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双向电泳技术在生物医学中的应用现状和应用前景1 双向电泳技术1.1双向电泳技术概述双向电泳（two-dimensional gel electrophoresis, 2-DE）是蛋白分离的黄金标准，由此可以分析生物样品的显著差别，产生的结果用于诊断疾病、发现新的药物靶标和分析潜在的环境和药物的毒性。
双向电泳分离技术利用复杂蛋白混合物中单个组分的电泳迁移，第一向通过电荷的不同分离，另一向通过质量的不同分离。
双向电泳协同质谱技术是正在出现的蛋白组学领域的中心技术。
双向电泳是一种分析从细胞、组织或其他生物样本中提取的蛋白质混合物的有力手段，是目前唯一能将数千种蛋白质同时分离与展示的分离技术，其高分辨率、高重复性和兼具微量制备的性能是其他分离方法所无与伦比的。
双向电泳技术、计算机图像分析与大规模数据处理技术以及质谱技术被称为蛋白质组研究的三大基本支撑技术。
可见双向电泳在蛋白质组学研究中的重要性。
就像Fey和Larsen在他们的综述中提到：“尽管人们都想有新技术取代它，可是如果希望对细胞活动有全面的认识，其他技术无法在分辨率和灵敏度上与双向电泳相媲美”。
1.2 双向电泳技术的原理双向电泳技术是蛋白质组学研究的核心技术之一。
它利用了各种蛋白质等电点和分子量的不同来分离复杂蛋白质组分，具有较高的分辨率和灵敏度，目前已成为复杂蛋白质组分检测和分析的最好的生化技术。
IPG - DALT系统双向电泳技术原理简明：首先利用等电聚焦( isoelectric focusing ,IEF) 将蛋白质沿pH 梯度分离至各自等电点(isoelectric point ,pI)，通过电荷分离蛋白质；然后沿垂直的方向以十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳( sodium dodecyl sulphate polyacryla -mide gel electrophoresis ,SDS-PAGE)，通过分子量分离蛋白质。
所得蛋白双维排列图中每个点代表样本中一个或数个蛋白质，而蛋白质的等电点、分子量和在样本中的含量也可显现出来。
双向电泳的应用及研究进展摘要:双向电泳是蛋白质组学研究中最常用的技术,具有简便、快速、高分辨率和重复性等优点。
本文重点介绍了双向电泳的基本原理及其应用。
同时对当前双向电泳技术面临的挑战和发展前景进行了讨论。
关键词: 双向电泳，应用，前景1.1双向电泳技术概述双向电泳（two-dimensional gel electrophoresis, 2-DE）是蛋白分离的黄金标准，由此可以分析生物样品的显著差别，产生的结果用于诊断疾病、发现新的药物靶标和分析潜在的环境和药物的毒性。
双向电泳分离技术利用复杂蛋白混合物中单个组分的电泳迁移，第一向通过电荷的不同分离，另一向通过质量的不同分离。
双向电泳协同质谱技术是正在出现的蛋白组学领域的中心技术。
双向电泳是一种分析从细胞、组织或其他生物样本中提取的蛋白质混合物的有力手段，是目前唯一能将数千种蛋白质同时分离与展示的分离技术，其高分辨率、高重复性和兼具微量制备的性能是其他分离方法所无与伦比的。
双向电泳技术、计算机图像分析与大规模数据处理技术以及质谱技术被称为蛋白质组研究的三大基本支撑技术。
可见双向电泳在蛋白质组学研究中的重要性。
就像Fey和Larsen在他们的综述中提到：“尽管人们都想有新技术取代它，可是如果希望对细胞活动有全面的认识，其他技术无法在分辨率和灵敏度上与双向电泳相媲美”。
1.2双向电泳基本原理1975年,意大利生化学家O’Farrell发明了双向电泳技术[1],双向电泳是指利用蛋白质的带电性和分子量大小的差异,通过两次凝胶电泳达到分离蛋白质群的技术。
双向电泳技术依据两个不同的物理化学原理分离蛋白质。
第一向电泳依据蛋白质的等电点不同,通过等电聚焦将带不同净电荷的蛋白质进行分离。
在此基础上进行第二向的SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳,它依据蛋白质分子量的不同将之分离。
双向电泳所得结果的斑点序列都对应着样品中的单一蛋白。
因此，上千种蛋白质均能被分离开来，并且各种蛋白质的等电点，分子量和含量的信息都能得到。
蛋白质谱（Proteomic spectrum）是指对蛋白质进行分离、鉴定和定量分析的一种技术手段。
