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SDS-PAGE:SDS-PAGE原理及蛋白质定量
作者: 来源: 2014-06-17

  SDS电泳技术首先在1967年由Shapiro建立,1969年由Weber和Osborn进一步完善.当在样品介质和聚丙烯酰胺凝胶系统中加入SDS后,则蛋白质分子的电泳迁移率主要取决于它的分子量大小,其它因素可以忽略不计.

  SDS是一种阴离子去污剂,它能破坏蛋白质分子之间以及其它物质分子之间的非共价键.在强还原剂如巯基乙醇或二硫苏糖醇的存在下,蛋白质分子内的二硫键被打开并解聚成多肽链.解聚后的蛋白质分子与SDS充分结合形成带负电荷的蛋白质-SDS复合物,复合物所带的负电荷大大超过了蛋白质分子原有的电荷 量,这就消除了不同蛋白质分子之间原有的电荷差异,蛋白质-SDS复合物在溶液中的形状像一个长椭圆棒.椭圆棒的短轴对不同的蛋白质亚基-SDS复合物基本上是相同的(约18μm),但长轴的长度则与蛋白质分子量的大小成正比,因此这种复合物在SDS-PAGE系统中的电泳迁移率不再受蛋白质原有电荷的影 响,而主要取决于椭圆棒的长轴长度即蛋白质及其亚基分子量的大小.当蛋白质的分子量在15-200kD之间时,电泳迁移率与分子量的对数呈线性关系.由此 可见,SDS-PAGE不仅可以分离鉴定蛋白质,而且可以根据迁移率大小测定蛋白质亚基的分子量.

  一、原理:

  聚丙烯酰胺凝胶是由丙烯酰胺 (简称Acr) 和交联剂N,N’—亚甲基双丙烯酰胺(简称Bis) 在催化剂作用下,聚合交联而成的具有网状立体结构的凝胶,并以此为支持物进行电泳.聚丙烯酰胺凝胶电泳可根据不同蛋白质分子所带电荷的差异及分子大小的不同所产生的不同迁移率将蛋白质分离成若干条区带,如果分离纯化的样品中只含有同一种蛋白质,蛋白质样品电泳后,就应只分离出一条区带.

  SDS是一种阴离子表面活性剂能打断蛋白质的氢键和疏水键,并按一定的比例和蛋白质分子结合成复合物,使蛋白质带负电荷的量远远超过其本身原有的电荷,掩盖了各种蛋白分子间天然的电荷差异.因此,各种蛋白质-SDS 复合物在电泳时的迁移率,不再受原有电荷和分子形状的影响,而只是棒长的函数.这种电泳方法称为SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(简称SDS—PAGE).由于SDS-PAGE 可设法将电泳时蛋白质电荷差异这一因素除去或减小到可以略而不计的程度,因此常用来鉴定蛋白质分离样品的纯化程度,如果被鉴定的蛋白质样品很纯,只含有一种具三级结构的蛋白质或含有相同分子量亚基的具四级结构的蛋白质,那么SDS—PAGE 后,就只出现一条蛋白质区带.

  SDS—PAGE 可分为圆盘状和垂直板状、连续系统和不连续系统.本实验采用垂直板状不连续系统.所谓“不连续”是指电泳体系由两种或两种以上的缓冲液、pH 和凝胶孔径等所组成.

  1.蛋白样品浓缩效应

  在不连续电泳系统中,含有上、下槽缓冲液(Tris—Gly,pH8.3)、浓缩胶缓冲液(Tris—HCl,pH6.8)、分离胶缓冲液(Tris—HCl,pH8.8),两种凝胶的浓度(即孔径)也不相同.在这种条件下,缓冲系统中的HCl 几乎全部解离成Cl-,两槽中的Gly (pI=6.0,pK a=9.7)只有很少部分解离成Gly 的负离子,而酸性蛋白质也可解离出负离子.这些离子在电泳时都向正极移动.C1—速度最快(先导离子),其次为蛋白质,Gly 负离子最慢(尾随离子).由于C1—很快超过蛋白离子,因此在其后面形成一个电导较低、电位梯度较陡的区域,该区电位梯度最高,这是在电泳过程中形成的电位梯度的不连续性,导致蛋白质和Gly 离子加快移动,结果使蛋白质在进入分离胶之前,快、慢离子之间浓缩成一薄层,有利于提高电泳的分辨率.

  2.分子筛效应

  蛋白质离子进入分离胶后,条件有很大变化.由于其pH 升高(电泳进行时常超过9.0),使Gly 解离成负离子的效应增加;同时因凝胶的浓度升高,蛋白质的泳动受到影响,迁移率急剧下降.此两项变化,使Gly 的移动超过蛋白质,上述的高电压梯度不复存在,蛋白质便在一个较均一的pH 和电压梯度环境中,按其分子的大小移动.分离胶的孔径有一定的大小,对不同相对分子质量的蛋白质来说,通过时受到的阻滞程度不同,即使净电荷相等的颗粒,也会由于这种分子筛的效应,把不同大小的蛋白质相互分开.

  二,定量注意事项

  1. 用SDS-PAGE测定蛋白质相对分子量时,必须同时作标准曲线.而且每次都要同时用作标准曲线,现做现用,不可相互挪用.SDS-PAGE测定分子量有10%误差,不可完全信任.

  2. SDS与蛋白质的结合成比例(即:1.4gSDS /g蛋白质),蛋白质含量不可过量,否则SDS结合量不足,会使测量结果出现偏差.

  3. 有的蛋白质(如:电荷异常或结构异常的蛋白质;带有较大辅基的蛋白质)不能采用该法测相对分子量.

  4. 如果该电泳中出现拖尾、染色带的背景不清晰等现象,可能是SDS不纯引起.