电泳技术的应用及其研究进展

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1、电泳技术的应用及其研究进展摘要：本文概述了电泳技术的发展历程，并对几种常用的电泳技术原理及其应用作了简要介绍。关键字：电泳技术应用双向电泳电泳技术发现于150多年前，1808年俄国物理学家Reuss进行了世界上第一次电泳实验，这个早期实验为电泳的理论和实践的发展及其应用奠定了基础。1937年瑞典的Tiselius建立了“移界电泳法”，用于蛋白质分离的研究，成功的将血清蛋自分成了白蛋自和四种球蛋自，开创了电泳技术的新纪元[1]。以后采用支持介质的区带电泳逐渐取代了这种在自由溶液中进行的移界电泳，并在生物学，分子生物学，生物工程中得到广泛

2、应用。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“LastCheck”。1981年Jorgenson和Lukacs首先提出在75内径毛细管柱内

3、用高电压进行分离,创立了现代毛细管电泳。1984年Terabe等建立了胶束毛细管电动力学色谱。1987年Hjerten建立了毛细管等电聚焦,Cohen和Karger提出了毛细管凝胶电泳。1988～1989年出现了第一批毛细管电泳商品仪器。短短几年内,由于CE符合了以生物工程为代表的生命科学各领域中对多肽、蛋白质(包括酶，抗体)、核苷酸乃至脱氧核糖核酸(DNA)的分离分析要求,得到了迅速的发展。尤其是高效毛细管电泳(HPCE)在分离分析酶、蛋自质、多肽、核酸等大分子方面具有高分辨率、高灵敏度，分析时间短，用量少等特点，是十分理想的分离手

4、段。1、电泳的基本原理物质带电是一普遍现象。任何物质由于其自身的解离作用或表面上吸附其他带电质点均表现带电。这些带电粒子在外加电场的作用下向着与其电荷相反的电极移动即为电泳（electrophoresisEP）。粒子在单位电场强度时泳动速度称为电泳迁移率，在确定的条件下，不同物质的迁移率是不同的，从而达到分离的目的。电泳迁移率除了与微粒自身的属性及电场强度有关外，还受缓冲液的pH及离子强度的影响，一般来说，分子带的电荷量越大、直径越小、形状越接近球形，则其电泳迁移速度越快；电场强度越高，泳动越快；缓液离子强度越低，电动势越大，颗粒泳动

5、速度越快；反之则慢。2、几种电泳技术简介2.1聚丙烯酰胺凝胶电泳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，以此胶为支持物的电泳称为聚丙烯酰胺凝胶电泳（polyacrylamidegelelectrophoresisPAGE）。PAGE根据其有无浓缩效应，分为连续系统和不连续系统两大类。前者电泳体系中缓冲液pH值及凝胶浓度相同，带电颗粒在电场作用下，主要靠电荷及分子筛效应；后者电泳体系中由于缓冲液离子成分、pH、凝胶浓度及电位梯度的不连续性，带电

6、颗粒在电场中泳动不仅有电荷效应、分子筛效应，还具有浓缩效应，因而其分离条带清晰度及分辨率都较前者佳。2.2SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳在蛋白质样品中加入SDS和巯基乙醇后，蛋白质分子在巯基乙醇的作用下，还原成单链，再进一步与SDS结合形成带大量负电荷的SDS-蛋白复合物，他们们在水溶液中呈长椭圆棒状，短轴基本一致，但长轴随蛋白质分子量成正比的改变。因此蛋白质在电场中的移动主要取决于蛋白质分子量的大小，不在受蛋白质原有电荷和形状本身的等电点（带电荷）无关。由于SDS和巯基乙醇的作用，蛋白质完全变性和解聚，解离成亚基或单个肽链，因此电泳结果

7、显示的只是亚基或单个肽链的分子量。2.3琼脂糖凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳对于分离生物大分子具有较高的分辨率，但由于核酸分子比蛋白质分子大得多，只能采用有较大孔径的琼脂糖凝胶来分离核酸。由于核酸分子本身中含有大量的磷酸根，所以核酸带有负电荷，在电场中会向正极移动。用琼脂糖凝胶做支持物的电泳，常用于核酸的分离、鉴定。2.4双向电泳当我们需要将大量不同的蛋白质分离成单一成分时，普通的聚丙烯酰胺凝胶电泳难以达到这一目标，这时就需要采用等电聚焦电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳相结合的双向电泳方式，将所有蛋白质完全分开。对蛋白质分子进行等电聚焦电泳时，不

8、同的蛋白质移动到与其等电点相当的pH值位置上，使具有不同等电点的蛋白质分子得以分离。蛋白质的经等电聚焦凝胶电泳后，再进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳，使蛋白质分子进一步按分子量的不同进行分离，所以大大提高了分离效果。2.5