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现代生物技术
现代生命科学导论作业
1.PCR
【定义】
聚合酶链式反应简称PCR(英文全称:
PolymeraseChainReaction),具体内容点击:
聚合酶链式反应,简称PCR。
聚合酶链式反应,其英文PolymeaseChainReaction(PCR)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法,由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期,循环进行,使目的DNA得以迅速扩增,具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等特点。
它不仅可用于基因分离、克隆和核酸序列分析等基础研究,还可用于疾病病的诊断或任何有DNA,RNA的地方.聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction,简称PCR)又称无细胞分子克隆或特异性DNA序列体外引物定向酶促扩增技术。
由美国科学家PE(PerkinElmer珀金-埃尔默)公司遗传部的Dr.Mullis发明,由于PCRPCR技术在理论和应用上的跨时代意义,因此Mullis获得了1993年诺贝尔化学奖。
【原理】
类似于DNA的天然复制过程,其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。
PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成:
①模板DNA的变性:
模板DNA经加热至93℃左右一定时聚合酶链式反应间后,使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离,使之成为单链,以便它与引物结合,为下轮反应作准备;②模板DNA与引物的退火(复性):
模板DNA经加热变性成单链后,温度降至55℃左右,引物与模板DNA单链的互补序列配对结合;③引物的延伸:
DNA模板--引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下,以dNTP为反应原料,靶序列为模板,按碱基配对与半保留复制原理,合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链重复循环变性--退火--延伸三过程,就可获得更多的“半保留复制链”,而且这种新链又可成为下次循环的模板。
每完成一个循环需2~4分钟,2~3小时就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍。
反应体系与反应条件
标准的PCR反应体系:
10×扩增缓冲液10ul
4种dNTP混合物各200umol/L
引物各10~100pmol
模板DNA0.1~2ug
TaqDNA聚合酶2.5u
Mg2+1.5mmol/L
加双或三蒸水至100ul
PCR反应五要素:
参加PCR反应的物质主要有五种即引物、酶、dNTP、模板和缓冲液(其中需要Mg2+)
工作步骤
标准的PCR过程分为三步:
1.DNA变性(90℃-96℃):
双链DNA模板在热作用下,氢键断裂,形成单链DNA
2.退火(25℃-65℃):
系统温度降低,引物与DNA模板结合,形成局部双链。
3.延伸(70℃-75℃):
在Taq酶(在72℃左右最佳的活性)的作用下,以dNTP为原料,从引物的5′端→3′端延伸,合成与模板互补的DNA链。
每一循环经过变性、退火和延伸,DNA含量既增加一倍。
现在有些PCR因为扩增区很短,即使Taq酶活性不是最佳也能在很短的时间内复制完成,因此可以改为两步法,即退火和延伸同时在60℃-65℃间进行,以减少一次升降温过程,提高了反应速度。
反应特点
特异性强
PCR反应的特异性决定因素为:
①引物与模板DNA特异正确的结合;
