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士鋒生物電泳技術(shù)（electrophoretic techniques）的應(yīng)用
最近更新時(shí)間：2014-6-11
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在直流電場中，帶電粒子向帶符號相反的電極移動的現(xiàn)象稱為電泳（electropho-resis）。1809年俄國物理學(xué)家Peнce首先發(fā)現(xiàn)了電泳現(xiàn)象，但直到1937年瑞典的Tiselius建立了分離蛋白質(zhì)的界面電泳（boundary electrophoresis）之后，電泳技術(shù)才開始應(yīng)用。本世紀(jì)60-70年代，當(dāng)濾紙、聚丙烯酰胺凝膠等介質(zhì)相繼引入電泳以來，電泳技術(shù)得以迅速發(fā)展。豐富多彩的電泳形式使其應(yīng)用十分廣泛。電泳技術(shù)除了用于小分子物質(zhì)的分離分析外，zui主要用于蛋白質(zhì)、核酸、酶，甚至病毒與細(xì)胞的研究。由于某些電泳法設(shè)備簡單，操作方便，具有高分辨率及選擇性特點(diǎn)，已成為醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中常用的技術(shù)。
一、電泳技術(shù)的基本原理和分類
在電場中，推動帶電質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的力（F）等于質(zhì)點(diǎn)所帶凈電荷量（Q）與電場強(qiáng)度（E）的乘積。
F＝QE
質(zhì)點(diǎn)的前移同樣要受到阻力（F）的影響，對于一個(gè)球形質(zhì)點(diǎn)，服從Stoke定律，即：
F′＝6πrην
式中r為質(zhì)點(diǎn)半徑，η為介質(zhì)粘度，ν為質(zhì)點(diǎn)移動速度，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)在電場中作穩(wěn)定運(yùn)動時(shí)：
F＝F′即QE＝6πrην
上式交換后可寫成
電泳技術(shù)（electrophoretic techniques）的應(yīng)用
ν/E的含意為單位電場強(qiáng)度下的移動速度，這里可用遷移率μ表示，即
電泳技術(shù)（electrophoretic techniques）的應(yīng)用
從上式可見，球形質(zhì)點(diǎn)的遷移率，首先取決于自身狀態(tài)，即與所帶電量成正比，與其半徑及介質(zhì)粘度成反比。除了自身狀態(tài)的因素外，電泳體系中其它因素也影響質(zhì)點(diǎn)的電泳遷移率。
電泳法可分為自由電泳（無支持體）及區(qū)帶電泳（有支持體）兩大類。前者包括Tise-leas式微量電泳、顯微電泳、等電聚焦電泳、等速電泳及密度梯度電泳。區(qū)帶電泳則包括濾紙電泳（常壓及高壓）、薄層電泳（薄膜及薄板）、凝膠電泳（瓊脂、瓊脂糖、淀粉膠、聚丙烯酰胺凝膠）等。
自由電泳法的發(fā)展并不迅速，因?yàn)槠潆娪緝x構(gòu)造復(fù)雜、體積龐大，操作要求嚴(yán)格，價(jià)格昂貴等。而區(qū)帶電泳可用各種類型的物質(zhì)作支持體，其應(yīng)用比較廣泛。本節(jié)僅對常用的幾種區(qū)帶電泳分別加以敘述。
二、影響電泳遷移率的因素
⒈電場強(qiáng)度 電場強(qiáng)度是指單位長度（cm）的電位降，也稱電勢梯度。如以濾紙作支持物，其兩端浸入到電極液中，電極液與濾紙交界面的紙長為20cm，測得的電位降為200V，那么電場強(qiáng)度為200V/20cm＝10V/cm。當(dāng)電壓在500V以下，電場強(qiáng)度在2-10v/cm時(shí)為常壓電泳。電壓在500V以上，電場強(qiáng)度在20-200V/cm時(shí)為高壓電泳。電場強(qiáng)度大，帶電質(zhì)點(diǎn)的遷移率加速，因此省時(shí)，但因產(chǎn)生大量熱量，應(yīng)配備冷卻裝置以維持恒溫。
⒉溶液的pH值溶液的pH決定被分離物質(zhì)的解離程度和質(zhì)點(diǎn)的帶電性質(zhì)及所帶凈電荷量。例如蛋白質(zhì)分子，它是既有酸性基團(tuán)（-COOH），又有堿性基團(tuán)（-NH2）的兩性電解質(zhì)，在某一溶液中所帶正負(fù)電荷相等，即分子的凈電荷等于零，此時(shí)，蛋白質(zhì)在電場中不再移動，溶液的這一pH值為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（isoelctric point，pI）。若溶液pH處于等電點(diǎn)酸側(cè)，即pH＜pl，則蛋白質(zhì)帶正電荷，在電場中向負(fù)極移動。若溶液pH處于等電點(diǎn)堿側(cè)，即pH＞pl，則蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷，向正極移動。溶液的pH離pl越遠(yuǎn)，質(zhì)點(diǎn)所帶凈電荷越多，電泳遷移率越大。因此在電泳時(shí)，應(yīng)根據(jù)樣品性質(zhì)，選擇合適的pH值緩沖液。
⒊溶液的離子強(qiáng)度電泳液中的離子濃度增加時(shí)會引起質(zhì)點(diǎn)遷移率的降低。其原因是帶電質(zhì)點(diǎn)吸引相反符合的離子聚集其周圍，形成一個(gè)與運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)符合相反的離子氛（ionic atmosphere），離子氛不僅降低質(zhì)點(diǎn)的帶電量，同時(shí)增加質(zhì)點(diǎn)前移的阻力，甚至使其不能泳動。然而離子濃度過低，會降低緩沖液的總濃度及緩沖容量，不易維持溶液的pH值，影響質(zhì)點(diǎn)的帶電量，改變泳動速度。離子的這種障礙效應(yīng)與其濃度和價(jià)數(shù)相關(guān)?？捎秒x子強(qiáng)度I表示。
電泳技術(shù)（electrophoretic techniques）的應(yīng)用
式中S表示溶液中離子種類，Ci和Zi分別表示每種離子的摩爾濃度與化合價(jià)。zui常用I值在0.02-0.2之間。