如果你去一个生物实验室参观,很有可能听到在实验室工作的科学家说出“跑个胶”之类让人难以理解的“黑话”。这个所谓的“跑胶”其实是一种叫作“胶体电泳”的实验技术。这种技术非常有用,生物学家经常用它来分析DNA或蛋白质等物质。它的原理也非常简单,简单到什么程度呢?你自己收集一些材料,就能制造出简单的胶体电泳装置。要不要来试试看?
实验步骤
制作电泳仪:
用钳子剪下两段不锈钢丝,两段钢丝的长度要略大于塑料盆的宽度。
把不锈钢丝的一端扭成钩子的形状,把钩子挂在塑料盆两端的容器壁上,让两根钢丝横躺在塑料盆两端的盆底
塑料盆就是你的电泳槽,不锈钢丝就是你的电泳仪的两个电极。
把5节9伏电池串联在一起组成一个电池组,一个电池的正极要连着另一个电池的负极。
当你准备进行电泳实验的时候,用带鳄鱼夹的导线把电池组的正负极和塑料盆上的两根不锈钢丝分别连接起来。注意在实验开始前不要接通电路。
用剪刀把泡沫塑料剪成梳子的形状。因为这个“电泳梳”
要垂直放到塑料盆中,并且架在盆沿上(如图),所以它要比塑料盆稍微宽一些。梳齿的间隔大小要均匀。另外,当把“电泳梳”架在盆沿上时,“电泳梳”的下端不能接触到盆底,要留有至少5毫米的空间。
电泳仪基本制造完成,可以用它来“跑一下”食用色素了
1首先配制用来溶解琼脂糖的缓冲溶液。我们用的缓冲溶液是1%的碳酸氢钠溶液。称2克小苏打,放入200毫升的纯净水中,然后搅拌均匀。没有厨房秤的话也可以用量勺,2克小苏打大概是半勺。
2在可用于微波炉的碗里盛上100毫升小苏打溶液,把1克琼脂糖放入溶液中。用量勺的话就是1/4勺。
3为了让琼脂糖充分溶解,把碗放入微波炉中加热。每隔10~15秒,关掉微波炉,搅拌一下碗中的溶液。当溶液开始冒泡的时候,关掉微波炉,把碗取出(注意防烫!)。这时的溶液应该是透明的。(注意:加热溶液的时候一定要小心监视,及时停止加热,不然溶液会冒泡流出来。)
4暂时把不锈钢丝拿掉,把电泳梳放入塑料盆的某一段,让梳齿和盆底之间留有5毫米的空间。缓缓地把琼脂糖溶液倒入塑料盆中,让液面浸没梳齿5毫米。这样琼脂糖溶液大概深1厘米,如果液体太深,电泳的效果就不理想了。
5静置等待琼脂糖溶液凝固,在室温下大概30分钟后,溶液就会变成果冻一样的固体了。
6确认琼脂糖完全凝固后,小心地把电泳梳从凝胶中拔出来。用小刀在凝胶两端切出凹槽,把电极重新插上。
7把剩下那100毫升缓冲溶液倒入盆中,要浸没琼脂糖凝胶。
8用滴管或注射器,在梳齿留下的小坑中滴入不同颜色的食用色素。
9把电池组和电极连接起来,用电泳梳留下小坑的那一端连接负极,另一端连接正极。这时你会看到电极附近的液面有气泡冒出来。如果没有,检查一下电池的连接。
10每隔10~15分钟查看一下电泳进行情况,直到你看到色素明显发生了移动,而且沿着前进方向分散开。记录下每种色素分离成了几块,哪种色素跑得最快。
看了实验过程后,你大概就明白为什么这种技术叫作“凝胶电泳”,为什么科学家习惯说“跑个胶”。电泳就是让大分子在凝胶的“游泳池”中、在电场的作用下“游泳”的过程。电泳之所以能发挥作用,是因为许多大分子都是带有电荷的。例如DNA和RNA都是带有负电荷的,它们在电泳槽中会向正极游动。琼脂糖等材料的凝胶中有许多细微的孔洞。分子在向电极运动的时候会从这些孔洞中钻过去。分子越小,就越容易穿过孔洞,移动得也就越快。这样,不同种类的分子大小不同,泳速不一样,在电泳中就会分离开。根据样本在电泳槽中的分离状况,科学家就可以分析物质成分了。
凝胶电泳的应用非常普遍,科学家不但用电泳分析样本有多少种分子,还会用电泳测量分子的大小,此外也可以用这种技术来提纯分子。这真是一种既简单又强大的技术。