聚丙烯酰胺凝胶电泳 (2).ppt
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1、关于聚丙关于聚丙烯酰胺凝胶胺凝胶电泳泳(2)现在学习的是第1页,共45页1 1、作用、作用 分离蛋白质、核酸分离蛋白质、核酸2 2、概念、概念 聚丙烯酰胺凝胶电泳(聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGEPAGE)是以聚丙烯酰胺凝胶作)是以聚丙烯酰胺凝胶作为支持介质的一种电泳方法。聚丙烯酰胺凝胶具有机械为支持介质的一种电泳方法。聚丙烯酰胺凝胶具有机械强度好、有弹性、透明、化学性质稳定、对强度好、有弹性、透明、化学性质稳定、对pHpH和温度变和温度变化小、没有吸附和电渗作用小的特点,是一种很好的电泳化小、没有吸附和电渗作用小的特点,是一种很好的电泳支持介质。支持介质。现在学习的是第2页,共45页 聚丙烯酰胺
2、凝胶由丙烯酰胺单体(聚丙烯酰胺凝胶由丙烯酰胺单体(Acr)和交联剂)和交联剂N,NN,N-亚甲基双丙烯酰胺(亚甲基双丙烯酰胺(Bis)在催化剂作用下合成。)在催化剂作用下合成。聚合后的聚丙烯酰胺凝胶形成网状结构,具有电荷效聚合后的聚丙烯酰胺凝胶形成网状结构,具有电荷效应、分子筛效应。应、分子筛效应。电荷效应(电泳物所带电荷的差异性)电荷效应(电泳物所带电荷的差异性)分子筛效应(凝胶的网状结构及电泳物的分子筛效应(凝胶的网状结构及电泳物的 大小形状不同所致)大小形状不同所致)3、原理、原理现在学习的是第3页,共45页v(1)丙烯酰胺结构式现在学习的是第4页,共45页(2)亚甲双丙烯酰胺)亚甲双丙
3、烯酰胺现在学习的是第5页,共45页现在学习的是第6页,共45页PAGE 的的 聚聚 合合vv需要催化剂需要催化剂需要催化剂需要催化剂氧化还原系统作用,使氧化还原系统作用,使氧化还原系统作用,使氧化还原系统作用,使AcrAcr单体带有单体带有单体带有单体带有游离基,从而与游离基,从而与游离基,从而与游离基,从而与BisBis进行聚合。进行聚合。进行聚合。进行聚合。vv(1 1)化学聚合:)化学聚合:)化学聚合:)化学聚合:AP-TEMEDAP-TEMED系统系统系统系统vv过硫酸胺过硫酸胺过硫酸胺过硫酸胺(NH4)2S2O8NH4)2S2O8(Ammonium Ammonium persulfa
4、tepersulfate,APAP)作为催化剂,四甲基乙二胺作为催化剂,四甲基乙二胺作为催化剂,四甲基乙二胺作为催化剂,四甲基乙二胺(TEMEDTEMED)为加速剂。为加速剂。为加速剂。为加速剂。vvAPAP在水溶液中能产生游离基在水溶液中能产生游离基在水溶液中能产生游离基在水溶液中能产生游离基SO42-SO42-,使丙烯酰胺单体使丙烯酰胺单体使丙烯酰胺单体使丙烯酰胺单体的双键打开,活化形成自由基丙烯酰胺,然后游离的双键打开,活化形成自由基丙烯酰胺,然后游离的双键打开,活化形成自由基丙烯酰胺,然后游离的双键打开,活化形成自由基丙烯酰胺,然后游离AcrAcr和和和和BisBis作用就能聚合形成凝
5、胶。作用就能聚合形成凝胶。作用就能聚合形成凝胶。作用就能聚合形成凝胶。vvTEMEDTEMED的游离碱基能促进的游离碱基能促进的游离碱基能促进的游离碱基能促进APAP的形成的形成的形成的形成SO42-SO42-。现在学习的是第7页,共45页vv注意:注意:注意:注意:vv TEMEDTEMED量多少都会影响催化作用,量多少都会影响催化作用,量多少都会影响催化作用,量多少都会影响催化作用,须在碱性条须在碱性条须在碱性条须在碱性条件下聚合件下聚合件下聚合件下聚合vv 分子氧存在,聚合不完全,须去除分子氧,隔绝氧分子氧存在,聚合不完全,须去除分子氧,隔绝氧分子氧存在,聚合不完全,须去除分子氧,隔绝氧
