電泳技術詳述:電泳設備（發展史、原理、分類等）

添加時間：2016/10/5 13:57:00

電泳設備技術發展史
1809年俄國物理學家Рейсе 首次發現電泳現象。他在濕粘土中插上帶玻璃管的正負兩個電極，加電壓后發現正極玻璃管中原有的水層變混 濁，即帶負電荷的粘土顆粒向正極移動，這就是電泳現象。1909年Michaelis 首次將膠體離子在電場中的移動稱為電泳。他用不同pH 的溶液在 U 形管中測定了轉化酶和過氧化氫酶的電泳移動和等電點。
1937年瑞典Uppsala 大學的Tiselius 對電泳儀器作了改進，創造了Tiselius 電泳儀，建立了研究蛋白質的移動界面電泳方法，并首次證明了 血清是由白蛋白及α、β、γ 球蛋白組成的，由于Tiselius 在電泳技術方面做出的開拓性貢獻而獲得了1948年的諾貝爾化學獎。
1948年Wieland 和Fischer 重新發展了以濾紙作為支持介質的電泳方法，對氨基酸的分離進行過研究。從本世紀50年代起，特別是1950年 Durrum 用紙電泳進行了各種蛋白質的分離以后，開創了利用各種固體物質(如各種濾紙、醋酸纖維素薄膜、瓊脂凝膠、淀粉凝膠等)作為支持介 質的區帶電泳方法。
1959年Raymond 和Weintraub 利用人工合成的凝膠作為支持介質，創建了聚丙烯酰胺凝膠電泳，極大地提高了電泳技術的分辨率，開創了近代 電泳的新時代。30多年來，聚丙烯酰胺凝膠電泳仍是生物化學和分子生物學中對蛋白質、多肽、核酸等生物大分子使用普遍，分辨率高的 分析鑒定技術，是檢驗生化物質的高純度：即”電泳純”(一維電泳一條帶或二維電泳一個點)的標準分析鑒定方法，至今仍被人們稱為是對 生物大分子進行分析鑒定的最后、準確的手段，即”Last Check”。
由80年代發展起來的新的毛細管電泳技術，是化學和生化分析鑒定技術的重要新發展，己受到人們的充分重視。
電泳的基本原理
電泳是指帶電顆粒在電場的作用下發生遷移的過程。許多重要的生物分子，如氨基酸、多肽、蛋白質、核苷酸、核酸等都具有可電離基團，它 們在某個特定的pH 值下可以帶正電或負電，在電場的作用下，這些帶電分子會向著與其所帶電荷極性相反的電極方向移動。電泳技術就是利用 在電場的作用下，由于待分離樣品中各種分子帶電性質以及分子本身大小、形狀等性質的差異，使帶電分子產生不同的遷移速度，從而對樣品 進行分離、鑒定或提純的技術。
電泳過程必須在一種支持介質中進行。Tiselius 等在1937年進行的自由界面電泳沒有固定支持介質，所以擴散和對流都比較強，影響分離效果 。于是出現了固定支持介質的電泳，樣品在固定的介質中進行電泳過程，減少了擴散和對流等干擾作用。最初的支持介質是濾紙和醋酸纖維素 膜，目前這些介質在實驗室已經應用得較少。在很長一段時間里，小分子物質如氨基酸、多肽、糖等通常用濾紙或纖維素、硅膠薄層平板為介 質的電泳進行分離、分析，但目前則一般使用更靈敏的技術如HPLC 等來進行分析。這些介質適合于分離小分子物質，操作簡單、方便。但對于 復雜的生物大分子則分離效果較差。凝膠作為支持介質的引入大大促進了電泳技術的發展，使電泳技術成為分析蛋白質、核酸等生物大分子的 重要手段之一。最初使用的凝膠是淀粉凝膠，同軸電纜但目前使用得多的是瓊脂糖凝膠 和聚丙烯酰胺凝膠。蛋白質電泳主要使用聚丙烯酰胺凝膠。 電泳裝置主要包括兩個部分：電源和電泳槽。電源提供直流電，在電泳槽中產生電場，驅動帶電分子的遷移。電泳槽可以分為水平式和垂直式 兩類。垂直板式電泳是較為常見的一種，常用于聚丙烯酰胺凝膠電泳中蛋白質的分離。電泳槽中間是夾在一起的兩塊玻璃板，玻璃板兩邊由塑 料條隔開，在玻璃平板中間制備電泳凝膠，凝膠的大小通常是12cm × 14 cm，厚度為1mm～2 mm，近年來新研制的電泳槽，膠面更小、更薄， 以節省試劑和縮短電泳時間。制膠時在凝膠溶液中放一個塑料梳子，在膠聚合后移去，形成上樣品的凹槽。水平式電泳，凝膠鋪在水平的玻璃 或塑料板上，用一薄層濕濾紙連接凝膠和電泳緩沖液，或將凝膠直接浸入緩沖液中。由于pH 值的改變會引起帶電分子電荷的改變，進而影響其 電泳遷移的速度，所以電泳過程應在適當的緩沖液中進行的，緩沖可以保持待分離物的帶電性質的穩定。
為了更好的了解帶電分子在電泳過程中是如何被分離的，下面簡單介紹一下電泳的基本原理。在兩個平行電極上加一定的電壓(V)，就會在電極 中間產生電場強度€。