细说电泳
西安道生化工
2022年11月16日 08:39

研究历史

1807年,俄国莫斯科大学的斐迪南·弗雷德里克·罗伊斯(Ferdinand Frederic Reuss)最早发现带电颗粒在电场作用下,向着与其电性相反的电极移动,并称之为电泳(electrophoresis, EP)。1936年瑞典学者A.W.K.蒂塞利乌斯设计制造了移动界面电泳仪,分离了马血清白蛋白的3种球蛋白,创建了电泳技术。1937年Tiselius成功地研制了界面电泳仪进行血清蛋白电泳,它是在一U型管的自由溶液中进行的,电泳后用光学系统使各种蛋白所形成折光率差别成为曲线图象,将血清蛋白分为白蛋白,α1-球蛋白,α2-球蛋白,β-球蛋白和γ-球蛋白五种,随后,Wielamd 和Kanig 等于1948年采用滤纸条做载体,成功地进行了纸上电泳。从那时起,电泳技术逐渐被人们所接受并予以重视,继而发展以滤纸,各种纤维素粉,淀粉凝胶,琼脂和琼脂糖凝胶,醋酸纤维素薄膜,聚丙烯酰胺凝胶等为载体,结合增染试剂如银氨染色,考马斯亮蓝等大大提高和促进生物样品着色与分辨能力,此外电泳分离和免疫反应相结合,使分辨率不断朝着微量和超微量(1ng~0.001ng)水平发展,从而使电泳技术获得迅速推广和应用。

1981年,Jorgenson和Luckas,用75μm内径石英毛细管进行电泳分析,柱效高达40万/m,促进电泳技术发生了根本变革,迅速发展成为可与GC、HPLC相媲美的崭新的分离分析技术——毛细管电泳。至此,电泳已日益广泛地应用于分析化学、生物化学、临床化学、毒剂学、药理学、免疫学、微生物学、食品化学等各个领域。

电荷移动规律

在确定的条件下,带电粒子在单位电场强度作用下,单位时间内移动的距离(即迁移率)为常数,是该带电粒子的物化特征性常数。不同带电粒子因所带电荷不同,或虽所带电荷相同但荷质比不同,在同一电场中电泳,经一定时间后,由于移动距离不同而相互分离。分开的距离与外加电场的电压与电泳时间成正比。

在外加直流电源的作用下,胶体微粒在分散介质里向阴极或阳极作定向移动,这种现象叫做电泳。利用电泳现象使物质分离,这种技术也叫做电泳。胶体有电泳现象,证明胶体的微粒带有电荷。各种胶体微粒的本质不同,它们吸附的离子不同,所以带有不同的电荷。

利用电泳可以确定胶体微粒的电性质,向阳极移动的胶粒带负电荷,向阴极移动的胶粒带正电荷。

一般来讲,金属氢氧化物、金属氧化物等胶体微粒吸附阳离子,带正电荷;非金属氧化物、非金属硫化物等胶体微粒吸附阴离子,带负电荷。因此,在电泳实验中,氢氧化铁胶体微粒向阴极移动,三硫化二砷胶体微粒向阳极移动。利用电泳可以分离带不同电荷的溶胶。例如,陶瓷工业中用的粘土,往往带有氧化铁,要除去氧化铁,可以把粘土和水一起搅拌成悬浮液,由于粘土粒子带负电荷,氧化铁粒子带正电荷,通电后在阳极附近会聚集出很纯净的粘土。工厂除尘也用到电泳。

什么是电泳仪

电泳仪是实现电泳分析的仪器。一般由电源、电泳槽、检测单元等组成。所谓电泳,是指带电粒子在电场中的运动,不同物质由于所带电荷及分子量的不同,因此在电场中运动速度不同,据此可以对不同物质进行定性或定量分析,或将一定混合物进行组分分析或单个组分提取制备。

工作原理

在溶液中能吸附带电质点或本身带有可解离基团的物质颗粒,如蛋白质、氨基酸等,在一定的pH值条件下,于直流电场中必然会受到电性相反的电极吸引而发生移动。不同物质的颗粒在电场中的移动速度除与其带电状态和电场强度有关外,还与颗粒的大小、形状和介质黏度有关。根据这一特征,应用电泳法便可以对不同物质进行定性或定量分析,或将一定混合物进行组分分析或单个组分提取制备,电泳仪正是基于上述原理设计制造的。

电泳仪的分类

移动界面电泳是将被分离的离子(如阴离子)混合物置于电泳槽的一端(如负极),在电泳开始前,样品与载体电解质有清晰的界面。电泳开始后,带电粒子向另一极(正极)移动,泳动速度最快的离子走在最前面,其他离子依电极速度快慢顺序排列,形成不同的区带。只有第一个区带的界面是清晰的,达到完全分离,其中含有电泳速度最快的离子,其他大部分区带重叠。目前所采用的电泳方法,大致可分为3类:显微电泳,自由界面电泳区带电泳。区带电泳应用广泛,区带电泳可分为以下几种类型:

支持物的物理性状

(1)滤纸为支持物的纸电泳;

(2)粉末电泳:如纤维素粉,淀粉,玻璃粉电泳;

(3)凝胶电泳:如琼脂,琼脂糖,硅胶,淀粉胶,聚丙烯酰胺凝胶电泳;

(4)缘线电泳:如尼龙丝,人造丝电泳

支持物的装置形式

(1)平板式电泳:支持物水平放置,是最常用的电泳方式;

(2)垂直板电泳:聚丙烯酰胺凝胶可做成垂直板式电泳。

(3)柱状(管状)电泳:聚丙烯酰胺凝胶可灌入适当的电泳管中做成管状电泳。

pH的连续性

(1)连续pH电泳:如纸电泳,醋酸纤维素薄膜电泳;

(2)非连续pH电泳:如聚丙烯酰胺凝胶盘状电泳;

来源:网络整理

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