蛋白质电泳_在蛋白质组学中的应用
2D-DIGE技术在蛋白质组学中的应用
下 ， 物 细胞 中蛋 白质 表 达 的 差 异 性 ， 而建 立 差 异 蛋 白相 互 作 用 网 络 图 ， 而 为研 究伤 害机 制 提 供 一 定 的依 据 。 植 从 从 关 键 词 ：Ｄ Ｄ Ｇ ； 白质 组 ２ －ＩＥ 蛋
中图分 类号 ：５ Ｑ１
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ：０ ５—１３ （０ １ ｏ — ０４— ４ ２９ ７６ ２ １ ） ３ ０ ８ ０
２Ｄ－ ＧＥ ｎ ｐ ｏ ｅ ｍ ｉ ｓ ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｎｓ ＤＩ ｉ ｒ ｔ ｏ ｃ ｐ ｌ ｔｏ ｃ
ＤＵ Ｊ ｎ ｂａ ｕ — ｉｎ ，Ｗ ＡＮＧ Ｌ — ｕ ｉ ｉ，ＤＵ ｈ ＡＮ ｉｎ —ａ Ｊａ ｇｙ ｎ
（ ．ｃ ｏｌ ｆ ｉ ｃ ｎｅ Ｓ ａＸ ｏ ａ Ｕ ｉ ｒｔ， ｉ ｅ ４ ０ ０ ２ ｅａ ｍ ｎ ｏ ｔ ｉ ｓ １ Ｓｈｏ ｏ ｆ Ｓ ｉ ｃ ， ｈｎ ｉ ｒ ｌ ｎ ｅ ｉ Ｌｎ ｎ ０ ； ．Ｄ ｐｒ ｅｔ ｆ ｅ ａ Ｌｅ ｅ Ｎ ｍ ｖ ｓｙ ｆ ０１ ｔ Ｍａ ｒ ｌ
从生物体 的不 同器官 ， 组织 ， 细胞 以及亚细胞结 构
中将 成 千 上 万 种 蛋 白质进 行 提 取 和分 离 是 蛋 白 质组 学
这 ～ 方 法 应 用 到 蛋 白质 组 学 研 究 领 域 ，在 双 向凝 胶 电 泳 的基 础 上 又 形 成 了 一 项 新 技 术 — — 差 异 凝 胶 电 泳 （ ｉｅ ｎｅｇｌ ｌ ｔ ｐ ｏ ｓ ，ＤＧ ） Ｄｆ ｒ ｃ ｅ ｅ ｃ ｏｈｒ ｉ Ｉ Ｅ ，即 将 样 品 在 双 ｆｅ ｅ ｒ ｅｓ
蛋白质组学研究介绍结合双向电泳
蛋白质组学研究的主要内容和方法
蛋白质表达分析
研究不同生理或病理条件下蛋白质的表 达水平变化，揭示蛋白质的表达模式和
规律。
蛋白质相互作用研究
利用酵母双杂交、免疫共沉淀等技术 手段，研究蛋白质之的相互作用和
复合物的形成。
蛋白质功能研究
通过基因敲除、基因敲减、定点突变 等技术手段，研究蛋白质的功能和作 用机制。
智能化
结合人工智能和机器学习技术，实现双向电 泳的智能化分析，自动识别和鉴定蛋白质， 提高数据分析的准确性和可靠性。
拓展双向电泳技术的应用领域
临床诊断
01
将双向电泳技术应用于临床诊断，通过对生物标志物的检测和
分析，辅助医生进行疾病诊断和治疗方案的制定。
药物研发
02
利用双向电泳技术筛选和鉴定药物作用靶点，为新药研发提供
蛋白质芯片技术
高通量、快速、简便，但灵敏度和分辨率相对较低，且覆盖的蛋白质数量有限。
双向电泳与蛋白质免疫印迹技术的比较
双向电泳
可以对全蛋白质组进行分离和定性，分 辨率高。
VS
蛋白质免疫印迹技术
可以对特定蛋白质进行检测和定量，灵敏 度高，但只能针对已知的蛋白质进行检测 。
05
双向电泳技术的发展前景 和展望
蛋白质的纯化
通过双向电泳，可以去除样品中的杂 质，提高蛋白质的纯度，从而获得更 准确的鉴定结果。
蛋白质的表达和鉴定
蛋白质表达分析
通过比较不同生理状态或不同组织中 蛋白质的表达模式，可以研究蛋白质 的表达水平，进而了解其在生命活动 中的作用。
蛋白质鉴定
通过与已知蛋白质的数据库进行比对， 可以鉴定出双向电泳图谱中的蛋白质， 为后续的功能研究提供依据。
蛋白质电泳技术在生物医学中的应用
