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SDS-聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳分离蛋白质

标签: SDS-聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳 蛋白质 分离

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一、目的要求

1.学习电泳原理和技术

2.学习和掌握SDS-聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳分离蛋白质技术

二、原理

聚丙烯酰胺凝胶是由单体丙烯酰胺(acrylamide,简称Acr)和交联剂N,N-甲叉双丙烯酰胺(N,N—methylene-bisacylamide,简称Bis)在加速剂N,N,N,N—四甲基乙二胺(N,N,N,N?—tetramethyl ethylenedia mine,简称TEMED)和催化剂过硫酸铵(ammonium persulfate (NH4)2S2O8,简称AP)或核黄素(ribofavin即vita min B2,C17H20O6N4)的作用下聚合交联成三维网状结构的凝胶,以此凝胶为支持物的电泳称为聚丙烯酰胺凝胶电泳(polyacrylamide gel electrophoresis,简称PAGE)。

聚丙烯酰胺凝胶有下列特性:

(1)在一定浓度时,凝胶透明,有弹性,机械性能好;

(2)化学性能稳定,与被分离物不起化学反应,在很多溶剂中不溶;

(3)对pH和温度变化较稳定;

(4)几乎无吸附和电渗作用,只要Acr纯度高,操作条件一致,则样品分离重复性好;

(5)样品不易扩散,且用量少,其灵敏度可达10-6g

(6)凝胶孔径可调节,根据被分离物的分子量选择合适的浓度,通过改变单体及交联剂的浓度调节凝胶的孔径;

(7)分辨率高,尤其在不连续凝胶电泳中,集浓缩、分子筛和电荷效应为一体。因而较醋酸纤维薄膜电泳、琼脂糖电泳等有更高的分辨率。

凝胶浓度(T)的选择与被分离物质分子量密切相关。

表3.4 分子量范围与凝胶浓度的关系

聚丙烯酰胺凝胶电泳分为连续系统与不连续系统两大类。

目前常用的多为圆盘电泳(如图1)和板状电泳(如图2),两者电泳原理完全相同。

图1 聚丙烯酰胺凝胶圆盘电泳示意图(A为正面,B为剖面)

(1)样品胶pH6.7 (2)浓缩胶pH6.7 (3)分离胶pH8.9 (4)电极缓冲液pH8.3

图2 夹心垂直板电泳槽示意图 图3 凝胶模示意图

1.样品槽模板 2.长玻璃板1.导线接头2.下贮槽 3.凹形橡胶框 4.样品槽模板 5.固定螺丝6.上贮槽 7.冷凝系统

不连续体系由电极缓冲液、浓缩胶及分离胶所组成。浓缩胶是由AP催化聚合而成的大孔胶,凝胶缓冲液为pH6.7的Tris-HC1。分离胶是由AP催化聚合而成的小孔胶,凝胶缓冲液为pH8.9 Tris-HC1。电极缓冲液是pH8.3 Tris-甘氨酸缓冲液。2种孔径的凝胶、2种缓冲体系、3种pH值使不连续体系形成了凝胶孔径、pH值、缓冲液离子成分的不连续性,这是样品浓缩的主要因素。

(1)样品浓缩效应

(a)凝胶孔径不连续性:

(b)缓冲体系离子成分及pH值的不连续性;

在pH6.7的凝胶缓冲体系中

前导离子或快离子:HC1解离出的氯根(C1-)

尾随离子(trailing ion)或慢离子:甘氨酸根

mcl?cl>mp?p>mG?G(Cl代表氯根,P代表蛋白质,G代表甘氨酸根)有效迁移率=m?,m为迁移率,为解离度)

当进入pH8.9的分离胶时,甘氨酸解离度增加,其有效迁移率超过蛋白质;

(c)电位梯度的不连续性:

(2)分子筛效应

(3)电荷效应

图4 电泳过程示意图

A为电泳前3层凝胶排列顺序,3层胶中均有快离子,慢离子B显示电泳开始后,蛋白质样品夹在快、慢离子之间被浓缩成极窄的区带。C显示蛋白质样品分离成数个区带。

图5 不连续系统浓缩效应示意图

SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE):蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶电泳时,它的迁移率取决于它所带净电荷以及分子的大小和形状等因素。如果在丙烯酰胺凝胶系统中加入阴离子去污剂十二烷基磺酸钠(sodium dodecyl sulfate,简称SDS),则蛋白质分子的电泳迁移率主要取决于它的分子量,而与所带电荷和形状无关。因此可以利用SDS-PAGE测定蛋白质分子量。

