实验方法

蛋白质凝胶电泳凝胶的制备

难度系数: 4.0

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蛋白质凝胶电泳通常用于(1)分析分子生物学、遗传学和生物化学(2)制备技术(3)采用某些方法(如质谱(MS)、聚合酶链式反应(PCR)、克隆技术、DNA测序或者免疫印迹)检测之前部分提纯分子。

蛋白质凝胶电泳凝胶的制备

实验原理

蛋白质样品同离子型去垢剂十二烷基硫酸钠(SDS)以及硫基乙醇一起加热,使蛋白质变性,多肽链内部的和肽链之间的二硫键被还原,肽链被打开。打开的肽链考疏水作用与SDS结合而带负电荷,电泳时在电场作用下,肽链在凝胶中向正极迁移。不同的肽链由于在迁移时受到的阻力不同,在迁移过程中逐渐分开,其相对迁移率与分子量的对数间成线性关系。

实验材料

丙烯酰胺

实验步骤

1.  根据垂直电泳槽说明书安装玻璃板,确定需配制分离胶的浓度和体积,按“配制Tris-甘氨酸SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳分离胶所用溶液”所列成分(见书末附录)配制所需分离胶;


2.     迅速将分离胶注入两玻璃板间隙中,留出灌注积层胶所需空间(梳子的齿长再加1cm,用滴管小心地在分离胶上覆盖一层0.1% SDS(当丙烯酰胺浓度≤8%时)或异丁醇或水(当丙烯酰胺浓度≥10%时),覆盖层可防止氧扩散进入凝胶而抑制聚合反应。将凝胶垂直置于室温下;


3.    分离胶聚合完全后,倒出覆盖层液体,用去离子水洗涤凝胶顶部数次以除去未聚合的丙烯酰胺,尽可能排除凝胶上的液体;


4.    确定需配制浓缩胶的体积,按“配制Tris-甘氨酸SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳浓缩胶所用溶液”(见书末附录)配制所需浓缩胶,然后直接将浓缩胶灌注在分离胶上,立即插入干净的配套梳子,避免气泡,然后加入浓缩胶溶液以充满梳子之间的空隙。待浓缩胶聚合后,拔出梳子,形成加样孔;


5.    用去离子水将Tris-甘氨酸电泳缓冲液贮存液稀释5倍,倒入电泳槽,将加样孔充满,这时加样孔中的气泡可通过电泳缓冲液排除。


注意事项

1. 由于与凝胶聚合有关的硅橡胶称、玻璃板表面不光滑洁净,在电泳时会造成凝胶板与玻璃板或硅橡胶条剥离,产生气泡或滑胶;剥胶时凝胶板易断裂,为防止引现象,所用器材均应严格地清洗。硅橡胶条的凹槽、样品槽模板及电泳槽用泡沫海绵蘸取“洗洁净”仔细清洗。玻璃板浸泡在重铬酸钾洗液3-4h或0.2mol/L KOH的酒精溶液中20min以上,用清水洗净,再用泡沫海绵蘸取“洗洁净”反复刷洗,最后用蒸馏水冲洗,直接阴干或用乙醇冲洗后阴干。


2. 安装电泳槽和镶有长、短玻璃板的硅橡胶框时,位置要端正,均匀用力旋紧固定螺丝,以免缓冲液渗漏。样品槽板梳齿应平整光滑。


3. 在不连续电泳体系中,预电泳只能在分离胶乡合后进行。洗净胶面后才能制备浓缩胶。浓缩胶制备后,不能进行预电泳,以充分利用浓缩胶的浓缩效应。


4. 电泳时,电泳仪与电泳槽间正、负极不能接错,以免样品反方向泳动,电泳时应选用合适的电流、电压,过高或过低无可影响电泳效果。


5. SDS纯度:在SDS-PAGE中,需高纯度的SDS,市售化学纯SDS需重结晶一次或两次方可使用。重结晶方法如下:称20g SDS放在圆底烧瓶中,加300ml无水乙醇及约半牛角匙活性碳,在烧瓶上接一冷凝管,在水浴中加热至乙醇微沸,回流约10min,用热布氏漏斗趁热过滤。滤液应透明,冷却至室温后,移至-20℃冰箱中过夜。次日用预冷的布氏漏斗抽滤,再用少量-20℃预冷的无水乙醇洗涤白色沉淀3次,尽量抽干,将白色结晶置真空干燥器中干燥或置40℃以下的烘箱中烘干。


6. 用SDS处理蛋白质样品时,每次都会在沸水溶中保温3——5min,以免有亚稳聚合物存在。


7. 标准蛋白质的相对迁移率最好在0.2——0.8之间均匀分布。值得指出的是,每次测定未知物分子量时,都应同时用标准蛋白制备标准曲线,而不是利用过去的标准曲线。用此法测定的分子量只是它们的亚基或单条肽链的分子量,而不是完整的分子量。为测得精确的分子量范围,最好用其他测定蛋白分子量的方法加以校正。此法对球蛋白及纤维状蛋白的分子量测定较好,对糖蛋白,胶原蛋白等分子量测定差异较大。


8. 对样品的要求:应采纳低离子强度的样品。如样品中离子强度高,则应透析或经离子交换除盐。加样时,应保持凹形加样槽胶面平直。加样量以10-15μl为宜,如样品系较稀的液体状,为保证区带清晰,加样量可增加,同时应将样品溶解液浓度提高二倍或更高。


9. 由于凝胶中含SDS,直接制备干板会产生龟裂现象。如需制干板,则用25%异丙醇内含7%乙酸浸泡,并经常换液,直到SDS脱尽(约需2-3天),才可制备干板。为方便起见,常采用照像法,保存照片。

其他

不连续聚丙酰胺凝胶电泳包含两种不同缓冲液成分、ph值和凝胶孔径,而且在电泳过程中形成的电位梯度均不同,由此产生了浓缩效应、电荷效应和分子筛效应:


(1)浓缩效应:样品在开始电泳时,通过浓缩胶浓缩成高浓度的样品薄层;


(2)电荷效应:在均一电势梯度和PH的分离胶中,由于各蛋白质的等电点不同所带电荷量不同,在电场中所受到的引力不同,经过一段时间的电泳,各种蛋白质就以一定顺序排列成一条条蛋白质区带;


(3)有分离胶孔径较小,分子量大小和分子形状不同的蛋白质通过分离胶后,所受的阻滞程度不同,因而迁移率不同而被分离。