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最新文档-项目一(五):常用生物化学实验技术及原理-PPT精品文档_图文

生物化学实用技术
主讲老师:刘名江 生物与生态工程学院

(一)生物大分子的制备和保存技术
——蛋白质、核酸的分离和提纯

研究生物大分子,首先要得到高度纯化并具有生物活性 的目的物质。 基本原理不外乎两方面: ? 一是利用混合物中几个组分分配率的差别,把它们分配到 可用机械方法分离的两个或几个物相中,如盐析、有机溶剂 提取、层析和结晶等; ? 二是将混合物置于单一物相中,通过物理力场的作用使各组 分分配于不同区域而达到分离的目的 ,如电泳、超速离心 、超滤等。

? 而在所有这些方法的应用中必须注意保存生物 大分子的完整性,防止酸、碱、高温及剧烈机械作 用而导致所提物质生物活性的丧失。 生物大分子的制备一般分为以下四个阶段:
①选择材料和预处理; ②细胞的破碎及细胞器的分离; ③提取和纯化; ④浓缩干燥和保存(冷冻干燥)。

(二)色谱分离技术
? 色谱分离技术,又称层析分离技术或色层分离技术,
是一种分离复杂混合物中各个组分的有效方法。它是利用混 合物中各组分的理化性质(溶解度、吸附力、分子极性、分 子形状和大小等)的不同,使各组分以不同程度在两个相中, 其中一个相是固定的。不同物质在由固定相和流动相构成的 体系中具有不同的分配系数,当两相作相对运动时,这些物 质随流动相一起运动,并在两相间进行反复多次的分配,从 而使各物质达到分离

色谱分析法的由来
1906年,俄国植物学家Tsweet将 CaCO3固体粉末装入竖立的玻璃管中, 从顶端倒入植物色素的石油醚浸出液 ,并用石油醚连续地冲洗。结果在柱 中出现了颜色不同的色带。因此, Tsweet把这种方法称为色谱法。

? 如今,色谱法不仅用于有色物质的分离,而且大量用于无 色物质的分离。所以色谱法已经失去原来的含义。但是, 现在仍沿用色谱法这个名称。
? 色谱法具有分离及分析两种功能。它是分析混合物最有力 的手段。
? 色谱分离是目前应用最广泛的分离方法。已广泛地用于石 油化工、有机合成、生理生化、医药卫生、环境监测、刑 事侦查、生产在线控制,乃至空间探索等许多领域,以解 决各种分离分析课题。

工业色谱分离技术原理

色谱分离 ?

技术是基于不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的

分配系数,在采用流动相洗脱过程中呈现不同保留时间,从而实现分离。传统色谱分

离技术采用固定的色谱塔进行,先进入一定量物料,然后采用洗脱剂不断洗脱,在同

一出口在不同时间段就可接到不同的产品组分,此过程费时费力。经过分析并加以改

进,我们把固定相的树脂做成可以连续流动的系统,利用物质与固定相的相对运动速

度不同实现分离。类似龟兔赛跑的原理,我们把固定相必成一个传送带,把兔子乌龟

分别必成快慢不同的两组份,只要使固定相加上一个与洗脱方向相反的驱动力,使传

送带运动速度处于兔子和乌龟速度中间,跑的快的兔子比固定相快从前头得到,跑得

慢的乌龟被传送带带到后面得到。

凝胶色谱分离技术原理

2、色谱法的特点
(1)分离效率高:可在很短的时间内分离多达二、三百个组分的复杂 物质,柱效能可达106的理论板。
(2)检测能力强:可以检测出10-11~10-15克级的痕量组分,能满足环境 检测、农药残留等大量日常检测分析的需要。
(3)样品用量少:样品用量一般为微升级,少的可达纳克级。 (4)适用范围广:几乎所有与化学有关的领域都有其用武之地。

3、色谱分类

(1)按两相所处的物态分类

流动相与固定相 聚集态

? ?









?

?气 固 色 谱

? ?









?? ?









?

?液 固

? ?





色谱 色谱

? 超临界流体色谱

?

??