蛋白质谱技术主要包括双向电泳（Two-dimensional gel electrophoresis，2-DE）、质谱法（Mass spectrometry，MS）等。
通过蛋白质谱技术，研究人员可以研究细胞、组织或生物体中的蛋白质组成和表达差异，从而揭示生物学过程中的分子机制。
蛋白质谱的主要步骤如下：
1. 蛋白质分离：将样品中的蛋白质分离出来，通常采用双向电泳技术。
双向电泳是将蛋白质样品在聚丙烯酰胺凝胶中进行电泳，然后将凝胶中的蛋白质进行染色和扫描，获得蛋白质的分布情况。
2. 蛋白质鉴定：对分离出的蛋白质进行质谱分析，将蛋白质分解成肽段，并通过质谱仪检测肽段的质量。
质谱法包括多种技术，如矩阵辅助激光解吸/电离质谱（MALDI-TOF MS）、电喷雾质谱（ESI-MS）等。
3. 蛋白质定量：通过质谱法检测蛋白质的相对含量。
质谱法可以准确地测定蛋白质的质量，从而实现对蛋白质的定量分析。
4. 数据处理与分析：将实验数据进行处理和分析，获得蛋白质的表达量、序列信息等。
研究人员可以利用生物信息学工具对数据进行挖掘，寻找蛋白质之间的功能关联和调控关系。
蛋白质谱技术在生物学、医学等领域具有广泛的应用价值，可以帮助研究人员深入了解生命过程中的分子机制，为疾病诊断、治疗和预防提供新的思路。
此外，蛋白质谱技术在药物研发、生物工程、食品安全等领域也具有重要应用前景。
【最新】电泳分离蛋白质电泳分离蛋白质是一种常用的生物化学技术，它利用蛋白质带电性质和分子大小的差异，将不同蛋白质分离出来。
下面是电泳分离蛋白质的最新技术和应用方面的详细介绍。
一、电泳分离蛋白质的基本原理电泳是在电场作用下，带电粒子在溶液中的迁移运动。
由于蛋白质具有带电性质，因此它们在电场中会发生迁移运动。
不同蛋白质的带电量和分子量不同，因此在电场中的迁移速度也不同。
通过控制电场强度和迁移时间，可以将不同蛋白质分离出来。
二、最新技术进展1.双向电泳（Two-Dimensional Electrophoresis）双向电泳是一种将等电聚焦和SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳相结合的电泳技术。
它可以将蛋白质分离成多个斑点，并利用计算机图像处理技术进行定性和定量分析。
双向电泳可以用于比较不同样品之间蛋白质表达谱的变化，以及寻找疾病生物标志物等。
2.全蛋白质组学研究（Proteome Research）全蛋白质组学研究是一种对细胞、组织或生物体中所有蛋白质进行系统研究的学科。
它涉及到蛋白质分离、鉴定、定量和功能分析等方面。
利用双向电泳技术和质谱技术，可以系统地分离和鉴定细胞中的蛋白质，为全蛋白质组学研究提供有力支持。
3.微流控芯片技术（Microfluidic Chip Technology）微流控芯片技术是一种将生化分析过程集成在微米尺度芯片上的技术。
它具有高效、快速、自动化和微型化等优点，可以用于蛋白质分离、鉴定和检测等方面。
利用微流控芯片技术，可以实现在单细胞水平上对蛋白质进行检测和分析，为生命科学和医学研究提供有力支持。
三、应用领域1.疾病诊断与治疗利用电泳分离蛋白质技术，可以分离和鉴定疾病相关蛋白质，为疾病诊断和治疗提供有力支持。
例如，通过比较健康人和患者的血清蛋白谱，可以寻找疾病特异性标志物，为疾病诊断和治疗提供指导。
2.药物筛选与研发利用电泳分离蛋白质技术，可以分离和鉴定药物作用靶点，为药物筛选和研发提供有力支持。
双向凝胶电泳技术原理与应用Principle and application of two-dimensional gelelectrophoresis姓名：XX班级：检查本科1113班学号：XXX【摘要】人类基因组筹划与美国塞莱拉遗传信息公司于在美国《科学》杂志和英国《自然》杂志联合宣布，她们绘制出了精确、清晰、完整人类基因组图谱，至此，人类基因组筹划已基本完毕，随着后基因组时代到来，蛋白质组学得到了空前发展，蛋白质组研究旨在揭示基因表达真正执行生命活动所有蛋白质表达规律和生物功能。
涉及蛋白质组、蛋白质组学、功能蛋白质组学和构造基因组学等新概念提出，蛋白质组学已成为当今生物领域中极其活跃学科。