6、分子氧存在,聚合不完全,须去除分子氧,隔绝氧vv 升高温度能提高聚合,降低温度能延迟聚合升高温度能提高聚合,降低温度能延迟聚合升高温度能提高聚合,降低温度能延迟聚合升高温度能提高聚合,降低温度能延迟聚合现在学习的是第8页,共45页(2)光聚合:核黄素)光聚合:核黄素-TEMED系统系统vv核黄素核黄素核黄素核黄素(riboflavinriboflavin)在光照下(可见光或紫外光)在光照下(可见光或紫外光)在光照下(可见光或紫外光)在光照下(可见光或紫外光)分解,其黄素部分被还原成无色型,但在有氧条件下分解,其黄素部分被还原成无色型,但在有氧条件下分解,其黄素部分被还原成无色型,但在有氧条件下
7、分解,其黄素部分被还原成无色型,但在有氧条件下无色型又被氧化成带有游离基的黄素,其也能使无色型又被氧化成带有游离基的黄素,其也能使无色型又被氧化成带有游离基的黄素,其也能使无色型又被氧化成带有游离基的黄素,其也能使AcrAcr和和和和BisBis聚合形成凝胶。聚合形成凝胶。聚合形成凝胶。聚合形成凝胶。vv注意:注意:注意:注意:vv分离胶的合成一般采用化学聚合。因为若用光聚合,凝胶分离胶的合成一般采用化学聚合。因为若用光聚合,凝胶分离胶的合成一般采用化学聚合。因为若用光聚合,凝胶分离胶的合成一般采用化学聚合。因为若用光聚合,凝胶的孔径受光照强度与时间的影响,导致孔径大小不同,从的孔径受光照强度
8、与时间的影响,导致孔径大小不同,从的孔径受光照强度与时间的影响,导致孔径大小不同,从的孔径受光照强度与时间的影响,导致孔径大小不同,从而影响蛋白质的分离。而影响蛋白质的分离。而影响蛋白质的分离。而影响蛋白质的分离。现在学习的是第9页,共45页非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(native-PAGE)变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)(根据蛋白质的分子量、形状、电荷来分离蛋白质)(根据蛋白质的分子量、形状、电荷来分离蛋白质)(根据亚基分子量分离蛋白质)(根据亚基分子量分离蛋白质)现在学习的是第10页,共45页SDSSDS聚丙烯酰胺凝胶聚丙烯酰胺凝
9、胶电泳电泳现在学习的是第11页,共45页 概述概述v1967年由年由Shapiro建立。建立。v1969年由年由Weber和和Osborn进一步完善。进一步完善。他们发现样品介质和丙烯酰胺凝胶中加入他们发现样品介质和丙烯酰胺凝胶中加入离子去污剂(离子去污剂(SDS)以后以后,蛋白质亚基的电泳迁蛋白质亚基的电泳迁移率主要取决于移率主要取决于亚基分子量的大小亚基分子量的大小,电荷因素可电荷因素可以忽视。以忽视。现在学习的是第12页,共45页基本原理基本原理1.1.蛋白质分子的解聚蛋白质分子的解聚(1)SDS(1)SDS(十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠,sodium dodecyl sulfate,S
10、DS)阴离子去污剂阴离子去污剂变性剂变性剂助溶性试剂助溶性试剂断裂分子内和分子间的氢键断裂分子内和分子间的氢键分子去折叠分子去折叠破坏蛋白质分子的二级和三级结构破坏蛋白质分子的二级和三级结构现在学习的是第13页,共45页v(2)强还原剂强还原剂巯基乙醇、二硫苏糖醇(巯基乙醇、二硫苏糖醇(DTT)使半胱氨酸残基之间的二硫键断裂,这样分离出的使半胱氨酸残基之间的二硫键断裂,这样分离出的谱带即为蛋白质亚基。谱带即为蛋白质亚基。现在学习的是第14页,共45页实验原理实验原理现在学习的是第15页,共45页现在学习的是第16页,共45页-现在学习的是第17页,共45页SDSSDS和还原剂的作用:和还原剂的
11、作用:(1)分子被解聚成组成它们的多肽链)分子被解聚成组成它们的多肽链(2)氨基酸侧链与)氨基酸侧链与SDS充分结合形成带负电荷的蛋充分结合形成带负电荷的蛋白质白质-SDS胶束;蛋白质胶束;蛋白质-SDS胶束所带的负电荷达到超过胶束所带的负电荷达到超过了蛋白质分子原有的电荷量,消除了不同分子之间原有的了蛋白质分子原有的电荷量,消除了不同分子之间原有的电荷差异。电荷差异。现在学习的是第18页,共45页蛋白质蛋白质-SDS-SDS胶束的特点:胶束的特点:(1)形状像一个长椭圆棒)形状像一个长椭圆棒(2)短轴对不同的蛋白质亚基)短轴对不同的蛋白质亚基-SDS胶束基本上是相同的胶束基本上是相同的(3)