毛细管电泳

(2)按分离机理分类
? 利用组分在吸附剂(固定相)上的吸附能力强弱不同而得以分离的方法 ,称为吸附色谱法。
? 利用组分在固定液(固定相)中溶解度不同而达到分离的方法称为分配 色谱法。
? 利用组分在离子交换剂(固定相)上的亲和力大小不同而达到分离的方 法,称为离子交换色谱法。
? 利用大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透而达到分离的方法,称 为凝胶色谱法或尺寸排阻色谱法。
? 最近,又有一种新分离技术,利用不同组分与固定相(固定化分子) 的高专属性亲和力进行分离的技术称为亲和色谱法,常用于蛋白质的分 离。

(3)按固定相的外型分类
? 固定相装于柱内的色谱法,称为柱色谱。 ? 固定相呈平板状的色谱,称为平板色谱,它又可分为薄
层色谱和纸色谱。

(4)按照展开程序分类
按照展开程序的不同,可将色谱法分为洗脱法、顶替法、和迎头法。 ? 洗脱法也称冲洗法。工作时,首先将样品加到色谱柱头上,然后用吸
附或溶解能力比试样组分弱得多的气体或液体作冲洗剂。由于各组分在 固定相上的吸附或溶解能力不同,被冲洗剂带出的先后次序也不同,从 而使组分彼此分离。流出曲线下图

A

B

这种方法能使样品的各组 分获得良好的分离,色谱峰清晰。 此外,除去冲洗剂后,可获得纯 度较高的物质。目前,这种方法 是色谱法中最常用的一种方法。

? 顶替法是将样品加到色谱柱头后,在惰性流动相中加入对固定相的吸附 或溶解能力比所有试样组分强的物质为顶替剂(或直接用顶替剂作流动 相),通过色谱柱,将各组分按吸附或溶解能力的强弱顺序,依次顶替 出固定相。 很明显,吸附或溶解能力最弱的组分最先流出,最强的最后流出。 顶替法的流出曲线如下图

A

B

此法适于制备纯物质或浓缩
分离某一组分;其缺点是经一次使 用后,柱子就被样品或顶替剂饱和 ,必须更换柱子或除去被柱子吸附 的物质后,才能再使用。

? 迎头法是将试样混合物连续通过色谱柱, 吸附或溶解能力最弱的组分首先以纯物质 的状态流出,其次则以第一组分和吸附或 溶解能力较弱的第二组分混合物,以此类 推。流出曲线如下图
该法在分离多组分混合物时,除第一组分外, 其余均非纯态,因此仅适用于从含有微量杂质的混 合物中切割出一个高纯组分(组分A),而不适用 于对混合物进行分离。

分类
按流动相分

气相色谱(GC) 液相色谱(LC) 超临界流体色谱(SFC)

按机理分

吸附色谱 分配色谱 离子交换色谱 排阻色谱

按固定相在支持 体中的形状分

柱色谱 平板色谱

纸色谱 薄层色谱

按分离效率分

经典液相色谱 高效液相色谱

液-固色谱

(二)分光光度技术
1、概念 分光光度法(Absorption Photometry)是一种基于物
质对光的选择性吸收而建立起来的一种分析方法。是利用 物质所特有的吸收光谱对物质进行定性或定量分析的一项 技术。包括可见吸光光度法、紫外-可见吸光光度法和红外 光谱法等。

2、特点
吸光光度法同滴定分析法、重量分析法相比,有以下一些特点:
(1)灵敏度高 吸光光度法测定物质的浓度下限(最低浓度)一般可达1-10-3%的微量
组分。对固体试样一般可测到10-4%。如果对被测组分事先加以富集,灵 敏度还可以提高1-2个数量级。 (2)准确度较高
一般吸光光度法的相对误差为2-5%,其准确度虽不如滴定分析法及 重量法,但对微量成分来说,还是比较满意的,因为在这种情况下,滴 定分析法和重量法也不够准确了,甚至无法进行测定。 (3)操作简便,测定速度快 (4)应用广泛
几乎所有的无机离子和有机化合物都可直接或间接地用吸光光度法 进行测定。

3、光的本质与溶液颜色的关系
(1)光的基本性质 光是电磁波。 通常用波长、频率来描述。
(2)物质的颜色与吸收光的关系 从光本身来说、有些波长的光线,作用于眼睛引起了颜色的感觉,
我们把人眼所能看见有颜色的光叫做可见光,其波长范围大约在400760nm之间。实验证明:白光(日光、白炽电灯光、日光灯光等)是由 各种不同颜色的光按一定的强度比例混合而成的。如果让一束白光通 过三棱镜,就分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光,这 种现象称为光的色散。每种颜色的光具有一定的波长范围。我们把白 光叫做复合光;把只具有一种颜色的光,叫做单色光。

?

