二、透析和超濾
1.透析(Dialysis):
就是利用蛋白質分子不能通過半透膜(Semipermeable membrane)而小分子可以自由透過的性質,使蛋白質與小分子物質分開。
作用:脫鹽、無機離子和小分子物質等。
透析膜:動物膜、羊皮紙、火棉膠、賽璐玢或其他材料等。
2.超濾(ultrafiltration):
是利用壓力和離心力,借助于超濾膜將不同分子量的物質分離的技術。
Ultrafiltration的功能:純化和濃縮(同PEG,聚乙二醇)。
Ultrafiltration膜:丙烯晴、醋酸纖維素、硝酸纖維素和尼龍等。
第三節 蛋白質的電泳技術(electrophoresis)
一、基本原理
1. 分子的運動速度與遷移率
(1)蛋白質分子在電場中的泳動速度(v)
F電場力 = (E/d) q;F阻力 = 6πrηv;
當F電場力 = F阻力時, (E/d)q = 6πrηv,
v = Eq/(6πrηd)。r:分子(半球)半徑,
η:溶液 的粘度。
(2)遷移率(M)
M = v / (E/d) = (L/t) / (E/d) = dL / Et
2.影響遷移率的因素
樣品:纖維狀蛋白質和球狀蛋白質具有不同的摩擦力→不同的遷移率。
緩沖液
①離子強度:0.05~0.1摩爾濃度(最適宜的離子強度)。
②pH:決定蛋白質帶凈電荷的多少。
支持介質 一般用比較惰性材料
①吸附作用 對樣品有滯留作用,形成拖尾→帶不清晰,分辨力降低。例如:紙的吸附作用強,醋酸纖維素可以消除這種現象。
②電滲作用 電泳緩沖液相對于固體支持介質的相對移動。
+++o++o++++ +++o++o++++
→
------------------- --------------------------
電滲的結果(造成的影響):加速陽離子的前進,阻滯了陰離子的移動,但在一般實驗中可以忽略不計。如需矯正,用中性分子(葡聚糖)的遷移程度來確定電滲的大小。
③分子篩作用 如凝膠電泳作用:有助于分子大小有所不同的生物大分子的分離。凝膠中交聯度↑→孔徑減小→大分子移動的阻力↑(與Sephadex凝膠過濾正好相反)。
二、電泳的類型
(一)按有無支持物分
1.不用支持物的電泳(自由界面電泳):Tiselleas式微量電泳、顯微電泳、等電聚焦(密度梯度)技術、等速電泳技術等。
2. 用支持物的電泳:紙上電泳、醋酸纖維素薄膜電泳、薄層電泳、非凝膠支持物區帶電泳(支持介質有:淀粉、纖維素粉、合成樹脂粉末等)、凝膠支持物區帶電泳(支持介質有:淀粉膠、聚丙烯酰氨凝膠、瓊脂糖凝膠等)
(二)從使用型式上分
水平式、垂直式、板形、柱形、雙向電泳、連續電泳、電泳—層析相結合的電泳技術等。
三、醋酸纖維素薄膜電泳(cellulose acetate membrane electrophoresis)
1.醋酸薄膜的結構
纖維素的羥基乙酰化→形成纖維素醋酸酯→溶于有機溶劑(如丙酮、氯仿等)涂抹成均勻的微孔薄膜(均一的泡沫結構,滲透性強)。
2.Cellulose acetate membrane electrophoresis優點:
電滲小、分離速度快、樣品用樣量少、分離清晰、無拖尾和吸附現象,染色的本底較淺可透明,便于保存和定量分析。
3.應用:
血清蛋白、脂蛋白、糖蛋白、同工酶、胎兒甲種球蛋白以及核酸等方面的檢測,適合于醫學和臨床檢驗。
四、瓊脂和瓊脂糖凝膠電泳
1.結構及其特征
瓊脂(agar):紅色海藻中提取出來的多聚糖復合物,具有相同的多糖骨架和不同的取代基(硫酸酯基、甲氧基、羧基等)。
瓊脂糖(agarose):取代基最少的一種多糖,其電滲作用遠小于agar。
agar和agarose特征:容易制成各種形狀的凝膠,容易掌握和保存,凝膠的均一性好、牢固、富有彈性、容易固定和干燥,干膜可長期保存。
2.agar or agarose gel electrophosesis優點
網孔大、液體多而近似于自由電泳;電泳速度快、區帶整齊、分辯率高、重復性好;無紫外吸收,電泳過程和結果可直接用紫外線檢測及定量分析。
3.應用
(1)分離血清蛋白、脂蛋白、同工酶等。
(2)與免疫化學結合,發展成免疫電泳技術。
(3)分離和鑒定核酸。
五、聚丙烯酰氨凝膠電泳(polyacrylamide gel electrophoresis,PAGE)
1.定義:是以人工合成的聚丙烯酰氨凝膠作為支持介質的一種電泳技術。
2. 聚丙烯酰氨凝膠的生成
3. 凝膠網孔的大小和適宜的凝膠濃度(%)
4.PAGE的分類及其功能特點
按形狀:圓盤狀和垂直板電泳
按凝膠是否一致分:連續電泳和不連續電泳,其中不連續電泳有較高的分辨力(具有電荷效應、濃縮效應和分子篩效應)。
5. PAGE的作用機制
樣品膠(常省略)
濃縮膠(大孔膠):蛋白質介于Cl-和Gly之間。Cl-和Gly之間形成低電導區→高電壓梯度→加快蛋白質移動,且膠的孔徑大,對蛋白質移動沒有阻礙→蛋白質在快離子和慢離子之間被濃縮成薄薄的一層。
分離膠(小孔膠):Gly在pH8.9下解離度聚增→泳動速度超過蛋白質→高電壓梯度消失→蛋白質在均一的電壓梯度和pH條件下分離;同時由于膠孔徑小,具有分子篩效應→使具有相同電荷,只要分子量大小和形狀不同的蛋白質得以分離。
6. PAGE優點及應用
優點:樣品用量少,分辯率高
應用:科研、農、醫及臨床診斷。如蛋白質、酶、核酸的分離及病毒、細菌提取液的分析等。