②碱基配对原则;
③TaqDNA聚合酶合成反应的忠实性;
④靶基因的特异性与保守性。
其中引物与模板的正确结合是关键。
引物与模板的结合及引物链的延伸是遵循碱基配对原则的。
聚合酶合成反应的忠实性及TaqDNA聚合酶耐高温性,使反应中模板与引物的结合(复性)可以在较高的温度下进行,结合的特异性大大增加,被扩增的靶基因片段也就能保持很高的正确度。
再通过选择特异性和保守性高的靶基因区,其特异性程度就更高。
灵敏度高
PCR产物的生成量是以指数方式增加的,能将皮克(pg=10-12)量级的起始待测模板扩增到微克(μg=-6)水平。
能从100万个细胞中检出一个靶细胞;在病毒的检测中,PCR的灵敏度可达3个RFU(空斑形成单位);在细菌学中最小检出率为3个细菌。
简便、快速
PCR反应用耐高温的TaqDNA聚合酶,一次性地将反应液加好后,即在DNA扩增液和水浴锅上进行变性-退火-延伸反应,一般在2~4小时完成扩增反应。
扩增产物一般用电泳分析,不一定要用同位素,无放射性污染、易推广。
对标本的纯度要求低
不需要分离病毒或细菌及培养细胞,DNA粗制品及RNA均可作为扩增模板。
可直接用临床标本如血液、体腔液、洗嗽液、毛发、细胞、活组织等DNA扩增检测。
循环参数
1、预变性
模板DNA完全变性对PCR能否成功至关重要,一般95℃加热3-5分钟。
2、引物退火
退火温度一般需要凭实验(经验)决定。
退火温度对PCR的特异性有较大影响。
3、引物延伸
引物延伸一般在72℃进行(Taq酶最适温度)。
延伸时间随扩增片段长短而定。
4、循环中的变性步骤
循环中一般95℃,30秒足以使各种靶DNA序列完全变性:
变性时间过长损害酶活性,过短靶序列变性不彻底,易造成扩增失败。
5、循环数
大多数PCR含25-35循环,过多易产生非特异扩增。
6、最后延伸
在最后一个循环后,反应在72℃维持5-15分钟.使引物延伸完全,并使单链产物退火成双链。
【应用】
在临床、血液筛查中应用:
自2002年初国家下达有关文件正式对PCR技术用于临床检验解禁以来,此项技术就在全国多家医院如火如荼地推广开。
荧光PCR技术在原理上对传统PCR技术大大改进,不仅拥有普通PCR的所有优点,还提高了特异性和敏感度,定量更为准确可靠,尤其是闭管、双检、防污染等特点,使得它已具有挑战、更新、替代传统PCR技术的趋势。
迄今,深圳匹基公司已经研究开发出二十多种荧光PCR试剂盒,其中HBV、HCV、HIV、NG&CT、TB等产品已获得国家生产批号,且均通过北京、上海等地知名大医院的严格临床考核,与国际上公认的同类产品相比结果表明已接近或达到国际水平。
正式大规模投产后,已在全国多家医院、科研院所、卫生部门、血液制品厂、各地血站等单位推广使用,具体应用于临床早期诊断、药物疗效观察、预后判断、流行病学调查、血液筛查、输血安全性判断等方面。
植物检验检疫:
植物检疫检疫主要是对现场检疫取回的植物实体和病、虫、杂草籽样本于实验室做进一步检验鉴定。
技术和方法因病、虫、杂草、植物或其产品种类的不同而有很大差别。
在检疫肉眼不可见的生物(除昆虫、杂草外的绝大多数需检的有害生物)中,经典方法如细胞培养、形态观察及生理生化分类等十分耗时、耗财而且有较大的病原体扩散风险及对操作人员构成安全隐患。
而分子生物学检测方法中核酸杂交技术虽灵敏,但操作过于复杂,重复性不好又需引入放射性同位素因而不适于推广。
基于单克隆抗体的免疫学方法(如酶联免疫吸附法ELISA)灵敏度虽也得到提高,但始终不及荧光PCR方法,并且特异性及样品的适用范围(植物物种及部位来源)也不如后者。
目前进、出境或双边检疫协定所要求检疫的植物病害项目中植物病毒、病原性细菌、病原性真菌及植物线虫均有十几、二十几种,几乎所有的项目都可以开发出相应的有针对的荧光PCR试剂盒,不仅可大大提高植物检验检疫水平,更重要的是争取宝贵时间,有力控制植物病虫害的横、纵向蔓延。
动物检验检疫:
动物及其衍生产品与人的生活尤为密切相关,根据不完全统计,仅是人畜共患的传染病业已达196种,所以动物检验检疫工作更不容忽视,它对保护公民生命安全具有非常重要的现实意义。