实验还证明,不仅七种单色光可以混合成白光,如果把适当颜色

的两种单色光按一定的强度比例混合,也可以成为白光。这两种单色 光就叫做互补色。如绿光和紫光互补,蓝光和黄光互补,等等。

?

对固体物质来说,当白光照射到物质上时,物质对于不同波长的

光线吸收、透过、反射、折射的程度不同而使物质呈现出不同的颜色。

如果物质对各种波长的光完全吸收,则呈现黑色;如果完全反射,则

呈现白色;如果对各种波长的光吸收程度差不多,则呈现灰色;如果

物质选择性地吸收某些波长的光,那么,这种物质的颜色就由它所反

射或透过光的颜色来决定。

对溶液来说,溶液呈现不同的颜色,是由于溶液中的质点(分子或 离子)选择性的吸收某种颜色的光所引起的。如果各种颜色的光透过程度 相同,这种物质就是无色透明的。如果只让一部分波长的光透过,其他 波长的光被吸收,则溶液就呈现出透过光的颜色,也就是溶液呈现的是 与它吸收的光成互补色的颜色。例如硫酸铜溶液因吸收了白光中的黄色 光而呈蓝色;高锰酸钾溶液因吸收了白光中的绿色光而呈现紫色。其实, 任何一种溶液.对不同波长的光的吸收程度是不相等的。如果将某种波 长的单色光依次通过一定浓度的某一溶液,测量该溶液对各种单色光的 吸收程度,以波长为纵坐标,以吸光度为纵坐标可以得到一条曲线,叫 做吸收光谱曲线或光吸收曲线。它清楚地描述了溶液对不同波长的光的 吸收情况。

4、光的吸收定律
? (1)透光率和吸光度 当一束单色光透过均匀、无散射的溶液时,一部分被吸收,一部
分透过溶液,即I0=Ia+It 式中:I0为入射光的强度,Ia为溶液吸收光的强度,It为透过光强度。 ? 透光率II 0t II,0t II用0t 符号T表示,即:T=It/I0×100% ? 透光度率的倒数反映了物质对光的吸收程度,应用时取它的对数做为 吸光度,用A表示。即: A=lgI0/It=lg1/T=-lgT

(2)光的吸收定律:朗伯-比尔定律
? 当一束平行的单色光通过均匀、无散射现象的溶液时,在 单色光强度、溶液的温度等条件不变的情况下,溶液吸光 度与溶液的浓度及液层厚度的乘积成正比。 A=KcL 朗伯-比尔定律不仅适用于有色溶液,也适用于无色溶液 及气体和固体的非散射均匀体系;不仅适用于可见光区的 单色光,也适用于紫外和红外光区的单色光。

(3)吸光系数
? 摩尔吸光系数 指波长一定时,溶液的浓度为1mol/L时, 液层厚度为1cm的吸光度,单位为L/(mol·cm),用ε 表示。 ε =A/cL
? 比吸光系数 指波长一定时,溶液浓度为g/L,液层厚度 为1cm的吸光度,单位为L/(g·cm),用表示。α = A/cL
? 可以通过下式换算: ε = α M M为摩尔质量

5、吸收光谱

KMnO4吸收光谱曲线

? 吸收光谱又称吸收光谱曲线, 它是在浓度一定的条件下,以 波长为横坐标,以吸光度为纵 坐标,所绘制的曲线。曲线上 吸光度最大的地方称为最大吸 收峰,它所对应的波长称为最 大吸收波长,用表示。

6、定量分析方法
(1)单组分的定量
? A、标准曲线法 ? 测定时,先取与被测物质含有相同组分的标
准品,配成一系列浓度不同的标准溶液,置 于相同厚度的吸收池中,分别测其吸光度。 然后以溶液浓度c为横坐标,以相应的吸光 度A为纵坐标,绘制A-c曲线图,如果符合 比尔定律,该曲线为通过原点的一条直线-标 准曲线,如右图所示。在相同条件下测出样 品溶液的吸光度,从标准曲线上便可查出与 此吸光度对应的样品溶液的浓度。

