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主题：【分享】电泳仪的基本原理及使用方法

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发表于：2010/10/19 15:10:50 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
电泳是指带电颗粒在电场的作用下发生迁移的过程。许多重要的生物分子，如氨基酸、多肽、蛋白质、核苷酸、核酸等都具有可电离基团，它们在某个特定的pH值下可以带正电或负电，在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷极性相反的电极方向移动。电泳技术就是利用在电场的作用下，由于待分离样品中各种分子带电性质以及分子本身大小、形状等性质的差异，使带电分子产生不同的迁移速度，从而对样品进行分离、鉴定或提纯的技术。
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2010/10/19 15:11:06 沙发 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
电泳过程必须在一种支持介质中进行。Tiselius等在1937年进行的自由界面电泳没有固定支持介质，所以扩散和对流都比较强，影响分离效果。于是出现了固定支持介质的电泳，样品在固定的介质中进行电泳过程，减少了扩散和对流等干扰作用。最初的支持介质是滤纸和醋酸纤维素膜，目前这些介质在实验室已经应用得较少。在很长一段时间里，小分子物质如氨基酸、多肽、糖等通常用滤纸或纤维素、硅胶薄层平板为介质的电泳进行分离、分析，但目前则一般使用更灵敏的技术如HPLC等来进行分析。这些介质适合于分离小分子物质，操作简单、方便。但对于复杂的生物大分子则分离效果较差。凝胶作为支持介质的引入大大促进了电泳技术的发展，使电泳技术成为分析蛋白质、核酸等生物大分子的重要手段之一。最初使用的凝胶是淀粉凝胶，但目前使用得最多的是琼脂糖凝胶和聚丙烯酰胺凝胶。蛋白质电泳主要使用聚丙烯酰胺凝胶。
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2010/10/19 15:11:22 板凳 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
电泳装置主要包括两个部分：电源和电泳槽。电源提供直流电，在电泳槽中产生电场，驱动带电分子的迁移。电泳槽可以分为水平式和垂直式两类。垂直板式电泳是较为常见的一种，常用于聚丙烯酰胺凝胶电泳中蛋白质的分离。电泳槽中间是夹在一起的两块玻璃板，玻璃板两边由塑料条隔开，在玻璃平板中间制备电泳凝胶，凝胶的大小通常是12cm ´ 14 cm，厚度为1mm～2 mm，近年来新研制的电泳槽，胶面更小、更薄，以节省试剂和缩短电泳时间。制胶时在凝胶溶液中放一个塑料梳子，在胶聚合后移去，形成上样品的凹槽。水平式电泳，凝胶铺在水平的玻璃或塑料板上，用一薄层湿滤纸连接凝胶和电泳缓冲液，或将凝胶直接浸入缓冲液中。由于pH值的改变会引起带电分子电荷的改变，进而影响其电泳迁移的速度，所以电泳过程应在适当的缓冲液中进行的，缓冲液可以保持待分离物的带电性质的稳定。

E=V/L

为了更好的了解带电分子在电泳过程中是如何被分离的，下面简单介绍一下电泳的基本原理。在两个平行电极上加一定的电压（V），就会在电极中间产生电场强度（E），上式中L是电极间距离。
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2010/10/19 15:11:40 马扎 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
在稀溶液中，电场对带电分子的作用力（F），等于所带净电荷与电场强度的乘积：

F=q*E

上式中q是带电分子的净电荷，E是电场强度。

这个作用力使得带电分子向其电荷相反的电极方向移动。在移动过程中，分子会受到介质粘滞力的阻碍。粘滞力（F’）的大小与分子大小、形状、电泳介质孔径大小以及缓冲液粘度等有关，并与带电分子的移动速度成正比，对于球状分子，F’的大小服从Stokes定律，即：

F’=6πrηυ

式中r是球状分子的半径，η是缓冲液粘度，υ是电泳速度(υ= d / t，单位时间粒子运动的距离，cm / s )。当带电分子匀速移动时： F = F’，

∴ q·E = 6πrηυ
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2010/10/19 15:11:59 地毯 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
电泳迁移率（m）是指在单位电场强度（1V/cm）时带电分子的迁移速度：

