Горизонтально расположенные пластины 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Горизонтально расположенные пластины



Преимущество такого расположения — не только в компакт-
ности прибора, но и в отсутствии проблемы уплотнения. Оба
электродных буфера находятся в резервуарах, расположенных
ниже уровня горизонтального столика, на который кладут гель.
Естественно, что этот столик используется и для отвода тепла
от пластинки геля — в его каналах циркулирует охлаждающая
вода.

Гель, полимеризованный на тонкой стеклянной пластинке,
помещают на столик открытой поверхностью кверху, поскольку
препарат вносят не с торца геля, а в ряд специальных «колод-
цев», расположенных на некотором расстоянии от его края.
Электрическая цепь замыкается через 8 — 10-слойные фитили из
фильтровальной бумаги, одним концом погруженные в элект-
родные резервуары, а другим — прижатые к гелю с перекрытием
в 10 — 12 мм (рис. 10, 11). При наложении фитилей на гель сле-
дует внимательно следить за отсутствием воздушных пузырей
между ними.

Показанные на рис. 10 перегородки в электродных камерах
препятствуют конвекционному переносу продуктов электролиза
от электродов к концам фитилей. В ходе электрофореза на ано-
де образуется свободная кислота, а на катоде — щелочь, кото-
рые по плотности отличаются от электродных буферов, а это
может вызвать конвекцию. Если электрофорез идет более 24 ч,
электродные буферы следует заменять. Если же они одинаковы
и между электродными резервуарами обеспечена циркуляция
жидкости, то кислота и щелочь взаимно нейтрализуются — и бу-
фер можно не заменять. В изображенном на схеме приборе

 


«Мультифор» (LKB, Швеция) циркуляция буферане преду-
смотрена, но объем каждой камеры составляет 1,2 л.

Во избежание подсыхания фитилей и геля приборво время
работы закрывают прозрачной крышкой (рис. 12), которую ино-
гда называют антиконденсационной. Она предохраняет гель в
случае существенного охлаждения от конденсации на его поверх-
ности влаги из окружающего воздуха. Впрочем, сама крышка
изнутри может запотевать за счет влаги, испаряющейся с фити-
лей, особенно в случае их перегрева. Это ухудшает условия на-
блюдения за ходом электрофореза, поэтому в аналогичном по
конструкции приборе фирмы «Bio-Rad» (модель 1415) по пери-
метру крышки у ее краев с внутренней стороны проходит трубка
с охлаждающей водой. Пары влаги конденсируются на трубке,
оставляя крышку прозрачной. Электродные резервуары у этого
прибора съемные, что облегчает их промывку. В качестве фити-
лей используется специально обработанная целлюлоза с повы-
шенной влагоемкостью.



Рис. 10. Схема прибора «Муль-
тифор» для электрофореза в
горизонтальных пластинах
(фирмы LKB)

1  — антиконденсационная крышка;
2 — электродный резервуар; 3 —  ко-
лодец для внесения препарата; 4 —
гель; 5  — фитиль; 6 —  охлаждающий
столик

Рис. 11. Наложение фитилей
на гель в приборе «Мульти-
фор»


 




 


Рис. 12. Наложение антиконденсацион- Рис. 13. Внесение препарата в ко-
ной крышки лодцы геля

Описанные приборы не предъявляют строгих требований к
качеству полимеризации геля у его краев, поскольку края геля
не участвуют в электрофорезе. Полимеризацию пластины ПААГ
для прибора «Мультифор» ведут в форме, уплотненной по всем
четырем краям сплошной резиновой прокладкой. У одного из
своих углов она разрезана, и через этот разрез, слегка отогнув
прокладку, заливают раствор мономеров в форму. Последняя
образована двумя пластинами: стеклянной (толщиной 1 мм) и
толстой плексигласовой. На стеклянной пластине гель остается
во время электрофореза. Пластину из плексигласа после поли-
меризации геля снимают; на ней имеется ряд прямоугольных
выступов, которые при заливке формируют колодцы для внесе-
ния препаратов. Колодцы имеют фиксированный объем (для
«Мультифора» — 5 и 10 мкл). В таком же объеме надо вносить
и препарат, чтобы он заполнял все сечения геля, но не разли-
вался по его поверхности. Для этого препарат дозируют микро-
шприцем (рис. 13).

При сборке формы на стеклянную пластину накладывают
еще одну толстую пластину из плексигласа и все вместе зажи-
мают пружинными зажимами. Здесь нет необходимости наслаи-
вать воду, да и к материалу уплотнительной прокладки можно
не предъявлять высоких требований, поскольку в контакте с ней
гель может и не заполимеризоваться. После освобождения геля
оставшийся раствор мономеров по его краям можно убрать филь-
тровальной бумагой. Для облегчения разборки формы ее сле-
дует охладить в холодильнике.