标准曲线(A-c曲线)

B、对照法

? 对照法又称比较法。在相同条件下在线性范围内配制样品溶液和标准溶 液,在选定波长处,分别测量吸光度。根据比尔定律

A样=K样·c样·L样 A标=K标·c标·L标
因是同种物质,同台仪器,相同厚度吸收池及同一波长测定,故K样=K 标,L样=L标,所以: c样= A样/ A标· c标
为了减少误差,比较法配制的标准溶液浓度常与样品溶液的浓度相接近。

? 当测定不纯样品中某纯品的含量时,可先配制相同浓度的不纯样品溶液 (c原样)和标准品溶液,即c原样= c标,c样为c原样溶液中纯被测物的浓度。 在最大吸收峰处分别测定其吸光度A值,便可直接计算出样品的含量。

?纯被测组?分 cc原 样样?c标 c?原A A 样样 标

?

A样 A标

(2)多组分的定量
根据吸光度的加和性,可以在同一试样中不经分离同时测定两个以 上的组分

? 上图(a)表明,A、B组分互不干扰,因此可分别在处测定A、B组分 的吸光度,从而求出各自的含量。上图(b)则说明溶液中A、B组分 彼此相互干扰,这时可在波长处分别测定A、B两组分的总的吸光度A1 和A2,然后再根据吸光度的加和性联立方程
A1??1AbAc??1BbBc
A2??2AbAc??2BbBc

7、吸光度的测量原理

分光光度计实际上测得的是光电流或电压,通过转换器将测得的

电流或电压转换为对应的吸光度A。测定时,只要将待测物质推入光 路,即可直接读出吸光度值。

测定步骤:

?

(1)调节检测器零点,即仪器的机械零点。

?

(2)应用不含待测组分的参比溶液调节吸光零点。

?

(3)待测组分吸光度的测定。

附:吸光光度法的仪器
一般由光源、单色器(分光系统)、吸收池、检测系统和信号显示系统 等五部分组成。 (1)光源
常用的光源为6-12伏低压钨丝灯,电源由温器供给,为了保持光源强度 的稳定,以获得准确的测定果,电压必须稳定。 (2)单色器(分光系统)
单色器的作用从光源发出的复合光中分出所需要的单色光。 单色器通常由由入射狭缝、准直镜、色散元件、聚焦镜和出射缝组成。

(3)吸收池(比色皿) 比色皿是用透明无色的光学玻璃制作的。大多数比色皿为长方形,
也有圆柱形的。一般厚度为0.5、1、2和3厘米。 (4)检测系统(又叫光电转化器)
在光度计中,常用的是硒光电池。晒光电池和眼睛相似,对于各 种不同波长的光线,灵敏度是不同的。对于波长为500-600nm的光线 最灵敏。而对紫外线,红外线则不能应用。
光电管和光电倍增管用于较精密的分光光度计中。具有灵敏度高、 光敏范围广及不易疲劳等特点。

(5)信号显示系统 早期使用的是检流计、微安表、电位计、数字电压表、自动记录
仪等。现代的分光光度计广泛采用数字电压表、函数记录仪、示波器 及数据处理台等。
测量光电流的检流计常用悬镜式检流计(也称作直流复射式检流 计),其灵敏度可达10-9安培/格。为了保护检统计,使用中要防止 震动或大电流通过。检流计标尺上有两种刻度,等刻度的是表示百分 透光率(T%),对数刻度表示吸光度(A)。
根据透光率T,如果把入射光强度IO当作IO光强单位,透过光强 度当作100光强单位中的一部分,这一数值为百分透光度,亦称为百 分透光率。

(四)电泳技术
电泳技术是一种先进的检测手段,与其它先进技术相 配合,能创造出惊人的成果,可使人们用较少代价获得最 优效益。比如它对解决当前人类所面临的食品、能源、环 境和疾病等一系列迫切问题,都有积极作用,显示出强大 的生命力。因此电泳技术正越来越多地为人们所重视,广 泛应用于各个领域。

