1.电泳的基本原理和分类知识哪里有
在电场中,推动带电质点运动的力(F)等于质点所带净电荷量(Q)与电场强度(E)的乘积。F=QE质点的前移同样要受到阻力(F)的影响,对于一个球形质点,服从Stoke定律,即:F′=6πrην式中r为质点半径,η为介质粘度,ν为质点移动速度,当质点在电场中作稳定运动时:F=F′即QE=6πrην
可见,球形质点的迁移率,首先取决于自身状态,即与所带电量成正比,与其半径及介质粘度成反比。除了自身状态的因素外,电泳体系中其它因素也影响质点的电泳迁移率。
电泳法可分为自由电泳(无支持体)及区带电泳(有支持体)两大类。前者包括Tise-leas式微量电泳、显微电泳、等电聚焦电泳、等速电泳及密度梯度电泳。区带电泳则包括滤纸电泳(常压及高压)、薄层电泳(薄膜及薄板)、凝胶电泳(琼脂、琼脂糖、淀粉胶、聚丙烯酰胺凝胶)等。
自由电泳法的发展并不迅速,因为其电泳仪构造复杂、体积庞大,操作要求严格,价格昂贵等。而区带电泳可用各种类型的物质作支持体,其应用比较广泛。
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2.电泳工艺及知识
涂装(electro-coating)是利用外加电场使悬浮于电泳液中的颜料和树脂等微粒定向迁移并沉积于电极之一的基底表面的涂装方法.电泳涂装与直流电源技术关系密切,电泳涂装的原理发明于是20世纪30年代末,但开发这一技术并获得工业应用是在1963年以后,电泳涂装是近30年来发展起来的一种特殊涂膜形成方法,是对水性涂料最具有实际意义的施工工艺.具有水溶性、无毒、易于自动化控制等特点,迅速在汽车、建材、五金、家电等行业得到广泛的应用.
电泳涂装是把工件和对应的电极放入水溶性涂料中,接上电源后,依靠电场所产生的物理化学作用,使涂料中的树脂、颜填料在以被涂物为电极的表面上均匀析出沉积形成不溶于水的漆膜的一种涂装方法.
电泳涂装是一个极为复杂的电化学反应过程,其中至少包括电泳、电沉积、电渗、电解四个过程.电泳涂装按沉积性能可分为阳极电泳(工件是阳极,涂料是阴离子型)和阴极电泳(工件是阴极,涂料是阳离子型);按电源可分为直流电泳和交流电泳;按工艺方法又有定电压和定电流法.目前在工业上较为广泛采用的是直流电源定电压法的阳极电泳.
阴极电泳用水溶性树脂是一种阳离子型化合物,用有机酸中和,在水中溶解后,以分子和离子平衡状态存在于直流电场中,两极产生电位差,离子发生定向移动,阳离子向阴极移动,并在阴极表面上得到电子沉积于阴极表面,而阴离子向阳极移动,在阳极上放出电子氧化成酸。这就是电泳涂装的基本原理。它是一个非常复杂的电化学反应,其中包括:电泳、电解、电沉积和电渗四个同时进行的过程。
1、电泳 在直流电压作用下,分散在介质中的带电胶体粒子向与它所带电荷相反的电极方向移动称为电泳。电泳漆液中除带负电荷的树脂粒子可以电泳外,不带电荷的颜料和体质颜料粒子吸附在带电荷的胶体树脂粒子上也随着电泳。
2、电沉积 在电场作用下带电荷的树脂粒子电泳到达阴极,放出电子沉积在阴极表面,形成不溶于水的漆膜称为电沉积。它是电泳涂装过程中的主要反应,电沉积首先在电力线密度特别高的部位,如被涂工件的边缘棱角和尖端处进行,而一旦沉积发生时,被涂工件(阴极)就具有一定程度的绝缘性,电场于是随着被涂覆的表面向后移动,直到最后得到完全均匀的涂层。
3、电渗 它是电泳的逆过程,当漆液胶体粒子受电场影响,向阴极移动并沉积时,吸附在阴极上的介质(水)在内渗力的作用下,从阴极穿过沉积的漆膜进入漆液中称为电渗。电渗的作用是将电沉积下来的漆膜进行脱水,通常新沉积的漆膜含水量为5~15%,可直接进入高温烘干,不会发生起泡或流挂等现象。
4、电解 当电流通过电解电质水溶液时,水便发生电解反应,在阳极放出氢气,阴极放出氧气,所以在涂装过程中应尽量降低电压并防止其它杂质离子混合漆液中,因为电解反应时放出过量气体,会影响漆膜质量。
