理论教育 影响电泳分离的因素以及生物化学与分子生物学实验的结论

影响电泳分离的因素以及生物化学与分子生物学实验的结论

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:影响电泳分离的因素很多,下面简单讨论一些主要的影响因素。但增大电场强度会引起通过介质的电流强度增大,而造成电泳过程产生的热量增大。由于中间部位的电泳速度比边缘快,所以电泳分离带通常呈弓形。降低电流强度,可以有效减少产热,但会延长电泳时间,这样会增加待分离大分子的扩散程度从而影响分离效果。在电泳的过程中,需要选择适当的电场强度,同时应配备冷却装置降低温度以达到较好的分离效果。

影响电泳分离的因素以及生物化学与分子生物学实验的结论

影响电泳分离的因素很多,下面简单讨论一些主要的影响因素。

(一)待分离生物大分子的性质

在相同pH条件下,分子带电荷量的多少取决于该分子的等电点pI。一般来说,分子带的电荷越大,直径越小、形状越接近球形,则其电泳迁移速度越快。

(二)缓冲溶液的pH

溶液的pH决定被分离物质的解离程度和生物大分子的带电性质及所带净电荷量。如蛋白质是既有酸性基团(—COOH),又有碱性基团(—NH2)的两性电解质,在某一溶液中所带正负电荷相等,即分子的静电荷为零,此时,蛋白质在电场中不再移动,溶液的这一pH为该蛋白质的等电点(Isoelectric point,pI)。当缓冲液pH大于蛋白质分子的等电点时,蛋白质分子带负电荷,其电泳的方向是指向正极。当缓冲液pH小于蛋白质分子的等电点时,蛋白质分子带正电荷,其电泳的方向是指向负极。溶液的pH距其等电点越远,其所带净电荷量就越大,受到的电场力也就越大,其电泳的速度也就越大。蛋白质的等电点一般为4~6,蛋白质电泳时多用pH 8.6缓冲体系;而核酸含有磷酸,其等电点很低,所以核酸电泳时的缓冲体系通常为弱碱性。

(三)缓冲溶液的离子强度

为了保持电泳过程中待分离生物大分子的电荷以及缓冲液pH的稳定性,缓冲液通常要保持一定的离子强度,一般为0.02~0.2 mol/L。离子强度过低,则缓冲液的缓冲能力小,不易维持pH恒定;离子强度过高,会在待分离分子周围形成较强的带相反电荷的离子扩散层(即离子氛),由于离子氛与待分离分子的移动方向相反,它们之间产生了静电引力,因而会使电泳速度减慢。(www.daowen.com)

(四)电场强度

电场强度是指每厘米的电位降,也称电位梯度,它对泳动速度起着十分重要的作用。电场强度越大,带电颗粒受到的电场力也越大,带电颗粒移动速度越快。但增大电场强度会引起通过介质的电流强度增大,而造成电泳过程产生的热量增大。通常介质中心温度一般要高于外周,因此引起介质中间相对于外周部分黏度下降,电泳迁移速度增大。由于中间部位的电泳速度比边缘快,所以电泳分离带通常呈弓形。产热的同时还可能造成蛋白变性,对流加强导致待分离物质混合等。降低电流强度,可以有效减少产热,但会延长电泳时间,这样会增加待分离大分子的扩散程度从而影响分离效果。在电泳的过程中,需要选择适当的电场强度,同时应配备冷却装置降低温度以达到较好的分离效果。

(五)电 渗

在电泳过程中,液体对于固相支持物的相对移动称为电渗。电泳的固体支持物常带有可解离的化学基团,因此会吸附溶液中的正离子或负离子,使溶液相对带负电或正电。如用滤纸做支持物时纸上纤维素吸附OH-带负电荷,与纸接触的水溶液因产生H3O+,带正电荷移向负极。电渗往往与电泳同时存在,所以带电颗粒的移动速度也受电渗影响,如果电渗方向与待分离分子电泳方向相同,则加快电泳速度;如果相反,则降低电泳速度。因此应尽可能选择低电渗作用的支持物以减少电渗的影响。电渗所造成的移动距离可用不带电的有色染料或者有色葡聚糖点在支持物的中心,以观察电渗的方向和距离。

(六)温 度

在凝胶电泳过程中要产生热,而热对电泳的分离效果影响很大。温度升高时,介质黏度下降,分子运动加剧,使自由扩散的速度变快,迁移率增加。据实验证实温度每升高1 °C,迁移率增加约2.4%。在电泳过程中,可以控制电压或电流,也可以在电泳装置中安装冷却装置,降低热效应。

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