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电泳技术——生物化学实验常用技术-2

作者:中华医学网发布时间:2017-10-16 09:41浏览:

琼脂糖凝胶电泳

琼脂糖凝胶电泳是一种以琼脂糖凝胶为支持物的凝胶电泳,其分析原理与其它支持物电泳的最主要区别是:它兼有“分子筛”和“电泳”的双重作用。琼脂糖凝胶具有网络结构,直接参与带电颗粒的分离过程,在电泳中,物质分子通过空隙时会受到阻力,大分子物质在泳动时受到的阻力比小分子大,因此在凝胶电泳中,带电颗粒的分离不仅依赖于净电荷的性质和数量,而且还取决于分子大小,这就大大地提高了分辨能力。琼脂糖系天然的琼脂加工制得,天然琼脂是一种多聚糖,主要由琼脂糖(约占80%)及琼脂胶组成。琼脂糖是由半乳糖及其衍生物构成的中性物质,不带电荷。而琼脂胶是一种含硫酸根和羧基的强酸性多糖,由于这些基团带有电荷,在电场作用下能产生较强的电渗现象,加之硫酸根可与某些蛋白质作用而影响电泳速度及分离效果,而加工制得的琼脂糖凝胶为支持物进行电泳可以克服琼脂不足之处,其优点如下:

1.琼脂糖凝胶电泳操作简单,电泳速度快,样品不需事先处理就可进行电泳。

2.琼脂糖凝胶结构均匀,含水量大(约占98-99%),近似自由电泳,样品扩散度较自由电泳小,对样品吸附极微,电泳图谱清晰,分辨率高,重复性好。

3.琼脂糖透明无紫外吸收,电泳过程和结果可直接用紫外监测及定量测定。

4.电泳后区带易染色,样品易洗脱,便于定量测定。制成干膜可长期保存。琼脂糖凝胶通常制成板状,常用1%琼脂糖作为电泳支持物。电泳缓冲液的pH 在6~9之间,离子强度最适为0.02~0.05。离子强度过高时,将有大量电流通过凝胶,使凝胶中水份大量蒸发,甚至造成凝胶干裂,电泳中应加以避免。由于琼脂糖电泳具有较高分辨率、重复性好,区带易染色、洗脱和定量以及干膜可以长期保存等优点,所以常用于血清蛋白、血红蛋白、脂蛋白、糖蛋白、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶等同工酶的分离和鉴定,为临床某些疾病的鉴别诊断提供了可靠的依据。与免疫化学反应相结合发展成为免疫电泳技术,用于分离和检测抗原。可对目前常用的琼脂糖进行某些修饰,如引入化学基团羟乙基,则可使琼脂糖在65℃左右便能熔化,被称为低熔点琼脂糖。该温度低于DNA的熔点,而且凝胶强度又无明显改变。以此为支持物进行电泳,称为低熔点琼脂糖凝胶电泳,主要应用于DNA研究。如DNA鉴定,DNA限制性内切酶图谱制作等,为DNA分子及其片段分子量测定和DNA分子构象的分析提供了重要手段。

聚丙烯酰胺凝胶电泳

聚丙烯酰胺凝胶是由单体丙烯酰胺和交联剂又称为共聚体的N,N’-甲叉双丙烯酰胺(简称Bis)在加速剂和催化剂的作用下聚合交联成三维网状结构的凝胶,以此凝胶为支持物的电泳称为聚丙烯酰胺凝胶电泳(简称PAGE)。

一.聚丙烯酰胺凝胶所具有的优点:

1.机械强度好,弹性好,透明,无电渗作用,吸附作用极小。

2.化学性能稳定,与待分离物质不起任何化学反应。

3.样品不易扩散,且用量少,其灵敏度可达10-6g。

4.凝胶孔径可调节,根据被分离物的分子量选择合适的浓度,通过改变单体及交联剂的浓度调节凝胶的孔径。

5.分辨率高,尤其在不连续凝胶电泳中,集浓缩、分子筛和电荷效应为一体,因而较醋酸纤维素薄膜电泳、琼脂糖电泳等有更高的分辨率。

PAGE应用范围广,可用于蛋白质、酶、核酸等生物大分子的分离、定性、定量及少量的制备,还可测定分子量、等电点等。聚丙烯酰胺凝胶电泳可分为圆盘电泳、垂直板型电泳、梯度凝胶电泳、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳、等电聚焦电泳及双向电泳等技术。盘状电泳是在垂直的玻璃管内,利用不连续的缓冲液、pH和凝胶孔径进行电泳而命名的。垂直板型电泳是将聚丙烯酰胺凝胶聚合成薄板状凝胶,竖直进行电泳,其优点是:在同一条件下可电泳多个要比较的样品,重复性好。在聚丙烯酰胺凝胶体系中加入十二烷基硫酸钠(SDS),SDS带有大量负电荷,当其与蛋白质结合时,所带的负电荷大大超过了天然蛋白质原有的电荷,从而消除和遮盖了不同种类蛋白质间原有电荷的差异,均带有相同电荷,因而可利用分子量差异将各种蛋白质分开。SDS可使蛋白质的氢键、疏水键打开,因此它与蛋白质结合后,还可引起蛋白质构,[象的改变。基于此,蛋白质-SDS复合物在凝胶电泳中的迁移率不再受蛋白质原有电荷和形状的影响,而只与蛋白质的分子量有关,可用于蛋白质分子量的测定。

二.凝胶的制备

聚丙烯酰胺凝胶是由单体丙烯酰胺(Acr)和交联剂N,N’甲叉双丙烯酰胺(Bis)在催化剂作用下聚合而成,Acr和Bis单独存在或混合在一起时是稳定的,但在游离基存在时,它们就聚合成凝胶。引发产生游离基的方法有化学法和光学法两种。

1.化学聚合

常用的催化剂系统有:

(1)过硫酸胺——TEMED(四甲基乙二胺);

(2)过硫酸胺——DMPN(二甲基氨基丙腈);

(3)过硫酸胺——三乙醇胺。

上述皆为催化氧化还原体系,称为化学聚合。其中过硫酸胺产生游离氧原子,使单体成为具有游离基状态,从而发生聚合。TEMED,DMPN和三乙醇胺的作用是加速剂。分子氧阻止聚合,冷却也可使聚合速度变慢。对这些因素加以控制,聚合一般在1小时以内可以完成。

2.光聚合

光敏物质核黄素代替过硫酸铵作催化剂。核黄素经强光照射后引发自由基,后者使Acr形成自由基并聚合成凝胶。TEMED并非必需,但加入可加速聚合。