Перед использованием ПААГ желательно выдержать не ме-
нее 12 ч обернутым в полиэтиленовую пленку во избежание под-
сыхания. Гели, содержащие додецилсульфат натрия (ДДС-Na),

 


не следует хранить в холодильнике, так как ДДС-Na мо-
жет выпасть в осадок. При установке пластины с гелем на ох-
лаждающий столик следует налить на него несколько милли-
литров раствора детергента, чтобы обеспечить хороший тепловой
контакт между столиком и пластиной. До этого имеет смысл про-
вести на столике водонесмываемым фломастером две линии на
расстоянии примерно 15 — 20 мм от каждого из противополож-
ных краев. Эти линии будут видны через гель и помогут ровно
уложить края фитилей, что немаловажно для создания в геле
однородного электрического поля.

Следует быстро вносить препараты в колодцы и сразу же
начинать электрофорез, так как бромфеноловый краситель
склонен диффундировать в геле. В процессе разделения нужно
следить за тем, чтобы колодцы с оставшимся в них буфером пре-
парата не обсыхали. Это нежелательно, так как искажает рас-
пределение тока по сечению геля. В ходе электрофореза можно
пополнять колодцы буфером или с самого начала добавить в
препарат 10—20% глицерина.

После электрофореза можно хранить гель на том же стекле,
обернув его целлофаном, или предварительно перенести на ме-
таллическую фольгу. Можно положить на гель фильтровальную
бумагу, которая хорошо к нему прилипает, и снять стекло. На
этой же бумаге (после фиксации и окрашивания) гель можно
и высушить.

Пластины для горизонтального электрофореза в агарозе
можно приготовить чрезвычайно просто. На горизонтально ус-
тановленную (по уровню) плоскость кладут тонкое стекло опре-
деленного размера и на него выливают расплавленный раствор
агарозы в буфере. Его объем надо рассчитать или подобрать
так, чтобы получить пластину нужной толщины. Колодцы для
препаратов в этом случае можно и не делать. Фирма LKB реко-
мендует наносить препараты прямо на поверхность агарозы че-
рез прорези наложенного на пластину специального шаблона со
щелями. Препарат объемом 2 — 4 мкл вносят в щель шаблона,
откуда он полностью впитывается в агарозу. Впрочем, сравни-
тельно простое приспособление, смонтированное на столике для
заливки, позволяет установить над пластиной (перпендикулярно
к ее плоскости) гребенку и с ее помощью при заливке агарозы
образовать колодцы для препаратов. Перед использованием
пластину агарозы тоже следует выдержать во влажной атмосфе-
ре в течение суток.

При электрофорезе нуклеиновых кислот в агарозе использу-
ют относительно большие токи, которые могут нагревать фити-
ли из фильтровальной бумаги. Было предложено фитили делать
тоже из агарозы — заливкой ее 1 — 2%-ного раствора в специ-
альные камеры; описаны конструкции соответствующих прибо-
ров [Kaplan et al., 1977; McDonell et al., 1977; Herrick, 1980].
На рис. 14 показан разрез одного из таких простых приборов.
В приборе фирмы «Bio-Rad» (модель 1415) фитилями из 0,5%-

 


Рис. 14. Прибор для препа- ративного горизонтального электрофореза ДНК в ага- розном геле с агарозными фитилями 1 — электродные резервуары; 2 — форма для заливки агарозы; 3 — съемные перегородки; 4 — гребенка


ного геля агарозы толщиной 6 мм оснащены специальные мо-
стики, на которых можно вести препаративный электрофорез
ДНК в пластинах геля агарозы толщиной до 1 см.

Вместе с тем для работы с микроколичествами препарата
описано приготовление гелей для горизонтального электрофоре-
за толщиной 0,1 мм на предметных стеклах. После высушива-
ния такой гель образует настолько тонкую, не заметную глазом
пленку, что она позволяет вести авторадиографию даже мечен-
ных 3H препаратов [Amaldi, 1972].

Высоковольтный горизонтальный электрофорез в пластинах
ПААГ толщиной 0,5 мм был использован для секвенирования
нуклеиновых кислот. Для улучшения теплоотвода гель разме-
ром 30 ´ 50 см, подложив под него тонкую пленку, укладывали
на металлический охлаждающий столик самодельного прибора,
накрывали еще одной пленкой и плотно, по всей поверхности
прижимали к столику давлением наполненной воздухом подуш-
ки [Kutateladze et а1., 1979].


