2.2.2 毛细管电泳分离模式 2.2.3电泳技术的质量控制 3.讲授学时 建议4~6学时 4.内容提要 4.1电泳原理 4.1.1电泳基本原理
物质分子在正常情况下一般不带电，即所带正负电荷量相等，故不显示带电性。但是在一定的物理作用或化学反应条件下，某些物质分子会成为带电的离子（或粒子），不同的物质，由于其带电性质、颗粒形状和大小不同，因而在一定的电场中它们的移动方向和移动速度也不同，因此可使它们分离。
若溶液里一电量为Q的带电粒子 ，在场强为E 的电场中以速度υ 移动，则它所受到的电场力Ｆ 应为： Ｆ ＝QＥ （6-1）
根据斯托克司定律，在液体中泳动的球状粒子所受到的阻力Ｆ’为 ： Ｆ’＝6 ηrυ （6-2）
式中η为介质的粘度系数，r为粒子半径。
当二力平衡，即Ｆ ＝Ｆ’时 ，粒子作匀速泳动，且有 υ＝QＥ／6 ηr （6-3） 4.1.2影响电泳的外界因素
电场强度、溶液的pH值、溶液的离子强度、电渗作用、粒子的迁移率、吸附作用。
4.2常用电泳仪的基本结构、工作原理和技术指标 4.2.1电泳技术的分类
电泳技术的分类通常可按照电泳实验条件的某一特征，目前常用分类如根据工作原理、支持载体的位置或形状、有无固体支持物、支持物的特点、电源控制、自动化程度、功能、用法、使用目的分类等来命名。
4.2.2常用电泳仪设备
通常所说的电泳设备可分为主要设备（分离系统）和辅助设备（检测系统）。主要设备指电泳仪电源、电泳槽。 4.2.2.1电泳电源
电泳电源是建立电泳电场的装置，它通常为稳定（输出电压、输出电流或输出功率）的直流电源，而且要求能方便地控制电泳过程中所需电压、电流或功率。 4.2.2.2电泳槽
电泳槽是样品分离的场所，是电泳仪的一个主要部件。槽内装有电极、缓冲液槽、电泳介质支架等。电泳槽的种类很多，如单垂直电泳槽、双垂直电泳槽、卧式多用途电泳槽、圆盘电泳槽、管板两用电泳槽、薄层等电聚焦电泳槽、琼脂糖水平电泳槽、盒式电泳槽、垂直可升降电泳槽、垂直夹心电泳槽、U型管电泳槽、DNA序列分析电泳槽、转移电泳槽等。下图是垂直式电泳槽装置（图6-1）。
图6-1垂直式电泳槽装置示意图
4.2.2.3附加装置
辅助设备指恒温循环冷却装置、伏时积分器、凝胶烘干器等。有的还有分析检测装置。
4.3.电泳方法简介
电泳技术发展迅速，方法种类繁多，以下简单介绍几种电泳方法。 4.3.1纸电泳
纸电泳（PE)是指用滤纸作为支持载体的电泳方法。是最早使用的区带电泳，由于操作简单方便，因此在很多领域得以广泛应用。比如，分离、确定某些蛋白质，如糖蛋白、脂蛋白等，尤其是在分离氨基酸的混合物时，PE是一种很有价值的分析技术。在这种平卧式滤纸电泳装置(见图6-2)中，将滤纸条水平地架设在两个装有缓冲溶液的容器之间，样品点于滤纸中央。当滤纸条被缓冲液润湿后，再盖上绝缘密封罩，即可由电泳电源输入直流电压（100V～1000Ｖ）进行电泳。
图6-2平卧式电泳槽装置示意图
4.3.2醋酸纤维素薄膜电泳
醋酸纤维素是提纤维素的羟基乙酰化形成的纤维素醋酸酯。由该物质制成的薄膜称为醋酸纤维素薄膜。电泳时经过膜的预处理、加样、电泳、染色、脱色与透明即可得到满意的分离效果。此电泳特点是分离速度快、电泳时间短、样品用量少。因此特别适合于病理情况下微量异常蛋白的检测。 4.3.3凝胶电泳
由区带电泳中派生出一种用凝胶物质作支持物进行电泳的方式，被称为凝胶电泳。因此，该凝胶适合于免疫复合物、核酸与核蛋白的分离、鉴定及纯化。在临床生化检验中常用于LDH、CK等同工酶的检测。 4.3.4等电聚焦电泳
