尿病患者带来了福 音。电泳技术在太空的应用，更使它一时身价 百倍，由于太空无重力作用，电泳液中不存在 冷热对流现象，从而不影响分离效果。被分离 的物质纯度高，成本低，如治疗血栓病的尿激 酶，在太空生产，产量可以提高四百倍，售价 可降低百分之九十，美国每年患血栓病的人有 一百多万，只此一项即可节约几亿美元。
生物技术研究对象：主要是核酸和蛋白质 蛋白分子带电荷的基团：正电荷（氨基、亚氨 基、酰氨基）、负电荷（羧基、苯酚基、巯 基）； 基团所带电荷的性质和数量随溶液环境（如 pH和离子强度）变化。 蛋白分子在电场内迁移所受到的力（F）与 电场强度（E）及蛋白分子的净电荷成正比 关系。
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另一种表示方法：
① 电泳缓冲液的pH值（决定蛋白分子所带的净 电荷） 调pH值应在允许的范围内（pH4.5-9.5）尽可 能使各组分分子的净电荷数的差异加大。
② 选择适当的缓冲系统（缓冲液种类、浓度和 其他电解质浓度。） 这些都会影响到蛋白质所带的净电荷及蛋白 分子间的相互作用。
③ 表面活性剂的存在会影响蛋白分子间的相互 作用，同时消除了不同蛋白质分子的固有电 荷差异。
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电泳技术发展简史 1809年俄国物理学家Рейсе首次发现电
泳现象。他在湿粘土中插上带玻璃管的正 负两个电极，加电压后发现正极玻璃管中 原有的水层变混浊，即带负电荷的粘土颗 粒向正极移动，这就是电泳现象。 1909年Michaelis首次将胶体离子在电场 中的移动称为电泳。他用不同pH的溶液 在U形管中测定了转化酶和过氧化氢酶的 电泳移动和等电点。
第八章 电泳分离技术
一、概述
电泳技术是指带电荷的供试品（蛋白质、核苷 酸等）在惰性支持介质（如纸、醋酸纤维素、 琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等）中，于电场 的作用下，向其对应的电极方向按各自的速度 进行泳动，使组分分离成狭窄的区带，用适宜 的检测方法记录其电泳区带图谱或计算其含量 (%)的方法。
应用最普遍的是以滤纸或凝胶作为载体，故称 为纸电泳法或凝胶电泳法。
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1959年Raymond和Weintraub利用人工 合成的凝胶作为支持介质，创建了聚丙烯 酰胺凝胶电泳，极大地提高了电泳技术的 分辨率，开创了近代电泳的新时代。30多 年来，聚丙烯酰胺凝胶电泳仍是生物化学 和分子生物学中对蛋白质、多肽、核酸等 生物大分子使用最普遍，分辨率最高的分 析鉴定技术，是检验生化物质的最高纯度： 即"电泳纯"（一维电泳一条带或二维电泳 一个点）的标准分析鉴定方法，至今仍被 人们称为是对生物大分子进行分析鉴定的 最后、最准确的手段，即"Last Check"
μ
由上式可知：蛋白质在电场内迁移速度与它的
净电荷成正比，与它的分子的半径及溶液的黏
度成反比。
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注意：电泳使用的缓冲液的pH值、缓冲剂的类
型、浓度及样品中的盐浓度均需要仔细选择。
原因？
低离子 溶液中，带不同电荷的蛋白分子之间会发 生相静电作用，形成大的分子团，从而影响到迁移 速度； 加大离子强度，可减少此种情况，但会提高电流， 从而产生更多的热量，温度升高会促进蛋白质分子 扩散，使电泳区带变宽，降低分辨率。
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应用最广泛的聚 丙烯酰胺电泳， 具有分子筛作用。
实验证明“在分 子筛范围”内蛋 白质的电泳迁移 速率（u）与蛋白 质分子量的对数 成线性关系，如 图。
20
三、电泳技术问题和对策
影响迁移率的有3个因素：
各组分的分子净电荷数； 分子量； 电泳系统介质的有效黏滞度。 此3因素又受控于电泳条件。
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1937年瑞典Uppsala大学的s电泳仪， 建立了研究蛋白质的移动界面电泳方法， 并首次证明了血清是由白蛋白及α、β、γ 球蛋白组成的，由于Tiselius在电泳技术 方面作出的开拓性贡献而获得了1948年的 诺贝尔化学奖。
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从本世纪50年代起，特别是1950年 Durrum用纸电泳进行了各种蛋白质的分 离以后，开创了利用各种固体物质（如各 种滤纸、醋酸纤维素薄膜、琼脂凝胶、淀 粉凝胶等）作为支持介质的区带电泳方法。
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由80年代发展起来的新的毛细管电泳技术， 是化学和生化分析鉴定技术的重要新发展， 己受到人们的充分重视。
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电泳技术的重要性
电泳技术是一种先进的检测手段，与其它 先进技术相配合，能创造出惊人的成果， 可使人们用较少代价获得最优效益。比如 它对解决当前人类所面临的食品、能源、 环境和疾病等一系列迫切问题，都有积极 作用，显示出强大的生命力。因此电泳技 术正越来越多地为人们所重视,广泛应用 于各个领域。