所以：
v/E=Q/6πrη

这就是迁移率公式，由上式可以看出，迁移率与带电分子所带净电荷成正比，与分子的大小和缓冲液的粘度成反比。

用SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质分子量时，实际使用的是相对迁移率mR。即：

上式中：d－带电粒子泳动的距离，t－电泳的时间，V－电压，L－两电极交界面之间的距离，即凝胶的有效长度。 因此，相对迁移率mR就是两种带电粒子在凝胶中泳动迁移的距离之比。
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2010/10/19 15:12:21 地板 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
带电分子由于各自的电荷和形状大小不同，因而在电泳过程中具有不同的迁移速度，形成了依次排列的不同区带而被分开。即使两个分子具有相似的电荷，如果它们的分子大小不同，由于它们所受的阻力不同，因此迁移速度也不同，在电泳过程中就可以被分离。有些类型的电泳几乎完全依赖于分子所带的电荷不同进行分离，如等电聚焦电泳；而有些类型的电泳则主要依靠分子大小的不同即电泳过程中产生的阻力不同而得到分离，如SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳。分离后的样品通过各种方法的染色，或者如果样品有放射性标记，则可以通过放射性自显影等方法进行检测。
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2010/10/19 15:12:46 6楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
电泳仪：电泳技术是分子生物学研究不可缺少的重要分析手段。电泳一般分为自由界面电泳和区带电泳两大类，自由界面电泳不需支持物，如等电聚焦电泳、等速电泳、密度梯度电泳及显微电泳等，这类电泳目前已很少使用。而区带电泳则需用各种类型的物质作为支持物，常用的支持物有滤纸、醋酸纤维薄膜、非凝胶性支持物、凝胶性支持物及硅胶-G薄层等，分子生物学领域中最常用的是琼脂糖凝胶电泳。所谓电泳，是指带电粒子在电场中的运动，不同物质由于所带电荷及分子量的不同，因此在电场中运动速度不同，根据这一特征，应用电泳法便可以对不同物质进行定性或定量分析，或将一定混合物进行组份分析或单个组份提取制备，这在临床检验或实验研究中具有极其重要的意义。电泳仪正是基于上述原理设计制造的。下面简单介绍其使用方法及注意事项。
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2010/10/19 15:13:36 7楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
● 使用方法
1． 首先用导线将电泳槽的两个电极与电泳仪的直流输出端联接，注意极性不要接反。
2． 电泳仪电源开关调至关的位置，电压旋钮转到最小，根据工作需要选择稳压稳流方式及电压电流范围。
3． 接通电源，缓缓旋转电压调节钮直到达到的所需电压为止，设定电泳终止时间，此时电泳即开始进行。
4． 工作完毕后，应将各旋钮、开关旋至零位或关闭状态，并拨出电泳插头。
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2010/10/19 15:14:02 8楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
注意事项
1． 电泳仪通电进入工作状态后，禁止人体接触电极、电泳物及其它可能带电部分，也不能到电泳槽内取放东西，如需要应先断电，以免触电。同时要求仪器必须有良好接地端，以防漏电。
2． 仪器通电后，不要临时增加或拨除输出导线插头，以防短路现象发生，虽然仪器内部附设有保险丝，但短路现象仍有可能导致仪器损坏。
3． 由于不同介质支持物的电阻值不同，电泳时所通过的电流量也不同，其泳动速度及泳至终点所需时间也不同，故不同介质支持物的电泳不要同时在同一电泳仪上进行。
4． 在总电流不超过仪器额定电流时（最大电流范围），可以多槽关联使用，但要注意不能超载，否则容易影响仪器寿命。
5． 某些特殊情况下需检查仪器电泳输入情况时，允许在稳压状态下空载开机，但在稳流状态下必须先接好负载再开机，否则电压表指针将大幅度跳动，容易造成不必要的人为机器损坏。
6． 使用过程中发现异常现象，如较大噪音、放电或异常气味，须立即切断电源，进行检修，以免发生意外事故。
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2010/10/19 15:14:23 9楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
夹芯式垂直电泳槽使用方法：
一、组成部件
(一)装有铂金丝的贮液槽一对，配有冷却装置及电泳缓冲液流出口。
(二)凹型橡胶框，配有玻璃板，可分别制作厚度为lmm、1.5mm的凝胶板，操作时根据需要选择适当厚度的玻璃板及梳子配套使用。
(三)样品孔模具(梳子)用于电泳加样。
(四)固定贮液槽的螺丝杆及螺母4对，28D、30型为5对。
(五)橡胶管五根。两根长的用于连接冷却水的出入口；中等长度的两根用于连接电极缓；中液的流出口；最短的一根用于连接贮液槽间的冷却水。
(六)导线1付。
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2010/10/19 15:14:53 10楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
● 二、使用方法
(一)清洗部件
上述部件组装前要彻底清洗干净。尤其是玻璃板及凹形带槽橡胶框，必须用泡沫海绵沾少许肥皂粉或洗涤剂彻底清洗干净。清洗后的玻璃板应放在玻璃板支架上晾干水后方能使用。
(二)组装电泳槽
A、1、将四只固定螺杆插进一只贮液框(半上槽)的相应孔洞中，然后将贮液框仰放在桌上。
2、左手拿凹型槽橡胶模框，右手的拇指与中指握住玻璃板的两侧边缘插到橡胶模框内 (注意手指不能接触灌胶面的玻璃板)。
3、将带有玻璃的橡胶模框子放在仰放的贮液槽框架上，其下缘必须对齐贮液槽框下缘。
4、双手拿另一只贮液槽框与仰放在桌上的贮液槽框相合，并使橡胶框上的凸出线位于贮液槽有机玻璃框中央。
5、装上四只螺母，拧紧螺丝。注意拧紧螺丝时用力应均匀，最好用双手按斜角位置双双逐渐拧紧。
6、将电泳槽垂直竖起，放在桌上，带短玻璃板的贮液槽称上槽(阴极端)，带长玻璃板的贮液槽称为下槽(阳极端)，在长玻璃板与橡胶框间有一缝隙。此缝隙可用已熔化的10％琼脂沿长玻璃板下端灌入，为防止留存气泡，可稍抬起一端即可赶去气泡。待琼脂完全凝固后才能灌胶。
B、也可将槽垂直竖起，将带有玻璃的橡胶模框直接放入槽中，对称拧紧螺丝后，用琼脂封底边。
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