梯度（dù）膠電（diàn）泳——蛋白條帶為何越跑越銳利

點擊次數： 更新時間（jiān）：2024-04-30

還有兩個月就（jiù）要（yào）迎來畢業（yè）季，各位準碩士（shì）、準博（bó）士們想必已經做完了實驗（yàn），正在整理數據，全力準備答辯，在這裏預祝各位準畢業生們畢業順利。

做了（le）多年WB實（shí）驗的同（tóng）學們想必（bì）非常熟悉SDS-聚丙烯酰胺（àn）凝（níng）膠電泳（yǒng）（SDS-PAGE）了。在傳統的SDS-PAGE中（zhōng），草莓视频色（men）按傳統方式配製分層凝膠，先向膠板中灌入分（fèn）層膠，待分層膠凝固（gù）之後再向其中加入濃縮（suō）膠，插上用於分隔上樣孔（kǒng）的梳子之後等待濃縮膠凝固之後（hòu）便可以使用。凝固的聚丙烯酰胺形成了一張三維立體的網，網眼的疏密與凝（níng）膠的密度相關，濃度越高，網眼越密集，蛋白（bái）電泳的速度越（yuè）慢（màn）。蛋白先從濃縮膠中經過，濃縮膠中的pH值較低，各（gè）種不同（tóng）大小的蛋白以相近的速度泳（yǒng）動，並不斷堆疊壓縮，待條帶寬（kuān）度被壓縮到合適的程度，再進（jìn）入分離膠中，分離膠的pH值較高，SDS-蛋白複合物根據分（fèn）子（zǐ）量的大小（xiǎo）帶上均勻的負電荷，每單位分子量（liàng）所受的電場力是相當的，因此在電泳中以分子量（liàng）大小為基準分離成各個條帶，並基本保持了濃縮膠壓縮之後的形（xíng）狀。

分層膠電泳原理示意

當草莓视频色使用分層膠進行電泳時，電壓通常不能過大，電泳的（de）總產熱量正比於電壓的平方，而過熱會導致條帶的（de）寬度變寬，與背景的對比度降低，進而（ér）降低（dī）條帶的分辨率。所以分層膠電泳通常是比較緩慢的，一般需要90分鍾或以上的時間。並且需要根據不同大小的蛋白使（shǐ）用各種（zhǒng）不同濃度的聚丙烯酰胺凝膠。

那麽草莓视频色（men）有辦法在提（tí）高電壓（yā）加快電泳速（sù）度的同時還能夠使條帶（dài）壓（yā）縮得更好，分辨率更高嗎？使用梯度膠不失為一種好辦法。

垂直電泳（yǒng）中（zhōng）梯度膠（jiāo）是指（zhǐ）從上到下聚丙烯酰胺濃度不斷（duàn）增大的凝膠，常用的梯度膠濃度範圍為（wéi）4~12%、4~15%、4~18%及4~20%。梯度膠可以將不同大小的蛋白（bái）均勻地分離開，4~20%的梯度膠可以覆蓋絕大多數（shù）常見的蛋白電泳分（fèn）離需求，將不同（tóng）大小的蛋白在（zài）不同濃度的區域進行（háng）分離。除了有（yǒu）利於廣分子量範圍的蛋白（bái）條帶分離，梯度膠（jiāo）還有一個重要的性質——蛋白條帶的（de）自壓縮。

不（bú）知道各位讀者有沒有見過海浪，仔細觀察會發（fā）現海浪的形狀幾乎總是和（hé）海岸基線的形狀相同的（de），近岸的海浪總是平行於海岸的。

海岸（àn）邊一波波湧來的海浪（làng）

這是由於海浪作為有限（xiàn）振幅波，其運動速度與海水的深度相關，因為海水越淺（qiǎn），波的（de）振動與傳播受到海底泥沙砂石等固體的影響，就會越慢。當海（hǎi）浪靠近海岸時，前排的海（hǎi）浪會受到越來越淺的海水的影響，移動（dòng）速度逐漸降低，後續的海浪則會（huì）縮短與前排海浪的距離，直到它們的波前重疊在一（yī）起，此時海浪的波前線的形狀就與海水的等深線重合（hé），也與海岸（àn）基線重合（因為通常離海岸基線越遠的海水越深）。

海浪由於越來越大的運行阻力而不斷重疊，與海岸基線保持平行的（de）現象（xiàng），和梯度膠中蛋白自（zì）壓縮的現象頗為相似。梯度膠中蛋白從上到下電（diàn）泳，不斷從阻力較（jiào）小的低濃度區域泳（yǒng）動至（zhì）阻力較（jiào）大的高（gāo）濃度區域，並不斷被減速，此時（shí）相同大小的（de）蛋白所形成（chéng）的較寬的條帶中，靠後（hòu）的蛋白處於濃度較低的（de）區域中，泳動速度較快，而靠前的蛋白則位於濃度較高的區域中，泳動速度較慢（màn），隨著電（diàn）泳（yǒng）的持續進行，靠後的蛋白就會縮短與靠前的蛋白的距離，直（zhí）到與（yǔ）其重（chóng）疊，此時條帶的形狀與梯度（dù）膠的等濃度線重合，條帶也被（bèi）壓（yā）縮（suō）到非常窄的區域內。

這便是梯度（dù）膠電泳（yǒng）中的蛋白條帶自壓縮現象。由於自壓縮所帶來的全（quán）程壓縮，梯（tī）度膠可以不用灌製濃縮膠（jiāo）（當然也可以結合濃縮膠和梯度膠來進一（yī）步提高壓縮效果），並全程使用200V或以（yǐ）上的（de）高電壓進行電泳，電泳時間也可以縮短到50min左右，與此同時也能夠保持較好的條帶寬度、對比度，電泳條帶銳利清晰，提高蛋白條帶的分辨率。

在實驗室中手動灌製梯度（dù）膠是比較困難的，所以各位讀者可以選用（yòng）中科通儀自動梯度製膠儀進行製作，一鍵灌裝，省心省力，助力您的科研事業。

中科通儀自動梯度（dù）製膠儀

4~18%梯度膠電泳效果示意圖

上文中通過（guò）海浪給（gěi）各位讀者（zhě）一個形象描述梯度膠自壓縮特性的方式，其實類似的現象在很多情況中都有發生，有時未必是好事（shì），譬如（rú）在戰鬥機以亞音速飛行的過程中（zhōng），戰鬥機（jī）機頭推動（dòng）空氣在機身前方（fāng）形成了一個空氣的高壓區，機身高速運動所發出的各（gè）種噪聲以密度波的形式以（yǐ）聲速向前方（fāng）傳播，而高壓區中的當地聲速高於機頭高壓區更前方還（hái）未被擾（rǎo）動的空氣中的聲速，此時不斷因為（wéi）速度更（gèng）快而追上機（jī）頭高壓區的聲波便堆積形成了一堵以聲速運動、高溫高壓的空氣牆，也就是所謂的音障，這極大地阻礙了戰鬥機的進一步提速，同時也會對機身的材料及（jí）結構剛性提出（chū）更高要求。

即（jí）將突破音障的超音速戰機

從亞音速（sù）飛行的戰鬥機前方的音（yīn）障，到平行於海岸傳播的海浪，再到梯度（dù）膠中自壓縮的蛋白條帶，物理學的原（yuán）理無分大小，規製（zhì）著整個物質世界的運行。

感謝各位讀者的閱讀，再次（cì）預祝各（gè）位準畢業生們順利畢業，前方一路坦途。

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