一、基本概念

　　目前電泳技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)、核酸和氨基酸等物質(zhì)的分離和鑒定。

　　何謂電泳?在溶液中，帶電粒子在外加電場的作用下，向相反電極方向移動的現(xiàn)象，稱為電泳。電泳時不同的帶電粒子在同一電場中泳動速度不同。電泳速度常用泳動率(M)來表示。泳動率也稱遷移率。它等于泳動速度(V)與電場強(qiáng)度(E)之比(1 式)，亦即帶電粒子在單位電場強(qiáng)度下的泳動速度稱泳動率。

　　在式(2)中，L為泳動距離，t 為通電時間;在式3中，V為加在支持物兩端的端電壓，d為支持物的有效長度。

　　將式 2和式3代入式1得：

　　由式4可知，當(dāng)d、L、V及t等數(shù)值為已知時(實(shí)驗(yàn)測得)，可以計(jì)算求得泳動率M的值。

　　二、影響泳動率的因素

　　根據(jù)物理學(xué)原理，帶電粒子在電場中所受電場力(F)等于電場強(qiáng)度與粒子所帶電量的乘積

　　F=E Q

　　在上式中，E為電場強(qiáng)度，Q為粒子所帶電量。

　　又據(jù) Stokes 定律，一個球形分子在溶液中泳動時，受到的阻力(F/)與球形分子的半徑(r)、溶液的粘度( η) 及泳動速度(v)成正比，其比例系數(shù)為6π。即：

　　F/=6πrηv

　　當(dāng)帶電粒子所受的電場力F與阻力F/相等時，即F= F/，就有

　　E Q = 6πrηv

　　7 式兩端同時除6πrηE，得：

　　由上式可見，泳動率與球形分子所帶電荷電量成正比，與球形分子的大小及介質(zhì)粘度成反比。泳動率除受上述自身性質(zhì)及介質(zhì)粘度的影響外，還受其他外界因素的影響。

　　1、電泳介質(zhì)pH值的影響

　　對于蛋白質(zhì)和氨基酸等兩性分子，電泳介質(zhì)的pH值決定了它們所帶凈電荷性質(zhì)和多少。pH 值小于等電點(diǎn)，分子帶正電荷，向負(fù)極泳動，如果pH 值大于等電點(diǎn)，分子帶負(fù)電荷，向正極泳動。pH 值偏離等電點(diǎn)越遠(yuǎn)，分子所帶凈電荷越多，其泳動速度越快。當(dāng)緩沖液pH值等于其等電點(diǎn)時，分子處于等電狀態(tài)，不移動。由于血清蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)多在pH4-6之間，因此，分離血清蛋白常用pH8.6的巴比妥緩沖液或三羥甲基氨基甲烷(Tris)緩沖液。

　　2、緩沖液的離子強(qiáng)度

　　離子強(qiáng)度是表示溶液中電荷數(shù)量的一種量度。離子強(qiáng)度等于溶液中各種離子的摩濃度與其價數(shù)平方之積總和的一半

　　I = 1/2 Σm iZ i 2

　　式中mi系離子的摩爾濃度，Zi為相應(yīng)離子的價數(shù)。

　　例 1 兩個單價離子化合物(如NaCl)離子強(qiáng)度在數(shù)值上等于它的摩爾濃度，如0.05mol/L NaCl溶液的離子強(qiáng)度

　　I = 1/2 (0.05×12 +0.05×12)=0.05

　　例2 兩個二價化合物(CuSO4)的離子強(qiáng)度在數(shù)值上等于它的摩爾濃度的4 倍，例如0.05mol/L CuSO4溶液的離子強(qiáng)度

　　I = 1/2 (0.05×12 +0.05×12)=0.20

　　溶液中的離子濃度越大、或離子的價數(shù)越高，離子強(qiáng)度就越大。對緩沖液來說，離子強(qiáng)度過低主要是影響緩沖液的緩沖容量，不易維持介質(zhì)pH的恒定;離子強(qiáng)度過高，帶電粒子的電泳速度減慢。這是由于帶電的生物大分子吸附溶液中的反電荷離子(圖4-1)形成反離子氛，猶如大氣層包圍地球。距離中心離子愈近，反離子密度愈大;反之，密度愈小。根據(jù)反離子與中心離子結(jié)合的緊密程度不同，可將反離子層分為吸附層和擴(kuò)散層。在電場的作用下，吸附層的反離子隨中心離子一起泳動。離子強(qiáng)度越大，吸附層反離子越多，泳動粒子團(tuán)的凈電荷越少，泳動速度也就越慢。

　　3、電滲

　　在電場中，液體對于固體支持物的相對移動稱為電滲。電滲是由于支持物帶有電荷所引起的。支持物上的電荷使介質(zhì)中的水感應(yīng)產(chǎn)生相反電荷。如紙上電泳所用的濾紙纖維素帶有負(fù)電荷;瓊脂電泳中，所用的瓊脂由于大量硫酸根的存在也帶有負(fù)電荷，它們使水感應(yīng)產(chǎn)生水合氫離子(H+3O)。在外電場的作用下，水向負(fù)極移動。如果被測定樣品也帶正電荷，則移動更快;如果被測定樣品帶負(fù)電荷，則移動減慢。所以電泳時，顆粒泳動所表現(xiàn)的速度決定于顆粒本身的泳動速度和溶液的電滲作用。因此在選用支持物時，應(yīng)盡量避免高電滲作用的物質(zhì)。

　　4、電場強(qiáng)度的影響

　　電場強(qiáng)度增高，帶電粒子受到的電場力增大，泳動速度加快，但泳動率不變。隨著電場強(qiáng)度的增高，電流強(qiáng)度增加，產(chǎn)熱也增多。產(chǎn)熱的不良后果是：

　　(1)引起水的蒸發(fā)，改變?nèi)芤簆H 及離子強(qiáng)度;

　　(2)引起介質(zhì)溫度升高，使蛋白質(zhì)變性。因此電泳必需控制電壓在一定范圍之內(nèi)，當(dāng)進(jìn)行高壓電泳時，必需裝備有效的冷卻系統(tǒng)。

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