12、长轴的长度则与亚基分子量的大小成正比。)长轴的长度则与亚基分子量的大小成正比。胶束在胶束在SDS-PAGE系统中的电泳迁移率主要取决于椭系统中的电泳迁移率主要取决于椭圆棒的长轴长度,即蛋白质或亚基分子量的大小。圆棒的长轴长度,即蛋白质或亚基分子量的大小。现在学习的是第19页,共45页 2.2.凝胶浓度的选择凝胶浓度的选择 由于由于SDSSDS电泳分离并不取决于蛋白质的电荷密度,只电泳分离并不取决于蛋白质的电荷密度,只取决于分子解聚后取决于分子解聚后SDS-SDS-蛋白质复合物的大小,因此凝胶蛋白质复合物的大小,因此凝胶浓度的选择会直接影响分辨率。浓度的选择会直接影响分辨率。不同分子量范围的蛋白
13、质应选用不同的凝胶浓度。不同分子量范围的蛋白质应选用不同的凝胶浓度。蛋白质的分子量在蛋白质的分子量在15-200 kD之间时,电泳迁移率与分子之间时,电泳迁移率与分子量的对数呈线性关系,因此量的对数呈线性关系,因此SDS-PAGE不仅可以分离鉴定不仅可以分离鉴定蛋白质,还可以根据迁移率的大小测定蛋白质亚基的分蛋白质,还可以根据迁移率的大小测定蛋白质亚基的分子量。子量。现在学习的是第20页,共45页PAGE的浓度与孔径的关系的浓度与孔径的关系vvPAGEPAGE孔径的大小主要由孔径的大小主要由孔径的大小主要由孔径的大小主要由AcrAcr和和和和BisBis这两种单体的浓度这两种单体的浓度这两种单
14、体的浓度这两种单体的浓度决定。可以根据要分离物质分子的大小,选择合适决定。可以根据要分离物质分子的大小,选择合适决定。可以根据要分离物质分子的大小,选择合适决定。可以根据要分离物质分子的大小,选择合适的单体浓度。的单体浓度。的单体浓度。的单体浓度。vvAcr/BisAcr/Bis:2040 2040 完全透明且有弹性;完全透明且有弹性;完全透明且有弹性;完全透明且有弹性;vv 10 10 很脆,易碎,不透明;很脆,易碎,不透明;很脆,易碎,不透明;很脆,易碎,不透明;vv 100 100 糊状不成形,易破碎。糊状不成形,易破碎。糊状不成形,易破碎。糊状不成形,易破碎。现在学习的是第21页,共4
15、5页凝胶总浓度凝胶总浓度凝胶总浓度凝胶总浓度T T 100ml 100ml凝胶溶液中含有凝胶溶液中含有凝胶溶液中含有凝胶溶液中含有AcrAcr和和和和BisBis的总克数。的总克数。的总克数。的总克数。T=T=(a+ba+b)/m100%/m100%T T越大,凝胶孔径越小,适用于分离分子量较小的物质。越大,凝胶孔径越小,适用于分离分子量较小的物质。越大,凝胶孔径越小,适用于分离分子量较小的物质。越大,凝胶孔径越小,适用于分离分子量较小的物质。T T越小,凝胶孔径越大,适用于分离分子量较大的物质。越小,凝胶孔径越大,适用于分离分子量较大的物质。越小,凝胶孔径越大,适用于分离分子量较大的物质。越
16、小,凝胶孔径越大,适用于分离分子量较大的物质。CCCCBisBisBisBis占单体与交联剂总量的百分比。占单体与交联剂总量的百分比。占单体与交联剂总量的百分比。占单体与交联剂总量的百分比。C=b/C=b/C=b/C=b/(a+ba+ba+ba+b)100%100%100%100%当当当当T T T T固定时,固定时,固定时,固定时,BisBisBisBis浓度在浓度在浓度在浓度在5%5%5%5%时孔径最小。时孔径最小。时孔径最小。时孔径最小。现在学习的是第22页,共45页3、分类、分类按具体操作分按具体操作分 垂直板形电泳垂直板形电泳 圆盘电泳圆盘电泳按凝胶系统的均匀性分按凝胶系统的均匀性分
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