電泳技術的應用及其研究進展

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1、電泳技術的應用及其研究進展摘要：本文概述了電泳技術的發(fā)展歷程，并對幾種常用的電泳技術原理及其應用作了簡要介紹。關鍵字：電泳技術應用雙向電泳電泳技術發(fā)現(xiàn)于150多年前，1808年俄國物理學家Reuss進行了世界上第一次電泳實驗，這個早期實驗為電泳的理論和實踐的發(fā)展及其應用奠定了基礎。1937年瑞典的Tiselius建立了“移界電泳法”，用于蛋白質分離的研究，成功的將血清蛋自分成了白蛋自和四種球蛋自，開創(chuàng)了電泳技術的新紀元[1]。以后采用支持介質的區(qū)帶電泳逐漸取代了這種在自由溶液中進行的移界電泳，并在生物學，分子生物學，生物工程中得到廣泛

2、應用。1959年Raymond和Weintraub利用人工合成的凝膠作為支持介質，創(chuàng)建了聚丙烯酰胺凝膠電泳，極大地提高了電泳技術的分辨率，開創(chuàng)了近代電泳的新時代。30多年來，聚丙烯酰胺凝膠電泳仍是生物化學和分子生物學中對蛋白質、多肽、核酸等生物大分子使用最普遍，分辨率最高的分析鑒定技術，是檢驗生化物質的最高純度：即“電泳純”（一維電泳一條帶或二維電泳一個點）的標準分析鑒定方法，至今仍被人們稱為是對生物大分子進行分析鑒定的最后、最準確的手段，即“LastCheck”。1981年Jorgenson和Lukacs首先提出在75內(nèi)徑毛細管柱內(nèi)

3、用高電壓進行分離,創(chuàng)立了現(xiàn)代毛細管電泳。1984年Terabe等建立了膠束毛細管電動力學色譜。1987年Hjerten建立了毛細管等電聚焦,Cohen和Karger提出了毛細管凝膠電泳。1988～1989年出現(xiàn)了第一批毛細管電泳商品儀器。短短幾年內(nèi),由于CE符合了以生物工程為代表的生命科學各領域中對多肽、蛋白質(包括酶，抗體)、核苷酸乃至脫氧核糖核酸(DNA)的分離分析要求,得到了迅速的發(fā)展。尤其是高效毛細管電泳(HPCE)在分離分析酶、蛋自質、多肽、核酸等大分子方面具有高分辨率、高靈敏度，分析時間短，用量少等特點，是十分理想的分離手

4、段。1、電泳的基本原理物質帶電是一普遍現(xiàn)象。任何物質由于其自身的解離作用或表面上吸附其他帶電質點均表現(xiàn)帶電。這些帶電粒子在外加電場的作用下向著與其電荷相反的電極移動即為電泳（electrophoresisEP）。粒子在單位電場強度時泳動速度稱為電泳遷移率，在確定的條件下，不同物質的遷移率是不同的，從而達到分離的目的。電泳遷移率除了與微粒自身的屬性及電場強度有關外，還受緩沖液的pH及離子強度的影響，一般來說，分子帶的電荷量越大、直徑越小、形狀越接近球形，則其電泳遷移速度越快；電場強度越高，泳動越快；緩液離子強度越低，電動勢越大，顆粒泳動

5、速度越快；反之則慢。2、幾種電泳技術簡介2.1聚丙烯酰胺凝膠電泳聚丙烯酰胺凝膠是由單體丙烯酰胺（Acr）和交聯(lián)劑N，N-甲叉雙丙烯酰胺（Bis）在加速劑和催化劑的作用下聚合交聯(lián)成三維網(wǎng)狀結構的凝膠，以此膠為支持物的電泳稱為聚丙烯酰胺凝膠電泳（polyacrylamidegelelectrophoresisPAGE）。PAGE根據(jù)其有無濃縮效應，分為連續(xù)系統(tǒng)和不連續(xù)系統(tǒng)兩大類。前者電泳體系中緩沖液pH值及凝膠濃度相同，帶電顆粒在電場作用下，主要靠電荷及分子篩效應；后者電泳體系中由于緩沖液離子成分、pH、凝膠濃度及電位梯度的不連續(xù)性，帶電

6、顆粒在電場中泳動不僅有電荷效應、分子篩效應，還具有濃縮效應，因而其分離條帶清晰度及分辨率都較前者佳。2.2SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳在蛋白質樣品中加入SDS和巰基乙醇后，蛋白質分子在巰基乙醇的作用下，還原成單鏈，再進一步與SDS結合形成帶大量負電荷的SDS-蛋白復合物，他們們在水溶液中呈長橢圓棒狀，短軸基本一致，但長軸隨蛋白質分子量成正比的改變。因此蛋白質在電場中的移動主要取決于蛋白質分子量的大小，不在受蛋白質原有電荷和形狀本身的等電點（帶電荷）無關。由于SDS和巰基乙醇的作用，蛋白質完全變性和解聚，解離成亞基或單個肽鏈，因此電泳結果

7、顯示的只是亞基或單個肽鏈的分子量。2.3瓊脂糖凝膠電泳聚丙烯酰胺凝膠電泳對于分離生物大分子具有較高的分辨率，但由于核酸分子比蛋白質分子大得多，只能采用有較大孔徑的瓊脂糖凝膠來分離核酸。由于核酸分子本身中含有大量的磷酸根，所以核酸帶有負電荷，在電場中會向正極移動。用瓊脂糖凝膠做支持物的電泳，常用于核酸的分離、鑒定。2.4雙向電泳當我們需要將大量不同的蛋白質分離成單一成分時，普通的聚丙烯酰胺凝膠電泳難以達到這一目標，這時就需要采用等電聚焦電泳和聚丙烯酰胺凝膠電泳相結合的雙向電泳方式，將所有蛋白質完全分開。對蛋白質分子進行等電聚焦電泳時，不

8、同的蛋白質移動到與其等電點相當?shù)膒H值位置上，使具有不同等電點的蛋白質分子得以分離。蛋白質的經(jīng)等電聚焦凝膠電泳后，再進行SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳，使蛋白質分子進一步按分子量的不同進行分離，所以大大提高了分離效果。2.5