比如疯牛病(BSE)、禽流感(AIV)就是因为与人的健康相关而引起世界范围内的广泛关注。
目前采用的检测技术主要分为几类:
病原体分离培养技术、检测蛋白的免疫学技术、检测特殊蛋白功能的生物学方法(如抗生素、抗除草剂等实验)、核酸(RNA或DNA)检测技术。
与检测核酸的PCR技术相比,其它方法的灵敏度、特异性及精确度都明显不及,而且时耗又很长(通常三周至月余),越来越不适应动物活体或有保质期严格要求的动物加工食品快速准确地判断检疫与通关的需要。
对PCR产物特异片段确认方法,有如电泳、RFLP、序列分析,仅当检测鉴定少数样品、少数特殊种类时还可负担起相应的工作量和财力。
但对于进出境口岸产品检测样品数量大,种类多的特点,更需要一种便于机械化自动化、更特异、更灵敏、无污染、成本又相对低廉的PCR产物检测方法,而荧光PCR技术的出现完全可以满足以上需要,是最有前途的新型方法,可用于对输出国或地区、出入境口岸地区与出入境动物内地饲养所在地区动物及其加工产品中传染病病源的监测。
目前,深圳匹基公司利用此项先进技术,已开发出AIV各亚型(主要是H5、H7和H9)及通用型的荧光PCR检测试剂盒,完成了养殖场现场的区域实验,并通过专家严格认证,此外我们还正积极开发针对于其它目前迫切需要的国际兽疫局(OIE)所规定的一类传染病及寄生虫病病原体检测用的试剂盒(如疯牛病朊病毒(BSE)、新城疫病毒(NDV)、猪瘟病毒(CSFV)、口蹄疫等)。
我国最近几年来,部分地区陆续发生严重的禽流感病毒的感染,在鸡、鸭群中广为流行,造成严重的经济损失,对禽肉出口创汇构成巨大的威胁。
特别是香港特别行政区还发生人的感染,造成人心煌煌,带来更深的社会危害。
促进对外贸易的顺利发展。
此外,荧光PCR方法快速诊断方法的建立,也有利于及时采取有效措施,控制生产场疫情的进一步蔓延,将经济损失降到最低。
食品、饲料卫生:
动物饲料、饵料及人类食品的质量卫生要求有多项与生物学相关的规定,如用作加工生产的动物原材料必需持有非疫区证明书和产地检疫证明书(适用于所有生物病原体造成的病例);许多食品生产规定了单位体积或单位重量细菌形成单位的上限,大肠杆菌不得超标,肠道致病菌(沙门氏菌及志贺氏菌)、其他致病性菌(如金黄色葡萄球、溶血性链球菌)与动物寄生虫等有害生物不得检出;罐头食品、矿泉水甚至要求商业无菌;有些出口产品还需应相应国家的要求检测葡萄球菌毒素、大肠杆菌肠毒素、贝毒素等。
传统的细胞培养及生化鉴定法耗时长,不利限时通关,且灵敏度还有待提高,特别是对低含量却高毒性、高爆发性、不易培养成功的某些病毒来说(特别是导致人畜共患病或/和对畜牧业、禽业、水产养殖业危害极大的OIE规定的一类传染病病源体),更急需建立快速、灵敏、高效、适应性广的检测监控方法。
在目前形形色色的方法中,荧光PCR技术最能满足这些苛刻的要求。
另外,荧光PCR技术也能方便地检测出待测菌种、物种有毒基因的存在与否,所以对各种毒素的监测也能胜任。
化妆品工业:
同食品一样,化妆品生产也有其卫生指标:
细菌总数(不同产品标准都不同,另还与使用对象年龄有关);粪大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌等致病菌必须阴性等。
有些化妆品的原材料是动源性的,如羊胎素、牛乳,动物表皮生长因子、透明质酸、水解角蛋白等因有污染人畜共患病致病因素的可能,如从欧洲进口的高级化妆品按我国检疫部门规定必须检查疯牛病朊病毒一项,故必须接受安全检查。
以上几类皆属荧光PCR技术的应用范畴。
2.HPLC
【定义】
高效液相色谱是指流动相为液体的技术。
早期的液相色谱(经典液相色谱)是将小体积的试液注入色谱柱上部,然后用洗脱液(流动相)洗脱。
这种经典色谱法,流动相依靠自身的重力穿过色谱柱,柱效差(固定相颗粒不能太小),分离时间很长。
70年代初期发展起来的高效液相色谱法,克服了经典液相色谱法柱效低,分离时间很长的缺点。
成为一种高效、快速的分离技术。
