等电聚焦电泳(Isoelectric focusing (IEF), also known as electrofocusing)是一种
电泳方法,即利用一种特殊的
缓冲液(
两性电解质)在凝胶(常用
聚丙烯酰胺凝胶)内制造一个pH梯度,电泳时每种
蛋白质就将迁移到等于其
等电点(pI)的pH处(此时此蛋白质不再带有净的正或
负电荷),形成一个很窄的区带。
在
IEF的电泳中,具有pH梯度的介质其分布是从阳极到阴极,pH值逐渐增大。如前所述,蛋白质分子具有
两性解离及
等电点的特征,这样在碱性区域蛋白质
分子带负电荷向阳极移动,直至某一pH位点时失去电荷而停止移动,此处介质的pH恰好等于聚焦蛋白质分子的等电点(pl)。同理,位于酸性区域的蛋白质分子带
正电荷向阴极移动,直到它们的等电点上聚焦为止。可见在该方法中,等电点是蛋白质组分的特性量度,将等电点不同的蛋白质混合物加入有pH梯度的凝胶介质中,在电场内经过一定时间后,各组分将分别聚焦在各自等电点相应的pH位置上,形成分离的蛋白质区带。
pH梯度的组成方式有二种,一种是人工pH梯度,由于其不稳定,
重复性差,现已不再使用。另一种是天然pH梯度。天然pH梯度的建立是在水平板或电泳管正负极间引入
等电点彼此接近的一系列
两性电解质的混合物,在正极端引入酸液,如硫酸、
磷酸或
醋酸等,在负极端引入
碱液,如
氢氧化钠、
氨水等。电泳开始前两性电解质的混合物pH为一均值,即各段介质中的pH相等,用pH0表示。电泳开始后,混合物中pI最低的分子,带
负电荷最多,pI1为其等电点,向正极
移动速度最快,当移动到正极附近的酸液界面时,pH突然下降,甚至接近或稍低于pI1,这一分子不再向前移动而停留在此区域内。由于两性电解质具有一定的
缓冲能力,使其周围一定的区域内介质的pH保持在它的
等电点范围。pH稍高的第二种
两性电解质,其等电点为pI2,也移向正极,由于pI2>pI1,因此定位于第一种两性电解质之后,这样,经过一定时间后,具有不同等电点的两性电解质按各自的等电点依次排列,形成了从正极到负极等电点递增,由低到高的线性pH梯度。
理想的
两性电解质载体应在pI处有足够的
缓冲能力及
电导,前者保证pH梯度的稳定,后者允许一定的电流通过。不同pI的两性电解质应有相似的
电导系数从而使整个体系的电导均匀。两性电解质的分子量要小,易于应用
分子筛或透析方法将其与被分离的高分子物质分开,而且不应与被分离物质发生反应或使之
变性。
①分辨率高,可将等电点相差0.01~0.02 pH单位的
蛋白质分开;②灵敏度高,可以分离浓度很低的样品,且重复性好;③随电泳时间的延长,区带越来越窄;④样品
混合液可以加在电泳系统的任何部位,通过
等电聚焦作用,各组分均能聚焦到各自等电点的pH位置;⑤可以准确测定多肽、蛋白质等两性电解质的等电点。
主要缺点:①对某些在等电点时
溶解度低或可能变性的组分不适用;②由于电泳过程要求使用无
盐溶液,而有些酶和蛋白质在无盐溶液中溶解度较低,因此可能会产生沉淀。