實驗原理
所有的氨基酸均為兩性物質,即它們至少含有一個羧基(carboxyl)及一個氨基(α-amino)。這些可游離的基團隨著pH變化可以三種形式存在,即正電荷(cation)、兩性離子(zwitterion)及負電荷(anion)等三種,在酸性溶液中帶正電荷,在堿性溶液中帶負電荷。若氨基酸在某一pH值下其凈電荷為0,且在電場中不移動時,稱此pH值為它的pI值(等電點)。因為凈電荷為零,凈電斥力不存在的緣故,大部份蛋白質在等電點的pH值下,其溶解度最小。相反的,當溶液的pH值低于或高于pI,所有蛋白質分子所帶凈電荷為同號,彼此之間有相斥力,不會聚集。所以,將pH調到等電點的大小,則大部份的蛋白質將會沉淀,這種現象可以應用于估算某蛋白質的等電點;另一方面,也可以應用在電泳,達到分離蛋白質混合物的目的,這種方法稱為等電聚焦電泳(isoelectric
focusing),簡稱為IEF(見圖4.8)。
圖4.8 等電聚焦電泳示意圖
上圖左以A,B兩種蛋白質為例,作出它們的凈電荷曲線圖,橫軸代表環境中的pH值,縱軸代表蛋白質的凈電荷,在 pH 6.5時,A帶有兩個正電荷,B帶有一個負電荷。使A與B的凈電荷為0的pH值分別為pH9和pH5,這就是它們的「等電點」。
IEF是在具有pH梯度環境中進行的電泳。將蛋白質置于不同pH梯度的膠體進行電泳,它會朝著與自身所帶電荷相反的電極方向移動,直到抵達等電點(pI)相同的pH值處才停止,如果它移到別的pH處,會因為帶電而再度移動到和它pI相符的pH處。
IEF-PAGE操作簡單,只要一般電泳設備就可進行,電泳時間短、分別率高、應用范圍廣,可用于分離蛋白質及測定pI,也可用于臨床鑒別診斷、農業、食品研究等各種領域。
試劑和器材
一、試劑
Acr-Bis貯存液:29.1g Acr,0.9g Bis, 用無離子水溶解后定容至100ml,不溶物過濾去除后置棕色瓶貯于冰箱。
等電點標準蛋白(pH3-pH10)試劑盒,臨用前稀釋至0.1-0.3mg/mL。
適合于pH3-pH10范圍的電極溶液:
A: 陰極電極溶液(1mol/L NaOH):稱NaOH(AR)4g,加去離子水使其溶解,冷卻至室溫再定容至100ml;
B: 陽極電極溶液(1mol/L H3PO4):取H3PO4(85%)6.7ml,加去離子水定容至100ml。
固定液:稱取磺基水楊酸3.5g,三氯乙酸10ml,甲醇35ml,加去離子水至100ml。
染色液:稱取考馬斯亮藍R250 0.1g,冰乙酸10ml,甲醇35ml,加去離子水使其完全溶解,在定容至100ml,過濾后置棕色瓶保存。
脫色液:取無水乙醇50ml,冰乙酸20ml,加蒸餾水至200ml。
保存液:取無水乙醇25ml,冰乙酸10ml, 甘油5ml,加蒸餾水至100ml。
10%過硫酸銨,TEMED, 40%兩性電解質載體(pH3-pH10)。
二、材料
待測已純化的蛋白質樣品(脫鹽),濃度0.5mg/mL。
三、器材
等電聚焦電泳槽, 移液管(1,5,10ml),燒杯(25,50,100ml),細長頭的吸管,微量注射器(10μL或者50μL),漏斗,濾紙,鑷子。
操作方法
一、準備工作
配制凝膠前,應把玻璃板準備好。即將兩塊干凈的玻璃板疊放在一起,之間夾上所需凝膠厚度的膠條進行密封。然后用文具夾將玻璃板四周固定好。注意夾子作用力點在膠條正中,以防漏膠。
二、配制凝膠
取Acr-Bis儲備液2.0ml;兩性電解質0.5ml;去離子水5.5ml;TEMED 8μl置于小燒杯中混勻,再加入10% 過硫酸胺50μl,用磁力攪拌器充分混勻2min。然后用注射器吸凈混合液,排除氣泡,緩緩注入玻璃板的夾隙內。注意勿出現氣泡。
三、電泳
1. 剝膠板 將膠板取出,揭去上層的玻璃板和膠條,然后用蒸餾水輕輕沖洗一下膠面。
2. 點樣 用小紙條(0.5 cm′0.5cm)蘸樣,均勻地點在膠板上,點樣要求整齊、迅速。注意膠板兩邊要留出一定空間。通常把PI在酸性范圍的樣品放在偏堿性的位置(負極),PI偏酸性的樣品放在偏酸性的位置(正極),標準蛋白質混合樣品放在中間。
3. 進樣
將浸入電極液的濾紙條取出,使其分別平直緊貼在膠面兩端,然后放入電泳槽內,注意正負極相吻合。將電極板正極(電極條浸有H3PO4的一側)與負極(電極條浸有NaOH的一側)分別與電泳儀的正、負極連接。接通冷卻水,在室溫下電泳,把電泳儀調至電壓50V,電流以每板膠不超過17mA為準,然后開始電泳。進樣時間一般在1.5-2小時。
4. 揭樣紙 待電流降至每板膠3mA以下時,切斷電源,取出膠板,揭去加樣紙后,將電壓調至220~320V繼續電泳。5. 加壓 當電流降至每板膠3mA以下時,升高電壓至580V,繼續電泳1.5小時左右。
6. 電流降至每板3mA以下時,切斷電源,停止電泳。