蛋白质电泳技术在生物医学中的应用蛋白质电泳是一种生物化学研究中常用的技术，通过对蛋白质分子在电场下的迁移速度的差异来区分图谱中的不同蛋白质成分。
该技术已广泛应用于生物医学领域，成为一种重要的检测手段，被广泛应用于蛋白质的分离、纯化、定量和鉴定等方面。
本文将重点介绍蛋白质电泳技术在生物医学领域中的应用。
一、蛋白质电泳在癌症诊断中的应用近年来，癌症已成为全球死亡率居高不下的重大健康问题，早期的诊断和治疗是解决癌症问题的关键。
蛋白质电泳技术可以用于癌症的良性恶性鉴定和分级定量。
通过对癌症患者的血清样本进行蛋白质电泳分析，可以发现在不同癌症类型的诊断过程中存在着具有显著区别的蛋白质图谱。
因此，蛋白质电泳技术被广泛应用于癌症的早期筛查、诊断和疗效评估等方面。
在蛋白质电泳技术的帮助下，可以为癌症的早期诊断提供一种定量化、快速、简便、敏感性高的检测手段。
二、蛋白质电泳在糖尿病诊断中的应用糖尿病是一种常见的代谢性疾病，它的病理生理机制极为复杂。
在糖尿病的早期诊断和疾病进程的监测中，蛋白质电泳技术发挥了关键作用。
通过对糖尿病患者的血清样本进行蛋白质电泳分析，可以明显地检测出一些特异性蛋白，比如醛固酮、葡萄糖转运蛋白等。
这些蛋白质不同于一般血清蛋白质，具有显著的变化。
通过蛋白质电泳技术，可以对糖尿病的病理生理过程进行深入研究，并为糖尿病的预防和控制提供基础数据。
三、蛋白质电泳在肝病诊断中的应用肝病是一种常见的内科疾病，其发病机制复杂，种类繁多，对人体的危害相对较大。
肝病的早期诊断是防治肝病的重要措施之一。
蛋白质电泳技术可以为肝病诊断和治疗提供重要依据。
肝功能异常常导致血清中蛋白质谱图的变化，如白蛋白、球蛋白等的含量可能发生改变。
蛋白质电泳技术可以检测出这些变化，根据这些变化可以达到对于肝病的诊断和治疗上的最佳效果。
四、蛋白质电泳在免疫学研究中的应用蛋白质电泳技术也在免疫学研究中得到广泛应用。
病毒蛋白功能的研究、病家庭背景分析、抗体识别和免疫组化均可使用蛋白质电泳技术研究。
简述电泳法的原理及应用
简述电泳法的原理及应用原理电泳法是一种利用电场效应将带电粒子分离的技术。
其基本原理是在外加电场的作用下，带电粒子在电泳介质中移动，从而实现它们的分离。
该技术在分子生物学、环境监测、食品安全检测等领域得到广泛应用。
电泳法所依赖的原理是电荷的存在和带电粒子在电场作用下的运动规律。
带电粒子在电场中受到电场力的作用，其运动速度与电荷量成正比。
当不同带电粒子在相同电场下移动时，由于其电荷量不同，速度也不同，从而实现分离。
应用电泳法在科学研究、生命科学研究以及工业生产中都有广泛的应用。
下面将分别介绍其在这些领域的应用。
科学研究1.蛋白质分离和定量：电泳法是蛋白质分离和定量的常用方法。
通过将蛋白质样品加载到电泳凝胶中，利用凝胶孔道大小的差异和电荷性质，可以将不同大小和电荷的蛋白质分离开来。
这种方法被广泛应用于蛋白质组学研究、蛋白质结构和功能研究等领域。
2.核酸分析和测序：电泳法也常被用于核酸的分析和测序。
通过将DNA或RNA样品加载到电泳凝胶中，根据其大小和电荷性质，可以将不同大小和电荷的核酸分离开来。
这为基因测序、基因分型、基因突变检测等提供了重要的工具和方法。
生命科学研究1.DNA指纹鉴定：电泳法在DNA指纹鉴定中得到了广泛应用。
通过将DNA样品加载到电泳凝胶中，根据DNA片段在凝胶中的迁移速度和长度，可以进行DNA指纹鉴定，例如用于犯罪案件的嫌疑人身份确认、亲子鉴定等。
2.蛋白质纯化：电泳法在蛋白质纯化中也有应用。