等电聚焦电泳是20世纪60年代中期问世的，一种利用有pH值梯度的介质，
分离等电点不同的蛋白质的电泳技术。因为这种电泳方法具有很高的分辨率，所以在等电点上只要有0.01pH单位的差异就能被满意地分离。因此，特别适合于分离分子量相近而等电点不同的蛋白质组分。
等电聚焦电泳法的特点: ①使用两性载体电解质，在电极之间形成稳定、连续、线性的pH梯度;②由于―聚焦效应‖，即使很小的样品也能获得清晰、鲜明的区带界面;③电泳速度快;④分辨率高;⑤加入样品的位置可任意选择;⑥可用于测定蛋白质类物质的等电点;⑦适用于中、大分子量（如蛋白质、肽类、同工酶等）生物组分的分离分析。 4.3.5等速电泳
等速电泳（CITP）是一种―移动界面‖电泳技术。是电泳中惟一的分离组份与电解质一起向前移动，同时进行分离的电泳方法。同等电聚焦电泳一样，等速电泳在毛细管中的电渗流为零，它采用两种不同浓度的电解质组成，一种为前导电解质，充满整个毛细管柱；另一种为尾随电解质，置于一端的电泳槽中。图6-3是阴离子等速电泳示意图。CITP适用于小离子、小分子、肽类及蛋白质的分离。
图6-3阴离子等速电泳示意图
等速电泳特点： 一是所有谱带以同一速度移动。二是区带锐化。三是区带浓缩。
4.3.6 双向凝胶电泳（二维电泳）
双向凝胶电泳(two-dimensional gel electrophoresis, 2-DE)技术又称二维凝胶电泳技术，是目前常用的唯一一种能够连续地在一块胶上分离数千种蛋白质的方法，第一向采用等电聚集电泳。第二向采用了十二烷基硫酸钠一聚丙烯酰胺凝胶电泳。广泛应用于生物学研究的各个领域，其原理是将高分辨率的等电聚集电泳和SDS-PAGE电泳联合组成双向电泳。
4.3.7 免疫电泳
免役电泳是电泳分析与沉淀反应的结合产物。该技术有两大优点：一是加快了沉淀反应的速度，二是将某些蛋白组分跟据其带电荷的不同而将其分开，再与抗体起反应，从而使本法更为微量化、多样化。因此，其应用范围日益扩大。 该方法可以用来研究：①抗原和抗体的相对应性；②测定样品的各成分以及它们的电泳迁移率；③根据蛋白质的电泳迁移率，免疫特性及其它特性，可以确定该复合物中含有某种蛋白质；④鉴定抗原或抗体的纯度。 4.4电泳仪的主要技术指标
4.5毛细管电泳的基本结构和分离模式 4.5.1 与毛细管电泳相关的基本概念
电场强度、 电泳淌度、迁移时间、电泳速度、电渗流、焦耳热。 4.5.2基本工作原理
溶液中的带电粒子以高压电场为驱动力，沿毛细管通道，以不同速度向与其所带电荷相反的电极方向迁移，并依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离。
4.5.3毛细管电泳的特点
高灵敏度、高速度、高分辨率、样品少、易自动化、应用范围广。 4.5.4毛细管电泳分离模式
毛细管电泳有多种分离模式，如毛细管区带电泳、毛细管胶束电动色谱、毛细管凝胶电泳、等电聚焦毛细管电泳、毛细管等速电泳和毛细管电色谱等。 4.5.4.1毛细管区带电泳
毛细管区带电泳(capillary zone electrophoresis，CZE)也称为毛细管自由溶液区带电泳，根据组分的迁移时间进行定性，根据电泳峰的峰面积或峰高进行定量分析。它适用于小离子、小分子、肽类、蛋白质的分离，在一定限度内适合于DNA的分离。应用CZE分离人血清中氨甲喋呤（MTX）及其代谢产物7–羟基氨甲喋呤（7–OH–MTX）。 4.5.4.2毛细管凝胶电泳