高效液相色谱法是在经典色谱法的基础上,引用了气相色谱的理论,在技术上,流动相改为高压输送(最高输送压力可达4.9´107Pa);色谱柱是以特殊的方法用小粒径的填料填充而成,从而使柱效大大高于经典液相色谱(每米塔板数可达几万或几十万);同时柱后连有高灵敏度的检测器,可对流出物进行连续检测。
【原理】
根据分离机制的不同,高效液相色谱法可分为下述几种主要类型:
1.液—液分配色谱法及化学键合相色谱
流动相和固定相都是液体。
流动相与固定相之间应互不相溶(极性不同,避免固定液流失),有一个明显的分界面。
当试样进入色谱柱,溶质在两相间进行分配。
达到平衡时,服从于下式:
高效液相色谱计算公式
式中,cs—溶质在固定相中浓度;cm--溶质在流动相中的浓度;Vs—固定相的体积;Vm—流动相的体积。
LLPC与GPC有相似之处,即分离的顺序取决于K,K大的组分保留值大;但也有不同之处,GPC中,流动相对K影响不大,LLPC流动相对K影响较大。
a.正相液—液分配色谱法:
流动相的极性小于固定液的极性。
b.反相液—液分配色谱法:
流动相的极性大于固定液的极性。
c.液—液分配色谱法的缺点:
尽管流动相与固定相的极性要求完全不同,但固定液在流动相中仍有微量溶解;流动相通过色谱柱时的机械冲击力,会造成固定液流失。
上世纪70年代末发展的化学键合固定相(见后),可克服上述缺点。
现在应用很广泛(70~80%)。
2.液—固色谱法
流动相为液体,固定相为吸附剂(如硅胶、氧化铝等)。
这是根据物质吸附作用的不同来进行分离的。
其作用机制是:
当试样进入色谱柱时,溶质分子(X)和溶剂分子(S)对吸附剂表面活性中心发生竞争吸附(未进样时,所有的吸附剂活性中心吸附的是S),可表示如下:
XmnSa======XanSm
式中:
Xm--流动相中的溶质分子;Sa--固定相中的溶剂分子;Xa--固定相中的溶质分子;Sm--流动相中的溶剂分子。
当吸附竞争反应达平衡时:
K=[Xa][Sm]/[Xm][Sa]
式中:
K为吸附平衡常数。
[讨论:
K越大,保留值越大。
]
3.离子交换色谱法
IEC是以离子交换剂作为固定相。
IEC是基于离子交换树脂上可电离的离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子进行可逆交换,依据这些离子以交换剂具有不同的亲和力而将它们分离。
以阴离子交换剂为例,其交换过程可表示如下:
X-(溶剂中)(树脂-R4NCl-)===(树脂-R4NX-)Cl-(溶剂中)
当交换达平衡时:
KX=[-R4NX-][Cl-]/[-R4NCl-][X-]
分配系数为:
DX=[-R4NX-]/[X-]=KX[-R4NCl-]/[Cl-]
[讨论:
DX与保留值的关系]
凡是在溶剂中能够电离的物质通常都可以用离子交换色谱法来进行分离。
4.离子对色谱法
离子对色谱法是将一种(或多种)与溶质分子电荷相反的离子(称为对离子或反离子)加到流动相或固定相中,使其与溶质离子结合形成疏水型离子对化合物,从而控制溶质离子的保留行为。
其原理可用下式表示:
X水相Y-水相===XY-有机相
式中:
X水相--流动相中待分离的有机离子(也可是阳离子);Y-水相--流动相中带相反电荷的离子对(如氢氧化四丁基铵、氢氧化十六烷基三甲铵等);XY---形成的离子对化合物。
当达平衡时:
KXY=[XY-]有机相/[X]水相[Y-]水相
离子交换色谱柱
根据定义,分配系数为:
DX=[XY-]有机相/[X]水相=KXY[Y-]水相
[讨论:
DX与保留值的关系]
离子对色谱法(特别是反相)发解决了以往难以分离的混合物的分离问题,诸如酸、碱和离子、非离子混合物,特别是一些生化试样如核酸、核苷、生物碱以及药物等分离。
5.离子色谱法
用离子交换树脂为固定相,电解质溶液为流动相。
以电导检测器为通用检测器,为消除流动相中强电解质背景离子对电导检测器的干扰,设置了抑制柱。
试样组分在分离柱和抑制柱上的反应原理与离子交换色谱法相同。
以阴离子交换树脂(R-OH)作固定相,分离阴离子(如Br-)为例。
