SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定蛋白质的分子量

SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定蛋白质的分子量

[原理]

十二烷基硫酸钠（Sodium dodecyl sulfate, 简称SDS）-聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定蛋白质的分子量，是六十年代末Weber和Osborn在Shapiro等人在实验基础上发展起来的一项新技术。用这种方法测定蛋白质的分子量具有快速灵便，设备简单等优点。

蛋白质的电泳迁移率在一般的电泳方法中，主要取决于它在某PH下所带的净电荷量、分子大小（即分子量）和形状的差异性，而SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳对大多数蛋白质，主要取决于它们的分子量，与原有的电荷量和形状无关。

SDS是一种阴离子表面活性剂，在一定的条件下，它能打开蛋白质氢键和疏水键，并按比例地结合到这些蛋白质分子上形成带负电荷的蛋白质-SDS复合物，每克蛋白质一般结合1.4克SDS。SDS与蛋白质的定比结合使蛋白质-SDS复合物均带上相同的负电荷，其量远远超过蛋白质原有的电荷量，因而掩盖了蛋白质间原有的电荷差异。在水溶液中，蛋白质-SDS复合物具有相同的构象，近似雪茄烟形的长椭园棒（短轴均为1.8nm，长轴则随蛋白质的分子量成正比变化），克服了蛋白质间原有的形状差异。这样蛋白质-SDS复合物在凝胶中的迁移率不再受原有电荷和形状的影响，而只是蛋白质分子量的函数。蛋白质分子量与电泳迁移率间的关系可用下式表示：

lgMr = K – bm

式中 Mr为分子量；K为常数；b为斜率；m为迁移率。

因此，用本法测定蛋白质的分子量只需根据待测蛋白质在已知分子量的标准蛋白质的lgMr～迁移率的图中的位置，就能得知分子量。

用本法测得的分子量，除单链蛋白质外，均不是天然蛋白质的完整分子量，而是组成这些蛋白质的亚基或肽链的分子量。本法对一些电荷异常，或构象异常，或带有大辅基的蛋白质不适用，如组蛋白F ₁ 和某些糖蛋白等。对一些结构蛋白如 胶原蛋白 等也不适用。

SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳按照凝胶电泳系统中的缓冲液、pH值和凝胶孔径的差异可分为SDS-连续系统电泳和 SDS-不连续系统电泳两类；按照所制成的凝胶形状和电泳方式又可以分为SDS-聚丙烯酰胺凝胶垂直管型电泳和SDS-聚丙烯酰胺凝胶垂直板型电泳两类。

本实验采用SDS-不连续垂直板型操作方法。通过实验使学生掌握SDS-聚丙烯酰胺凝胶垂直板式电泳的原理及技术，包括制胶、灌胶、加样、剥胶及固定染色等，学会用这些方法测定蛋白质分子量。

[方法与步骤]

一、加样液的制备

1、标准蛋白质加样液的制备 称取细胞色素，胰凝乳蛋白酶原，胃蛋白酶，卵白蛋白，牛血清白蛋白各0.5～1mg，置小 离心管 （Eppendorf管）中，加入样品溶解液1mL，充分溶解，如有不溶物应离心除去。沸 水浴 热处理3min，冷却备用。

2、待测蛋白质加样液的制备

根据待测蛋白质样品存在的状况而定。

（1）固体

待测蛋白样品，如为无盐的纯蛋白质固体制剂，加样液的制备方法同标准蛋白质加样液的制备；如为含盐的纯蛋白质固体制剂，应先加水充分溶解，对透析缓冲液透析12～16h，然后吸取0.5mL（蛋白浓度应为0.5～1mg/mL），置Eppendorf管中，并加入等体积浓样品溶解液，沸 水浴 热处理3min，冷却备用。

（2）液体

待测蛋白样品，如为无盐的纯蛋白质液体制剂，则加入等体积浓样品溶解液，然后热处理；如为含盐的液体制剂，则需先透析。

二、凝胶的制备

1、凝胶板的准备

（1）洗板

将洗洁精用温水稀释后，用它浸透海绵擦洗玻板，然后用自来水洗净，再用酒精将板擦干。

（2）安装制胶板

制胶前将玻板与塑料嵌条和凹型陶瓷板的边缘对齐，下沿用密封胶带封口，用塑料夹子或铁夹子将两端夹好，注意要确保密封，安放在固定架上。

2、分离胶和浓缩胶溶液的配制

组 分	分离胶/mL	浓缩胶/mL
凝胶贮备液	2.5	0.26
分离胶缓冲液（pH8.8）	1.9	—
浓缩胶缓冲液（pH6.8）	—	0.5
10%SDS	0.075	0.02
TEMED	0.026	0.02
双蒸水	3.05	1.22
10％过硫酸铵	0.013	0.02
总体积	7.6	2

注意：①最后加入10%过硫酸铵溶液，混合制成凝胶液，迅速灌制凝胶。

②丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺均为神经毒剂，对皮肤有刺激作用。因此必须小心操作，不得吸入和接触皮肤，聚合完全聚丙烯酰胺凝胶无毒。

3、制分离胶

将制胶板垂直放好，插上与相应厚度的样品梳，在梳子下缘线1cm处做标记，卸下样品梳。将配好的分离胶溶液缓慢加入制胶板之间，直至液面达到标记处。用滴管贴近胶液界面小心而又缓慢地覆盖厚度约0.5cm的正丁醇层，以防止溶液蒸发并保证胶面平整。

4、制浓缩胶

分离胶聚合后，倒去正丁醇，用 蒸馏 水冲洗分离胶胶面两次，用 滤纸 吸去残液。用滴管将浓缩胶溶液加在分离胶面上，充满制胶板，插入样品梳。

（三）电泳

1、安装电泳槽

浓缩胶聚合后，除去梳子、密封胶带以及六个铁夹。将制胶扳、电泳糟内芯、另一对制胶板依次放入槽内。两制胶板的凹型陶瓷板均应与电泳槽内芯接触。然后插入楔型板以固定两套制胶板。如果每次电泳只用一块胶板，必须用提供的有机玻璃板代替另一套制胶板。

2、加样

在内外水槽加注缓冲液，使内外槽的水位均超过凹形板的缺口但低于塑料板的上沿。用微量加样器在梳井内加样。

3、电泳

盖好上盖，在80V～100V的电压下电泳约3h，至溴酚蓝指示的电泳前沿到达制胶板的下缘止，关掉电源。然后拔掉楔形板，取下制胶扳。

（四）染色、脱色

用刀片或薄板将白塑料板与陶瓷板轻轻撬开，用刀片沿分离胶与浓缩胶的交接处，将分离胶切下，并在分离胶的左上角切掉一小角，以标记样品顺序。然后手戴橡胶手套将分离胶小心移入染色器皿中。在染色器皿中加入100mL考马氏亮蓝染液（含0.25%考马氏亮蓝R-250，30％乙醇，10％乙酸的水溶液），加盖，在 摇床 上染色2h。

将染液倒回贮存瓶（可反复使用）。在染色皿中加入100mL脱色液（10％乙酸，30％乙醇），振荡脱色至蛋白条带清晰。

 

[结果和计算]

1、凝胶脱尽底色后，色带清晰显出。按实样描下或摄下电泳图谱。

2、根据各蛋白迁移距离和染料迁移距离的比值，求出各蛋白的相对迁移率m _r ，然后作出lgMr～m _r 关系图，从图中找出未知蛋白m _r 对应的分子量。