蛋白质组学

生物化学实验常用技术:电泳技术

带电颗粒在电场作用下向着与其电性相反的电极移动的现象称为电泳。如带正电荷的粒子向负极移动,带负电荷的粒子向正极移动。电泳技术是生物化学与分子生物学中的重要研究方法之一,利用电泳技术可分离许多生物物质,包括氨基酸、多肽、蛋白质、脂类、核苷、核苷酸及核酸等,并可用于分析物质的纯度和分子量的测定等。

电泳的基本原理

许多生物分子都带有电荷,在电场作用下可发生移动。由于混合物中各组分所带电荷性质、数量以及分子量各不相同,使在同一电场作用下,各组分的泳动方向和速度也各有差异,所以在一定时间内,它们移动距离不同,从而可达到分离鉴定的目的。

泳动度

设一带电粒子在电场中所受的力为F,F的大小决定于粒子所带电荷Q和电场强度 E,即 :F = E•Q

根据Stoke氏定律,一球形分子在非真空条件下(例如在溶液中)运动时所受的阻力(F′)与分子移动的速度(v),分子半径(r)、介质的粘度(η)有关,即:

F′ = 6πrηv

当F=F′时,即达到动态平衡时:

E•Q = 6πrηv

移项得 v/E = Q/ 6πrη (1)

v/E 表示单位电场强度时粒子运动速度,称为迁移率(mobility),也称电泳速度,以μ表示,即:

μ = Q/ 6πrη (2)

由式(2)可见,带电颗粒的迁移率在电场中的泳动速度与本身所带净电荷的数量,颗粒大小、形状和介质的粘度等多种因素有关,一般说,所带的净电荷数量愈多,颗粒愈小,愈接近球形,则在电场中泳动速度愈快;反之则慢。两种不同的粒子一般有不同的迁移率,在具体实验中,移动速度v为单位时间t内移动的距离d,即:

v = d/t

又电场强度E为单位距离内电势差U(以伏特计),L为支持物的有效长度,即:

E=U/L

以v=d/t,E=U/L代入(2)式即得:

μ = Q/ 6πrη = v/E = dL/tU

式中:v为粒子的泳动速度(厘米/秒或分),E为电场强度或电势梯度(伏/厘米),d为粒子泳动距离(厘米),L为支持物的有效长度(厘米),U为加在支持物两断的实际电压(伏),t为通电时间(秒或分)。故迁移率(或泳动度)的单位为厘米2·秒-1·伏特-1。

某物质(A)在电场中移动的距离为:

d A= μA tU/L

另物质(B)的移动距离为:

d B= μB tU/L

两物质移动距离差为:

d A- d B = (μA - μB)tU/L (3)

式(3)指出物质A、B能否分离决定于两者的迁移率。若它们的迁移率相同则不能分离,有差别才能分离,差别越大,分离越好。当然,也与其他实验条件有关。

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