电泳原理与应用.doc
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1、。电泳原理与应用在确定的条件下,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,是该电泳图谱带电粒子的物化特征性常数1。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。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。电荷移动规律利用电泳可以确定胶体微粒的电性质,向阳极移动的胶粒
2、带负电荷,向阴极移动的胶粒带正电荷电泳仪。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
3、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。应用领域电铸电泳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。在直流电场中,带电粒子向带符号相反的电极移动的现象称为电泳(electropho-resis)。1809年俄国物理学家Pece首先发现了电泳现象,但直到1937年瑞典的Tiselius建立了分离蛋白质的界面电泳(boundary electrophoresis)之后,电泳技术才开始应用。本世纪60-70年代,当滤纸、聚丙烯酰胺凝胶等介质相继引入电泳以来,电泳技术得以迅速发展。丰富多彩的电泳形式使其应
4、用十分广泛。电泳技术除了用于小分子物质的分离分析外,最主要用于蛋白质、核酸、酶,甚至病毒与细胞的研究。由于某些电泳法设备简单,操作方便,具有高分辨率及选择性特点,已成为医学检验中常用的技术。电泳又名 电着( 著) ,泳漆,电沉积。创始于二十世纪六十年代,由福特汽车公司最先应用于汽车底漆。由于其出色的防腐、防锈功能,很快在军工行业得到广泛应用。近几年才应用到日用五金的表面处理。由于其优良的素质和高度环保,正在逐步替代传统油漆喷涂。电泳漆膜喇叭电著电泳电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点,电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。详细特点:2(1)采用水溶性涂料
5、,以水为溶解介质,节省了大量有机溶剂,大大降低了大气污染和环境危害,安全卫生,同时避免了火灾的隐患;(2)涂装效率高,涂料损失小,涂料的利用率可达90%95%;(3)涂膜厚度均匀,附着力强,涂装质量好,工件各个部位如内层、凹陷、焊缝等处都能获得均匀、平滑的漆膜,解决了其他涂装方法对复 杂形状工件的涂装难题;(4)生产效率高,施工可实现自动化连续生产,大大提高劳动效率;(5)设备复杂,投资费用高,耗电量大,其烘干固化要求的温度较高,涂料、涂装的管理复杂,施工条件严格,并需进行废水处理;(6)只能采用水溶性涂料,在涂装过程中不能改变颜色,涂料贮存过久稳定性不易控制。(7)电泳涂装设备复杂,科技含量
6、较高,适用于颜色固定的生产。编辑本段电泳种类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。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。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、
7、粉末电泳、凝胶电泳与丝线电泳。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,分辨率极高。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
8、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 终末离子编辑本段电泳原理综述电泳是电泳涂料在阴阳两极,施加于电压作用下,带电荷的涂料离子移动到阴极,并与阴极表面所产生的碱性物质作用形成不溶解物,沉积于工件表面。它包括四个过程:电解(分解)在阴极反应最初为电解反应,生成氢气及氢氧根离子OH ,此反应造成阴极面形成一高碱性边界层,当阳离子与氢氧根作用成为不溶于水的物质,涂膜沉积,方程式为:H2OOH
9、+H电泳动(泳动、迁移)阳离子树脂及H+ 在电场作用下,向阴极移动,而阴离子向阳极移动过程。电沉积(析出)在被涂工件表面,阳离子树脂与阴极表面碱性作用,中和而析出不沉积物,沉积于被涂工件上。电渗(脱水)涂料固体与工件表面上的涂膜为半透明性的,具有多数毛细孔,水被从阴极涂膜中排渗出来,在电场作用下,引起涂膜脱水,而涂膜则吸附于工件表面,而完成整个电泳过程。编辑本段电泳综述电泳(Electrophoresis)是指带电荷的粒子或分子在电场中移动的现象称为电泳。大分子的蛋白质,多肽,病毒粒子,甚至细胞或小分子的氨基酸,核苷等在电场中都可作定向泳动.1937年Tis 相关书籍elius成功地研制了界面
10、电泳仪进行血清蛋白电泳,它是在一U型管的自由溶液中进行的,电泳后用光学系统使各种蛋白所形成折光率差别成为曲线图象,将血清蛋白分为白蛋白,1-球蛋白,2-球蛋白,-球蛋白和-球蛋白五种,随后,Wielamd 和Kanig 等于1948年采用滤纸条做载体,成功地进行了纸上电泳。从那时起,电泳技术逐渐被人们所接受并予以重视,继而发展以滤纸,各种纤维素粉,淀粉凝胶,琼脂和琼脂糖凝胶,醋酸纤维素薄膜,聚丙烯酰胺凝胶等为载体,结合增染试剂如银氨染色,考马斯亮蓝等大大提高和促进生物样品着色与分辨能力,此外电泳分离和免疫反应相结合,使分辨率不断朝着微量和超微量(1ng0.001ng)水平发展,从而使电泳技术获
11、得迅速推广和应用。在此主要介绍常用电泳的一般原理及其应用.电泳的基本原理生物大分子如蛋白质,核酸,多糖等大多都有阳离子和阴离子基团,称为两性离子。常以颗粒分散在溶液中,它们的静电荷取决于介质的H+浓度或与其他大分子的相互作用.在电场中,带电颗粒向阴极或阳极迁移,迁移的方向取决于它们带电的符号,这种迁移现象即所谓电泳。如果把生物大分子的胶体溶液放在一个没有干扰的电场中,使颗粒具有恒定迁移速率的驱动力来自于颗粒上的有效电荷Q和电位梯度E.它们与介质的摩擦阻力f抗衡。在自由溶液中这种抗衡服从Stokes定律.F=6rv这里v是在介质粘度为中半径为r的颗粒的移动速度。但在凝胶中,这种抗衡并不完全符合S
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