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电泳技术的应用

在直流电场中，带电粒子向带符号相反的电极移动的现象称为电泳（electropho-resis）。
1809年俄国物理学家Peнce首先发现了电泳现象，但直到1937年瑞典的Tiselius建立了分
离蛋白质的界面电泳（boundaryelectrophoresis）之后，电泳技术才开始应用。本世纪60-70
年代，当滤纸、聚丙烯酰胺凝胶等介质相继引入电泳以来，电泳技术得以迅速发展。丰富多
彩的电泳形式使其应用十分广泛。电泳技术除了用于小分子物质的分离分析外，最主要用于
蛋白质、核酸、酶，甚至病毒与细胞的研究。由于某些电泳法设备简单，操作方便，具有高
分辨率及选择性特点，已成为医学检验中常用的技术。

一、电泳技术的基本原理和分类

在电场中，推动带电质点运动的力（F）等于质点所带净电荷量（Q）与电场强度（E）
的乘积。

F＝QE

质点的前移同样要受到阻力（F）的影响，对于一个球形质点，服从Stoke定律，即：

F′＝6πrην

式中r为质点半径，η为介质粘度，ν为质点移动速度，当质点在电场中作稳定运动时：

F＝F′即QE＝6πrην

上式交换后可写成

ν/E的含意为单位电场强度下的移动速度，这里可用迁移率μ表示，即

从上式可见，球形质点的迁移率，首先取决于自身状态，即与所带电量成正比，与其半
径及介质粘度成反比。除了自身状态的因素外，电泳体系中其它因素也影响质点的电泳迁移
率。

电泳法可分为自由电泳（无支持体）及区带电泳（有支持体）两大类。前者包括Tise-leas
式微量电泳、显微电泳、等电聚焦电泳、等速电泳及密度梯度电泳。区带电泳则包括滤纸电
泳（常压及高压）、薄层电泳（薄膜及薄板）、凝胶电泳（琼脂、琼脂糖、淀粉胶、聚丙烯
酰胺凝胶）等。
自由电泳法的发展并不迅速，因为其电泳仪构造复杂、体积庞大，操作要求严格，价格
昂贵等。而区带电泳可用各种类型的物质作支持体，其应用比较广泛。本节仅对常用的几种
区带电泳分别加以叙述。

二、影响电泳迁移率的因素

⒈电场强度电场强度是指单位长度（cm）的电位降，也称电势梯度。如以滤纸作支持
物，其两端浸入到电极液中，电极液与滤纸交界面的纸长为20cm，测得的电位降为200V，
那么电场强度为200V/20cm＝10V/cm。当电压在500V以下，电场强度在2-10v/cm时为常
压电泳。电压在500V以上，电场强度在20-200V/cm时为高压电泳。电场强度大，带电质
点的迁移率加速，因此省时，但因产生大量热量，应配备冷却装置以维持恒温。

⒉溶液的pH值溶液的pH决定被分离物质的解离程度和质点的带电性质及所带净电荷
量。例如蛋白质分子，它是既有酸性基团（），又有碱性基团（）的两性电解
-COOH-NH2
质，在某一溶液中所带正负电荷相等，即分子的净电荷等于零，此时，蛋白质在电场中不再
移动，溶液的这一pH值为该蛋白质的等电点（isoelctricpoint，pI）。若溶液pH处于等电
点酸侧，即pH＜pl，则蛋白质带正电荷，在电场中向负极移动。若溶液pH处于等电点碱侧，
即pH＞pl，则蛋白质带负电荷，向正极移动。溶液的pH离pl越远，质点所带净电荷越多，
电泳迁移率越大。因此在电泳时，应根据样品性质，选择合适的pH值缓冲液。

⒊溶液的离子强度电泳液中的离子浓度增加时会引起质点迁移率的降低。其原因是带电
质点吸引相反符合的离子聚集其周围，形成一个与运动质点符合相反的离子氛（ionic
atmosphere），离子氛不仅降低质点的带电量，同时增加质点前移的阻力，甚至使其不能泳
动。然而离子浓度过低，会降低缓冲液的总浓度及缓冲容量，不易维持溶液的pH值，影响
质点的带电量，改变泳动速度。离子的这种障碍效应与其浓度和价数相关。可用离子强度I
表示。

式中S表示溶液中离子种类，Ci和Zi分别表示每种离子的摩尔浓度与化合价。最常用
I值在0.02-0.2之间。

⒋电渗在电场作用下液体对于固体支持物的相对移动称为电渗（electro-osmosis）。其
产生的原因是固体支持物多孔，且带有可解离的化学基团，因此常吸附溶液中的正离子或负
离子，使溶液相对带负电或正电。如以滤纸作支持物时，纸上纤维素吸附OH-带负电荷，与
纸接触的水溶液因产生+，带正电荷移向负极，若质点原来在电场中移向负极，结果质
H3O
点的表现速度比其固有速度要快，若质点原来移向正极，表现速度比其固有速度要慢，可见
应尽可能选择低电渗作用的支持物以减少电渗的影响。

三、电泳分析常用方法

（一）醋酸纤维素薄膜电泳
醋酸纤维素是提纤维素的羟基乙酰化形成的纤维素醋酸酯。由该物质制成的薄膜称为醋
酸纤维素薄膜。这种薄膜对蛋白质样品吸附性小，几乎能完全消除纸电泳中出现的“拖