电泳技术，是指在电场作用下，带电颗粒在由于所带的电荷不同以及分子大小差异而有不同的迁移行为从而彼此分离开来的一种实验技术。

许多生物分子都带有电荷，其电荷的多少取决于分子结构及所在介质的pH值和组成。由于混合物中各种组分所带电荷性质、电荷数量以及相对分子质量的不同，在同一电场的作用下，各组分泳动的方向和速率也各异。因此，在一定时间内各组分移动的距离也不同，从而达到分离鉴定各组分的目的。

－、影响电泳的主要因素：

若将带静电荷Q的离子置于电场中，它的受力简单分析如下：

电荷引力：   F_引＝EQ

根据Stokes公式，运动中的颗粒在溶液中受到阻力： F_阻＝6πrην

平衡时，有F_引＝F_阻，即  EQ＝6πrην

整理后得：          ν＝EQ/（6πrη）

    式中：E——电场强度；r——球形粒子的半径；η——溶液的粘度系数；ν——带电粒子运动速度。

由上式可知，相同带电颗粒在不同强度的电场里泳动速度是不同的。 为了便于比较，常用迁移率代替泳动速度表示粒子的泳动情况。迁移率为带电粒子在单位电场强度下的泳动速度。若以m表示迁移率：上式两边同时除以电场强度E，则得：m＝Q/（6πrη）

由于蛋白质、氨基酸等的电离α受溶液pH值影响，所以常用迁移率m和当时条件下电离度α的乘积即有效迁移率U表示泳动情况： U＝m·α

代入m得：         U＝αQ/（6πrη）

从上式可以看出，影响分子带电量Q及电离度α的因素如溶液的pH、影响溶液粘度系数的因素如温度、分子的半径r等，都会影响有效迁移率。因此，电泳应尽可能在恒温条件下进行，并选用一定pH的缓冲液。所选用的pH以能扩大各种被分离组分所带电荷量的差异为好，以利于各种成分的分离。

除以上因素影响电泳结果外，还有离子强度、电渗现象也对电泳构成影响。一般最合适的离子强度在0.02~0.20mol/L之间。离子强度过小会降低溶质的溶解度，离子强度过大会降低被分离组分的泳动速度并增加电泳过程中的发热量，使区带扩散变形。如果电泳不是在溶液中而是在支持介质中进行，还要注意选用无电渗或低电渗物质作支持物。所谓电渗是指在电场中，液体对于固体支持物的相对移动。电渗液流往往破坏电泳中已形成的区带，使其扩散变形。

综上所述可知，电泳受粒子本身大小、形状、所带电量、溶液粘度、温度、pH值、电渗及离子强度等多种因素的影响。当电泳结果欠佳时，应检查或重新设计实验条件以便改进。

二、电泳方法的分类：

（一）   按支持物的物理性状不同，区带电泳可分为：

1)  滤纸及其他纤维（如醋酸纤维、玻璃纤维、聚氯乙烯纤维）薄膜电位；

2)  粉末电泳，如纤维素粉、淀粉、玻璃粉电泳；

3)  凝胶电泳，如琼脂、琼脂糖、硅胶、淀粉胶、聚丙烯酰胺凝胶等；

4)  丝线电泳，如尼龙丝、人造丝电泳。

（二）   按支持物的装置形式不同，区带电泳可分为：

1)  平板式电泳，支持物水平放置，是最常用的电泳方式；

2)  垂直板式电泳，聚丙烯酰胺凝胶常做成垂直板式电泳；

3)  垂直柱式电泳，聚丙烯酰胺凝胶盘状电泳即属于此类；

4)  连续液动电泳，首先应用于纸电泳，将滤纸垂直竖立，两边各放一电极，

溶液自顶端向下流，与电泳方向垂直。后来有用淀粉、纤维素粉、玻璃粉

等代替滤纸来分离血 清蛋白质，分离量最大。

（三）   按pH的连续性不同，区带电泳可分为：

1)  连续pH电泳，即在整个电泳过程中pH保持不变，常用的纸电泳、醋酸纤

维薄膜电泳等属于此类；

2)  非连续性pH电泳，缓冲液和电泳支持物间有不同的pH，如聚丙烯酰胺凝

胶盘状电泳分离血清蛋白质时常用这种形式。 它的优点是易在不同pH区

之间形成高的电位梯度区，使蛋白质移动加速并压缩为一极狭窄的区带而达到浓缩的作用。

三、电泳技术的应用：

电泳技术主要用于分离各种有机物（如氨基酸、多肽、蛋白质、脂类、核苷酸、核酸等）和无机盐；也可用于分析某种物质纯度，还可用于分子量的测定。电泳技术与其他分离技术（如层析法）结合，可用于蛋白质结构的分析，“指纹法”就是电泳法与层析法的结合产物。用免疫原理测试电泳结果，提高了对蛋白质的鉴别能力。电泳与酶学技术结合发现了同工酶，对于酶的催化和调节功能有了深入的了解。所以电泳技术是医学科学中的重要研究技术。

