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SDS凝胶电泳

SDS凝胶电泳

一、简介     
     聚丙烯酰胺凝胶电泳用于分离蛋白质和寡核苷酸等，其作用原理为聚丙烯酰胺凝胶为网状结构，具有分子筛效应。它有两种形式：非变性聚丙烯酰胺凝胶及SDS-聚丙烯酰胺凝胶（SDS-PAGE）；非变性聚丙烯酰胺凝胶，在电泳的过程中，蛋白质能够保持完整状态，并依据蛋白质的分子量大小、蛋白质的形状及其所附带的电荷量而逐渐呈梯度分开。 而SDS-PAGE仅根据蛋白质亚基分子量的不同就可以分开蛋白质。该技术*初由shapiro于1967年建立，他们发现在样品介质和丙烯酰胺凝胶中加入离子去污剂和强还原剂后，蛋白质亚基的电泳迁移率主要取决于亚基分子量的大小（可以忽略电荷因素）。

二、SDS作用
     SDS是阴离子去污剂，作为变性剂和助溶试剂，它能断裂分子内和分子间的氢键，使分子去折叠，破坏蛋白分子的二、三级结构。而强还原剂如巯基乙醇，二硫苏糖醇能使半胱氨酸残基间的二硫键断裂。在样品和凝胶中加入还原剂和SDS后，分子被解聚成多肽链，解聚后的氨基酸侧链和SDS结合成蛋白- SDS胶束，所带的负电荷大大超过了蛋白原有的电荷量，这样就消除了不同分子间的电荷差异和结构差异。
 
　　SDS-PAGE一般采用的是不连续缓冲系统，与连续缓冲系统相比，能够有较高的分辨率。
 
　　浓缩胶的作用是有堆积作用，凝胶浓度较小，孔径较大，把较稀的样品加在浓缩胶上，经过大孔径凝胶的迁移作用而被浓缩至一个狭窄的区带。当样品液和浓缩胶选TRIS/HCL缓冲液，电极液选TRIS/甘氨酸。电泳开始后，HCL解离成氯离子，甘氨酸解离出少量的甘氨酸根离子。蛋白质带负电荷，因此一起向正极移动，其中氯离子*快，甘氨酸根离子*慢，蛋白居中。电泳开始时氯离子泳动率*大，超过蛋白，因此在后面形成低电导区，而电场强度与低电导区成反比，因而产生较高的电场强度，使蛋白和甘氨酸根离子迅速移动，形成以稳定的界面，使蛋白聚集在移动界面附近，浓缩成一中间层。

三、电泳原理及其过程
      蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中电泳时，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。如果加入一种试剂使电荷因素消除，那电泳迁移率就取决于分子的大小，就可以用电泳技术测定蛋白质的分子量。1967年，Shapiro等发现阴离子去污剂十二烷基硫酸钠（SDS）具有这种作用。当向蛋白质溶液中加入足够量SDS和巯基乙醇，可使蛋白质分子中的二硫键还原。由于十二烷基硫酸根带负电，使各种蛋白 质—SDS复合物都带上相同密度的负电荷，它的量大大超过了蛋白质分子原的电荷量， 因而掩盖了不同种蛋白质间原有的电荷差别，SDS与蛋白质结合后，还可引起构象改 变，蛋白质—SDS复合物形成近似“雪茄烟”形的长椭圆棒，不同蛋白质的SDS复合物的短轴长度都一样，约为18A(1A=10的负十次方米），这样的蛋白质—SDS复合物，在凝胶中的迁移率，不 再受蛋白质原的电荷和形状的影响，而取决于分子量的大小由于蛋白质－SDS复合物在单位长度上带有相等的电荷，所以它们以相等的迁移速度从浓缩胶进入分离胶，进入分离胶后，由于聚丙烯酰胺的分子筛作用，小分子的蛋白质可以容易的通过凝胶孔径，阻力小，迁移速度快；大分子蛋白质则受到较大的阻力而被滞后，这样蛋白质在电泳过程中就会根据其各自分子量的大小而被分离。因而SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳可以用于测定蛋白质的分子量。当分子量在15KD到200KD之间时，蛋白质的迁移率和分子量的对数呈线性关系，符合下式：logMW=K-bX，式中：MW为分子量，X为迁移率，k、b均为常数，若将已知分子量的标准蛋白质的迁移率对分子量对数作图，可获得一条标准曲线，未知蛋白质在相同条件下进行电泳，根据它的电泳迁移率即可在标准曲线上求得分子量。
 
