Chemistry Labs
Đại học · 20 phút

Điện di trên giấy: tách protein theo điện tích

Chấm ba protein mô hình lên dải giấy tẩm đệm, bật điện trường, và xem chúng tách ra — hay đổi hướng — khi pH thay đổi.

Mục tiêu

Dự đoán dấu điện tích ròng của mỗi protein từ pIpI so với pHpH, xếp hạng các vạch theo mức di chuyển, và thấy vì sao pH đệm là công tắc chính.

Dụng cụ và hoá chất

Bàn thí nghiệm ảo: dải giấy, bình đệm, nguồn một chiều, khay nhuộm; protein A (pI 4,5), B (pI 6,7) và C (pI 9,5).

Cách làm

  1. Giai đoạn 0 cho thấy mẫu chấm tại vạch xuất phát. Chuyển sang giai đoạn 1 (pH 8,6): vạch nào chạy nhanh nhất, vì sao?
  2. Kiểm tra rằng ở pH 8,6 mọi vạch đều đi về anot (+). Xếp hạng A, B, C theo điện tích ròng dựa trên nhãn.
  3. Chuyển sang giai đoạn 2 (pH 6,0). Protein nào đổi hướng, và protein nào hầu như đứng yên?
  4. Với mỗi protein, so sánh pH với pI và cho biết nó là cation, gần trung hoà, hay anion ở từng giai đoạn.

Điều cần quan sát

  • Ở pH 8,6 cả ba protein đều mang điện tích âm ròng nên đều di chuyển về anot; protein A, xa pI nhất, đi xa nhất.
  • Ở pH 6,0, B nằm gần pI nên gần như đứng yên, còn C (pI 9,5 > pH) bị proton hoá và chạy về catot.

Giải thích

Protein là một polyelectrolyte: dưới điểm đẳng điện pIpI nó bị proton hoá và mang điện dương, trên pIpI nó mất proton và mang điện âm, và tại pH=pIpH = pI điện tích ròng bằng 0. Trong điện trường EE, tốc độ di chuyển do điện tích ròng chia cho lực cản ma sát của giấy và dung môi quyết định, nên v∝qnetEv \propto q_\mathrm{net}E. Vì vậy hai lần chạy ở pH khác nhau có thể tách cùng một hỗn hợp theo cả tốc độ lẫn hướng di chuyển.

Lịch sử thí nghiệm

Arne Tiselius chế tạo thiết bị điện di ranh giới chuyển động đầu tiên tại Uppsala những năm 1930 và nhận Nobel Hoá học 1948. Các phiên bản trên giấy phổ biến trong phòng xét nghiệm bệnh viện thập niên 1940–50 để lập phổ protein huyết thanh, trước khi gel và ống mao quản thay thế.

Nhà hoá học liên quan

Frederick Sanger

Chủ đề liên quan

Cấu trúc và chức năng proteinSắc ký ion, điện di mao quản

Thí nghiệm ảo: một mô hình đơn giản hoá để xây dựng trực giác. Nó không thay thế thực hành thật và huấn luyện an toàn; không tự làm lại tại nhà khi không có người hướng dẫn.