（一）   纸电泳和醋酸纤维薄膜电泳：

纸电泳用于血清蛋白质分离已有相当长的历史，在实验室和临床检验中都曾经广泛应用。自从1957年Kohn首先将醋酸纤维薄膜用作电泳支持物以来，纸电泳已被醋酸纤维薄膜电泳所取代。因为后者具有比纸电泳电渗小、分离速率快、分离清晰、血清用量少以及操作简单等优点。

（二）   琼脂糖凝胶电泳：

琼脂经处理去除其中的果胶成分即为琼脂糖。由于琼脂糖中硫酸根含量较琼脂为少，电渗影响减弱，因而使分离效果显著提高。例如血清脂蛋白用琼脂凝胶电泳只能分出两条区带（α-脂蛋白、β-脂蛋白），而琼脂糖凝胶电泳可将血清脂蛋白分出三条区带（α-脂蛋白、前β-脂蛋白和β-脂蛋白）。所以琼脂糖为较理想的凝胶电泳的一种材料。

血清中的脂类物质与载脂蛋白结合成水溶性的脂蛋白形式存在，各种脂蛋白中所含的载脂蛋白种类和数量不同、脂蛋白颗粒大小不同等因素，使它们在电场中的移动速率各异，因而可以通过电泳达到分离。

（三）   聚丙烯酰胺凝胶电泳：

聚丙烯酰胺凝胶是一种人工合成的凝胶，具有机械强度好、弹性大、透明、化学稳定性高、无电渗作用、设备简单、样品量小（1~100ug）、分辨率高等优点，并可通过控制单体浓度或单体与交联剂的比例，聚合成不同孔径大小的凝胶，可用于蛋白质、核酸等分子大小不同的物质的分离、定性和定量分析。还可结合解离剂十二烷基硫酸钠（SDS），以测定蛋白质亚基的相对分子质量。

四、常用凝胶电泳：

（一）   聚丙烯酰胺凝胶盘状电泳：

将丙稀酰胺、甲叉双丙稀酰胺、缓冲液和催化剂等溶液按一定比例加到用琼脂封了底的玻璃管中，聚合后得到圆柱胶。柱胶胶面之上加上待分离的样品，接入直流电源电路中，经过一定时间的电泳，样品中各组分在柱胶中得到分离，分布在不同层次上。电泳结束后将胶条剥出，经染色、脱色处理，从胶条侧面可见到一个一个的组分条带，与多个圆盘迭加在一起相似，故将在柱胶中进行的电泳分离技术称为聚丙烯酰胺凝胶盘状电泳。

实际操作时，在玻璃管中分两次灌胶。先灌下层的分离胶，待其聚合后再灌上层的浓缩胶。这样制得的凝胶柱实际上是个不连续体系。利用该体系中凝胶孔径的不连续性、缓冲液离子成分的不连续性、pH的不连续性及电位梯度的不连续性，先使进入柱胶的样品在浓缩胶中逐渐浓缩、在上下胶层界面上最终被压缩成很薄的样品区带，进入分离胶后再进行组分的分离，形成最终的分离区带。根据分离胶缓冲液pH值高低，有3种操作系统，分别为碱性系统、酸性系统和中性系统，其中以碱性系统最为常用。

在浓缩胶中，除了有电荷效应和分子筛效应外，还存在一种特殊的浓缩效应。该效应是以上多种不连续效应综合作用的结果。这种不连续聚丙烯酰胺凝胶电泳由于兼有电荷效应、浓缩效应和分子筛效应，因此具有很高的分辨率。其分子筛效应主要由凝胶孔径大小决定，而决定凝胶孔径的大小主要是凝胶的浓度。但交联剂对电泳泳动率亦有影响，交联剂重量对总单位重量的百分比越大，则电泳泳动率越小。不管交联剂是以何种方式影响电泳时的泳动率，总之它是影响凝胶孔径的一个重要参数。为了使实验的重复性较高，在制备凝胶时对交联剂的浓度、交联剂与丙稀酰胺的比例、催化剂的浓度、聚胶所需时间等影响泳动率的因子都应尽可能保持恒定。