　　SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳经常应用于提纯过程中纯度的检测，纯化的蛋白质通常在SDS电泳上应只有一条带，但如果蛋白质是由不同的亚基组成的，它在电泳中可能会形成分别对应于各个亚基的几条带。SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳具有较高的灵敏度，一般只需要不到微克量级的蛋白质，而且通过电泳还可以同时得到关于分子量的情况，这些信息对于了解未知蛋白及设计提纯过程都是非常重要的。

四、实验材料和操作方法

一．设备
 
 
　1）直流电源如果一次进行电泳的管数在20管以内可以用*大电流300毫安的整流器（硅或硒整流器），调压范围0—300伏。
 
　2）电泳装置包括二个缓冲液槽和电泳 管。液槽可以用玻璃或塑料制成，在底部钻孔。插入电泳管，用有孔橡皮塞固定。电泳管选用孔径均匀一致的玻璃管切制。长10厘米，内径 ^5毫米。脱色用玻璃管长10厘米，内径8毫米。底部稍拉尖，用半透膜及橡皮圈套住底部。
 
　3）凝胶管架灌装凝胶管时使管保持垂直位置，用有机玻璃制成。
 

二．操作方法
 
　1）凝胶管的制备将电泳玻管用小橡皮塞塞住底部，然后灌入新配的凝胶溶液（方法见下文）。每管加至液体高度为7．5厘米。为了保证凝胶表面平整可用注射器通过细针头小心地加一层（高约1厘米）蒸馏水于表面上，勿使与凝胶液混合，室温放置。如果条件合适溶液于 30—60分钟内聚合而成凝胶。凝胶溶液的配制方法如下：溶液甲：丙烯酰胺（氯仿重结晶）25克，双体（甲醇重结晶）1克，加水配成100毫升溶液。必要时用三羟甲基氨基甲烷调pH至7．0。溶液乙：二甲氨基丙腈l毫升，三羟甲基氨基甲烷O．85克（也可用O．625克氨三乙醇或氨乙醇）加水至100毫升。溶液丙：K3Fe(cN)6分析纯0．075克，加水至100毫升新配。用作阻聚剂以延缓凝聚时间。使操作方便，如凝聚时间已足够长可以用蒸馏水代替。溶液丁：过硫酸铵（二级）2．8克加水至 100毫升新配。必要时用氨水调pH至7．0 c， 溶液甲及乙配后可在冰箱中保存数月。溶液丙及丁用时新配。临用前将溶液甲、乙、丙、丁等量混合。
 
　2）准备把已灌装凝胶的玻管通过有孔椽皮塞安装在上面液槽的底孔中，在上下两槽内分别注入缓冲液。装上后电泳管下端应浸没在下槽的缓冲液中，管下端勿留气泡。血清电泳可以用***缓冲液pH一8．6，离子强度0．05（配法：***钠10．3克，二乙基巴比土酸1．84克，加水至1升，温热使溶。加硫柳汞O．1克防霉）。
 
　3）加样在资料介绍的方法中，一般还在了这一步。在血清样品中加入少量蔗糖以增加密度，用血红蛋白吸管直接小心地加在凝胶表面上，加样量一般为7微升血清。如果在样品中混入少量溴酚兰指示剂就可以在电泳过程中观察前沿移动的情况。
 
　4）电泳在二液槽中安放白金丝电极；正极在下，负极在上。接通电源进行电泳，电场强度10伏/厘米左右，视室温高低而定。室温较高时宜用较低的电压以免发热过度影响分离。蛋白质向正极移动。侍染料前沿移动至管底近处，停止电流。电泳时间为l一2小时。电泳完毕取下凝胶管，用细长针头沿管壁注蒸馏水，使凝胶与管壁剥开。然后用橡皮球压出凝胶条。
 
　5）染色及脱色电泳后的凝胶条在1%氨基黑10B在7%醋酸溶液中固定并染色1小时以上。染色后的凝胶条用7%醋酸洗涤数次。置于脱色玻管中，在同一电泳装置中电解脱色。此时改用7%醋酸充装在液槽中。通电后过剩凝胶之上再加一层大孔凝胶，样品聚合在*后的另一层凝胶中（图2）。在我们的试验中省略的染料泳向正极。脱色时电场强度25伏/厘米，电流10—1 5毫安/管。3—4小时脱色完毕。增高电压可以加速脱色。有色的醋酸溶液通过盛有活性炭的漏斗过滤，即可除去染料，重新使丌]。
 
　6）保存与记录脱色后的凝胶可以装在盛彳丁7%醋酸的有塞试管中保存数年。也可以自然干燥后保存，在需要观察时再浸在7%醋酸中溶胀成原来形状。记录可以用照相摄影。也可以用光密度计进行捕记。光密度计的分辨力决定于其狭缝宽窄及光电管放大倍数。
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