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一、基本原理
（一)原理
带电颗粒在电场的作用下，向着与其电性相反的电极移动，称为电泳（electrophore)。电泳现象是1908年发现的，到1937年以后，得到了迅速发展。近些年来，由于采用了多种新型的支持物，仪器装置不断改进，因此出现了许多新型的电泳技术。
任何一种物质之所以能够用电泳方法得到分离，是由于其本身的解离作用或是由于其表面上吸附有其它带电质点，因而能向一定的电极移动之故。例如，蛋白质分子，由于它具有许多可解离的酸性基团或碱性基团，如—COO-及—NH3+等，因而它是一种典型的两性电解质。医学,全 在线.提 供www.med126.com在一定的pH条件下，它可解离而带电，带电的性质和多少决定于蛋白质分子的性质及溶液的pH和离子强度。在某一pH条件下，蛋白质分子所带的正电荷数恰好等于负电荷数，即静电荷等于零，此时蛋白质质点在电场中不移动，溶液的这一pH值称为该蛋白质的等电点（pI)。如果溶液的pH小于pI，则蛋白质带正电荷，在电场中就会向负极移动。反之，溶液的pH大于pI，则蛋白质分子带负电荷，在电场中向正极移动。
不同的带电颗粒在同一电场中泳动的速度不同，常用泳动度（或迁移率)表示。泳动度的定义为带电颗粒在单位电场强度下的泳动速度。其数学表达式如下：
Μ=vd／tdI
Ｅ=U／I=Ut
式中μ是迁移率，ｖ是颗粒迁移速度（cm／s或min)，Ｅ是电场强度或电势梯度，d是颗粒移动距离（cm)，I是支持物的有效长度（cm)，Ｕ是支持物两端实际电压（Ｖ)，ｔ是通电时间。颗粒的迁移率可通过测量d、I、U、T计算出。
（二)影响迁移率的主要因素
１、带电颗粒的性质 即净电荷数量，颗粒大小及形状。一般来说，颗粒带净电荷多，直径小而近于球形，则泳动速度快，反之则慢。迁移率与分子的形状、介质粘度、颗粒所带电荷有关。其与颗粒表面电荷成正比，与介质粘度及颗粒半径成反比。然而在实际电泳中，带电颗粒的迁移率总是比理想的稀溶液中要低些。因为电泳中使用的是具有一定浓度的缓冲溶液。医,学全,在线.搜集.整理www.med126.com带电荷的生物分子在电解质缓冲溶液中将带有相反电荷的离子吸引到其周围，形成一离子扩散层。在电场中，当颗粒向相反电极移动时，离子扩散层所带有的过剩电荷向粒泳动的反方向移动，结果，颗粒与离子扩散层之间的静电引力使颗粒的泳动速度减慢。另外，分子颗粒表面有一层水，在电场影响下，它与颗粒一起移动，可以认为是颗粒的一部分。
２．电场强度 电场强度也称电位梯度，是指单位长度（每1cm)支持物体上的电位降，它对泳动度起着十分重要的作用，例如纸电泳，测量25cm长纸条两端电压降为250Ｖ，则电场强度为250Ｖ／25cm=10V/cm。
一般电场强度越高，带电颗粒移动速度越快。根据电场强度大小，可将电泳分为常压电泳和高压电泳。前者的电压在100～500Ｖ，电场强度一般是2～10Ｖ/cm，分离时间需数小时至数天；后者电压可高达500～1000Ｖ，电场强度在20～2000v/cm，电泳时间短，有时仅几分钟即可，主要用于分离氨基酸、肽、核苷酸。由于电压升高，电流也随之增大，故需冷却装置。
３．溶液的pH溶液的pH决定了带电颗粒解离的程度，也决定了物质所带净电荷的多少。对于蛋白质、氨基酸等两性电解质而言，溶液pH离等电点越远，颗粒所带净电荷pH越多，电泳速度越快，反之则越慢。因此，当要分离一种蛋白质混合物时，应选择一种能使各种蛋白质所带电荷量差异明显的pH值，以利于各种蛋白质分子的解离。
４．溶液的离子强度 溶液的离子强度是另一个重要条件。在保持足够缓冲能力前提下，离子强度要求最小。溶液的离子强度越高，带电颗粒泳动速度越慢，反之越快。通常缓冲液离子强度选择在０.05～0.1mol之间。在缓冲液中离子强度可用下式计算：
Ｉ＝0.5∑ｃZ2
Ｉ＝溶液的离子强度，ｃ＝离子的浓度，Ｚ＝离子的价数。
５．电渗作用 在有支持物的电泳中，影响电泳的另一个重要因素是电渗作用。所谓电渗就是指在电场中，液体对固体支持物的相对移动。例如在pH8.6时，血清蛋白质进行纸电泳时，ｒ球蛋白与其他蛋白质一样带负电荷，应该向正极移动，然而它却向负极方向移动，这就是电渗作用的结果。
滤纸的纤维间具有大量孔隙带有负电荷，如一束毛细管，进行电泳时蛋白质通过这些孔隙向前移动。由于纸的孔隙带有负电荷，与带电颗粒一样可以吸引正离子，因此介质沿管壁相对地带有较多的正电荷。在电场中，带负电荷的蛋白质向正极移动，而介质却向负阴极移动，从而对蛋白质颗粒的泳动起阻碍作用。由于γ球蛋白分子颗粒大，净电荷较少，移动速度慢，电渗作用大于颗粒向前泳动的力，结果γ球蛋白向后退。其他血清蛋白质因分子较小，净电荷较多，电渗作用小于分子向前移动的力，因此，电泳后γ球蛋白反而在点样位置之后。
若电渗方向与样品电泳移动方向一致，则样品的表观迁移率就加快，反之则降低。所以电渗作用与电泳速度关系密切。根据支持介质的不同，可产生不同程度、不同方向的电渗流动。
（三)分类
电泳技术常以有无支持物来分类。电泳中不用支持物在溶液中进行的电泳称为自由电泳，反之，有支持物的电泳称为区带电泳。在区带电泳中所用支持物不同常有不同的名称。例如：纸电泳、醋酸纤维薄膜电泳、琼脂凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳等。另外，也有以所用电压分：低电压电泳，高电压电泳；以支持物形状分为：薄层电泳，平板电泳（水平平板电泳，垂直平板电泳)，柱电泳，圆盘柱状电泳；以用途分为：分析电泳，制备电泳，定量免疫电泳；以区带形式分为：盘状电泳，火箭电泳等。
各种电泳技术具有以下特点：①凡是带电物质均可应用某一电泳技术进行分离，并可进行定性或定量分析；②样品用量极少；③设备简单；④可在常温进行；⑤操作简便省时；⑥分辨率高。目前电泳技术已经广泛应用于基础理论研究、临床诊断及工业制造等方面。例如用醋酸纤维薄膜电泳分析血清蛋白；用琼脂对流免疫电泳分析病人血清，为原发性肝癌的早期诊断提供依据；用高压电泳研究蛋白质核酸的一级结构；用具有高分辨率的凝胶电泳分离酶、蛋白质、核酸等大分子的研究工作，对生物化学与分子生物学的发展起了重要作用。
