等电聚焦具有很高的灵敏度,特别适合于研究蛋白质微观不均一性,例如一种蛋白质在SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳中表现单一带,而在等电聚焦中表现三条带。这可能是由于蛋白质存在单磷酸化、双磷酸化和三磷酸化形式。由于几个磷酸基团不会对蛋白质的分子量产生明显的影响,因此在SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳中表现单一带,但由于它们所带的电荷有差异,所以在等电聚焦中可以被分离检测到。同功酶之间可能只有一两个氨基酸的差别,利用等电聚焦也可以得到较好的分离效果。由于等电聚焦过程中蛋白质通常是处于天然状态的,所以可以通过前面介绍的活性染色的方法对酶进行检测。等电聚焦主要用于分离分析,但也可以用于纯化制备。虽然成本较高,但操作简单、纯化效率很高。除了通常的方法,制备性等电聚焦也可以在垂直玻璃管中的梯度蔗糖溶液或颗粒状凝胶如Sephadex G-75中进行。
毛细管电泳
毛细管电泳(capillary electrophoresis,CE)又叫高效毛细管电泳(HPCE),是近年来发展最快的分析方法之一。
1981年Jorgenson 和Lukacs 首先提出在75μm 内径毛细管柱内用高电压进行分离,创立了现代毛细管电泳。1984年Terabe 等建立了胶束毛细管电动力学色谱。1987年Hjerten 建立了毛细管等电聚焦,Cohen 和Karger 提出了毛细管凝胶电泳。1988~1989年出现了第一批毛细管电泳商品仪器。短短几年内,由于CE 符合了以生物工程为代表的生命科学各领域中对多肽、蛋白质(包括酶,抗体)、核苷酸乃至脱氧核糖核酸(DNA)的分离分析要求,得到了迅速的发展。
CE 是经典电泳技术和现代微柱分离相结合的产物。CE 和高效液相色谱法(HPLC)相比,其相同之处在于都是高效分离技术,仪器操作均可自动化,且二者均有多种不同分离模式。二者之间的差异在于:CE 用迁移时间取代HPLC 中的保留时间,CE 的分析时间通常不超过30min,比HPLC 速度快;
对CE 而言,从理论上推得其理论塔板高度和溶质的扩散系数成正比,对扩散系数小的生物大分子而言,其柱效就要比HPLC 高得多;CE 所需样品为nl 级,最低可达270fl,流动相用量也只需几毫升,而HPLC 所需样品为μl 级,流动相则需几百毫升乃至更多;但CE 仅能实现微量制备,而HPLC 可作常量制备。CE 和普通电泳相比,由于其采用高电场,因此分离速度要快得多;检测器则除了未能和原子吸收及红外光谱连接以外,其它类型检测器均已和CE 实现了连接检测;一般电泳定量精度差,而CE 和HPLC 相近;CE 操作自动化程度比普通电泳要高得多。总之,CE 的优点可概括为三高二少:高灵敏度,常用紫外检测器的检测限可达10-13~10-15mol,激光诱导荧光检测器则达10-19~10-21 mol;高分辨率,其每米理论塔板数为几十万;高者可达几百万乃至千万,而HPLC 一般为几千到几万;高速度,最快可在60s 内完成,在250s 内分离10种蛋白质,1.7min 分离19种阳离子,3min 内分离30种阴离子;样品少,只需nl(10-9 L)级的进样量;成本低,只需少量(几毫升)流动相和价格低廉的毛细管。
由于以上优点以及分离生物大分子的能力,使CE 成为近年来发展最迅速的分离分析方法之一。当然CE 还是一种正在发展中的技术,有些理论研究和实际应用正在进行与开发。“CE”统指以高压电场为驱动力,以毛细管为分离通道,依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术,如图2—18

图2-18 毛细管电泳示意图
1. 高压电源 2. 光电倍增管 3.液叶冷温控毛细管 4. 光源 5. 数据采集 6. 缓冲液或样品 7. 缓冲液其仪器结构包括一个高压电源,一根毛细管,一个检测器及两个供毛细管两端插入而又可和电源相连的缓冲液贮瓶。在电解质溶液中,带电粒子在电场作用下,以不同的速度向其所带电荷相反方向迁移的现象叫电泳。


