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载体两性电解质pH梯度等电聚焦实验—薄层分析等电聚焦

2019.3.29
实验方法原理利用蛋白质分子或其他两性分子的等电点的不同,在一个稳定的、连续的、线性 pH 梯度中进行蛋白质的分离和分析。所以利用等电聚焦技术分析的对象只限于蛋白质和两性分子。分析的条件是凝胶中有稳定的、连续的和线性的 pH 梯度。
试剂、试剂盒

丙烯酰胺单体贮液过硫酸铵贮液

仪器、耗材

注射器水浴

实验步骤

一、聚丙烯酰胺凝胶等电聚焦

1. 制胶

(1) 灌胶模具的准备

使用商品胶既方便又迅速,重复性也好,但价格昂贵,所以一般实验室均自己制胶。目前制胶有三种方法:盖板法、平移法和毛细管灌胶法。

盖板法:盖板法制胶简单,就像制作显微镜观察用的样品一样。在载玻片上倒一定量的胶,用盖玻片盖上即可。所以操作方便,但重复性很差,且不宜制作大尺寸的凝胶。模具可以在实验室自己制作。

平移法:采用原瑞典 LKB 公司的 Ultromould 模具即可进行平移法灌胶,使用此模具操作最为方便,也极易成功, 但模具价格昂贵,且凝胶的大小和厚度都受模具限制。

毛细管灌胶法:与前两种方法相比,不但模具简单,而且凝胶厚度、大小都可由自己制作的模具来控制,灌胶方法也很易掌握。作者实验室现均用自己制作的模具。毛细管灌胶模具由两个夹子和两块玻璃板组成。其中稍短的玻璃板的两侧贴有一定厚度的边。玻璃板的大小根据欲制凝胶的大小而定。

在洁净,带边的短玻璃板上倒少许疏水硅烷,用软纸或棉花在玻璃板上涂布均匀。在不带边的长玻璃板上放一块塑料支持膜,使膜紧贴玻璃。也可用 1 mm 厚的平整玻璃或用浸湿的玻璃纸替代。盖上带边的短玻璃板,在玻璃板的带边侧分别用夹子夹紧。组装好的模具水平放置,准备灌胶。



(2) 溶液配制

丙烯酰胺单体贮液:溶解 14.55 g 丙烯酰胺和 0.45 g N,N'-甲叉双丙烯酰胺在 35 ml 蒸馏水中,搅拌,直至溶解,用蒸馏水加至 50 ml。过滤,溶液可在 4℃ 保存两周。

10% (W/V) 过硫酸铵贮液:溶解 0.1 g 过硫酸铵在 1 ml 蒸馏水中,溶液必须新鲜配制。



(3) 灌胶和取胶

用带有橡皮管的注射器吸取抽滤瓶中的溶液,从模具的一端均匀缓慢地注入模具的玻璃板之间。为防止凝胶溶液洒在实验台上,也可将模具放在盘中。



凝胶聚合约需 40 分钟~1 小时。聚合后,可在模具的带边侧看到光的折射,即可取胶。将一薄刀插入底层玻璃板和塑料支持膜之间,轻轻地撬一下,底层玻璃和塑料支持膜随即分开。小心地用薄刀先沿玻璃板的边缘从玻璃板上将凝胶剥离,然后剥开带有支持膜的整张凝胶。聚合后的凝胶可立即使用,也可保存在 4℃ 冰箱中备用,但需保持一定的湿度。



2. 等电聚焦

打开循环水浴,设置冷却温度。一般为 4~15℃,视室温而定。室温低时, 采用低一些的冷却温度。反之,室温高时或系统中有尿素时,采用高一些的冷却温度。将制好的聚丙烯酰胺凝胶铺在冷却板上,其间涂以液体石蜡或煤油并避免气泡陷入,以保证胶板和冷却板之间的良好接触。



用合适的电极溶液润湿滤纸电极条。不同 pH 范围的阳、阴极电极溶液可按 表 6.3 选用。在凝胶两侧分别放置阳、阴极滤纸条。有的仪器采用粗电极与凝胶直接接触的方式,则不需加滤纸电极条。

按冷却板上的格子和预先设计的实验计划将样品加在凝胶上。微量样品 ( < 3 μl ) 可直接加在凝胶上,稀样品加在加样滤纸上,等电点标准加在两侧或中间。根据等电聚焦的原理,样品可加在凝胶上任何合适的位置,浓度一般为 0.5~2 μg/μl。

将电极分别放在滤纸电极条的中心,再将阳极和阴极分别与电源的正、负极相连。接通电源。电参数参见表 6.4。注意确保电极和电极条的良好接触。电泳半小时后,去掉加样滤纸。对容易变性的样品,先进行 15~30 分钟的预聚焦,再加样。



