電泳的分離核心依賴遷移率(Mobility, μ) —— 即帶電粒子在單位電場強度下的移動速度,其大小由粒子自身性質(zhì)和環(huán)境因素共同決定:
影響因素 具體作用
粒子自身性質(zhì) 1. 電荷量:電荷越多,電場力越大,遷移越快(如 DNA 帶負電,電荷量隨片段長度增加而增多);
2. 分子大?。悍肿釉叫?,介質(zhì)阻力越小,遷移越快(如小分子蛋白質(zhì)比大分子蛋白質(zhì)遷移快);
3. 分子形狀:球形分子比線性 / 不規(guī)則分子阻力小,遷移更快(如球狀蛋白>纖維狀蛋白)。
外部環(huán)境因素 1. 電場強度:電壓越高,電場力越強,遷移越快(需平衡速度與分辨率,電壓過高易導致發(fā)熱);
2. 緩沖液:提供穩(wěn)定 pH(維持粒子帶電狀態(tài))和離子強度(影響電場傳導與粒子穩(wěn)定性);
3. 支持介質(zhì):如凝膠、濾紙等,通過孔徑大小 “篩選” 不同分子(核心作用,如瓊脂糖凝膠的多孔結構)。
典型操作流程(以 SDS-PAGE 為例)
凝膠制備:根據(jù)目標蛋白質(zhì)分子量配置凝膠(小分子用高濃度膠,如 15%;大分子用低濃度膠,如 8%),分為 “分離膠”(下層,起分離作用)和 “濃縮膠”(上層,使樣品濃縮成窄帶,提高分辨率)。
樣品處理:蛋白質(zhì)樣品與 SDS 上樣緩沖液(含 SDS、還原劑 β- 巰基乙醇、溴酚藍指示劑)混合,95℃加熱 5-10 分鐘,使蛋白質(zhì)變性并結合 SDS。
上樣與電泳:將處理好的樣品加入凝膠加樣孔,同時加入 “蛋白質(zhì)分子量標準品”(Marker),接通電源(濃縮膠用低電壓,分離膠用高電壓),溴酚藍指示劑遷移至凝膠底部時停止電泳。
檢測與分析:
染色:常用考馬斯亮藍染色(簡單快速,檢測限~0.1μg)或銀染(靈敏度高,檢測限~1ng);
成像與分析:通過凝膠成像儀拍攝條帶,結合 Marker 判斷目標蛋白質(zhì)的分子量,通過條帶亮度半定量分析蛋白質(zhì)含量。
關鍵應用領域
電泳技術是生命科學和醫(yī)學的 “基礎工具”,核心應用包括:
分子生物學:DNA/RNA 分離、鑒定、純化(如 PCR 產(chǎn)物驗證、基因克隆中的酶切分析)、核酸測序(毛細管電泳為核心技術之一)。
蛋白質(zhì)研究:蛋白質(zhì)分子量測定、純度分析、表達量檢測(如 Western Blot 前的樣品驗證)、蛋白質(zhì)復合物分離。
醫(yī)學檢驗:臨床診斷(如血清蛋白電泳檢測肝病、腎病,血紅蛋白電泳篩查地中海貧血)、病原體檢測(如病毒核酸電泳鑒定)。
食品與環(huán)境:食品中過敏原(如大豆蛋白、乳蛋白)檢測、環(huán)境污染物(如重金屬離子、農(nóng)藥殘留)分析。
后處理(保證涂層性能穩(wěn)定)
烘干固化:將工件放入高溫烘箱,按涂料要求控制溫度(陰極電泳 160-180℃,陽極電泳 140-160℃)和時間(20-40 分鐘),使涂層交聯(lián)固化,形成終的機械性能和耐腐蝕性(固化參數(shù)直接影響涂層硬度、附著力)。
冷卻檢驗:工件自然冷卻后,檢測涂層外觀(無流掛、針孔、色差)、厚度(用膜厚儀測量)、附著力(劃格法測試,需達到 GB/T 9286 標準 0 級或 1 級)、耐腐蝕性(鹽霧測試、耐溶劑測試)。