电泳(electrophoresis)是指带电荷的溶质或粒子在电场 中向着与其本身所带电荷相反的电极移动的现象。
利用电泳现象将多组分物质分离、分析的技术叫做电泳 技术(electrophoresis technique)。
可以实现电泳分离技术的仪器称之为电泳仪 (electrophoresister)。

临床常用的电泳分析方法主要有醋酸纤维素薄 膜电泳、凝胶电泳、等电聚焦电泳、双向电泳和毛 细管电泳等。
目前,电泳技术已广泛用于蛋白质、多肽、氨 基酸、核苷酸、无机离子等成份的分离和鉴定,甚 至还用于细胞与病毒的研究。

第一节 电泳原理
一、电泳的基本原理 物质分子在正常情况下一般不带电,即所带正负电荷
量相等,故不显示带电性。但是在一定的物理作用或化学 反应条件下,某些物质分子会成为带电的离子(或粒子), 不同的物质,由于其带电性质、颗粒形状和大小不同,因 而在一定的电场 中它们的移动方向和移 动速度也不同,因此可 使它们分离。
电泳现象和电渗流现象

第一节 电泳原理

若将带净电荷Q的粒子放入电场,则该粒子所受到的电荷引力为:

F引=E Q

(16-1)

在溶液中,运动粒子与溶液之间存在阻力F阻

F阻=6πrηV

(16-2)

当F引=F阻时

EQ= 6πrηV

V = EQ/6πrη

(16-3)

由上式可以看出,粒子的移动速度(泳动速度V)与电场强度 (E)和粒子所带电荷量(Q)成正比,而与粒子的半径(r)及溶液的 粘度(η)成反比。

第一节 电泳原理
V = EQ/6πrη
二、影响电泳的外界因素 (一)电场强度 (二)溶液的pH值 (三)溶液的离子强度 (四)电渗作用 (五)粒子的迁移率 (六)吸附作用

第二节 常用电泳方法
一、纸电泳

指用滤纸作为支持载体的电泳方法。是最早 使用的区带电泳。

将滤纸条水平地架设在 两个装有缓冲溶液的容器之 间,样品点于滤纸中央。当 滤纸条被缓冲液润湿后,再 盖上绝缘密封罩,即可由电 泳电源输入直流电压 (100V~1000V)进行电泳。

平卧式电泳槽装置示意图

第二节 常用电泳方法
二、醋酸纤维素薄膜电泳 电泳时经过膜的预处理、加样、电泳、染色、
脱色与透明即可得到满意的分离效果。此电泳的 特点是分离速度快、 电泳时间短、样品 用量少。因此特别 适合于病理情况下 微量异常蛋白的检测。
血清蛋白的电泳图谱

第二节 常用电泳方法
三、凝胶电泳 由区带电泳中派生出的一种用凝胶物质作支持物
进行电泳的方式。 凝胶电泳中的琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶
电泳是普通电泳中应用最多 的两种形式。
目前,这种办法被广泛 用来分析蛋白质和核酸。
凝胶电泳图

第二节 常用电泳方法
四、等电聚焦电泳 1.等电聚焦电泳过程 一种利用有pH值梯度的介质, 分离等电点不同的蛋白质的电泳技术。 在一个稳定连续的线性pH梯度的溶液(两性载体电 解质)中进行分离,每一种被
分离的两性物质都移向与它的等 电点相一致的pH位置,在那里不 再移动(称为聚焦)。
净电荷与PH的关系曲线

第二节 常用电泳方法
2.等电聚焦电泳的特点
①使用两性载体电解质,在电极之间形成稳定、 连续、线性的pH梯度;②由于“聚焦效应”,即使很 小的样品也能获得清晰、鲜明的区带界面;③电泳速 度快;④分辨率高;⑤加入样品的位置可任意选择;⑥ 可用于测定蛋白质类物质的等电点;⑦适用于中、大 分子量(如蛋白质、肽类、同工酶等)生物组分的分 离分析。

第二节 常用电泳方法

五、等速电泳

采用两种不同浓度的电解质,一种为前导电解质, 充满整个毛细管柱;另一种为尾随电解质,置于一端 的电泳槽中。前导电解质的迁移率高于任何样品组分, 尾随电解质则低于任何样品组分,被分离的组分按其 不同的迁移率夹在中

