凝膠電泳

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索
一部洋菜凝膠電泳,負極位於後方。

凝膠電泳(英語:Gel electrophoresis)或稱膠體電泳,也可稱為扁平式電泳法(slab electrophoresis),是一大類技術,被科學工作者用於分離不同物理性質(如大小、形狀、等電點等)的分子。凝膠電泳通常用於分析用途,但也可以作為製備技術,在採用某些方法,如質譜聚合酶鏈式反應克隆、DNA測序或者免疫印跡檢測之前,進行部分提純分子。

凝膠製備[编辑]

第一個部分,「凝膠」,是指用來分離分子的基質(matrix)。大致上凝膠是個可以被科學家控制多孔性(porosity)的交聯聚合物。在分離蛋白質或小的核酸DNARNA,或寡核苷酸)的時候,凝膠通常是用不同濃度的丙烯酰胺和一個交聯劑聚合而成,形成不同大小網眼的聚丙烯醯胺網狀系統。

分離較大的核酸(超過幾百個鹼基對時)較常用的基質是純化的洋菜膠,洋菜膠是海藻(seaweed)的萃取物。

在以上兩者裡的凝膠都是形成固體但是具孔隙的基質,外觀和觸感都像透明的果凍。丙烯醯胺,相對於聚丙烯醯胺,是種神經毒素,而且需要用良好藥品實驗研究規範(Good Laboratory Practices,GLP)處理以避免毒性。

電泳方法[编辑]

瓊脂糖凝膠電泳,將樣品加入凝膠的樣品孔中
SDS-PAGE 自射線攝影 - 蛋白質是目前在不同濃度的兩個樣品。

第二個部分,「電泳」,是指在凝膠(瓊脂糖凝膠十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳)上用來推動或拉住分子的電動勢(electromotive force, EMF);將待測分子放進凝膠上的井(wells)並導入適當的電流,分子就會以不同的速率在有孔隙的膠體中移動;如果分子帶負電多就會往氧化極(anode),帶正電多就往還原極(cathode)移動(注意到膠凝電泳操作原理相似於電解電池,氧化極帶正電而還原極帶負電)。在核酸(DNARNA)的例子裡,待測分子從負電極到正電極的移動方向是因為核酸本身在backbone上攜帶「糖-磷酸鹽」(sugar-phosphate)而造成負電。雙股DNA片段自然的形成長桿狀(long rods),所以核酸片段在凝膠內的移動和他們的旋轉半徑(radius of gyration)有關。簡單的說,就是和分子大小相關。單股DNARNA傾向於摺疊成複雜形狀的分子,根據他們的三級結構以複雜的方式在凝膠內移動。因此,像是氫氧化鈉甲醯胺這類可以破壞氫鍵的化學物,就用來把DNARNA從三級結構變性,再度形成長桿狀。

另一方面,蛋白質有不同的電荷和複雜的形狀,所以當放電動勢(EMF)在樣品上,蛋白質可能會以不同的速度進入凝膠或完全不移動。所以蛋白質在有洗滌劑,如:十二烷基硫酸鈉,SDS/十二烷基磷酸鈉,SDP))出現時會變性。洗滌劑會以負電荷覆蓋蛋白質。通常SDS鍵結的量跟蛋白質的大小有關係,所以鍵結後變質的蛋白質帶有負電荷,而且所有蛋白質有相似的「荷質比」(電荷和質量的比值)。因為變質的蛋白質移動方式像是長桿狀,而不是複雜的三級結構,和SDS結合的蛋白質在凝膠內移動的速率只和它的大小有關,跟它的帶電量或形狀無關。

在跑完電泳,最小的分子幾乎到達氧化極之後,可以對凝膠裡的分子染色,這樣才能看到分子。可以用溴化乙錠,銀或考馬斯亮藍染色。也可以用其他方法看到凝膠裡分離後的混合物組成。如果分析物的分子在紫外線下會發光,就可以在紫外線下拍出凝膠的照片。如果要分離的分子有放射性原子,凝膠可以用同位素示蹤劑記錄,記錄方法同上面所述。

如果一開始有很多個混合物一個接一個注入相鄰的「井」〈wells〉,跑出來的結果會是一條一條平行的軌跡〈lane〉。根據不同分子的數量,每一條軌跡都有一條或以上,明顯的亮帶(band),表示原本混合物分離出來的組成,每個亮帶代表一個組成,組成物分離不完全就會跑出重疊的亮帶,或者難以辨別的汙點(smear)就表示許多組成物沒有分解。

種類[编辑]

凝膠電泳被用於分子生物學遺傳學生物化學

參見[编辑]

外部鏈接[编辑]