Глава 3

ЭЛЕКТРОФОРЕЗ БЕЛКОВ

В двух предыдущих разделах были детально описаны прак-
тические приемы подготовки и проведения опытов по электро-
форезу. Это позволяет приступить к подробному анализу, си-
стематизации и сопоставлению физической сущности и потенци-
альных возможностей многочисленных и разнообразных вари-
антов этого метода, развитых за последние годы. В главах 3 и 4
мы попытались представить более или менее целостную картину
бурного развития электрофоретических методов исследования
белков и нуклеиновых кислот по состоянию на середину 1980 г.
Главная задача изложения — выяснение существа и возможно-
стей каждого из рассмотренных ниже вариантов. Однако следу-
ет еще раз подчеркнуть абсолютную необходимость совершен-
ного овладения описанной выше техникой эксперимента, без
которой попытки реализации самых блестящих замыслов зара-
нее обречены на провал.

Из множества рассмотренных ниже экспериментальных ра-
бот в интересах экономии места и концентрации вниманияна
главном будут взяты только самые существенные количествен-
ные данные. Не следует пытаться по ним воспроизвести эти ра-
боты — для этого необходимо тщательно изучить цитируемый
первоисточник.

Рассмотрению конкретных вариантов в обеих главах пред-
посланы довольно подробные замечания общего характера, ко-
торые постоянно следует иметь в виду при анализе и сопостав-
лении этих вариантов.

ЗАМЕЧАНИЯ ОБЩЕГО ХАРАКТЕРА

Миграция белков в геле

Ранее было показано, что электрофоретическая подвижность
биополимеров в геле (и') пропорциональна их подвижности в
свободной жидкости (u о), которая определяется отношением
суммарного заряда макромолекулы к ее массе. Фактором, об-
условливающим отличие и' от u о является сила трения о гель,
которая зависит от соотношения линейных размеров макромо-
лекул и пор геля, а следовательно, от молекулярных масс бел-
ков и концентрации ПААГ. Молекулярные массы подавляюще-
го большинства индивидуальных белков не превышают 500 000.
Поэтому использование гелей агарозы оказывается нецелесооб-
разным, кроме тех случаев, когда разделение белков хотят вести
только по величине отношения заряда к массе. Как правило,

электрофорез белков проводят в ПААГ, содержащем 5 — 20%
акриламида.

Белки являются, цвиттерионами. Их суммарным зарядом, а
следовательно и отношением заряда к массе, можно управлять

 


путем изменения рН буфера, в котором полимеризуют ПААГ и
ведут электрофорез и который далее будем именовать рабочим.
Очевидно, что оптимальное значение рН рабочего буфера обус-
ловливает не максимальный заряд, а максимальное различие
зарядов разных белков, составляющих исходную смесь. Поэто-
му в большинстве случаев нецелесообразно использовать экст-
ремальные величины рН рабочего буфера, слишком удаленные
от изоэлектрических точек всех белков смеси. Для обычных
кислых белков оптимальные значения рН буфера оказываются
в нейтральной или слабощелочной области; миграция белков
идет в направлении от катода к аноду. Для щелочных белков
(гистонов, белков рибосом и др.) целесообразно использовать
слабокислые буферы (рН 4 — 5). Эти белки различаются по ве-
личине суммарного положительного заряда и мигрируют в на-
правлении от анода к катоду.

Несмотря на малое количество фракционируемого белка,от
рабочего буфера требуется существенная емкость, так как при
образовании зоны локальная концентрация белка может ока-
заться значительной. Поэтому приходится использовать буферы
с концентрацией 0,1 — 0,2 М и более. При этом следует учиты-
вать, насколько близко к границе буферной области лежит рабо-
чее значение рН. Если такое приближение к границе необходи-
мо, то для обеспечения достаточной буферной емкости моляр-
ность буфера приходится еще увеличивать. Вопрос об электро-
проводности буферов рассмотрен ниже.

Отметим далее, что эффект трения о гель зависит не только
от молекулярной массы, но и от конфигурации и жесткости бел-
ковой макромолекулы. Глобулярные белки, неспособные к агре-
гации или диссоциации на субъединицы, ведут себя более или
менее одинаково, хотя их размеры зависят от плотности упа-
ковки глобулы. Рыхлые глобулярные и, особенно, фибриллярные
белки могут деформироваться при взаимодействии с гелем и тем
самым облегчать себе миграцию между его нитями. Этот эф-
фект особенно сильно выражен у высокомолекулярных нуклеи-
новых кислот.

Для однозначного определения молекулярной массы белка
по скорости его миграции при электрофорезе бывает целесооб-
разно распрямить полипептидную цепочку белка и придать ей
жесткость. Именно такой прием используется при электрофоре-
зе белков, обработанных додецилсульфатом натрия (подробно
это будет рассмотрено ниже).



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-01-24; просмотров: 222; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.88.179.12 (0.018 с.)