文档介绍：电泳
第八章
电泳
第一节电泳的基本原理
第二节电泳及其应用
第一节电泳的基本原理
第一节电泳的基本原理
电泳是指带电荷的粒子在直流电场中,向带符号相反的电极的移动,是一种电动现象。在离子移动的物理化学理论中,按照Debye-Hückel的理论,电泳决定于环绕每个离子的离子氛中的扩散双电层。当离子的尺寸越大,溶液的离子强度越高时,这种电泳现象就变得越明显。所以电泳现象中的表面电势和双电层等因素起着决定作用。而这些又与溶液性质及胶体的颗粒所带电荷有关。
第一节电泳的基本原理
一、电泳的理论基础
固体和液体接触时,二者之间即有电位产生。固体表面带一种电荷、周围的液体带符号相反的电荷,这就叫做偶电层。胶体颗粒表面的电荷来源是:①吸附液体中的某离子,因而带电,液体失去该离子而带相反的电荷。通常阴离子易被吸附而使固体表面带负电。阳离子因水化程度较高,不易被吸附。碳氢化物小滴和气泡也有吸附现象。②作为胶体组成成分的相反符号的离子不等量的进入溶液,例如碘化银胶体在有过量碘离子的情况则带负电,在有过量银离子的情况则带正电。金属氧化物的胶体则受溶液中H+和OH—的影响。③固体表面吸附液体分子,然后这些分子解离。
第一节电泳的基本原理
蛋白质或其他多电解质则由其本身所具有的功能团的解离而带电。蛋白质具有正负两类解离基,称为两性电解质。蛋白质在酸性介质中带正电,在碱性介质中则带负电。在某一pH值时,其正负电荷相等,此时的pH即称为该蛋白质的等电点。
由于胶体粒子表面有偶电层、偶电层的固定层和可移动层之间形成电位,叫作电动电位或Zeta—电位(ξ电位)。电动电位的存在引起电动现象。
第一节电泳的基本原理
二、影响电泳迁移速率的因素
推动粒子运动的力等于离子的净电荷与电场强度的乘积,即:
(8-1)
式中 F——运动的力,牛顿;
Q——离子的净电荷,库仑;
E——电场强度,伏特/米。
第一节电泳的基本原理
而粒子在运动时又受到—定的阻力,对于球形粒子来说,此阻力服从stoke定律。
(8-2)
式中——阻力,牛顿;
——粒子半径,米;
——介质粘度,牛顿·秒/米2;
——泳动速度,米/秒。
当粒了以稳态运动时,电动力与阻力相等,即: 。因此,
(8-3)
第一节电泳的基本原理
电泳迁移率是指在单位电场强度(1伏特/米)时的泳动速度,即: ,代入(8-3)式得
(8-4)
影响电泳迁移率的因素很多,可以分为以下三大类:
(1)与被动离子(或粒子)本身的特性有关的因子,如电荷符号和大小、本身的大小和形状、水化程度、解离趋势、两性性质等。
第一节电泳的基本原理
(2)环境因素,如缓冲液浓度、离子强度、介电性质、化学性质、pH、温度、粘度、有无极性分子存在(因为它可以影响粘度或介电性)等。在有支持物的情况下,影响因素更多,如支持物的吸附作用,不均一性、离子交换能力、电渗现象、虹吸作用、热和蒸发作用等。
(3)所加电场的特性,如强度和纯度(是否杂有交流电)。
这些因素在实验过程中要充分注意,尽量保持条件恒定不变,以便获得可重复的结果。
第二节电泳及其应用
一、电泳的分类
按分离的原理区分,电泳可分为区带电泳(zone EP. ZEP)、移界电泳、等速电泳和等电聚焦电泳。
(1)区带电泳是在半固相或胶状介质上加一个点或一薄层样品溶液,然后加电场,分子在支持介质上或支持介质中迁移。不同的离子成分在均一的缓冲液(或称载体电解质)系统中分离成独立的区带,可以用染色等方法显示出来,如果用光密度计扫描可得出—个个互相分离的峰,与洗脱色谱的图形相似,电泳的区带随时间延长和距离加大而扩散严重,影响分辨率。加不同的介质可以减少扩散,特别是在凝胶中进行,它兼具分子筛的作用,分辨率大大提高,是应用最广泛的电泳技术。