其中双向电泳（two-dimensional electrophoresis，2.DE）是蛋白质组研究三大核心核心技术之一【abstract】Human gene group plans and United States sailaila genetic information company Yu in United States Science under magazine and United Kingdom natural under magazine joint announced，they draws out has accurate，and clear，and complete of human gene Group map，at this point，human gene group plans has basic completed，as Hou gene group era of comes，protein group learn get has unprecedented of development，protein group research aimed at reveals gene express of real implementation life activities of all protein of express law and biological function. Includes proteome，proteomics，structural proteomics and functional genomics of new concepts，such as proposed，proteomics has become extremely activein the field of biological sciences. Two-dimensional gel electrophoresis (two-dimensional electrophoresis,2.DE) is one of the three key core technologies of proteome research【核心词】双向电泳；蛋白质组学；后基因组时代【 key words 】two-dimensional electrophoresis，2.DE proteomics Post-genomics era【前言】由于蛋白质等电点和分子量是两个彼此不有关重要性质，而2.DE同步运用了蛋白质间这两个性质上差别分离蛋白质，因而2.DE分离能力非常强大，它甚至能将细胞中5000种蛋白分离开，2.DE在分离蛋白混合样品、比较差别方面有不可代替作用，结合质谱鉴定技术可查明大型蛋白复合物各组组分，与其她生物技术如分子生物学、分子遗传工程、免疫学、微量蛋白质自动氨基酸序列分析相结合，可以迅速精确地发现和鉴定新蛋白质。
双向电泳(two-dimensional electrophoresis,2-DE)-1
一、蛋白质组学概论
随着人类基因组计划的实施，生命科学步入了后基因组时代，出现了不同于以往经典生物实验科学的全新的研究方式─“生物大科学”。
这种生物大科学的核心思想是整体性研究，即以生物体内某类物质为对象进行完整的研究。
过去对生命活动的研究仅限于研究细胞内个别的基因或蛋白质，而基因组学和蛋白质组学的目标则是细胞内全部的基因和蛋白质。
因此，生物大科学与经典实验生物学在研究思路上有一个重要的区别：前者通常不针对具体的生物学问题或科学假设，其目标主要是把全部研究对象测定清楚，被称为“发现的科学”（Disco very Science）；而后者属于“小科学”，其实施则离不开具体的生物学问题或科学假设，被称为“假设驱动的科学”(Hypothesis-drive n Science)。
显然，生物大科学与经典实验生物学各有其所长，前者“广”而后者“深”。
如何把这二者有机地结合起来，使得人们能够更深刻更全面的揭示生命复杂体系和行为，这是后基因组时代生命科学工作者面临的重要课题，系统生物学（Systems Biology）就是针对这样一个时代需求而产生的生命科学研究领域的一门新兴学科。
它以基因组学和蛋白质组学为基础，通过实验观察和数学建模的反复迭代过程来描述和预测生物系统的动态行为。
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蛋白质组学是系统生物学的基础和组成部分之一，在后基因组学时代
的地位尤为突出。
蛋白质组学的内容包括：表达蛋白质组学（express ion proteomics）、结构蛋白质组学（structural proteomics）和功能蛋白质组学（functional proteomics）。