间,在强电场的作用下,各被

分离组分在前导电解质与尾随

电解质之间的空隙中移动,实

现分离。

等速电泳示意图

第二节 常用电泳方法
六、双向凝胶电泳(二维电泳)

第一向采用等电聚焦 根据复杂的蛋白质成分中

各个蛋白质的PI的不同,将蛋白质进行分离。

第二向采用了十二烷基硫酸钠一聚丙烯酰胺凝胶

电泳 (SDS-PAGE)就是按蛋

白质分子量的大小使其在垂直

方向进行分离。其结果不再是

条带状,而是呈现为斑点状。

等电聚焦仪

第二节 常用电泳方法
六、双向凝胶电泳(二维电泳)

第一向IEF

第二向SDS-PAGE

Marker

IPG胶条

槽等 电 聚 焦 电 泳

18cm玻璃板 双向凝胶电泳示意图

第二节 常用电泳方法
六、双向凝胶电泳仪器结构
制胶板、电泳槽、电源、计算机、扫描仪等

第二节 常用电泳方法
七、免疫电泳 免疫电泳是琼脂平板电泳和双相免疫扩散两种
方法的结合。将抗原样品在琼脂平板上先进行电泳, 使其中的各种成分因电泳迁移率的不同而彼此分开; 然后加入抗体做双相免疫扩散,把已分离的各抗原 成分与抗体在琼脂中扩散而相遇,在二者比例适当 的地方,形成肉眼可见的沉淀弧。

第三节 常用电泳仪的基本结构及技术指标
一、常用电泳设备的基本结构 (一)电源 (二)电泳槽 (三)附加装置
垂直电泳仪器装置示意图

第三节 常用电泳仪的基本结构及技术指标
实验室常用电泳槽和电泳

垂直板电泳槽和电源
电泳槽中间是夹在一起的两块玻璃板, 在玻璃平板中间制备电泳凝胶。垂直板 式电泳常用于聚丙烯酰胺凝胶电泳中蛋 白质的分离。

水平电泳槽、电泳仪
凝胶铺在水平的玻璃或塑料板上, 将凝胶直接浸入缓冲液中。 常用于琼脂糖电泳分离核酸。

第三节 常用电泳仪的基本结构及技术指标

二、电泳仪的主要技术指标

1.输出电压

6.功率稳定度

2.输出电流

7.连续工作时间

3.输出功率

8.显示方式

4.电压稳定度 9.定时方式

5.电流稳定度

第四节 常用电泳仪简介
一、稳压稳流电泳仪 稳压稳流电泳仪是稳压稳流电泳仪是目前国内中、
低压电泳实验中应用最广泛的电泳仪之一。其输出电 压的调节范围为0V~600V、输出电流为0 mA~100mA。 这种电泳仪工作稳定性好、调节范围宽,并设有完善 的短路保护电路和过流保护电路。
稳压稳流电泳仪

第四节 常用电泳仪简介
二、全自动醋纤膜电泳仪
全自动醋纤膜电泳仪为全自动电泳仪,有可见光 单系统,使用醋酸纤维薄膜电泳片,优点为自动化程 度高。只需将样品、试剂、电泳片放好,人员可离机 完成实验并得到结果。

第四节 常用电泳仪简介
三、全自动荧光/可见光双系统电泳仪 全自动荧光/可见光双系统电泳仪只需将样品、
试剂和琼脂糖凝胶电泳胶片放好后,其最大优点是荧 光系统全自动,只需要20min即可完成电泳分析,速 度非常快。操作人员可离机完成实验并得到结果。

第四节 常用电泳仪简介
四、全自动琼脂糖电泳仪
全自动琼脂糖电泳仪,有可见光单系统,使 用琼脂糖凝胶电泳胶片。灵敏度高,可适用于低 浓度蛋白检验,如尿蛋白、脑脊液蛋白、同工酶 的分离。但其自动化程度较差。
由于这类电泳仪所能做的项目较多,且灵敏 度较高,仍为许多实验室所接受。

第四节 常用电泳仪简介
五、全自动电泳分析系统 全自动电泳分析系统,将上述仪器的优点集于一
身,仪器自动点样、电泳、呈色(或染色、脱色)、 烘干,自动化程度非常高。可用各种电泳片,包括琼 脂片、醋酸片、聚丙烯酰胺等,采用可见光及荧光呈 色双系统,是一种较理想的电泳仪。
全自动电泳仪

