同工酶是指能催化同一種化學(xué)反應(yīng), 但其酶蛋白本身的分子結(jié)構(gòu)組成卻有所不同的一組 酶。它們是 DNA編碼的遺傳信息表達(dá)的結(jié)果。zui近的研究表明,同工酶與生物的遺傳、生 長(zhǎng)發(fā)、代謝調(diào)節(jié)及抗性等都有一定的關(guān)系。因此,測(cè)定同工酶在理論上和實(shí)踐上都有重要的 意義。用聚丙烯酰胺凝膠電泳測(cè)定同工酶,方法簡(jiǎn)便、靈敏度高,重現(xiàn)性強(qiáng),測(cè)定結(jié)果便于 觀察、記錄和保存。
過氧化物酶是植物體內(nèi)普遍存在的、活性較高的一種酶。它與呼吸作用、光合作用及生 長(zhǎng)素的氧化等都有關(guān)系。在植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中它的活性不斷發(fā)生變化。因此,測(cè)定這種酶 的活性或其同工酶的變化情況,可以反映某一時(shí)期植物體內(nèi)代謝的變化。
本實(shí)驗(yàn)采用聚丙烯酰胺凝膠垂直板電泳技術(shù),分離小麥幼苗過氧化物酶同工酶,根據(jù)酶 的生物化學(xué)反映,通過染色方法顯示出酶的不同區(qū)帶,以鑒定小麥幼苗過氧化物酶同工酶。 通過本實(shí)驗(yàn),主要要掌握電泳技術(shù)的原理、方法、設(shè)計(jì)、裝置、凝膠配制等問題,熟悉所有 的操作過程,另外,對(duì)同工酶有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。
二、原理
1.電泳現(xiàn)象
帶電粒子在電場(chǎng)中向與其自身帶相反電荷的電極移動(dòng),這種現(xiàn)象稱為電泳。 由于帶電膠?;蚍肿又懈鞣N成份,所具有的電荷和分子量不同,在電場(chǎng)中將以不同的速 度移動(dòng),因而在電泳進(jìn)行過程中,不同的成份將按照各自的遷移速度得到有效的分離。
2.影響電泳的主要因素
若將帶凈電荷 q 的粒子放入電場(chǎng),則該粒子所受到的引力 F 引可用數(shù)學(xué)式表示如下:
F 引 =E q (1)
式中 E 為電場(chǎng)強(qiáng)度,單位為“伏特/厘米” ,表示電場(chǎng)中單位距離上的電位差。 如果這種情況發(fā)生在真空中,則帶電粒子會(huì)朝著電極加速前進(jìn)并且zui后與電極相撞。 但 在溶液中,由于電場(chǎng)的牽引力 F 引與加速運(yùn)動(dòng)的粒子和溶液之間產(chǎn)生的阻力(即摩擦力)F 阻 相對(duì)抗,故上述現(xiàn)象不會(huì)發(fā)生。根本 Stokes 公式,阻力的大小取決于粒子的大小和形狀以 及所在介質(zhì)的粘度:
F 阻 = 6pghn (2)
式中 F 阻是球形粒子所受的阻力,g是球形粒子的半徑,h是溶液的粘度,n是粒子移動(dòng) 的速度。在溶液中,由電場(chǎng)而產(chǎn)生的加速力被阻力所對(duì)抗,因此: E q = 6pghn (3) 整理一下:
pgm n 6 q E = (4)
由此可以看出,粒子移動(dòng)的速度(n)與電場(chǎng)強(qiáng)度(E)和粒子所帶電荷量(q) 成正比, 而與粒子的大?。╣)和溶液的粘度(h)成反比。不難想象,非球形粒子(如 DNA)在電泳過程中會(huì)受到更大的阻力,即粒子的移動(dòng)速度還與粒子的形狀有關(guān)。 即然在一定 pH 條件下,每一分子都具有特殊的電荷(種類與數(shù)量)及大小和形狀,那 么在一定的時(shí)間內(nèi)它在相同的電場(chǎng)中便應(yīng)集中到*的位置上而形成緊密的泳動(dòng)帶。 這就是 帶電粒子可以用電泳技術(shù)進(jìn)行分離、分析、鑒定的基本原理。