摘要：本文概述了电泳技术的发展历程，并对几种常用的电泳技术原理及其应用作了简要介绍。 关键字：电泳技术 应用 双向电泳
电泳技术发现于150多年前，1808年俄国物理学家Reuss进行了世界上第一次电泳实验，这个早期实验为电泳的理论和实践的发展及其应用奠定了基础。1937年瑞典的Tiselius建立了“移界电泳法”，用于蛋白质分离的研究，成功的将血清蛋自分成了白蛋自和四种球蛋自，开创了电泳技术的新纪元[1]。以后采用支持介质的区带电泳逐渐取代了这种在自由溶液中进行的移界电泳，并在生物学，分子生物学，生物工程中得到广泛应用。1959年Raymond和Weintraub利用人工合成的凝胶作为支持介质，创建了聚丙烯酰胺凝胶电泳，极大地提高了电泳技术的分辨率，开创了近代电泳的新时代。30多年来，聚丙烯酰胺凝胶电泳仍是生物化学和分子生物学中对蛋白质、多肽、核酸等生物大分子使用最普遍，分辨率最高的分析鉴定技术，是检验生化物质的最高纯度：即“电泳纯”（一维电泳一条带或二维电泳一个点）的标准分析鉴定方法，至今仍被人们称为是对生物大分子进行分析鉴定的最后、最准确的手段，即“ Last Check”。 1981年Jorgenson和Lukacs首先提出在75 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。尤其是高效毛细管电泳(HPCE)在分离分析酶、蛋自质、多肽、核酸等大分子方面具有高分辨率、高灵敏度，分析时间短，用量少等特点，是十分理想的分离手段。
1、电泳的基本原理
sds聚丙烯酰胺凝胶电泳 物质带电是一普遍现象。任何物质由于其自身的解离作用或表面上吸附其他带电质点均表现带电。这些带电粒子在外加电场的作用下向着与其电荷相反的电极移动即为电泳（electrophoresis EP）。粒子在单位电场强度时泳动速度称为电泳迁移率，在确定的条件下，不同物质的迁移率是不同的，从而达到分离的目的。电泳迁移率除了与微粒自身的属性及电场强度有关外，还受缓冲液的pH及离子强度的影响，一般来说，分子带的电荷量越
大、直径越小、形状越接近球形，则其电泳迁移速度越快；电场强度越高，泳动越快；缓液离子强度越低，电动势越大，颗粒泳动速度越快；反之则慢。
2、几种电泳技术简介
2.1聚丙烯酰胺凝胶电泳
聚丙烯酰胺凝胶是由单体丙烯酰胺（Acr）和交联剂N，N-甲叉双丙烯酰胺（Bis）在加速剂和催化剂的作用下聚合交联成三维网状结构的凝胶，以此胶为支持物的电泳称为聚丙烯酰胺凝胶电泳（polyacrylamide gel electrophoresis PAGE）。PAGE根据其有无浓缩效应，分为连续系统和不连续系统两大类。前者电泳体系中缓冲液pH值及凝胶浓度相同，带电颗粒在电场作用下，主要靠电荷及分子筛效应；后者电泳体系中由于缓冲液离子成分、pH、凝胶浓度及电位梯度的不连续性，带电颗粒在电场中泳动不仅有电荷效应、分子筛效应，还具有浓缩效应，因而其分离条带清晰度及分辨率都较前者佳。
2.2 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳
在蛋白质样品中加入SDS和巯基乙醇后，蛋白质分子在巯基乙醇的作用下，还原成单链，
再进一步与SDS结合形成带大量负电荷的SDS- 蛋白复合物，他们们在水溶液中呈长椭圆棒状，短轴基本一致，但长轴随蛋白质分子量成正比的改变。因此蛋白质在电场中的移动主要取决于蛋白质分子量的大小，不在受蛋白质原有电荷和形状本身的等电点（带电荷）无关。由于SDS和巯基乙醇的作用，蛋白质完全变性和解聚，解离成亚基或单个肽链，因此电泳结果显示的只是亚基或单个肽链的分子量。
2.3 琼脂糖凝胶电泳
聚丙烯酰胺凝胶电泳对于分离生物大分子具有较高的分辨率，但由于核酸分子比蛋白质分子大得多，只能采用有较大孔径的琼脂糖凝胶来分离核酸。由于核酸分子本身中含有大量的磷酸根，所以核酸带有负电荷，在电场中会向正极移动。用琼脂糖凝胶做支持物的电泳，常用于核酸的分离、鉴定。
2.4 双向电泳
当我们需要将大量不同的蛋白质分离成单一成分时，普通的聚丙烯酰胺凝胶电泳难以达到这一目标，这时就需要采用等电聚焦电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳相结合的双向电泳方式，
将所有蛋白质完全分开。 对蛋白质分子进行等电聚焦电泳时，不同的蛋白质移动到与其等电点相当的pH值位置上，使具有不同等电点的蛋白质分子得以分离。蛋白质的经等电聚焦凝胶电泳后，再进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳，使蛋白质分子进一步按分子量的不同进行分离，所以大大提高了分离效果。
2.5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。主要理论依据是在高电场强度下，毛细管（内径50~100μm）中的待测物质，可按其分子质量、电荷、淌度等因子的差异得到有效分离。与常规电泳比，具有测试速度快、近样量少、应用范围广、自动化程度高等优点。