当待测阴离子Br-随流动相(NaOH)进入色谱柱时,发生如下交换反应(洗脱反应为交换反应的逆过程):
抑制柱上发生的反应:
R-HNaOH-===R-NaH2O
R-HNaBr-===R-NaHBr-
可见,通过抑制柱将洗脱液转变成了电导值很小的水,消除了本底电导的影响;试样阴离子Br-则被转化成了相应的酸HBr-,可用电导法灵敏的检测。
离子色谱法是溶液中阴离子分析的最佳方法。
也可用于阳离子分析。
6.空间排阻色谱法
空间排阻色谱法以凝胶(gel)为固定相。
它类似于分子筛的作用,但凝胶的孔径比分子筛要大得多,一般为数纳米到数百纳米。
溶质在两相之间不是靠其相互作用力的不同来进行分离,而是按分子大小进行分离。
分离只与凝胶的孔径分布和溶质的流动力学体积或分子大小有关。
试样进入色谱柱后,随流动相在凝胶外部间隙以及孔穴旁流过。
在试样中一些太大的分子不能进入胶孔而受到排阻,因此就直接通过柱子,首先在色谱图上出现,一些很小的分子可以进入所有胶孔并渗透到颗粒中,这些组分在柱上的保留值最大,在色谱图上最后出现。
【应用】
气相色谱法与高效液相色谱法的比较:
气相色谱法虽具有分离能力好,灵敏度高,分析速度快,操作方便等优点,但是受技术条件的限制,沸点太高的物质或热稳定性差的物质都难于应用气相色谱法进行分析。
而高效液相色谱法,只要求试样能制成溶液,而不需要气化,因此不受试样挥发性的限制。
对于高沸点、热稳定性差、相对分子量大(大于400以上)的有机物(这些物质几乎占有机物总数的75%~80%)原则上都可应用高效液相色谱法来进行分离、分析。
据统计,在已知化合物中,能用气相色谱分析的约占20%,而能用液相色谱分析的约占70~80%。
1、环境中有机氯农药残留量分析
固定相:
薄壳型硅胶(37~50mm)
流动相:
正己烷
流速:
1.5mL/min
色谱柱:
50cm´2.5mm(内径)
检测器:
差示折光检测器
可对水果、蔬菜中的农药残留量进行分析
2.、稠环芳烃的分析
稠环芳烃多为致癌物质。
固定相:
十八烷基硅烷化键合相
流动相:
20%甲醇-水~100%甲醇;线性梯度淋洗,2%/min
流速:
1mL/min
柱温:
50ºC
柱压:
70´104Pa
检测器:
紫外检测器
3、阴离子分析
双柱;薄壳型阴离子交换树脂分离柱(3×250mm),
流动相:
0.003mol·L-1NaHCO3/0.0024mol·L-1Na2CO3,流量138mL/hr。
七种阴离子在20分钟内基本上得到完全分离,各组分含量在3~50ppm。
3.生物农药
【定义】
生物农药是指利用生物活体(真菌,细菌,昆虫病毒,转基因生物,天敌等)或其代谢产物(信息素,生长素,萘乙酸,2,4-D等)针对农业有害生物进行杀灭或抑制的制剂。
【原理】
①选择性强,对人畜安全。
目前市场开发并大范围应用成功的生物农药产品,它们只对病虫害有作用,一般对人、畜及各种有益生物(包括动物天敌、昆虫天敌、蜜蜂、传粉昆虫及鱼、虾等水生生物)比较安全,对非靶标生物的影响也比较小。
②对生态环境影响小。
生物农药控制有害生物的作用,主要是利用某些特殊微生物或微生物的代谢产物所具有的杀虫、防病、促生功能。
其有效活性成分完全存在和来源于自然生态系统,它的最大特点是极易被日光、植物或各种土壤微生物分解,是一种来于自然,归于自然正常的物质循环方式。
因此,可以认为它们对自然生态环境安全、无污染。
③可以诱发害虫流行病。
一些生物农药品种(昆虫病原真菌、昆虫病毒、昆虫微孢子虫、昆虫病原线虫等),具有在害虫群体中的水平或经卵垂直传播能力,在野外一定的条件之下,具有定殖、扩散和发展流行的能力。
不但可以对当年当代的有害生物发挥控制作用,而且对后代或者翌年的有害生物种群起到一定的抑制,具有明显的后效作用。
④可利用农副产品生产加工。
目前国内生产加工生物农药,一般主要利用天然可再生资源(如农副产品的玉米、豆饼、鱼粉、麦麸或某些植物体等),原材料的来源十分广泛、生产成本比较低廉。
因此,生产生物农药一般不会产生与利用不可再生资源(如石油、煤、天然气等)生产化工合成产品争夺原材料.
