电泳的应用-YC

1、电泳的应用 生化第三组 制 一、电泳的发展历程 上世纪60-70年代 1937 1809 俄国物理学家Pece首先发现了电泳现象 瑞典的Tiselius建立了分离蛋白质的界面电泳 电泳技术才开始应用 滤纸、聚丙烯酰胺凝胶等介质相继引入电泳 电泳技术迅速发展 丰富多彩的电泳形式使其应用十分广泛 上世纪80年代 新发展起来的毛细管电泳技术， 是化学和生化分析鉴定技术的 重要新发展 医药 电泳喷漆与五金表面处理 小分子物质的分离、分析 工业 二、电泳的分类 泳泳 漆漆 电泳 (工业) 电电 镀镀 20世纪60年代由福特汽车公司最先应用于汽车底漆。 由于其出色的防腐、防锈功能，很快在军工行业得到 广泛

2、应用 近几年才投入运用的，利用电解原理在某些金属表面上镀 上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属 或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺 二、电泳的分类 电泳 (医药) n自由电泳自由电泳 n区带电泳区带电泳 滤纸电泳滤纸电泳（常压及高压） 粉末电泳粉末电泳（纤维素粉，淀粉，玻璃粉电泳） 薄层电泳薄层电泳（薄膜及薄板） 凝胶电泳凝胶电泳（琼脂、琼脂糖、淀粉胶、聚丙烯 酰胺凝胶） 缘线电泳缘线电泳（如尼龙丝，人造丝电泳） 等速电泳等速电泳 等电聚焦等电聚焦 电泳电泳 需使用专用电泳仪，电泳平衡后，各电泳区 带相随，分成清晰界面，以等速向前运动。 两性电解质在电场中自动形成pH梯度，

3、当被 分离的生物大分子移动到各自等电点的pH处 聚集成很窄的区带。 n稳态电泳稳态电泳 自由电泳与显微技术的组合，利用不同细 胞或同种细胞不同状态的PI不同进行分离。 细胞电泳细胞电泳 自由流动幕电泳自由流动幕电泳一种制备用的连续电泳 移界电泳移界电泳 在层析柱中进行的电泳 柱电泳柱电泳 二、电泳的分类 电泳 (医药) n免疫电泳免疫电泳 n毛细管电泳毛细管电泳 n双向凝胶电双向凝胶电 泳泳 第一向采用等电聚焦电泳 将复杂的PI不同的蛋 白质进行分离。 第二向采用聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE） 按蛋白质分子量的大小在垂直方向进行分离 对流免疫电泳对流免疫电泳 火箭免疫电泳火箭免疫电泳

4、放射免疫对流电泳放射免疫对流电泳 免疫固定电泳免疫固定电泳 酶标对流免疫电泳酶标对流免疫电泳 毛细管区带电泳（毛细管区带电泳（CZE) 毛细管凝胶电泳毛细管凝胶电泳(CGE) 毛细管胶束电动色谱毛细管胶束电动色谱(MECC) 毛细管等电聚焦电泳毛细管等电聚焦电泳(CIEF) 毛细管等速电泳毛细管等速电泳(CTTP) 毛细管电色谱非毛细管电色谱非(CEC) 水介质毛细管电泳（水介质毛细管电泳（NACE） 三、电泳的应用 1.涂层丰满、均匀、平整、光 滑 2.硬度、附着力、耐腐、冲击 性能、渗透性能明显优于其它 涂装工艺 3.采用水溶性涂料，节省了大 量有机溶剂，大大降低了环境 危害，避免了火灾的

5、隐患 泳漆 广泛应用于汽车、 火车、飞机外壳; 冰箱、洗衣机、空 调等家电金属外壳 着漆 三、电泳的应用 电镀 防止腐蚀，提高耐磨性、提高 导电性、提高反光性及增进美 观 广泛应用于金属灶台、 洗碗池、水龙头锁具， 硬币，首饰，汽车耐磨 部分等的表面处理 细胞电泳 移界电泳 1937年瑞典Uppsala 大学的Tiselius 用蛋白质的移动界面电泳方法， 并首次证明了血清是由白蛋白及、 球蛋白组成的，并获得了 1948年的诺贝尔化学奖。 应用应用：初步分离血清蛋白 等速电泳 采用两种不同浓度的电解质组成，一种为前导电解质，充满整个毛细管柱；另一 种为尾随电解质，置于一端的电泳槽中。前导电解质