双向电泳是蛋白质组学研究的经典方法之一，特别是对于表达蛋白质学的研究是不可缺少的手段。
双向电泳（two-dimensional gel electrophoresis, 2-DE）是一种分析从细胞、组织或其他生物样本中提取的蛋白质混合物的有力手段，是目前唯一能将数千种蛋白质同时分离与展示的分离技术，其高分辨率、高重复性和兼具微量制备的性能是其他分离方法所无与伦比的。
双向电泳技术、计算机图像分析与大规模数据处理技术以及质谱技术被称为蛋白质组研究的三大基本支撑技术。
可见双向电泳在蛋白质组学研究中的重要性。
就像Fey和Larsen在他们的综述中提到：“尽管人们都想有新技术取代它，可是如果希望对细胞活动有全面的认识，其他技术无法在分辨率和灵敏度上与双向电泳相媲美”。
双向凝胶电泳是一种由任意两个单向凝胶电泳组合而成的，即在第一向电泳后再在与第一向垂直的方向上进行第二向电泳。
双向电泳的思路最早是由Smithies和Poulik提出，蛋白质第一向根据其自由迁移率（free-solution mobility），在滤纸条上进行的；第二向电泳方向与第一向垂直，在淀粉胶上进行。
随着聚丙烯酰胺凝胶的发明，双向电泳支持介质逐渐转向聚丙烯酰胺凝胶，即双向凝胶电泳。
1969年，双向电泳在原理上有了新的发展，建立了以等电聚焦为第一向的双向电泳技术（即IEF-PAGE）。
20世纪70年代初，第二向电泳中使用了十二烷基硫酸钠（SDS），使第二向电泳基本上根据蛋白质的相对分子质量来分离，从而奠定了现代双向凝胶电泳的基础.1975年O′Farrell首先建立了等电聚焦/SDS-聚丙烯酰胺双向凝胶电泳（IEF/SDS-PAGE），
至今仍不失为双向凝胶电泳首选的组合方式。
在这项组合中，IEF为第
一向电泳，是基于蛋白质的等电点不同用等电聚焦法分离，第二向则
按分子量不同用SDS-PAGE分离，把复杂的蛋白混合物中的蛋白质在二
维平面上分开。
近年来经过多方面改进，已成为研究蛋白质组的最有
价值的核心方法。
目前，双向电泳最高可达11 000个蛋白点的分辨率。
所以在上世纪90年代中期Wilkins提出蛋白质组学这一概念后，双向电
泳即成为这个革命性课题的开门技术。
目前，双向电泳主要指O′Farrell建立的等电聚焦/SDS-聚丙烯酰胺双
向凝胶电泳（IEF/SDS-PAGE）的模式。
其基本原理是：先将蛋白质根
据其等电点在pH梯度胶内（载体两性电解质pH梯度或固相pH梯度）进
行等电聚焦，即按照它们等电点的不同进行分离。
然后按照它们的相
对分子质量大小进行SDS-PAGE第二次电泳分离。
样品中的蛋白经过等
点电和分子质量的两次分离后，可以得到分子的等电点、分子质量和
表达量等信息。
值得注意的是，双向电泳分离的结果使蛋白质点而不
是条带。
根据Cartesin坐标系统，从左到右是pI的增加，从下到上是
分子质量的增加。
二、样品制备
1．[基本原理]
要获得高分辨率和高度重复的双向电泳图谱，蛋白质样品制备是极为
关键的一步，这一步处理的好坏将直接影响双向电泳的结果。
目前并
没有一个通用的制备方法，尽管处理方法是多种多样，但都遵循几个
基本的原则：（1）尽可能的提高样品蛋白的溶解度，抽提最大量的总
蛋白，减少蛋白质的损失；（2）减少对蛋白质的人为修饰；（3）破
坏蛋白质与其他生物大分子的相互作用，并使蛋白质处于完全变性状态。
根据这一原则，我们制备裂解液来抽提蛋白。
裂解液的基本成分为尿素、去垢剂、还原剂和两性电解质等。
尿素是一种优良的变性剂，通
过断裂氢键和疏水键使蛋白质变性，增加其溶解性，而不影响蛋白质
所带的电荷。
尿素和硫脲结合使用蛋白质的溶解性会更好，尤其是疏
水性的膜蛋白。
去垢剂有离子型、非离子型和兼性离子型等几类。
离
子型去垢剂，如SDS使蛋白质带上负电荷，干扰第一向等电聚焦而避免
使用。
传统的非离子去垢剂，早期常使用NP-40、TritonX-100等，近
几年较多的改用如CHAPS与Zwittergent系列等兼性离子去垢剂代替。
还原剂多数使用β-巯基乙醇、二硫苏糖醇（DTT）、二硫赤藓糖醇（D TE）通过打断二硫键使蛋白质彻底变性。
两性电解质能促进蛋白质的
的溶解，吸附高浓度的尿素在溶液中形成氰酸盐离子(cyanate ions)，离心时还有助于核酸的沉淀。
样品中的核酸大分子会干扰等电聚焦和
双向胶的银染，加入核酸水解酶或采用超声的方法可将其降解。
为避
免样品制备过程中蛋白质的降解，整个过程需要在yena中（约4℃）进行，并可加入蛋白酶抑制剂。