通过将复杂的蛋白质样品加载到电泳凝胶中，可以将目标蛋白质与其他杂质分离开来。
这种方法被广泛应用于蛋白质研究和蛋白质药物研发中。
工业生产1.药物分析：电泳法在药物分析中有重要作用。
通过将药物样品加载到电泳凝胶中，可以检测和分离不同成分的药物。
这种方法被广泛应用于药物研发、药物质量控制、药物安全监测等领域。
2.食品安全检测：电泳法是食品安全检测中常用的分析方法之一。
通过将食品样品加载到电泳凝胶中，可以检测食品中的有害物质和添加剂。
微生物蛋白质组学研究中的二维凝胶电泳技术
微生物蛋白质组学研究中的二维凝胶电泳技术二维凝胶电泳技术在微生物蛋白质组学研究中的应用引言：微生物蛋白质组学研究是一门重要的生物学研究领域，它通过对微生物中所有蛋白质的研究，揭示微生物生命活动的本质。
而二维凝胶电泳技术作为一种重要的蛋白质分离方法，广泛应用于微生物蛋白质组学研究中。
本文将详细介绍二维凝胶电泳技术的原理、步骤以及在微生物蛋白质组学研究中的应用。
二维凝胶电泳技术原理：二维凝胶电泳技术是将蛋白质样品先经过等电聚焦分离，然后再经过SDS-PAGE分离，最终形成二维电泳图谱。
等电聚焦分离是根据蛋白质的等电点进行分离，将蛋白质在等电点电极上的瞬时电流消失，使其停留在相应位置。
SDS-PAGE则是根据蛋白质的分子量进行分离，通过SDS使蛋白质带负电荷，然后在电场中按分子量大小进行迁移。
通过这两个步骤的结合，可以实现对蛋白质样品的高效分离和定量分析。
二维凝胶电泳技术步骤：二维凝胶电泳技术主要包括样品制备、等电聚焦分离、SDS-PAGE分离和图谱分析四个步骤。
样品制备是二维凝胶电泳技术的关键步骤之一。
样品制备需要将微生物中的蛋白质提取出来，并进行适当的纯化和浓缩。
常用的提取方法包括机械破碎、超声破碎和化学溶解等。
提取后的样品需要去除杂质，以获得纯净的蛋白质。
等电聚焦分离是二维凝胶电泳技术的第一步，通过在等电点电极上施加电势，使蛋白质在等电点处停留。
等电聚焦分离需要使用等电聚焦凝胶，通常是聚丙烯酰胺凝胶，其中含有酰胺基团，可以与蛋白质发生缓慢的酰胺键反应。
蛋白质在电场中迁移时，由于等电聚焦凝胶中的pH梯度，会在等电点附近停留，形成一条水平的蛋白质带。
然后，SDS-PAGE分离是二维凝胶电泳技术的第二步，通过在SDS-PAGE凝胶中施加电势，使蛋白质按分子量大小进行迁移。
SDS-PAGE凝胶是一种聚丙烯酰胺凝胶，其中含有SDS（十二烷基硫酸钠）。
SDS可以使蛋白质带负电荷，并使蛋白质的分子量与电泳迁移速率成正比。
蛋白质组学三大基本技术
蛋白质组学三大基本技术
蛋白质组学是一种研究蛋白质结构和功能的科学，它为研究蛋白质及其相互作用提供了一种有效的手段。
蛋白质组学的基本技术主要有质谱分析、电泳分析和免疫分析三种。
质谱分析是蛋白质组学中最重要的技术，它可以确定蛋白质的结构和物质组成，以及蛋白质之间的相互作用。
质谱分析主要通过电喷雾电离和高能质谱来确定蛋白质的结构和物质组成，从而可以研究蛋白质的自由基反应和结合反应。
电泳分析是蛋白质组学中另一重要的技术，它可以用来检测蛋白质的结构和特性。
电泳分析主要通过静电层析、交叉层析、离子交换层析、聚焦层析等手段来研究蛋白质的结构和特性，从而可以研究蛋白质的分子量、组成以及与其他蛋白质之间的相互作用。
免疫分析是蛋白质组学中最后一项基本技术，它可以用来研究蛋白质的抗原性和抗体识别特性。
免疫分析通常通过免疫印迹、免疫沉淀、免疫荧光和免疫质谱等方法，来检测蛋白质的抗原性和抗体识别特性，从而研究蛋白质的结构和功能。
