SDS-PAGE,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解课件

SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳SDS-Polyacrylamidegelelectrophoresis，SDSSDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解一、什么是SDS？十二烷基硫酸钠（sodiumdodecylsulfate,SDS)是一种阴离子去污剂。它在水溶液中以单体（monomer）和分子团（micellae）的混合形式存在。SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS的作用

破坏蛋白质分子之间以及其他物质分子之间的非共价键，使蛋白质变性而改变原有的构象，保证蛋白质分子与SDS充分结合而形成带负电荷的蛋白质-SDS复合物。SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解二、SDS的基本原理（一）蛋白质分子的解聚

样品介质和聚丙烯酰胺中加入离子去污剂和强还原剂后，蛋白质亚基的电泳迁移率主要取决于亚基分子量的大小，而电荷因素可以被忽略。SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解1、SDS

阴离子去污剂

变性剂

助溶性试剂

断裂分子内和分子间的氢键

分子去折叠

破坏蛋白质分子的二级和三级结构

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解2、强还原剂

巯基乙醇（β-mercaptoethanal）

二硫苏糖醇（dithiothreitol，DTT）

使半胱氨酸残基之间的二硫键断裂。SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS和还原剂的作用：

（1）分子被解聚或组成它们的多肽键

（2）氨基酸侧链与SDS充分结合形成带负

电荷的蛋白质-SDS胶束。

（3）蛋白质-SDS胶束所带的负电荷大大超

过了蛋白质分子原有的电荷量，消除

了不同分子之间原有的电荷差异。SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解蛋白质-SDS胶束的特点

（1）形状像一个长椭圆棒

（2）短轴对不同的蛋白质亚基-SDS胶束基本上是相同的。

（3）长轴的长度则与亚基分子量的大小成正比。SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解胶束在SDS系统中的电泳迁移率不再受蛋白质原有电荷的影响，而主要取决于椭圆棒的长轴长度，即蛋白质或亚基分子量的大小。

当蛋白质的分子量在15KD—200KD之间时，电泳迁移率与分子量的对数呈线性关系SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解3、影响SDS电泳的关键因素

（1）溶液中SDS单体浓度（>1mmol/L)

大多数蛋白质与SDS结合的重量比为1：1.4

（2）样品缓冲液的离子强度（不>0.26)

低离子强度的溶液中，SDS单体才具有较高的平衡浓度。

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解（3）二硫键是否完全被还原

当二硫键被彻底还原后，蛋白质分子才能被解聚，SDS才能定量地结合到亚基上而给出相对迁移率和分子量对数的线性关系。SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解（二）缓冲系统的选择

一般情况下，在被分析的蛋白质稳定的pH范围，凡不与SDS发生相互作用的缓冲液都可以使用，但缓冲液的选择对蛋白质的分离和电泳的速度是非常关键的。

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解电泳缓冲液的种类：

1、磷酸缓冲液

2、Tris-醋酸钠缓冲系统

3、咪唑缓冲液系统：

比磷酸缓冲系统的导电性低，电泳速

度要比后者快一倍。

4、尿素系统：

适用分子量低于15KD的蛋白样品。

5、Tris-甘氨酸系统：

使用最多的缓冲液

6、Tris-硼酸盐缓冲液：

测定糖蛋白的分子量

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解（三）凝胶浓度的选择

由于SDS电泳分离并不取决于蛋白质的电荷密度，只取决于分子解聚后SDS-蛋白质胶束的大小，因此凝胶浓度的选择会直接影响分辨率。

不同分子量范围的蛋白质应选用不同的凝胶浓度.

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解（四）分子量测定

1、相对迁移率（Rf）

Rf即用每个带的迁移距离除以溴酚蓝前沿的迁移距离得到的。

测量位置应在蛋白带的中央。

蛋白带迁移距离

Rf=————————

溴酚蓝迁移距离

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解蛋白带迁移距离固定前的凝胶长度

Rf=—————————X—————————

干燥后的凝胶长度溴酚蓝迁移距离

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解2、作图

以已知蛋白质分子量的常用对数值为纵坐标，Rf为横坐标绘图SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解3、通过测定未知蛋白质的Rf值，便可在标

准曲线上读出他的分子量

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解三、去污剂的选择

无离子去污剂：LubroW；Brij35，Tween

Triton

阳离子去污剂：cetyltrimethylammonium

bromide（CTAB）

cetylpyyridinium（CPC）

阴离子去污剂：SDSdeoxycholate

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解四、方法

1、分类

（1）根据对样品的处理方式的不同

还原SDS电泳

非还原SDS电泳

带有烷基化作用的还原SDS电泳

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解（2）根据缓冲系统和凝胶孔径的不同

连续电泳

不连续电泳

（3）根据电泳的形式

圆盘电泳

垂直电泳

平板电泳

水平电泳

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解2、操作

（1）制备分离胶

（2）制备积层胶(堆积胶）SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解分离胶聚合之后SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解（3）加样品

样品的处理

在蛋白溶液中加入过量的SDS后，可引起以下的反应：

蛋白质本身的电荷被屏蔽

氢键断裂

疏水相互作用被取消

多肽被去折叠(二级结构破坏),并形成椭球形SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解①还原SDS处理

当加入还原试剂DTT或β-二巯基乙醇后，蛋白质被完全去折叠，只根据分子量分离。SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解②带有烷基化作用的还原SDS处理

烷基化作用可以很好地并经久牢固地保护SH基团，而得到窄的电泳带。

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解③非还原的SDS处理

许多样品，如生理体液、血清或尿素，一般只需用1%SDS在100℃煮沸3分钟，并不需要加还原剂，此时二硫键不能被断裂，蛋白并没有完全被去折叠。

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解（4）电泳（5）固定

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解（6）染色

考马斯亮蓝（coomassiebrilliantblue）

①R-250

三苯基甲烷，红蓝色，每个分子含有两个SO3H基团，偏酸性，和氨基黑一样也是结合在蛋白质的碱性基团上。

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解②G-250

二甲花青亮蓝，蓝绿色。SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解银染色

银染的机制是将蛋白带上的硝酸银（银离子）还原成金属银，以使银颗粒沉积在蛋白带上。

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解（7）照相，凝胶干燥（8）定量测定

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解3、电泳过程中的不正常现象

（1）“微笑”现象

指示剂前沿呈现两边向上的曲线形，说明凝胶的不均匀冷却，中间部分冷却不好。SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解（2）“皱眉”现象

由于垂直电泳槽的装置不合适引起的，特别是当凝胶和玻璃板组成的“三明治”底部有气泡或靠近隔片的凝胶聚合不完全。

SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解（3）“拖尾”现象

样品溶解不佳引起。SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解（4）“纹理”现象

由于样品中的不溶颗粒引起的。SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解（5）偏斜现象

电极放置不平行引起或加样位置偏斜而引起SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解（6）带太宽

加样量太多或加样孔泄漏引起SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解SDS,聚丙烯酰胺凝胶电泳详解MolecularmassversusmolecularweightMolecularmass(symbolm)isexpressedinDaltons(Da).OneDaltonisdefinedas1/12themassofcarbon12.MostmacromoleculesarelargeenoughtousethekiloDalton(kDa)todescribemolecularmass.Molecularweightisnotthesameasmolecularmass.Itisalsoknownasrelativemolecularmass(symbolMr,whererisasubscript).Molecularweightisdefinedastheratioofthemassofamacromoleculeto1/12themassofacarbon12atom.Itisadimensionlessquantity.WhentheliteraturegivesamassinDaorkDaitreferstomolecularmass.Itisincorrecttoexpressmolec