【应用】
全国第一个真正实现产业化生产的生物农药品牌――九康楝树生物农药近日在南京投运,拥有该品牌的企业也成为全国第一个获得纯植物源生物农药注册登记和生产许可的企业。
国家农业部指定九康楝树生物农药在贵州、湖北、广东和江苏4省的田间试验结果表明,该产品已达到、超过同类化学农药药效,且对自然生态环境安全、无污染。
但由于生物农药价格较高,在我国农药市场份额尚小。
据悉,首批九康楝树生物农药产品,将有望率先进入获得绿色有机及无公害等称号的南京地区蔬菜、瓜果及农产品生产基地。
4.电泳
【定义】
溶液中带电粒子(离子)在电场中移动的现象。
利用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离的技术称为电泳技术。
1937年瑞典学者A.W.K.蒂塞利乌斯设计制造了移动界面电泳仪,分离了马血清白蛋白的3种球蛋白,创建了电泳技术。
在确定的条件下,带电粒子在单位电场强度作用下,单位时间内移动的距离(即迁移率)为常数,是该带电粒子的物化特征性常数。
不同带电粒子因所带电荷不同,或虽所带电荷相同但荷质比不同,在同一电场中电泳,经一定时间后,由于移动距离不同而相互分离。
分开的距离与外加电场的电压与电泳时间成正比。
在外加直流电源的作用下,胶体微粒在分散介质里向阴极或阳极作定向移动,这种现象叫做电泳。
利用电泳现象使物质分离,这种技术也叫做电泳。
胶体有电泳现象,证明胶体的微粒带有电荷。
各种胶体微粒的本质不同,它们吸附的离子不同,所以带有不同的电荷。
利用电泳可以确定胶体微粒的电性质,向阳极移动的胶粒带负电荷,向阴极移动的胶粒带正电荷。
一般来讲,金属氢氧化物、金属氧化物等胶体微粒吸附阳离子,带正电荷;非金属氧化物、非金属硫化物等胶体微粒吸附阴离子,带负电荷。
因此,在电泳实验中,氢氧化铁胶体微粒向阴极移动,三硫化二砷胶体微粒向阳极移动。
利用电泳可以分离带不同电荷的溶胶。
例如,陶瓷工业中用的粘土,往往带有氧化铁,要除去氧化铁,可以把粘土和水一起搅拌成悬浮液,由于粘土粒子带负电荷,氧化铁粒子带正电荷,通电后在阳极附近会聚集出很纯净的粘土。
工厂除尘也用到电泳。
利用电泳还可以检出被分离物,在生化和临床诊断方面发挥重要作用。
本世纪40年代末到50年代初相继发展利用支持物进行的电泳,如滤纸电泳,醋酸纤维素膜电泳、琼脂电泳;50年代末又出现淀粉凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳等。
目前,电泳技术已广泛应用于分析化学、生物化学、临床化学、药理学、免疫学、微生物学、遗传学等科学中。
【原理】
电泳是电泳涂料在阴阳两极,施加于电压作用下,带电荷之涂料离子移动到阴极,并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物,沉积于工件表面。
它包括四个过程:
1)电解(分解)
在阴极反应最初为电解反应,生成氢气及氢氧根离子OH,此反应造成阴极面形成一高碱性边界层,当阳离子与氢氧根作用成为不溶于水的物质,涂膜沉积,方程式为:
H2O→OH+H
2)电泳动(泳动、迁移)
阳离子树脂及H+在电场作用下,向阴极移动,而阴离子向阳极移动过程。
3)电沉积(析出)
在被涂工件表面,阳离子树脂与阴极表面碱性作用,中和而析出不沉积物,沉积于被涂工件上。
4)电渗(脱水)
涂料固体与工件表面上的涂膜为半透明性的,具有多数毛细孔,水被从阴极涂膜中排渗出来,在电场作用下,引起涂膜脱水,而涂膜则吸附于工件表面,而完成整个电泳过程。
•电泳表面处理工艺的特点:
电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点,电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。
(一)电泳的基本原理
生物大分子如蛋白质,核酸,多糖等大多都有阳离子和阴离子基团,称为两性离子.常以颗粒分散在溶液中,它们的静电荷取决于介质的H+浓度或与其他大分子的相互作用。
在电场中,带电颗粒向阴极或阳极迁移,迁移的方向取决于它们带电的符号,这种迁移现象即所谓电泳。
如果把生物大分子的胶体溶液放在一个没有干扰的电场中,使颗粒具有恒定迁移速率的驱动力来自于颗粒上的有效电荷Q和电位梯度E.它们与介质的摩擦阻力f抗衡。
在自由溶液中这种抗衡服从Stokes定律。
F=6πrvη。
这里v是在介质粘度为η中半径为r的颗粒的移动速度。
但在凝胶中,这种抗衡并不完全符合Stokes定律。
F取决于介质中的其他因子,如
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