总之，蛋白质组学的基本技术包括质谱分析、电泳分析和免疫分析三种，它们可以帮助我们研究蛋白质的结构和功能，为蛋白质组学的研究提供了重要的技术支持。
蛋白质组学研究中双向电泳技术的应用
胶中或膜上切取这些 目标蛋 白质作鉴定。现在绝 大多数蛋白质的鉴定是通过质谱分析来完成 的。
丙烯 酰胺 共 价聚 合而 成 ＩＧ胶 条 ，其 优势 主要 Ｐ 有 ［ ：ｐ ６ Ｈ梯度稳定 ，聚焦准确 ，精度高 ，梯度分 ］ 辨率可 达 ００ １Ｈ ． ｐ ；无 阴极漂移及碱性蛋 白丢失 ０
在主要和通用的一向等电聚焦方式［ 。 引
２ ３ 第二 向 电泳 ．
寻找和预分离未知蛋白及其翻译后修饰形式 （ ￣ ｔｓ ｘｔ
—
ｔｍｌ—ｔｎｌｍ ｄ ｅ ｒｓ ｌ ）的方 法 ｏ ｒ ａ ｉ ａｙ ｏｉ ｄｆｍ ，ｅ＇ ａ ｏ ｌ ｉ ｆ ｏ Ｍｓ
第二向是十二烷基磺酸钠 一聚丙烯酰胺凝胶
泳 ，进 行染 色 。 目前 实 验 室 最 常用 的显 色 方 法 是
第一向是等点聚焦电泳 ，根据一 向等 电聚焦
方 式 的不 同 ，可 将 双 向 电泳 分 为 ３种 系统 ： （ ） １
ＩＯ—Ｄ Ｌ （ｓ Ｓ ＡＴ ｉ ｏ—ｅ ｃ ｉ ｆ ｕｉ ｆｌ ｅ 锄 ・ ｌ ｔｃ ｏ ｓ ｇ ｌｗ ｄ ｂ ｅ ｒ ｃ ｎ ｏｏ ｔ ｎ ｉ ｒｓｅｔｍｏ ｕａｎｓ ｘｒ ｓｄ ａ ｏｓ 系 ｉ ｗｔ ｅｐｃｔ ｌ ｌ ａｓｅｐｅ ｅｉ ｄｌ ｎ ） ｏ ｈ ｏ ｅ ｎ ｃ ｓ ｎ ｔ
（ｎ ｎ — ｅ ｕ ｉｒ ｍ ｐ ｇａｉ ｔ ｅ ｃ ｏｈｒｓ ， ｏ ｑ ｉｂｉ ｌ ｕ Ｈ ｒ ｅ ｌ ｔｐｏ ｉ ｄｎ ｅｒ ｅｓ
Ｎ Ｐ Ｇ ）系 统 ，主 要 用 于 分 离 碱 性 蛋 白质 ，但 ＥＨ Ｅ 如果 聚焦 达到 平 衡 状 态 ，碱 性 蛋 白会 离 开 凝胶 基
概 念 出现之前 ，免 疫印迹 法就 已得 到广 泛 的应 用 。
方法与生物质谱技术 的不断进步，以及两者有效 的结合 ，使研究人员能够更加有效地分离蛋 白质
生物化学实验技术
生物化学实验技术生物化学实验技术是一门研究生物分子结构和功能的学科，主要运用化学方法和技术手段来研究生物大分子的组成、结构、功能和转化过程。
本文将介绍几种常用的生物化学实验技术和其应用。
1. 蛋白质电泳蛋白质电泳是一种常用的生物化学实验技术，用于分离和定量分析蛋白质混合物。
常见的蛋白质电泳方法包括聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）和二维凝胶电泳。
SDS-PAGE通过蛋白质与阴离子表面活性剂SDS结合，并在电场中沿凝胶分离，根据蛋白质的分子量进行定量分析。
二维凝胶电泳则结合了分子量和等电点的信息，实现更高分辨率的分离。
2. DNA测序技术DNA测序技术是生物化学实验中的重要手段，用于确定DNA序列。
目前常用的DNA测序技术包括链终止法（Sanger测序）和高通量测序（Next Generation Sequencing）。
链终止法通过使用缺少3'-OH基团的硫酸二酯链终止剂和核酸聚酶合成短链DNA，并借助电泳分离完成测序。
高通量测序则通过将DNA分子串联成DNA文库，并应用测序仪进行高通量测序，从而大大提高测序效率和准确性。
3. 酶联免疫吸附实验（ELISA）ELISA是一种常见的生物化学免疫学实验技术，用于检测目标蛋白质的存在和浓度。
ELISA基于酶与底物的反应产生可检测信号的原理，可以通过颜色变化或发光信号来定量分析蛋白质。
