梯度膠（jiāo）電泳（yǒng）——蛋白條帶為何越跑越銳利

點擊次數（shù）： 更新時（shí）間：2024-04-30

還有兩個月就要迎（yíng）來畢業季，各位準碩士、準博士們想必已經（jīng）做完了實驗，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（lì）。

做了多年（nián）WB實驗的（de）同學們想必非常熟悉SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）了。在傳統的SDS-PAGE中，樱花影视按傳統方式配製（zhì）分層凝膠，先向（xiàng）膠板中灌（guàn）入分層膠，待分層膠凝（níng）固之後再向其中加入（rù）濃縮膠，插上用於分隔（gé）上樣（yàng）孔的梳（shū）子之（zhī）後等待濃縮膠凝固之後便可以使用。凝固（gù）的聚（jù）丙烯酰胺形成了一張三維立體的網，網眼的疏密與凝膠的密（mì）度相關，濃度越高，網眼越密集，蛋白電泳的速度越慢。蛋白先從濃縮（suō）膠中經過，濃縮膠中的pH值較低，各種不同大小的蛋白以相近的速度泳動，並不斷堆疊壓縮，待條帶寬度被壓縮到合適的程度，再進入分離膠中，分（fèn）離膠的pH值（zhí）較高，SDS-蛋白複合物根據分（fèn）子量的（de）大小帶上均勻的負電荷，每單位分子量所受的電場力是相當的，因此在電泳中以（yǐ）分子量（liàng）大小為基準分離（lí）成各（gè）個條帶（dài），並基本保持了濃縮（suō）膠壓縮之後的形狀。

分層（céng）膠電泳原理示意

當樱花影视使用分層膠進行電泳時，電壓通常不能過大，電泳的總產（chǎn）熱量正（zhèng）比於電壓的（de）平方，而過熱會導致條帶的寬度變寬，與背景的對比度降低，進而降低條帶的分辨（biàn）率。所以分層膠電泳通常是比較緩慢的（de），一（yī）般需（xū）要90分鍾或以上的時間。並且需（xū）要根（gēn）據不同大小（xiǎo）的蛋白使用各種不同濃度的（de）聚丙烯酰（xiān）胺凝膠。

那麽樱花影视有辦法在提高電壓加快電泳速度的同時還能夠（gòu）使條帶壓縮得更好，分辨率更高（gāo）嗎？使用梯度膠不失（shī）為一種好辦法。

垂直電泳中梯度膠是指從（cóng）上（shàng）到下聚丙烯酰胺濃（nóng）度不斷增（zēng）大的凝膠，常（cháng）用的梯度膠濃度範圍為4~12%、4~15%、4~18%及4~20%。梯度膠可以將不同大小的蛋白均勻地分離開（kāi），4~20%的梯度膠可以覆蓋絕大多數常見的（de）蛋白電泳分離需求，將不同大小的蛋白在不同濃度的區域進行分離。除了有利於廣分子量（liàng）範（fàn）圍的蛋白條帶分離，梯度膠還有（yǒu）一（yī）個重要的性質（zhì）——蛋白條帶的自壓縮。

不知道各（gè）位讀者有沒有見過海浪，仔細觀察會發現海浪的形狀幾乎總是和海岸（àn）基線的形狀相同（tóng）的，近岸的海浪總是平行於（yú）海（hǎi）岸的。

海岸邊一波波湧來的海浪

這是由於海浪作為有限振幅波，其運動速度與海水的深度相關，因為海水越淺，波的振動與傳播受到海底泥沙砂石等固體的影響，就會越慢。當海浪靠近海岸時，前排的海浪會受到越來（lái）越淺的（de）海水（shuǐ）的影響，移動速度逐漸降低，後續的（de）海浪則會縮（suō）短與前排海浪的距離，直到它們的波（bō）前（qián）重疊在一起，此時海浪的波前線的形狀就與海水的等（děng）深線重合，也與海岸基線重合（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（bú）斷重疊，與海岸基線保持平行的現（xiàn）象，和梯度膠中蛋白自壓縮的現象（xiàng）頗為相似。梯度膠中蛋白從上到（dào）下電泳，不斷從阻力較小的低濃度區域泳動至阻力較大的高（gāo）濃度區域，並不斷被減速，此時相同大（dà）小的蛋白所形成的（de）較寬的條帶中，靠後的（de）蛋白處於濃度較低的區域中，泳動速度較（jiào）快，而靠前的蛋白則（zé）位於（yú）濃度較高的區域（yù）中，泳動速度（dù）較慢，隨著電泳的持續進（jìn）行，靠後的蛋白就會縮短與靠前的（de）蛋白的距離，直到與（yǔ）其重疊（dié），此時條帶的形狀與梯度（dù）膠的（de）等濃度線重合，條帶也被壓（yā）縮到非常窄的區域內。

這便是梯度膠電泳中的蛋白條帶自壓縮現象。由（yóu）於自壓縮所帶來的全程壓縮，梯度膠可以不（bú）用灌製濃縮膠（當然也可以結（jié）合濃（nóng）縮膠和梯（tī）度膠（jiāo）來進一步提高（gāo）壓縮效果），並（bìng）全（quán）程使用200V或以上的高（gāo）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（kuān）度、對比度，電泳條帶銳（ruì）利清晰，提高蛋白條帶的分辨（biàn）率。

在實驗室中手（shǒu）動灌製梯度膠（jiāo）是比較困難的，所以各位讀者可以選用中科通儀自動梯度製膠（jiāo）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（tī）度製膠儀

4~18%梯度膠（jiāo）電泳效果示意圖

上文中（zhōng）通過海浪給各位讀者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（yǒu）時未必是好事，譬如在戰鬥機以亞音速飛行的過程中，戰鬥機機頭（tóu）推動空氣在（zài）機身前方形成了一個空氣的高（gāo）壓（yā）區，機身高速運動所發出的各種噪聲以密（mì）度（dù）波的形式以聲（shēng）速向前方傳播，而高壓區中的當（dāng）地聲速高於（yú）機頭高（gāo）壓區更前方還未被擾動的空（kōng）氣中的聲速，此時不斷因為速度更快（kuài）而追上機頭高壓區的聲（shēng）波便堆積形成了一堵以聲速運動（dòng）、高溫高壓的空氣牆，也就是所謂的音障，這極（jí）大地阻礙了戰鬥機的進一步提速，同時也會對機身的（de）材料及結構（gòu）剛性提出更（gèng）高要求。

即（jí）將突（tū）破音障的超音速戰機

從亞音速飛行的戰鬥機前方的音障，到平行於海岸傳播的海（hǎi）浪，再到梯度膠中（zhōng）自壓縮的蛋（dàn）白條帶，物理（lǐ）學的原理無分大小，規製著整個物質世界的運行。

感謝各位讀者的閱讀，再次預祝各位準（zhǔn）畢業生們順（shùn）利畢業，前方一路坦途（tú）。

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