6、的迁移率高于任何样品组分， 后者则低于任何样品组分，被分离的组分按其不同的迁移率夹在中间，在强电场 的作用下，各被分离组分在前导电解质与尾随电解质之间的空隙中移动，实现分 离。 等速电泳示意图 应用：应用：初步分离样品组初步分离样品组 分分 等电聚焦电泳 等电聚焦电泳是从凝胶电泳发展而来的，在凝胶中通过加入两性电解质形成 一个pH 梯度，两性物质在电泳过程中会被集中在与其PI相等的pH区域内， 从而得到分离。 使用两性载体电解质，在电极之间形成稳定、连续、线性的使用两性载体电解质，在电极之间形成稳定、连续、线性的pH梯度，梯度， 由于由于“聚焦效应聚焦效应”，即使很小的样品也能获得清晰、鲜明的

7、区带界面；，即使很小的样品也能获得清晰、鲜明的区带界面； 电泳速度快电泳速度快; 分辨率高分辨率高; 加入样品的位置可任意选择；加入样品的位置可任意选择； 等电聚焦可以用于测定某个未知蛋白质的等 电点 等电聚焦具有很高的灵敏度，特别适合于研 究蛋白质微观不均一性 同工酶之间可能只有一两个氨基酸的差别， 利用等电聚焦也可以较好的分离同工酶。 等电聚焦主要用于分离分析，但也可以用于 纯化制备生物大分子。如抗体，药品等。虽 然成本较高，但操作简单、纯化效率很高。 例如：一种蛋白质在SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳中表现单一带，而 在等电聚焦中表现三条带。这可能是由于蛋白质存在单磷酸化、双磷 酸化和三磷酸化形

8、式。 纸带电泳 1948年Wieland 和Fischer 发展了以滤纸作为支持介质的电泳 方法，对氨基酸进行分离。 设备操作简单，分辨率差，电渗现象设备操作简单，分辨率差，电渗现象 。 应用应用：在血清样品的临床检测和病毒 分析等方面有重要用途 醋酸纤维薄膜电泳 对蛋白质样品吸附极少，无“拖尾”现象。 快速省时。亲水性小，吸水少，电渗作用小。 灵敏度高，样品用量少。临床医学用于检测微量异常蛋白的改变。 应用面广。可用于那些纸电泳不易分离的样品，如胎儿甲种球蛋白、溶 菌酶、胰岛素等。 醋酸纤维薄膜电泳染色后，用乙酸、乙醇混合液浸泡后可制成透明的干 板，有利于光密度计和分光光度计扫描定量及长期保

9、存。 缺点：缺点：分辨率差 应用：应用： 广泛用于分析检测血浆蛋白、脂蛋白、糖蛋白、胎儿甲种球蛋白、 体液、脊髓液、脱氢酶、多肽、核酸及其他生物大分子，为心血管 疾病、肝硬化及某些癌症鉴别诊断提供了可靠的依据， 为医学和临床检验的常规技术。 同功酶的分离 用在免疫电泳中 正常人血清醋酸纤维素薄膜电泳示意图 1：清蛋白；2：1-球蛋白；3：2-球蛋白；4：-球蛋白；5：-球蛋白；6 ：点样原点 琼脂糖凝胶 琼脂糖凝胶属于大孔胶，可以分析10-7的大分子，但电泳分辨率 低于聚丙烯酰胺凝胶电泳。这种大孔特性有利于免疫固定、免 疫电泳和微量制备。 具有稳定的物理化学性质，对样品吸附极小，电泳图谱清晰，

10、 分辨率高，重复性好 应用：应用： DNA分子的鉴定（大小，构象）与分型 DNA限制酶切分析及其作图 DNA分离纯化 RNA分子鉴定与分型 血清蛋白电泳 琼脂糖凝胶通常形成水平式板状凝胶，用于等电聚焦、 免疫电泳等蛋白质电泳。 （1）琼脂糖凝胶电泳操作简单，电泳速度快，样品不需事先处理就可以进行电泳。 （2）琼脂糖凝胶结构均匀，含水量大（约占98%99%），近似自由电泳，样品扩散较 自由，对样品吸附极微，电泳图谱清晰，分辨率高，重复性好。 （3）琼脂糖透明无紫外吸收，电泳过程和结果可直接用紫外光灯检测及定量测定。 （4）电泳后区带易染色，样品极易洗脱，便于定量测定，也易制成干膜长期保存。 缺点

11、：缺点：电渗现象严重电渗现象严重 聚丙烯酰胺凝胶 应用：应用：不仅能分离、少量制备生物大分子，而且可以用来研究生物大分子 的性质如电荷、相对分子质量、等电点以及构象等。 聚丙烯酰胺凝胶电泳可用做蛋白质纯度的鉴定. 机械强度高，便于操作和保存；透明，便于照相和复印 原料成分纯度高，制凝胶的重复性好 凝胶孔径可调，用于分离不同分子量的生物大分子。 化学稳定性和热稳定性好 电渗作用小 把分子筛作用和电荷效应结合在同一方法中，电泳分辨率高 缺点缺点：高浓度凝胶难剥离 特点：特点：聚丙烯酰胺凝胶电泳同时具有聚丙烯酰胺凝胶电泳同时具有电荷效应电荷效应和和分子筛效应分子筛效应， 可以将分子大小相同而带不同数

