SDS-PAGE电泳的基础原理和实验步骤
1. 名称:
SDS-PAGE(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis)
十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳
2. 原理:
此项技术的原理,是根据样品中蛋白质分子量大小的不同,使其在电泳胶中分离。
不同的蛋白质在不同的pH值下表现出不同的电荷,同时蛋白质具有不同的大小和形状。为了使蛋白在电泳中的迁移率只与分子量有关,我们在上样前,通常会进行一些处理。
上样缓冲液由Tris-HCl(pH6.8) 、甘油,10%SDS、β-巯基乙醇、0.1%溴酚蓝以及蒸馏水组成。其各自的作用如下述:
SDS 即十二烷基硫酸钠,是一种阴离子表面活性剂,它可以断开分子内和分子间的氢键,破坏蛋白质分子的二级和三级结构; β-巯基乙醇是强还原剂,它可以断开半胱氨酸残基之间的二硫键。由于SDS和巯基乙醇的作用,蛋白质完全变性和解聚,解离成亚基或者单个肽链,因此测定结果只是亚基或者单个肽链的分子量。同时,SDS与蛋白质结合引起蛋白质的构象改变,形成长椭圆棒状,不同蛋白质短轴长度都一样,长轴随蛋白分子量不同而不同,这样就消除了性状的影响。另外,解聚后的氨基酸侧链和SDS结合成蛋白- SDS胶束,所带的负电荷大大超过了蛋白原有的电荷量,这样就消除了不同分子间的电荷差异和结构差异。
甘油用以增大样品液密度,使加样时样品溶液可以快速沉入样品凹槽底部。
样品处理液中通常还加入溴酚蓝染料,用于监控整个电泳过程。
SDS-PAGE一般采用的是不连续缓冲系统,与连续缓冲系统相比,能够有较高的分辨率。
浓缩胶的作用是有堆积作用,凝胶浓度较小,孔径较大,把较稀的样品加在浓缩胶上,经过大孔径凝胶的迁移作用而被浓缩至一个狭窄的区带。样品液和浓缩胶中Tris-HCl均为pH6.8,上下槽缓冲液含Tris-甘氨酸(pH8.3),分离胶含Tris-HCl(Ph8.8).
电泳启动时,蛋白样品处于pH6.8 的上层,pH8.8 的分离胶层在下层,上槽为负极,下槽为正极。出现了 pH 不连续和胶孔径大小不连续:启动时Clˉ解离度大,Proˉ解离度居中,甘 aaCOOˉ解离度小,迁移顺序为(pH6.8)Clˉ> Proˉ >—COOˉ。在 Clˉ与 Proˉ之间和 Proˉ与—COOˉ之间都将出现低离子区,同时也出现高电势,高电势迫使 Proˉ向 Clˉ迁移,—COOˉ向 Proˉ迁移。如:一个 Clˉ领路,—COOˉ推动,蛋白在中间,这样就起到浓缩的作用了。在浓缩胶运动中,由于胶联度小,孔径大,Proˉ受阻小,因此不同的蛋白质就浓缩到分离胶之上成层,起浓缩效应,使全部蛋白质处于同一起跑线上。当蛋白质进入分离胶时,此时Proˉ,Clˉ,甘 aa 离子在 pH8.8 的溶液中,Clˉ完全电离而很快到达正极,甘 aa 电离度加大很快跃过蛋白质,而到达正极,只有蛋白质分子在分离胶中较为缓慢的移动,并被筛分而依各自的大小分离。
SDS-PAGE的有效分离范围取决于用于灌胶的聚丙烯酰胺的浓度和交联度。甲叉双丙烯酰胺和丙烯酰胺在过硫酸胺的作用下聚合形成胶。过硫酸铵(AP)在隔氧的状态下,最好现配现用,使用新鲜的。TEMED即四甲基乙二胺,为加速催化剂。
交联后,形成SDS-蛋白复合物必须通过的小孔。这些小孔的孔径随甲叉双丙烯酰胺和丙烯酰胺的比率增加而变小,比率接近1:20时孔径达到最小。而其比率大多按1:29配制,试验表明他能分离大小相差只有3%的蛋白质。
SDS聚丙烯酰胺凝胶的分离范围:
3.试剂和器材:
10%SDS10%过硫酸铵(新鲜配制) 1.5M Tris-HCl
1.0M Tris-HCl30%丙稀酰胺TEMED原液
考马斯亮蓝R-250染色液(考马斯亮蓝R250+甲醇+冰醋酸)