ELISA技术广泛应用于生物医学研究、临床诊断和药物筛选等领域。
4. 质谱分析技术质谱分析技术是一种能够确定化合物分子量和结构的重要手段。
生物化学实验中常用的质谱分析技术包括质谱仪、气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）、液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）等。
质谱分析技术在药物研发、代谢组学和蛋白质组学等领域有着广泛的应用。
5. 核磁共振技术核磁共振（NMR）技术是一种用于研究物质结构和动力学的强大工具。
生物化学实验中常用的核磁共振技术包括核磁共振波谱（NMR spectroscopy）和核磁共振成像（NMR imaging）。
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Procedure
To assemble the polymerisation cassette wet the plain glass plate (size 260 x 200 mm2) with a few
drops of water. Place the Gelbond PAGfilm,
IPG slab gels with linear gradients pH 4-7, 4-9, 6-10 and 4-12 are cast according to Görg et al. (1986) with the recipes of Righetti (1990) and Görg et al. (1998). Two starter solutions (an acidic one and a basic one)
凝胶浓度和蛋白质分离范围
凝胶种类 分离胶浓度 浓缩胶浓度 交联度 （％T） （％T） （C%）
4 4 4 4 － － 4 4 10 4 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 3.3 3 3.3
最使分离范 应用 围 （KD）
65－200 21－200 14－100 6.5－200 40－200 6.5－200 6.5－200 2.0-70 3.5-31 2.0-120 SDS-PAGE
括非变性电泳(native PAGE)和SDS-PAGE两种，
前者主要是在分离蛋白复合物时经常用到。后者
是在凝胶与缓冲系统中加入阴离子表面活性剂十
二烷基硫酸钠（SDS），蛋白质分子被大量SDS
阴离子包裹，消除了它们间原来携带的电荷差别，
因而其迁移率仅反映蛋白质分子大小，故广泛用
于蛋白质分子量的测定。
分离，去除干扰。此外，也证明该系统对脂多糖
和脂寡糖混合物的分离有效。
12%胶常用的低分子量标准蛋 白
名称 磷酸化酶B 牛血清白蛋白 卵清蛋白 碳酸酐酶 胰蛋白酶抑制剂 溶菌酶 来源 兔肌肉 牛 鸡蛋清 牛 大豆 鸡蛋清 分子量 97400 66200 45000 31000 21500 14400
一维凝胶染色
现在用于凝胶中蛋白染色的方法包括氨基黑 10、考马斯亮蓝R250、考马斯亮蓝R350、银 染、铜染及橙染(sypro orange)。最常用的为 考马斯亮蓝R250、考马斯亮蓝R350染色，为 了提高灵明度采用银染。
一维电泳的应用
初步测定蛋白质的分子量
初步分离蛋白质复合物，并进一步用于免疫组化分析
2DE仪器系统
恒温水浴