三、试剂与器材

试剂:10%SDS、凝胶贮液(30%ACr-0.8%Bis)、分离胶缓冲液(3.0 mol/L pH8.9Tris-HCl 缓冲液)、浓缩胶缓冲液(0.5 mol/L pH6.7Tris-HCl 缓冲液)、10%过硫酸铵、10%TEMED、pH8.3Tris-Gly电极缓冲液、1%琼脂糖溶液、0.05%考马斯亮兰R250 、7%醋酸

器材:垂直板电泳槽、稳压稳流电泳仪 、脱色摇床

四、操作方法

1.安装夹心式垂直板电泳槽

(1)装上贮槽和固定螺丝销钉,仰放在桌面上。

(2)将长、短玻璃板分别插到凵形硅橡框的凹形槽中,注意勿用手接触灌胶面的玻璃。

(3)将已插好玻璃板的凝胶模平放在上贮槽上,短玻璃板应面对上贮槽。

(4)将下贮槽的销孔对准已装好螺丝销钉的上贮槽,双手以对角线的方式旋紧螺丝帽。

(5)竖直电泳槽,在长玻璃板下端与硅胶模框交界的缝隙内加入已融化的1%琼脂(糖)。其目的是封住空隙,凝固后的琼脂(糖)中应避免有气泡。

2 配胶

SDS–不连续体系凝胶的制备

3.制备凝胶板

将混合后的分离胶溶液,用细长头的滴管加至长、短玻璃板间的窄缝内,加胶高度距样品模板梳齿下缘约1 cm。用1 ml注射器在凝胶表面沿短玻璃板边缘轻轻加一层重蒸水(约3–4 mm),用于隔绝空气,使胶面平整。约30-60 min凝胶完全聚合,则可看到水与凝固的胶面有折射率不同的界线。

将上、下贮槽的蒸馏水倒去,将混合均匀后的浓缩胶溶液,用细长头的滴管加到长、短玻璃板的窄缝内(即分离胶上方),距短玻璃上缘0.5 cm处,轻轻加入样品槽模板.在上、下贮槽中加入蒸馏水,但不能超过短玻璃板上缘。静置电泳槽,10 min左右,上胶即可聚合,再放置10-20 min,加入电极缓冲液,使液面没过短玻璃板约0.5 cm,轻轻取出样品槽模板,即可加样。

4.样品的处理及加样

将样品按0.5–1 mg/ml加样品溶解液,溶解后,将其转移到带塞的小离心管中,轻轻盖上盖子(不要塞紧,以免加热时迸出),在100℃沸水浴中加热3min,取出冷却后加样。

用微量进样器取25 ?l上述混合液,通过缓冲液,小心地将样品加到凝胶凹形样品槽底部。

5 .电泳

将电泳仪的正极与下槽连接,负极与上槽连接,接通冷却水,打开电泳仪开关,开始时电流为10 mA,待样品进入分离胶后,将电流调至20-30 mA,当溴酚蓝染料距硅胶框1 cm时,停止电泳,关闭电源及冷却水。

6 .染色与脱色

电泳结束后,取下凝胶模,卸下硅胶框,用不锈钢药铲或镊子撬开短玻璃板,从凝胶板上切下一角作为加样标记,在两侧溴酚蓝染料区带中心,插入细铜丝作为前沿标记。加入染色液染色1-2 h,再用脱色液脱色,直至蛋白质区带清晰,即可计算相对迁移率。

7.结果处理

量出加样端距细铜丝间的距离(cm)以及各蛋白质样品区带中心与加样端的距离(cm),按下式计算相对迁移率mR:

五、注意事项

(1)安装电泳槽时要注意均匀用力旋紧固定螺丝,避免缓冲液渗漏。

(2)用琼脂(糖)封底及灌胶时不能有气泡,以免电泳时影响电流的通过。

(3)样品中应含一定浓度的蔗糖溶液,目的是用以防止样品因对流而被稀释。

(4)加样时样品不能超出凹形样品槽。加样槽中不能有气泡,如有气泡,可用注射器针头挑除。

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