Электрофорез

 

Электрофорезом называют разделение веществ благодаря различной скорости их перемещения в электрическом поле. Постоянная скорость u_E, достигаемая частицей с зарядом q в жидкой среде под влиянием электрического поля с напряженностью Е, определяется балансом моментов

(11.29)

Для глобулярных белков можно использовать закон Стокса в применении к сопротивлению сферы радиуса r_p, движущейся в ньютоновской жидкости с вязкостью μ_c:

(11.30)

так что

(11.31)

Поскольку в общем случае каждый белок имеет свойственный только ему результирующий заряд q, то наложение электрического поля приводит к тому, что разные белки движутся с разными скоростями. Таким путем смесь нескольких белков можно разделить на индивидуальные компоненты (рис. 11.32). Посредством изменения рН можно регулировать электрофоретическую подвижность белка. Если рI данного белка меньше рН среды, то его заряд и скорость будут отрицательными. Напротив, белки с рI>рН будут двигаться в положительном направлении. Этот принцип положен в основу одного из методов определения рI белков и других веществ; в градиенте рН рI белка равна рН, при котором его электрофоретическая подвижность u_E равна нулю.

В методе электрофореза в потоке жидкая фаза движется перпендикулярно направлению электрического поля, что позволяет осуществлять непрерывное разделение. При электрофорезе на бумаге или в геле на движение молекул веществ влияют процессы адсорбции и десорбции, а также сопротивление диффузии в пористый носитель или гель.

При разделении методом электрофореза больших количеств веществ основные затруднения связаны с омическим нагревом. Растворы, стабилизирующие белки, обычно обладают высокой проводимостью, и поэтому при электрофорезе в таких растворах возникают высокие плотности тока, а адекватные эффективные теплообменные устройства для таких крупномасштабных систем пока еще не разработаны. Напротив, электрофоретическая аппаратура для непрерывного разделения небольших количеств веществі выпускается серийно.