3、电泳技术的应用
3.1电泳技术在作物品种鉴定中的作用
电泳在农作物品种纯度和真实性鉴定、品种亲缘关系和分类研究方而的应用十分广泛。王沛政等应用种子贮藏蛋自和同下酶电泳技术对汕葵品种康地4 ,5，6，7号及G101的父母本
和杂交种在品种鉴定上的应用方面进行分析研究，证明合适的蛋白提取剂的类型及电泳系统是利用种子蛋白进行杂交种鉴定的前提条件[2]。向春阳等以经济价值较高、易发生混杂的黄瓜种子为材料于1995- 1997年采用蛋白质电泳技术对黄瓜的十个品种进行了分析证明:通过蛋自质电泳谱带可将试验中的十个品种明显区分开[3]。徐献军等证明运用电泳技术不但可以直接鉴定出小麦的品种属性而且还可以快速检测出小麦样品中品种的纯度，可有效识别优质小麦中的掺杂使假行为[4]。总之电泳作为一种作物品种纯度鉴定的有效工具，正在以它不可替代的优势逐渐被广大检验专业人员以及相关组织机构认可和接受，它不但在品种纯度鉴定、新品种登记与保护方而，而且在品种之间的亲缘关系与分类研究中起着越来越重要的作用。
3.2电泳技术在临床医学中的应用
各种电泳技术在临床医学方面应用广泛。中国药典1995年版人血白蛋自，人血丙种球蛋自、人胎盘蛋自、人胎盘血丙种球蛋自质中的蛋自质纯度测定采用的就是醋酸纤维素薄膜电泳[5]。聚丙烯酞胺凝胶电泳法可以对胰岛素及中性胰岛素注射液的有关蛋自质进行检查[6]。利用免疫固定电泳，可直接检测非浓缩晨尿的本周氏蛋白，还可协助临床诊断浆细胞
病和B淋巴细胞增生性疾病。此外，还可用于血清脂蛋白(a)与其它脂蛋白分离和鉴定[7]。孟紫强等利用单细胞微凝胶电泳(SCG)技术研究了γ线照射、过氧化氢(H2O2)、氯化锅(CdCI2)对人血淋巴细胞DNA的损伤效应，表明，三者均能引起细胞DNA迁移长度增加，且呈显著的剂量效应关系[8]。
3.3电泳技术在环境卫生学中的应用
随着电泳技术的发展、成热和完善，已被引进环境卫生学领域，在检测和评价环境因素的遗传毒性、环境与职业人的生物监测、环境生态监测、环境流行病调查等方面发挥着重要的作用。Anitha等人用该技术评价热休克对金鱼的遗传毒性，结果在34℃ ,36℃ 38℃温度下均检测到DNA的单链断裂，提示热体克是一种具有遗传毒性的因素[9]。
3.4电泳技术在动物和植物科学研究中的应用
电泳技术在动物和植物科学研究中也显示了它不可替代的作用。利用双向电泳精确的蛋白质分辨技术.能够出中华卵索线虫和日木血吸虫成虫雌雄之间的相同和不同蛋白.从而可以进一步用于疫苗和检测试剂的开发[10~11]。王凤华等以龙眼胚性培养物为材料.建立了适合
龙眼胚性培养物的蛋白质水平双向电泳技术体系。使用该技术对龙眼体细胞胚胎发生过程中特异蛋白进行研究，为龙眼体胚发育特异蛋白的分离以及进一步分离体胚发育的特异表达基因提供了有效的技术平台[12]。
总之，随着电泳技术的发展，种类逐渐增多，在生命科学研究领域，电泳技术的应用范围势必越来越广泛。
参考文献
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[2] 王沛政，赖相红，李涛. 蛋白质电泳技术在品种真伪和纯度检验上的应用[J]. 农业科学，2003，40（5）：296~299
[3] 向春阳，田秀萍，崔丽雅. 电泳技术鉴定黄瓜种子纯度的应用研究[J]黑龙江八一农垦大学学报.1998，10（2）：14~17
[4] 徐献军，郑爱珍. 电泳技术在优质小麦快速鉴定中的应用[J]. 河南农业科学.2002，6：39
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[6] 中华人民共和国药典委员会.中华人民共和国药典，二部，2000，732~3
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[8] 孟紫强. 单细胞微凝胶电泳技术在人血淋巴细胞DNA损伤研究中的应用[J]. 遗传学报. 1998，25 (4):294~300
[9] Anitha B, Chandra N, Gopinath, et al .Genotoxicity evalution of heat shock in gold fish. Mutation Research,2000,469(1):1~814
[11] 高原，王国秀，陈思礼.动物学报，2004,143~146
[12] 吴忠道，冯明钊，徐劲，等.热带医学杂志，2001, 2: 17~19
[13] 风华，赖钟雄，郭志雄，等.福建农林人学学报〔自然科学版)，2003, 32( 2):196- 200
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