3.电泳是什么
电泳 electrophoresis 溶液中带电粒子(离子)在电场中移动的现象。
利用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离的技术称为电泳技术。1937 年瑞典学者 A。
W。K。
蒂塞利乌斯设计制造了移动界面电泳仪 ,分离了马血清白蛋白的3种球蛋白,创建了电泳技术。 在确定的条件下,带电粒子在单位电场强度作用下,单位时间内移动的距离(即迁移率)为常数,是该带电粒子的物化特征性常数。
不同带电粒子因所带电荷不同,或虽所带电荷相同但荷质比不同,在同一电场中电泳,经一定时间后,由于移动距离不同而相互分离。分开的距离与外加电场的电压与电泳时间成正比。
按分离原理的不同,电泳分为 4类:移动界面电泳、区带电泳、等电聚焦电泳和等速电泳(见图)。 ①移动界面电泳是将被分离的离子(如阴离子)混合物置于电泳槽的一端(如负极),在电泳开始前,样品与载体电解质有清晰的界面。
电泳开始后,带电粒子向另一极(正极)移动,泳动速度最快的离子走在最前面,其他离子依电极速度快慢顺序排列,形成不同的区带。 只有第一个区带的界面是清晰的,达到完全分离,其中含有电泳速度最快的离子,其他大部分区带重叠(图a)。
②区带电泳是在一定的支持物上,于均一的载体电解质中,将样品加在中部位置,在电场作用下,样品中带正或负电荷的离子分别向负或正极以不同速度移动,分离成一个个彼此隔开的区带( 图b )。 区带电泳按支持物的物理性状不同,又可分为纸和其他纤维膜电泳、粉末电泳、凝胶电泳与丝线电泳。
③等电聚焦电泳是将两性电解质加入盛有pH梯度缓冲液的电泳槽中,当其处在低于其本身等电点的环境中则带正电荷,向负极移动;若其处在高于其本身等电点的环境中,则带负电向正极移动。 当泳动到其自身特有的等电点时,其净电荷为零,泳动速度下降到零,具有不同等电点的物质最后聚焦在各自等电点位置 ,形成一个个清晰的区带( 图c ),分辨率极高。
④等速电泳是在样品中加有领先离子(其迁移率比所有被分离离子的大)和终末离子(其迁移率比所有被分离离子的小),样品加在领先离子和终末离子之间,在外电场作用下,各离子进行移动,经过一段时间电泳后,达到完全分离。 被分离的各离子的区带按迁移率大小依序排列在领先离子与终末离子的区带之间。
由于没有加入适当的支持电解质来载带电流 ,所得到的区带是相互连接的(图d),且因“ 自身校正”效应,界面是清晰的,这是与区带电泳不同之处。 电泳分离原理示意图 a 移动界面电泳 b 区带电泳 c 等电聚焦电泳 d 等速电泳 L 领先离子 T 终末离子 电泳已日益广泛地应用于分析化学、生物化学、临床化学、毒剂学、药理学、免疫学、微生物学、食品化学等各个领域。
4.请求有关 电泳 的最基础的知识
在外加直流电源的作用下,胶体微粒在分散介质里向阴极或阳极作定向移动,这种现象叫做电泳。
利用电泳现象使物质分离,这种技术也叫做电泳。胶体有电泳现象,证明胶体的微粒带有电荷。
各种胶体微粒的本质不同,它们吸附的离子不同,所以带有不同的电荷。利用电泳可以确定胶体微粒的电性质,向阳极移动的胶粒带负电荷,向阴极移动的胶粒带正电荷。
一般来讲,金属氢氧化物、金属氧化物等胶体微粒吸附阳离子,带正电荷;非金属氧化物、非金属硫化物等胶体微粒吸附阴离子,带负电荷。因此,在电泳实验中,氢氧化铁胶体微粒向阴极移动,三硫化二砷胶体微粒向阳极移动。
利用电泳可以分离带不同电荷的溶胶。例如,陶瓷工业中用的粘土,往往带有氧化铁,要除去氧化铁,可以把粘土和水一起搅拌成悬浮液,由于粘土粒子带负电荷,氧化铁粒子带正电荷,通电后在阳极附近会聚集出很纯净的粘土。
工厂除尘也用到电泳。利用电泳还可以检出被分离物,在生化和临床诊断方面发挥重要作用。