12、量电荷的物质分离开，并且可以将分子大小相同而带不同数量电荷的物质分离开，并且 还可以将带相同数量电荷而分子大小不同的物质分离开。其还可以将带相同数量电荷而分子大小不同的物质分离开。其 分辨率远远高于一般层析方法和电泳方法，可以检出分辨率远远高于一般层析方法和电泳方法，可以检出10-9 10-12g的样品，且重复性好，的样品，且重复性好，没有没有电渗电渗作用作用. SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳 应用应用： 是最常用的定性分析蛋白质 的电泳方法，根据迁移率大 小测定蛋白质亚基的分子量。 常应用于提纯蛋白质过程中 纯度的检测，纯化的蛋白质 通常在SDS电泳上只有一条 带。 用一组标准蛋白很易测得未 知

13、蛋白质的分子量 特点特点： 仪器设备简单 操作方便、耗时少 样品用量少 分辨率高、重复效果好 SDSPAGE电泳后，蛋白质是变性的， 无活性但有抗原性，可用于western blotting（蛋白印迹）。 缺点：缺点： 所测得的分子量是单条肽链的分子量， 对寡聚蛋白质来说，还要参照其它测定 分子量的方法。 对带有较大辅基的蛋白质，此结果不准 确。 对电荷或构象异常的蛋白不适用 SDS的存在影响染色 双向凝胶电泳 这是目前所有电泳技术中分辨率最高，信息量最多的技术（蛋 白爆炸技术），已成为分析复杂蛋白混合物的基本工具 样品经过电荷与质量两次分离后可得到分子的等电点、分子量等信 息。 胶性 PH9

14、 中电 加解 入质 了溶 双液 PH3 加上电 场后建 立稳定 PH梯 度 蛋白 质溶 液加 入， 建立 电场 染色后， 蛋白质因 PI值不同， 沿PH梯度 分离开 第二向 SDS聚 丙烯酰胺 凝胶电泳 PI 逐渐降 低 06-07 双向凝胶电泳示意图双向凝胶电泳示意图 P I 逐 渐 降 低 分子 量逐 渐降 低 双向凝胶电泳的应用 06-21 LDH 同工酶电泳图谱同工酶电泳图谱 应用：应用： 双向电泳是现在后基因组，蛋白质组研究 的重要手段，双向电泳常与质谱联用 双向凝胶电泳电泳用于临床上常见的同工 酶或同工酶亚型分析。如： 1乳酸脱氢酶(LD/LDH)同工酶； 2肌酸激酶（CK）同工酶

15、； 3CK同工酶亚型。 免疫电泳 将抗原样品在琼脂平板上先进行电泳，使其中的各种 成分因电泳迁移率的不同而彼此分开，然后加入抗体 做双相免疫扩散，把已分离的各抗原成分与抗体在琼 脂中扩散而相遇，在二者比例适当的地方，形成肉眼 可见的沉淀弧沉淀弧。 免疫电泳扩散模式图 白蛋白A1b；球蛋白1区、2区、区和区 免疫固定电泳图谱免疫固定电泳图谱 琼脂平板电泳 双相免疫扩散 免疫电泳 特点：特点： 一是加快了沉淀反应的速度 二是将某些蛋白组分利用其带 电荷的不同而将其分开，再分别 与抗体反应，以此作更细微细微的分 析。 毛细管电泳 溶液中的带电粒子以高压电场为驱动力，沿毛细管通道，以不同速度向与其 所

16、带电荷相反的电极方向迁移，并依据样品中各组分之间淌度和分配行为上 的差异 而实现分离。 特点特点: 1. 高灵敏度 2. 高速度 3. 高分辨率 4. 样品少 5. 自动化程度高 6. 应用范围广 电泳仪电泳仪 数据处理系统数据处理系统检测系统检测系统进样系统进样系统 毛细管电泳 应用应用: 适用于分离、测定肽类、蛋白质、DNA类物质； 毛细管电泳可取代传统的氨基酸分析仪 毛细管电泳芯片可以进行DNA长度分析、序列分析和基因分型等研 究。 分离多种金属阳或多种阴离子，环境监测方面发挥作用 检测体液或细胞中某些代谢产物的分析； 分离各种药物和临床检测，鉴定违禁药物（毛细管区带电泳） 毛细管电泳分离分析手性化合物 是利用芯片分离荧光标记的寡核苷酸，。 利用凝胶毛细管的原理开发了