3. pH 梯度测定

pH 梯度测定有三种方法。

(1) 早期测定 pH 梯度的方法,特别是使用圆盘电泳时,是将切成一段段的凝胶浸泡在蒸馏水中(或 10 mmol/L 氯化钾中),然后测定浸泡液的 pH。

(2) 聚焦后,可用表面电极测 pH,按照冷却板上的格子从阴极到阳极每隔 1 cm 测一值。为防止聚焦带的扩散,测 pH 后,再重新聚焦 5~10 分钟。然后在凝胶扫描仪,摄录系统或坐标纸上画 pH 梯度。

(3) 如果使用等电点的蛋白标准,则染色后根据其电泳带的位置和等电点数据画出 pH 梯度曲线。

4. 固定、染色、脱色

电泳结束后,弃去电极条,立即将凝胶放入固定液中固定 30 分钟。弃去固定液,用脱色液浸洗凝胶 5 分钟。弃去脱色液,将凝胶放入 60℃ 的染色液中 10 分钟。弃去染色液,用脱色液洗胶,并用湿棉花轻轻地擦凝胶的表面。多次更换脱色液,直到凝胶的背景完全脱去蓝色为止。溶液配方见表 6.5。这是快速考马斯亮蓝 R-250 染色方法。根据样品性质和要求的不同,应采取不同的染色方法,“常规聚丙烯敢胺凝胶电泳” 中介绍的各种方法,甚至 “SDS聚丙嫌酷胺凝胶电泳” 中的部分方法均适用于等电聚焦电泳。但这些方法在等电聚焦电泳时,由于载体两性电解质的影响,脱色比较困难,而且灵敏度也不如常规聚丙烯酰胺凝胶电泳和 SDS 电泳,如银染法在 SDS 电泳时灵敏度可达 0.3 ng,但在等电聚焦时只能检测 1~5 ng。



5. 保存

脱色后的凝胶放在保存溶液中半小时,取出晾在玻璃板上,用一张脱色液浸湿的玻璃纸包裹凝胶板,或待凝胶发黏后,压一块透明塑料膜,晾干,这样一块带有染色蛋白带的凝胶板便可以永久保存了。

二、琼脂糖凝胶等电聚焦

琼脂糖凝胶等电聚焦具有无毒性,电泳时间短,制胶、染色、脱色、保存容易的优点,并可以分离分析分子质量达百万的化合物,在大分子质量分子的分离分析中具有独特的地位。

1. 制胶

(1) 模具的准备

用与聚丙烯酰胺凝胶毛细管灌胶法相同的模具可以灌注琼脂糖凝胶,但需使用与琼脂糖粘着好的支持膜。组装好的模具在 70℃ 烘箱中保温 15 分钟。

(2) 琼脂糖溶液的配制

将 0.15 g 无电内渗琼脂糖加在盛有 14.1 ml 蒸馏水的三角烧瓶中,在水浴上边搅拌,边加热煮沸。琼脂糖溶解后大约 10 分钟,停止加热,将水浴温度降到 75℃ 。加 0.9 ml 欲要的 pH 范围的载体两性电解质到琼脂糖溶液中混匀。从烘箱中取出模具。用一个带橡皮管的注射器吸取溶液并灌注到两块玻璃板之间。灌注时,将模具的一端抬高成一定角度,以便溶液流入,灌注后立即将模具放在水平位置。



(3) 取胶

灌胶后在室温放置至少 20 分钟。用解剖刀切去两头多余的琼脂糖胶。然后一手抓住上面的玻璃板和支持膜,另一手拿住底层的玻璃板,掰开,见图 6.15。琼脂糖凝胶固化后在冰箱中至少放 1 小时,使其充分凝固。在保持一定温度的情 况下,可在 4℃ 保存一周。使用前用滤纸轻轻地吸去凝胶表面的水。否则电泳时会短路烧胶。


2. 等电聚焦

用与聚丙烯酰胺凝胶相同的方法进行等电聚焦。电极溶液和电参数分别参见表 6.6 和 6.7。



3. pH 梯度的测定

pH 梯度的测定同聚丙烯酰胺凝胶方法,但由于没有琼脂糖凝胶等电聚焦的蛋白标准,所以通常采用表面电极测定的方法。

4. 固定、染色、脱色、保存

聚焦电泳结束后弃去电极条,立即将胶放入固定液中固定 10 分钟。弃去固定液,用 95% 乙醇洗 10 分钟。用热吹风将胶吹干。

将胶放在染色液中染 5 分钟。染色后的胶用脱色液脱色。用棉花轻轻地擦胶的表面并更换脱色液,直到胶的背景完全脱去蓝色为止。用热吹风吹干就可永久保存。

上述是常用的考马斯亮蓝 R250 琼脂糖凝胶染色方法,对不同的样品和要求可采用不同的染色方法。由于琼脂糖凝胶孔径较大,脱色比较容易,见表 6.8。

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