電泳技術(shù)詳述:電泳設(shè)備（發(fā)展史、原理、分類等）

添加時(shí)間：2016/10/5 13:57:00

電泳設(shè)備技術(shù)發(fā)展史
1809年俄國物理學(xué)家Рейсе 首次發(fā)現(xiàn)電泳現(xiàn)象。他在濕粘土中插上帶玻璃管的正負(fù)兩個(gè)電極，加電壓后發(fā)現(xiàn)正極玻璃管中原有的水層變混 濁，即帶負(fù)電荷的粘土顆粒向正極移動(dòng)，這就是電泳現(xiàn)象。1909年Michaelis 首次將膠體離子在電場中的移動(dòng)稱為電泳。他用不同pH 的溶液在 U 形管中測定了轉(zhuǎn)化酶和過氧化氫酶的電泳移動(dòng)和等電點(diǎn)。
1937年瑞典Uppsala 大學(xué)的Tiselius 對電泳儀器作了改進(jìn)，創(chuàng)造了Tiselius 電泳儀，建立了研究蛋白質(zhì)的移動(dòng)界面電泳方法，并首次證明了 血清是由白蛋白及α、β、γ 球蛋白組成的，由于Tiselius 在電泳技術(shù)方面做出的開拓性貢獻(xiàn)而獲得了1948年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
1948年Wieland 和Fischer 重新發(fā)展了以濾紙作為支持介質(zhì)的電泳方法，對氨基酸的分離進(jìn)行過研究。從本世紀(jì)50年代起，特別是1950年 Durrum 用紙電泳進(jìn)行了各種蛋白質(zhì)的分離以后，開創(chuàng)了利用各種固體物質(zhì)(如各種濾紙、醋酸纖維素薄膜、瓊脂凝膠、淀粉凝膠等)作為支持介 質(zhì)的區(qū)帶電泳方法。
1959年Raymond 和Weintraub 利用人工合成的凝膠作為支持介質(zhì)，創(chuàng)建了聚丙烯酰胺凝膠電泳，極大地提高了電泳技術(shù)的分辨率，開創(chuàng)了近代 電泳的新時(shí)代。30多年來，聚丙烯酰胺凝膠電泳仍是生物化學(xué)和分子生物學(xué)中對蛋白質(zhì)、多肽、核酸等生物大分子使用普遍，分辨率高的 分析鑒定技術(shù)，是檢驗(yàn)生化物質(zhì)的高純度：即”電泳純”(一維電泳一條帶或二維電泳一個(gè)點(diǎn))的標(biāo)準(zhǔn)分析鑒定方法，至今仍被人們稱為是對 生物大分子進(jìn)行分析鑒定的最后、準(zhǔn)確的手段，即”Last Check”。
由80年代發(fā)展起來的新的毛細(xì)管電泳技術(shù)，是化學(xué)和生化分析鑒定技術(shù)的重要新發(fā)展，己受到人們的充分重視。
電泳的基本原理
電泳是指帶電顆粒在電場的作用下發(fā)生遷移的過程。許多重要的生物分子，如氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)、核苷酸、核酸等都具有可電離基團(tuán)，它 們在某個(gè)特定的pH 值下可以帶正電或負(fù)電，在電場的作用下，這些帶電分子會(huì)向著與其所帶電荷極性相反的電極方向移動(dòng)。電泳技術(shù)就是利用 在電場的作用下，由于待分離樣品中各種分子帶電性質(zhì)以及分子本身大小、形狀等性質(zhì)的差異，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度，從而對樣品 進(jìn)行分離、鑒定或提純的技術(shù)。
電泳過程必須在一種支持介質(zhì)中進(jìn)行。Tiselius 等在1937年進(jìn)行的自由界面電泳沒有固定支持介質(zhì)，所以擴(kuò)散和對流都比較強(qiáng)，影響分離效果 。于是出現(xiàn)了固定支持介質(zhì)的電泳，樣品在固定的介質(zhì)中進(jìn)行電泳過程，減少了擴(kuò)散和對流等干擾作用。最初的支持介質(zhì)是濾紙和醋酸纖維素 膜，目前這些介質(zhì)在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)應(yīng)用得較少。在很長一段時(shí)間里，小分子物質(zhì)如氨基酸、多肽、糖等通常用濾紙或纖維素、硅膠薄層平板為介 質(zhì)的電泳進(jìn)行分離、分析，但目前則一般使用更靈敏的技術(shù)如HPLC 等來進(jìn)行分析。這些介質(zhì)適合于分離小分子物質(zhì)，操作簡單、方便。但對于 復(fù)雜的生物大分子則分離效果較差。凝膠作為支持介質(zhì)的引入大大促進(jìn)了電泳技術(shù)的發(fā)展，使電泳技術(shù)成為分析蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的 重要手段之一。最初使用的凝膠是淀粉凝膠，同軸電纜但目前使用得多的是瓊脂糖凝膠 和聚丙烯酰胺凝膠。蛋白質(zhì)電泳主要使用聚丙烯酰胺凝膠。 電泳裝置主要包括兩個(gè)部分：電源和電泳槽。電源提供直流電，在電泳槽中產(chǎn)生電場，驅(qū)動(dòng)帶電分子的遷移。電泳槽可以分為水平式和垂直式 兩類。垂直板式電泳是較為常見的一種，常用于聚丙烯酰胺凝膠電泳中蛋白質(zhì)的分離。電泳槽中間是夾在一起的兩塊玻璃板，玻璃板兩邊由塑 料條隔開，在玻璃平板中間制備電泳凝膠，凝膠的大小通常是12cm × 14 cm，厚度為1mm～2 mm，近年來新研制的電泳槽，膠面更小、更薄， 以節(jié)省試劑和縮短電泳時(shí)間。制膠時(shí)在凝膠溶液中放一個(gè)塑料梳子，在膠聚合后移去，形成上樣品的凹槽。水平式電泳，凝膠鋪在水平的玻璃 或塑料板上，用一薄層濕濾紙連接凝膠和電泳緩沖液，或?qū)⒛z直接浸入緩沖液中。由于pH 值的改變會(huì)引起帶電分子電荷的改變，進(jìn)而影響其 電泳遷移的速度，所以電泳過程應(yīng)在適當(dāng)?shù)木彌_液中進(jìn)行的，緩沖可以保持待分離物的帶電性質(zhì)的穩(wěn)定。
為了更好的了解帶電分子在電泳過程中是如何被分離的，下面簡單介紹一下電泳的基本原理。在兩個(gè)平行電極上加一定的電壓(V)，就會(huì)在電極 中間產(chǎn)生電場強(qiáng)度€。