（二）   连续密度梯度电泳：

如果合成的聚丙烯酰胺凝胶从上至下是一个正的线性梯度凝胶，点在凝胶顶部的样品在电场中向着凝胶浓度逐渐增高的方向即孔径逐渐减小的方向迁移。随着电泳的继续进行，蛋白质受到孔径的阻力越来越大。电泳开始时，样品在凝胶中的迁移速率主要受两个因素的影响：一是样品本身的电荷密度，电荷密度越高，迁移速率越快；二是样品分子的大小M_r越大，迁移速率越慢。当迁移所受到的阻力达到足以使样品分子完全停止前进时，那些跑得慢的低电荷密度的样品分子将“赶上”与它大小相同但具有较高电荷密度的分子并停留下来形成区带。因此，在梯度凝胶电泳中，样品的最终迁移位置仅取决于分子自身的大小，而与样品分子的电荷密度无关。样品混合物中分子质量大小不同的组分，电泳后将依分子质量大小停留在不同的凝胶孔径层次中形成相应的区带。由此看出，在梯度凝胶电泳中，分子筛效应体现得更为突出。由于相对迁移率与分子质量的对数在一定范围内成线性关系，故可以用来测定蛋白质的分子质量，但仅适合于球状蛋白质，且电泳要有足够高的伏特小时（一般不低于2000伏特小时）。

连续密度梯度电泳具有以下优点：

1)      具有使样品中各个组分浓缩的作用。稀释的样品可以分次上样，不会影响最终分离效果。

2)      可提供更清晰的谱带，适于纯度分析。

3)      可在一张胶片上同时测定分子质量分布范围相当大的多种蛋白质的分子质量。

4)      可以测定天然状态蛋白质的分子质量，这对研究寡聚蛋白是相当有用的。

（三）   SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳：

在聚丙烯酰胺凝胶电泳中，蛋白质的迁移率取决于它所带的净电荷的多少、分子的大小和形状。如果用还原剂（如巯基乙醇或二硫苏糖醇等）和十二烷基硫酸钠（缩写SDS）加热处理蛋白质样品，蛋白质分子中的二硫键将被还原，并且1g蛋白质可定量结合1.4g SDS，亚基的构象呈长椭圆棒状。由于与蛋白质结合的SDS呈解离状态，使蛋白质亚基带上大量负电荷，其数值大大超过蛋白质原有的电荷密度，掩盖了不同亚基间原有的电荷差异。各种蛋白质-SDS复合物具有相同的电荷密度，电泳时纯粹按亚基靠凝胶的分子筛效应进行分离。有效迁移率与分子质量的对数成很好的线性关系。所以，SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳不仅是一种好的蛋白质分离方法，也是一种十分有用的测定蛋白质分子质量的方法。应该注意的是，SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法测得的是蛋白质亚基的分子质量。对寡聚蛋白来说，为了正确反映其完整的分子结构，还应用连续密度梯度电泳或凝胶过滤等方法测定天然构象状态下的分子质量及分子中肽链（亚基）的数目。

（四）   等电聚焦电泳；

聚丙烯酰胺凝胶中加入一种合成的两性电解质载体，在电场的作用下会自发形成一个连续的pH梯度。蛋白质样品在电泳中被分离，运动到等电点胶层时就失去所带电荷而稳定停留在该处，样品中不同蛋白质组分等电点不同，因而在等电聚焦电泳中得到有效分离。在等电聚焦电泳中，利用各蛋白质组分等电点的差异，并不利用凝胶的分子筛作用。它的分辨力高，可分离等电点相差0.01~0.02pH单位的蛋白质，可用来准确测定蛋白质的等电点，精确度可达0.01pH单位。

（五）   双向凝胶电泳；

先将混合物在一个直径1mm的玻管凝胶中进行等电聚焦凝胶。聚焦后将凝胶条小心的从毛细管中取出，然后放到另一平板凝胶的顶部（垂直板）或一端（水平板），再让胶条中已经分离的组分在平板胶中走SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳。由于蛋白质的等电点和分子质量之间没有什么必然的联系，因此，经过双向电泳可将数千种蛋白质分开，显示出极高的分辨力。