不連續(xù)凝膠電泳色譜儀分析的不連續(xù)性表現(xiàn)在凝膠層、緩沖液離子組成、緩沖液pH和電位梯度的不連續(xù)。
一、凝膠層的不連續(xù)性:
1、樣品膠:為大孔膠,采用光聚合法制備。樣品預(yù)先加在其中,起防止對(duì)流的作用,避免樣品跑到上面的緩沖液中。目前電泳一般不制作此膠。
2、濃縮膠:為大孔膠,采用光聚合法制備。起防止對(duì)流的作用,樣品在其中濃縮,并按其遷移率遞減的順序逐漸在其與分離膠的界面處濃縮成薄層。
3、分離膠:為小孔膠,采用化學(xué)聚合法制備。樣品在其中進(jìn)行電泳和分子篩分離,起防止對(duì)流的作用。蛋白質(zhì)分子在大孔凝膠中受到的阻力小,移動(dòng)速度快。進(jìn)入小孔凝膠時(shí)受到的阻力大,移動(dòng)速度減慢。由于凝膠層的不連續(xù)性,在濃縮膠與分離膠的界面處使樣品濃縮,區(qū)帶變窄。
二、緩沖液離子組成的不連續(xù)性:
在電場中如有兩種電荷符號(hào)相同的離子向同一方向移動(dòng),其遷移率不同,兩種離子若能形成界面,則跑在前面的離子稱為快離子(前導(dǎo)離子),跑在后面的離子稱為慢離子(尾隨離子)。為了使樣品達(dá)到濃縮的目的,需在緩沖液中加入有效遷移率不同的兩種離子,并使這兩種離子在緩沖液中組成不連續(xù)的兩相,即在三層凝膠中加入快離子,在電極緩沖液中加入慢離子。為了保持溶液的電中性和一定的pH值,需加入一種與快、慢離子電荷符號(hào)相反的離子,稱為緩沖配對(duì)離子,使緩沖配對(duì)離子分布于全部緩沖液中,即三層凝膠緩沖液和電極緩沖液中。
如分離蛋白質(zhì)時(shí),通常采用氯離子(Clˉ)為快離子,甘氨酸根離子((NH2CH2COOˉ)為慢離子,三羥甲基氨基甲烷(Tris+)為緩沖配對(duì)離子。
電泳開始前,慢離子位于兩個(gè)電極槽中,快離子分布于三層凝膠中,樣品在樣品膠中,緩沖配對(duì)離子分布于全部緩沖液中。電泳進(jìn)行時(shí),快離子與慢離子的界面向下移動(dòng)。由于選擇適當(dāng)?shù)膒H值緩沖液,使蛋白質(zhì)的有效遷移率介于快、慢離子之間,而濃縮成為極窄的區(qū)帶。當(dāng)樣品到達(dá)濃縮膠與分離膠的界面處時(shí),離子界面繼續(xù)前進(jìn),蛋白質(zhì)被留在后面,然后被分成多個(gè)區(qū)帶。
三、緩沖液pH的不連續(xù)性:
在濃縮膠與分離膠之間有pH的不連續(xù)性是為了控制慢離子的解離度,從而控制其有效遷移率,要求在樣品膠和濃縮膠中,慢離子比所有被分離樣品的有效遷移率都低,使樣品夾在快離子與慢離子的界面之間被濃縮。而在分離膠中,慢離子的有效遷移率比所有被分離樣品的有效遷移率都高,使樣品不再受離子界面的影響。
電極緩沖液pH = 8.3,甘氨酸的電離小,有效遷移率小。濃縮膠中的氯離子完全電離,有效遷移率大。蛋白質(zhì)在濃縮膠中介于快、慢離子之間。電泳開始后,氯離子跑得最快,留下一低電導(dǎo)區(qū),產(chǎn)生高電位梯度,使甘氨酸根離子追趕氯離子,蛋白質(zhì)夾在中間被壓縮。
四、電位梯度的不連續(xù)性:
在不連續(xù)體系中,電位梯度的差異是自然形成的。電泳開始后,由于快離子的遷移率最大,會(huì)很快超過蛋白質(zhì),在快離子的后邊形成一個(gè)離子濃度低的區(qū)域即低電導(dǎo)區(qū)。由于電導(dǎo)與電位梯度成反比,低電導(dǎo)區(qū)的電位梯度較高。高電位梯度使蛋白質(zhì)和慢離子在快離子后面加速移動(dòng)。當(dāng)快離子、慢離子和蛋白質(zhì)的有效遷移率與電位梯度的乘積分別相等時(shí),則三種離子的移動(dòng)速度相同。快、慢離子的移動(dòng)速度相等的穩(wěn)定狀態(tài)建立后,在快、慢離子之間形成一個(gè)穩(wěn)定而又不斷向正極移動(dòng)的界面,即在高、低電位梯度區(qū)之間形成一個(gè)迅速移動(dòng)的界面,由于蛋白質(zhì)的有效遷移率恰好介于快、慢離子之間,因此就聚焦在這個(gè)移動(dòng)的界面附近,被濃縮成一個(gè)狹小的中間層。
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