关于电泳技术远慕生物有话要说~

 一、基本知识和种类

电泳是指带粒子在电场中向与自身带相反电荷的电极移动的现象。例如蛋白质具有两性电离性质。当蛋白质溶液的pH在蛋白质等电点的碱侧时，该蛋白质带负电荷，在电场中向正极移动，相反则带正电荷，在电场中向负极移动，只有蛋白质溶液pH在蛋白质的等电点时静电荷是零，在电场中不向任何一极移动。

电泳现象早在1890年就被发现，1907年有人曾在琼脂中电泳，研究白喉毒素。1937年由Tiselius制成界面电泳仪，并开始用于蛋白质的研究。从此，人们才逐渐认识到电泳技术对于生物科学研究是一种重要工具。然而，界面电泳结构复杂，价格昂贵难于普及。1940年左右，以纸为支持物的电泳问世后，电泳技术得到迅速发展。

电泳技术以支持物分，可分为：纸电泳，醋酸纤维素薄膜电泳，淀粉凝胶电泳，琼脂（糖）凝胶电泳及聚丙烯酰胺凝胶电泳等。经凝胶形状分有水平平板电泳，园盘柱状电泳及垂直平板电泳。各种类型的电泳技术概括如表。

各类电泳技术已经广泛地用于基础理论研究，临床诊断及工业制造等方面。例如用醋酸纤维薄膜电泳分析血清蛋白；用琼脂对流免疫电泳分析病人血清，为早期诊断原发性肝癌提供资料；用高压电泳分离肽段，研究蛋白质一级结构；用高压电泳和层析结合研究核酸的一级结构。凝胶龟泳技术在分离分析酶。蛋白质，核酸等生物大分子方面具有较高的分辩力，为生物化学，分子生物学的发展作出了重大贡献。

二、影响电泳的因素

不同的带电颗粒在同一电场中泳动的速度不同。常用泳动度（或迁移率）来表示。泳动度是指带电颗粒在单位电场强度下泳的速度。

影响泳动度的主要因素有：

1、首先决定于带颗粒的性质，即颗粒所带净电荷的数量，大小及形状

一般说来，颗粒带净电荷多，直径小而接近于球形，则在电场中泳动速度快，反之则慢。泳动度还与分子的形状，介质粘度，颗粒所带电荷有关，泳动度与颗表面电荷成正比，与介质粘度及颗粒半径反比。带电荷的高分子在电解质溶液中把一些带有相反电荷的离子吸引在其周围，形成一离子扩散层。加以电场时，颗粒向符号相反的电极移动即带阳电荷颗粒移向负极，带阴电荷颗粒移向正移；离子扩散层由于带有过剩的与颗粒符号相反的电荷，可以向相反方向移动。结果颗粒与离子扩散之间的静电 引力使颗粒的泳动度减慢，另外，高分了颗粒表面有一层水，在电场影响下，它与颗 粒一起移动，可以认为是颗粒的一部分。

2、电场强度

电场强度也称电位梯度，是指单位长度（每一厘米）支持物体上的电位降，它对泳动度起着十分重要的作用。例如纸电泳。测量25厘米长纸条两端电压为250伏特，则电场强度为250伏特/25厘米=10伏特/厘米。

一般，电场强度越高，带电颗粒移动速度越快。根据电场强度大小，可将电泳分为常压电泳和高压电泳，前者的电压在100-500伏特，电场强度一般是2-10伏特/厘米；后者电压可高达500-1000伏特，电场强度在200-2000伏特/厘米。常压电泳分离 时间需数小时至数天，高压电泳时间短，有时仅几分钟即可，高压电泳主要用于分离氨基酸，肽，核苷酸，由于电压升高，电压也随之增大，故需冷却装置。

3、溶液的pH值

溶液的pH值决定了带电颗粒解离的程度，也决定了物质所带净电荷的多少，对于蛋白质，氨基酸等两性电解质而言，溶液pH值离电点越远，颗粒所带净电荷越多；电泳速度越快；反之则越慢。例如血清中几种主要蛋白质的等电点各不相同，白蛋白等电点是4.0。α2球蛋白等电点是5.06，β球蛋白等电点是5.1，γ球蛋白等电点是7.1。当在pH8.6的电泳缓冲液中电泳时，这些蛋白质都带负电荷，它们的泳动速度是白蛋 白< α2球蛋白>β球蛋白>γ球蛋白。因此，当要分离一种蛋白质混合物时，应选择 一种能扩大各种蛋白质所带电荷量差异的pH值，以利于各种蛋白质分子的解离。同 时，为保持电泳过程中溶液pH恒定也须使用缓冲液。

4、溶液的离子强度

溶液的离子强度是另一个重要选择的条件，在保持足够缓冲能力前提下，离子强 度要最小。溶液的离子强度越高，带电颗粒泳动速度越慢，反之越快。浓度大的缓冲液在合适电压下，有较低的电阻和较大的电流，产热较高。如果这种额外的热可以驱散，高浓度的缓冲液扩散常数较低，可以产生较窄细的电泳区带。离子强度很高时要用低电压，避免过多产热，这样又导致长的电泳时间，以致增加变性和区带分离困难。

5、电渗作用

在支持物的电泳中，影响电泳的另一个重要因素是电渗作用。所谓电渗就是指在电场中液体对固体支持物的相对移动，例如在pH8.6时，血清蛋白质进行纸电泳时，γ球蛋白与其他蛋白质一样带负电荷，应该向正极移动，然而它却向负极方向移动，这就是电渗作用的结果。滤纸的纤维间具有大量孔隙带有负电荷，如一束毛细管，进行电泳时蛋白质通过这些孔隙向前移动。纸的孔隙带有负电荷，与带电颗粒一样可以吸引正离子，因此介质沿管壁相对地带的较多的正电荷。在电场中，带负电荷的蛋白质向正极移动，而介质却向反向阴极移动，从而对蛋白质颗粒的泳动起阻碍作用。由于γ球蛋白分子颗粒大，净电荷较少，移动速度慢，电渗作用大于颗粒向前泳动的力，结果γ球蛋白向后退。而其他血清蛋白质，因分子较小，净电荷较多，电渗作用 小于分子向前移动的力，因此分子向前移。所以，血清蛋白质电泳后球蛋白反而在点样位置之后。