垂直板电泳 仪（第二向）
电源 等电聚焦仪 （第一向）
2DE在蛋白质组学方 案中所处的位置 State 1
Differential anaDatabase search MS/MS
State 2
Functiona l analysis
are prepared as described in Table 1. For better
polymerization, the acidic and basic solutions are adjusted to pH 7 with sodium hydroxide and acetic acid, respectively.
?
(以进行差别表达蛋白组分析为例) 1. 样品制备 2. IPG strips重泡胀及上样(rehydration and liading) 3. 等电聚焦 4. 胶条平衡，包括还原和烷基化 5. 第一向胶条转移到第二向 6. SDS-PAGE 7. 染色 8. 图像分析
一个SARS疫苗的研究和申报工作。
双向电泳(2DE)
原理：2DE就是第一向采用等电聚焦分离，第二向为SDSPAGE分离。由于2DE是依据蛋白质的两种不同性质，即等 电点和分子量进行分析，因此分辨率远高于其他任何一种 单一的电泳方法，是目前分析混合蛋白质样品最有效的手 段。（注意：双向电泳中的“双向”指的是按照蛋白质的 两个性质即“等电点和分子量”进行分离的原理。)
对重组表达蛋白的初步鉴定
将一维电泳和生物质谱相结合，达到对较简单蛋白复合 物的分离和鉴定
一维电泳在蛋白质组研究中的 应用举例
我们将一维电泳和LC-Ms/MS结合，成功进行如
下研究：
(1)血浆蛋白质组研究
(2)SARS病毒蛋白的分析鉴定,成功鉴定了SARS病
毒的S蛋白、N蛋白和E蛋白，有力推动了我国第
在蛋白质组学中对电泳的分类
一维电泳(one dimensional gel electrophoresis, 1DE)，现在普遍采用垂直板聚丙烯酰胺凝胶电泳 （PAGE）
二维电泳(two-dimensional gel electrophoresis, 2DE)，又称双向电泳
一维电泳
现在普遍采用聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE），包
Tris-glycine 7.5 gels 10
12 15 4－15 4－20 10－20
Tris-tricine gels
16.5 16 10-20
肽、小蛋白 质
缓冲液的选择
通常在SDS-PAGE均选择Tris-glycine作为电泳的
缓冲系统。但在大部分缓冲系统中，SDS微团
(micelle)会干扰小分子蛋白质的分离，而Tristricine系统则可使小蛋白质－SDS复合物与微团
蛋白质电泳
－在蛋白质组学中的应用
原 理
蛋白质分子在溶液中由于其末端氨基、末端
羧基及侧链的游离基团而成为带电颗粒，并
可在电场内移动，其移动方向取决于蛋白质
分子所带静电荷。不同蛋白质分子根据其氨
基酸组成及所在溶液的pH值，携带的静电荷
不尽相同，致使它们在电场中的迁移率各异，
从而达到分理的目的。
电泳原理示意图
双向电泳的操作程序
目前，普遍采用预制的固定pH梯度胶条(immobilized pH gradient strips, IPG strips)。商品化的IPG strips可 以从Amersham Pharmacia公司或BioRad公司购买。
IPG胶条制备(casting of IPG strips)