本世纪40年代末到50年代初相继发展利用支持物进行的电泳,如滤纸电泳,醋酸纤维素膜电泳、琼脂电泳;50年代末又出现淀粉凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳等。目前,电泳技术已广泛应用于分析化学、生物化学、临床化学、药理学、免疫学、微生物学、遗传学等科学中。
5.什么是琼脂糖电泳的
以琼脂糖凝胶作为支持介质的电泳称为琼脂糖凝胶电泳。
二、琼脂糖凝胶电泳的准备和操作方法
1 、制备琼脂糖凝胶时注意避免产生气泡
凝胶电泳分为垂直型和水平型,一般垂直型分离效果好于水平型。但水平型可制备低浓度琼脂糖,制胶和加样比较方便,且电泳槽制作简单、价格低廉。
用缓冲液配制所需浓度的琼脂糖凝胶,水浴或微波炉中加热使琼脂糖完全融化,将溶液冷至 55 ℃ ,用少量琼脂糖凝胶将玻璃板或有机玻璃板封边,放置样品梳(梳齿下端离玻璃板 0.5 -1.0mm )。接着将融化的琼脂糖凝胶溶液不间断地倒在玻璃板上或有机玻璃板模子中(厚度依样品浓度而定,须注意避免气泡混入) , 室温下自然凝固。待完全凝固后小心取出加样器,在电泳槽中加入适量电泳缓冲液,使胶板浸没在电泳缓冲液下约 1mm 处。
2 、样品制备与加样
所加样品应有适当浓度与较小体积,用微量注射器缓慢加入样品,点样时电源必须处于关闭状态。为了指示电泳的距离,避免样品在电泳槽缓冲液中飘浮,常在制备好的样品中加入含有蔗糖或甘油以及指示剂(溴酚蓝、二甲苯青等)的上样缓冲液。另外,样品中含盐量不能太高,否则电泳中会出现区带消失、前沿不齐等现象。样品中 DNA 含量以每条区带的 DNA 不少于 0.1 μ g 为宜, DNA 浓度过高会使电泳区带变宽,泳动距离异常。
样品的用量由加样孔的体积决定,通常为 10-50 μ g 。
3 、电泳
电泳温度视需要而定。对于大分子的分离,宜低温,电压应低(一般不超过 5V/cm )。普通电泳可在室温进行,电泳的电压为 5-15V/cm 。
4 、染色-以 DNA 电泳为例
常用荧光染料溴化乙锭( EB )进行染色以观察在琼脂糖凝胶中的 DNA 条带。 EB 能插入 DNA 分子中碱基对之间,使 EB 与 DNA 结合(超螺旋 DNA 与 EB 结合能力小于双链闭环,而双链闭环的 DNA 与 EB 结合能力小于线状双链 DNA )。将以染色的凝胶浸泡在 1mmol/lMgSO 4 溶液中 1 小时,可以降低未结合的 EB 所引起的背景荧光,以提高检测的灵敏度。
琼脂糖凝胶电泳对核酸的分离作用主要是依据它们的相对分子量质量及分子构型,同时与凝胶的浓度也有密切关系。
1、核酸分子大小与琼脂糖浓度的关系
(1)DNA分子的大小 在凝胶中,DNA片段迁移距离(迁移率)与碱基对的对数成反比,因此通过已知大小的标准物移动的距离与未知片段的移动距离时行比较,便可测出未知片段的大小。但是当DNA分子大小超过20kb时,普通琼脂糖凝胶就很难将它们分开。此时电泳的迁移率不再依赖于分子大小,因此,就用琼脂糖凝胶电泳分离DNA时,分子大小不宜超过此值。
(2)琼脂脂糖的浓度 如下表所示,不同大小的DNA需要用不同浓度的琼脂糖凝胶进行电泳分离。
表 琼脂糖浓度与DNA分离范围
琼脂糖浓度 /% 0.3 0.6 0.7 0.9 1.2 1.5 2.0
线状DNA大小/kb 60-5 20-1 10-0.8 7-0.5 6-0.4 4-0.2 3-0.1
2、核酸构型与琼脂糖凝胶电泳分离的关系
不同构型DNA的移动速度次序为:供价闭环DNA(covalently closed circular,cccDNA)>;直线DNA>;开环的双链环状DNA。当琼脂糖浓度太高时,环状DNA(一般为球形)不能进入胶中,相对迁移率为0(Rm=0),而同等大小的直线双链DNA(刚性棒状)则可以长轴方向前进(Rm>0),由此可见,这三种构型的相对迁移率主要取决于凝胶浓度,但同时,也受到电流强度、缓冲液离子强度等的影响。