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带不同电荷量的粒子在溶液电场力的作用下移动的速度一样吗？[有效至2009-1-10]
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带不同电荷量的粒子在溶液电场力的作用下移动的速度一样吗？ [ Last edited by xjxlovelxl on 2009-1-7 at 16:36 ] |
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2004371310
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2楼2009-01-07 15:33:57
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3楼2009-01-07 17:27:21
181805776
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1． 电泳 带电粒子在电场中向与其自身带相反电荷的电极移动，这种现象称为电泳。近几十年来，电泳作为一项有效的分析、分离和制备技术发展很快，在生产、科研和医疗工作中得到了广泛应用。用电泳技术分离、分析蛋白质、酶、核酸等生物大分子，有较高的分辨率，目前已成为生物科学研究中必不可少的手段之一。 2． 影响电泳的主要因素 若将带净电荷q的粒子放入电场，则该粒子所受到的引力F引可用数学式表示如下： F引＝E·q （1） 式中E为电场强度，单位为“v/cm”，表示电场中单位距离上的电位差。 如果这种情况发生在真空中，则带电粒子会朝着电极加速前进并且最后与电极相撞。但在溶液中，由于电场的牵引力F引与加速运动的粒子和溶液之间产生的阻力（即摩擦力）F阻 相对抗。故上述现象不会发生。根据Stokes公式，阻力的大小取决于粒子的大小和形状以及所在介质的粘度： F阻 ＝6πrηv (2) 式中F阻 是球形粒子所受的阻力，r是球形粒子的半径，η是溶液的粘度，v是粒子移动的速度。在溶液中，由电场而产生的加速力被阻力所对抗，因此， E·q＝6πrηv (3) 将（3）式整理得： V= E·q/ 6πrη (4) 由此可以看出，粒子移动的速度（v）与电场强度（E）和粒子所带电荷量（q）成正比，而与粒子的大小（r）和溶液的粘度（η）成反比。非球形粒子（如DNA）在电泳过程中会受到更大的阻力，即粒子的移动速度还与粒子形状有关。 既然在一定pH条件下，每一分子都具有特殊的电荷（种类与数量）、大小和形状，在一定的时间内它在相同的电场中便应集中到特定的位置上而形成紧密的泳动带。这就是带电粒子可以用电泳技术进行分离、分析、鉴定的基本原理。 由于带电粒子的泳动速度受电场强度影响，使得同一带电粒子在不同电场里泳动速度不同。为了便于比较，常用迁移率（或称泳动度）代替泳动速度表示粒子的泳动情况。迁移率（泳动度）的定义为“带电粒子在单位电场强度下的泳动速度”，若以m表示迁移率，则 m= v /E(5) 将（4）式代入（5）式，得 m= (E·q /6πrη)/ E = q/6πrη (6) 由（6）式可以看出，迁移率（泳动度）仅与球形粒子所带电荷的数量，粒子大小及溶液粘度有关，而与电场强度无关。由于氨基酸、蛋白质、酶等的电离度a随溶液pH变化而不同，所以实际上常使用有效迁移率。有效迁移率u为迁移率m和当时条件下电离度a的乘积。即： u=m·a (7) 将（6）式代入（7）式，得： u= q·a/6πrη (8) 由（8）式可以看出，凡能影响溶液粘度η的因素如温度，影响分子带电量q及解离度a的因素如pH的改变，都会对有效迁移率产生影响。因此，电泳应尽可能在恒温条件下进行。并选用一定pH的缓冲液。同时，所选用的pH以能扩大各种被分离物质所带电荷量的差异为好，以利于分离各种成分。 以上讨论的基本上是在溶液中进行的自由电泳的情况。在支持介质中进行的各种电泳，除以上因素影响外，有效迁移率还受电渗现象的影响。所谓电渗是指在电场中，液体对于固体支持物的相对移动。例如在纸电泳中，由于滤纸（纤维素）上带有负电荷，因感应相吸而使与滤纸相接触的水溶液带正电荷，从而使液体向负极移动，带动着本来是向负极泳动的物质以更快的速度移动。因此，电泳时应避免用高电渗物质作支持介质。 最后要考虑选用离子强度适宜的溶液。一般最适的离子强度在0.02～0.2之间。在稀溶液中，离子强度Ⅰ可用下式计算： Ⅰ＝ 1/ 2 ΣmiZi2 (9) （9)式中，mi为离子的克分子浓度，Zi为离子的价数。 |
6楼2009-01-07 19:12:41
7楼2009-01-08 06:52:34
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