第五节 毛细管电泳
一、毛细管电泳的基本工作原理 溶液中的带电粒子以高压电场为驱动力,沿毛细
管通道,以不同速度向与其所带电荷相反的电极方向 迁移,并依据样品中各 组分之间淌度和分配行为 上的差异而实现分离。
高效毛细管电泳仪

第五节 毛细管电泳
毛细管电泳仪装置示意图

第五节 毛细管电泳

三、毛细管电泳的特点

1. 高灵敏度 2. 高速度 3. 高分辨率

4. 样品少

5. 自动化程度高

6. 应用范围广

TriSepTM-2019GV pCEC System

第五节 毛细管电泳
三、毛细管电泳的分离模式 (一)毛细管区带电泳 它是通过在充满电解质溶液的毛细管中,不同质 荷比大小的组分,在电场的作用下,依迁移速度的不 同而进行分离。 根据组分的迁移时间进行 定性,根据电泳峰的峰面 积或峰高进行定量分析。
毛细血管区带电泳原理图

第五节 毛细管电泳
(二)毛细管凝胶电泳
毛细管凝胶电泳(CGE) 常用聚丙烯酰胺在毛细 管内交联制成凝胶柱,依据分离支撑物的分离作用 不同,CGE又分为非变性CGE和变性CGE,前者以分 子筛、电荷/质量比的作用进行分离;后者则以质 量、分子筛的作用进行分离。
适用于分离、测定肽类、蛋白质、DNA类物质 的分离。

第五节 毛细管电泳
(三)毛细管胶束电动色谱(MECC)
MECC系统中存在两个相:流动的水相和起到固定 相作用的胶束相。
在含有胶束的流动相中,溶质在“水相”和“胶 束相”(准固定相)之间进行分配,即使是中性溶质, 因其本身疏水性不同,在二者之间的分配也会有差异, 疏水性强的溶质在“胶束相”中停留时间长,迁移速 度就慢。反之,亲水性强的溶质迁移速度就快,最终 中性溶质将依其疏水性不同而得以分离。

第五节 毛细管电泳
毛细管胶束电动色谱原理图

第五节 毛细管电泳
(四)毛细管等电聚焦电泳
不同等电点的分子分别聚集在不同的位置上,不 作迁移而彼此分离,这就是等电聚焦分离过程。毛细 管的等电聚焦是在毛细管内实现的等电聚焦过程,具 有极高的分辨率,通常可以分离等电点差异小于 0.01pH单位的两种蛋白质,例如肽类、蛋白质的分离。

第五节 毛细管电泳
(五)毛细管等速电泳 毛细管内首先导入具有比被分离各组分高电泳
淌度的前导电解质,然后进样,随后再导入比各分 离组份低电泳淌度的尾随电解质,在强电场的作用 下,各被分离组分在前导电解质与尾随电解质之间 的空隙中发生分离。

第五节 毛细管电泳
(六)毛细管电色谱 它包含了电泳和色谱两种机制,是在毛细管中填充
或在毛细管壁 上键合(或涂壁)固 定相,从而构成毛细 管色谱柱,依靠电渗 流推动流动相,携带 样品迁移,根据样品 分子的质荷比、分子 尺寸及分配系数的差 别而分离。
CEC-加压毛细管电色谱仪

第五节 毛细管电泳
(七)毛细管电泳芯片
毛细管电泳芯片是在常规毛细管电泳的原理和技 术基础上,利用微加工技术在平方厘米级大小的芯片 上加工出各种微细结构,如通道和其它功能单元,通 过不同的通道、反应器、检测单元等的设计和布局, 实现样品的进样、反应、分离和检测,是一种多功能 化的快速、高效和低耗的微型实验装置。

