电泳是一种简便、灵敏的临床和实验室分离技术。自它被发现以来，它一直是生物学家和化学家用来分离混合物的重要工具，尤其是蛋白质和核酸。
电泳由两个词组成;电，意思是电，和电泳现象,意义的运动。因此，它意味着带电粒子(离子)在电场的影响下通过溶液的迁移和分离。
Ruess在1807年首次证明了这一点，他注意到了粒子向阳极的迁移。从最初的粗纸电泳发展到现代化的自动化电泳系统。各种改进版本可供选择，适用于小型化、精密工程等领域。改进的好处是满足更快更好地解析结果的需求。
电泳原理
生物分子，如氨基酸、多肽、蛋白质、核酸和核苷酸，都具有可电离基团。在任何给定的ph值下，这些分子以带电的形式，阳离子(+)或阴离子(-)存在于溶液中。因此，电场允许带负电荷的分子向阳极(正极)迁移。相反，带正电的分子向阴极(负极)移动。
在电场的作用下，悬浮在基质中的分子、离子或胶体粒子发生分离。分子根据分子质量和电荷比在筛子状化合物中移动。
这是一种不完全的电解形式，因为在分子到达电极之前电场被移除，但由于电泳迁移性，分子分离。
核酸具有负磷酸主干。因此，它们在DNA电泳中向阳极移动。两性电解质像蛋白质一样，同时带正电荷和负电荷。这种化合物在正常情况下带负电荷，并向阳极迁移。同时，它们在酸性条件下带正电荷并向阴极移动。因此，蛋白质带负电荷或正电荷取决于溶剂的pH值和等电点。
离子迁移率的影响因素
离子的速度既受内部因素的影响，也受外界环境的影响。
内在的因素
影响离子速度的内在因素有:
- 电荷密度
- 分子量
- 分子的净电荷
- 分子的大小和形状
外部因素
影响离子运动速率的外部因素有:
- 电气参数，如电流、电压和功率
- 支撑介质的粘度和孔径
- 温度
- 缓冲液的pH值
电泳仪器
现代电泳设备和系统根据其类型和形式而有所不同。然而，所有的电泳系统都有两个基本组成部分:
- 电源组
电源驱动介质中离子物种的运动，并允许调节和控制电流或电压。
- 一种电泳装置
电泳系统取决于它的类型，但本质上由两个电荷相反的电极(阳极和阴极)组成，由一种称为电解质的导电介质连接。此外，电泳系统如凝胶电泳和纸电泳中还存在支持介质。
- 缓冲(电解质)
缓冲带应用电流和提供适当的pH值的过程。导电(运行)缓冲液如三硼酸EDTA (TBE)和三乙酸EDTA (TAE)是常用的。
- 支持媒体
支持介质是基质(凝胶)，生物分子在基质中分离。它可以是平板或毛细管形式。所使用的辅助介质是糖聚合物，如琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、淀粉凝胶和醋酸纤维素凝胶。凝胶电泳的介质可以是垂直凝胶体系，也可以是水平凝胶体系。水平为琼脂糖凝胶电泳，垂直为SDS-PAGE。孔隙越大，带电粒子的运动速度越快。
电泳通用程序
电泳过程有三个主要步骤;分离、检测和定量。
分离
仪器是按其类型设置的。在凝胶电泳中，凝胶被制备和铸造。然后放入电泳室。支撑介质可以是琼脂糖凝胶或聚丙烯酰胺凝胶。然后向系统中加入适当的缓冲溶液。
仪器设置正确后，将样品放入介质中。然后在特定的电流、电压或功率下运行样品。
检测与量化
用染料染色或放射自显影(对于放射性样品)有助于检测分离的成分。
定量使用密度计或直接测量使用光学检测系统。例如，蛋白质是用醋酸沉淀在凝胶中固定的。甲醇有助于防止染色过程中凝胶中蛋白质的扩散。
电泳的形式
根据形式，它有两种类型;区域电泳和移动边界电泳。
带内电泳固定在特定区域的分子不会与周围环境相互作用。纸、醋酸纤维素条和凝胶电泳就是例子。
在移动边界电泳中，带电分子在没有支撑介质的自由移动溶液中迁移。例如，毛细管电泳。
电泳类型
根据支撑介质的性质，可分为以下几种:
根据手法的不同，有以下几种:
电泳的用途
它适用于常规实验室实验，疾病诊断，研究性分离和鉴定。同样，它也被用于各种其他领域，如法医、农业、制药、食品等。下面介绍它的一些应用:
DNA分析和DNA碎片
凝胶电泳是核酸遗传分析和纯化的核心技术，可用于进一步研究或疾病诊断。
识别特定蛋白质
- 大分子在电场中的运动速率是了解氨基酸电荷变化的一个有用参数。
- 特定血清蛋白类如γ球蛋白和白蛋白的定量分析
- 它有助于血红蛋白及其亚类的鉴定和定量。
- 它还有助于在血清或尿液中鉴定单克隆蛋白。
- 同样，它有助于分离和定量的重要脂蛋白类。
- 免疫电泳有助于分析几种蛋白质的存在以及它们在不同环境下的化学行为。
- 它还有助于为不同目的纯化蛋白质。
- 同样，它在测定蛋白质的分子量时也很有用。
辅酶分离
它有助于分离和定量辅酶，如肌酸、激酶、乳酸脱氢酶和碱性磷酸酶辅酶各自的亚型。
化合物分析
- 它有助于分析化合物，如水、土壤、空气质量或污染、食品质量、加工卫生和医学法医分析。
- 它还有助于分析过渡金属。
- 同样，它也有助于分析有机化合物。
- 同样，它也有助于分析农药的成分。
参考文献
- 《愤怒的A》(2018)。电泳技术及其类型研究。新兴技术与创新研究杂志。5(9): 299 - 304。
- Fritsch, R. & Krause, I.(2003)。电泳。食品科学与营养百科全书, 2055 - 2062。https://doi.org/10.1016/b0-12-227055-x/01409-7
- 下巴et al。(2013)。电泳:一项百年历史的技术对分离科学的未来有什么影响?国际应用与基础科学研究杂志。7(4): 213 - 221。
- 韦斯特梅尔，R.(2005)。凝胶电泳。目。https://doi.org/10.1038/npg.els.0005335
- 威尔逊K &沃克J(1994)。实用生物化学原理与技术:电泳技术th剑桥大学出版社主编th艾德:425 - 460。