第五节 毛细管电泳

四、毛细管电泳仪的基本结构

毛细管电泳仪的结构并不复杂,主要有高压毛细 管柱、检测器,以及两个

供毛细管两端插入而又可和电

源相连的缓冲液槽。

(一)毛细管柱

(二)检测器

(三)毛细管电泳

法的进样技术

毛细管电泳仪

第六节 电泳仪的维护保养及故障排除
一、电泳仪的维护保养 (一)每日维护 (二)每周维护 (三)每月维护 (四)按需进行的维护
TriSep 毛细管电泳仪

第六节 电泳仪的维护保养及故障排除
二、电泳仪的故障排除 电泳仪是精密仪器,在操作过程中要严格遵
守操作规程,但不可避免会出现各种各样的故障, 当仪器提示有故障时,应立即处理。
BECKMAN COULTER毛细管电泳仪

第六节 电泳仪的维护保养及故障排除
毛细管电泳仪常见故障及故障排除方法

故障信息

引起故障可能原因

解决方法

转盘识别错误
样品识别错误
仪器报警出现缺少稀 释杯或稀释杯感应 错误
曲线不理想,显示不稳 定
电泳时出现峰丢失
运行过程中突然断电

细微灰尘吸附在灯上

仪器关机,用洁净棉签轻轻拭去灯上面的 灰尘。仪器开机后再进行测定。

血清分离不好或者有灰尘吸附

关机状态,拆开仪器内透明有机玻璃, 用无水乙醇擦拭加样针外壁,然后安装 好,再用仪器内程序进行加样针清洗, 洗完 1~2 次后,进行加样针加样感应 定位。

仪器稀释杯位置错误

观察稀释杯位置,如果没有处于正常位置, 可手动将其移动到其原来位置, 然后 进行稀释杯感应定标。

毛细管的长期使用出现不清洁
未接入检测器,或检测器不起作用,进 样温度太低,柱箱温度太低,无载 气流
电流量不稳定或仪器内有短路现象

毛细管清洗程序进行清洗,然后按激活程 序进行激活既可
检查设定值。 检查温度,并根据需要调整。
检查温度,并根据需要调整。 检查压力调节器,并检查泄漏,验证柱 进品流速。
采用稳压措施,咨询工程师更换保险

第七节 电泳仪的临床应用
一、 血清蛋白电泳 新鲜血清经醋酸纤维薄膜或琼脂糖电泳、
染色后,通常可见5条带,即清蛋白、?1、?2、? 和?球蛋白。许多疾病总血清蛋白浓度和各蛋白组 分的比例有所改变,通过血清蛋白电泳图谱能帮 助我们对某些疾病进行诊断及鉴别诊断。
血清蛋白电泳图谱

第七节 电泳仪的临床应用

二、尿蛋白电泳

临床进行尿蛋白电泳的主要目的是:①确定 尿蛋白的来源;②了解肾脏病变的严重程度(选 择性蛋白尿与非选择性蛋白尿),从而有助于诊 断和预后的判断。

当不能进行肾活检时

,尿蛋白电泳结果能

很好地协助临床判断

肾脏的主要损害。

尿蛋白电泳图谱

第七节 电泳仪的临床应用
三、血红蛋白及糖化血红蛋白电泳 应用电泳法鉴别患者血液中Hb的类型及含量,
对于贫血类型的临床诊断及治疗具有重大意义。 Hb电泳结果应根据不同年龄人群进行分析。
血红蛋白电泳图谱

第七节 电泳仪的临床应用
四、免疫固定电泳 可对各类Ig及其轻链进行分型,最常用于临
床常规M蛋白的分型与鉴定。一般用于单克隆Ig增 殖病、单克隆Ig病、本周氏蛋白和游离轻链病、 多组分单克隆Ig病、重链病、 CSF寡克隆蛋白鉴 别、多克隆Ig病的 诊断和鉴别诊断
免疫固定电泳图谱

第七节 电泳仪的临床应用
五、 同工酶电泳 同工酶电泳用于临床上常见的同工酶或同工
酶亚型分析。 1.乳酸脱氢酶(LD/LDH)同工酶 2.肌酸激酶(CK)同工酶 3.CK同工酶亚型
同工酶电泳图谱

第七节 电泳仪的临床应用
六、脂蛋白电泳 脂蛋白电泳检测各种脂蛋白(包括胆固醇和甘油
三酯)主要用于高脂血症的分型、冠心病危险性估计, 以及动脉粥样硬化性及相关疾病的发生、发展、诊断 和治疗(包括治疗性生活方式改变、饮食及调脂药物 冶疗)效果观察的研究等。
脂蛋白电泳图谱

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