空間電泳技術(shù)的發(fā)展.doc

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1、電泳的新領(lǐng)域——空間電泳技術(shù)隨著電泳技術(shù)的普及，它的優(yōu)勢逐漸被人們挖掘，從而從一個領(lǐng)域向多個領(lǐng)域發(fā)展，例如，從地面電泳到空間電泳就是一個很好的例了，此時的電泳技術(shù)不僅僅是川于工業(yè)領(lǐng)域,還被運用到了生物學(xué)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。木文就來說說電泳在空間生物學(xué)領(lǐng)域的運用?？臻g電泳分離技術(shù)是在地面電泳技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。其產(chǎn)生的原因是隨著生物醫(yī)學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展，對一些高純度的生物材料如氨基酸、多肽、核酸、蛋白質(zhì)及乞種細胞的需求口益增加。只有將它們從生物材料中分離出來，加以提純，才能滿足人們的需要。傳統(tǒng)的分離方法是利川這些生物材料密度的不同，采用超離心等

2、方法來分離它們?？墒牵煌毎拿芏群芟嘟?，采用這些方法的選擇性不高。為解決蛋白質(zhì)和多肽等生物大分了的分離提純，必須采用新的分離純化技術(shù)。電泳是目前所有生物分了分離分析技術(shù)的基礎(chǔ)。電泳是離子在外加電場的作用下發(fā)生遷移的一種現(xiàn)象。電泳分離的基木原理是：不同的生物分子和細胞結(jié)構(gòu)，形態(tài)是不同的，它們所帶的電荷密度也不同。在外加電場的作川下，rh于備種離了的遷移率不同，因而可達到分離的li的。電泳技術(shù)的優(yōu)點是效率高、設(shè)備操作簡單、分辨率好、柴個分離的過程和條件可以控制、對產(chǎn)品損傷小等。它是制備生物分了和細胞的主要手段。電泳技術(shù)有笛種不同類型,其屮

3、連續(xù)流電泳是電泳技術(shù)屮較常用的一種方法。與其他分離技術(shù)相比，連續(xù)電泳的優(yōu)點是它是一個連續(xù)的分離過稈。其分離條件比較溫和，適合于多種生物活性物質(zhì)的分離，從小分了、蛋白質(zhì)、dna、脂質(zhì)體、膜物質(zhì)、細胞器到完整的細胞都可以采用這種技術(shù)。在多個學(xué)科領(lǐng)域，如生物學(xué)、生物化學(xué)、細胞學(xué)的研究和應(yīng)用屮都要采用這種技術(shù)?？臻g電泳技術(shù)的發(fā)展及前景空間電泳的目的是在地面電泳的基礎(chǔ)上，利用空問環(huán)境的優(yōu)越條件，使電泳分離的效果更好。因為在地血上進行電泳時，即使最小的分了也是有重量的。它在液體的介質(zhì)屮出現(xiàn)沉降現(xiàn)彖，并受熱對流的彩響，所以分離的效果不好，獲得的產(chǎn)品也很

4、少。在空間微重力壞境下，重力引起的沉降和熱對流幾乎消失，可以克服沉降和對流的影響，大大提高了蛋白質(zhì)和生物活性物質(zhì)的分辨率和流通量，從而使我們所需要物質(zhì)的純度和產(chǎn)量提高。例如，美國在航天飛機上采用了電泳技術(shù)進行蛋白質(zhì)的分離，蛋白質(zhì)通過電泳的流通率增加了400倍，說明如果在空間進行蛋白質(zhì)分離，它的產(chǎn)量將大大高于地面。美國航宇局和麥道公司曾聯(lián)合在航天飛機上進行過七八次空間電泳實驗，結(jié)果表明，提純純度比地面高出5倍，說明用這種方法可以對一些高純度的生物材料如氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)、核酸以及備種細胞進行分離純化，提煉出比地面更純的生物樣品。早在196

5、9年美國航宇局就開始進行空問電泳技術(shù)的研究，并研制出一套靜態(tài)電泳分離設(shè)備，安裝在阿波羅16、17號上，但發(fā)現(xiàn)這種設(shè)備應(yīng)用到空間有局限性。于是，在1975年研制出了空間連續(xù)流電泳儀，20世紀80年代在航天飛機屮進行過多次實驗。1987年，美國研制出了能在太空自動連續(xù)運行100多小時的大世電泳設(shè)備。這個設(shè)備不再是只進行空間的研究，而是準備用于商業(yè)目的。但是，由于19X6年挑戰(zhàn)者號航天飛機失事，影響了這個計劃的實現(xiàn)。1995年，美國又推出了電泳商業(yè)計劃，目的是生產(chǎn)純度高的藥品。與此同時，俄羅斯、法國、口木和徳國等國也研制了白己的電泳分離設(shè)備，進

6、行了空間實驗：俄羅斯主要川于醫(yī)學(xué)研究，例如進行a干擾素的研究；口木進行了蛋白質(zhì)混合物（細胞色素C、伴清蛋白、牛血清白蛋白和胰蛋白酶抑制劑）的分離；法國觀察了不同條件下蛋白質(zhì)的分離情況，從理論上研究連續(xù)電泳的現(xiàn)象。我國空間電泳技術(shù)的研究起步較晚，上世紀80年代后期開始進行研究，1992年才進行電泳儀樣機的研制和地面科學(xué)研究。所以，在神舟4號上，將我國白己研制的…個小熨的、無人操作的連續(xù)流電泳設(shè)備送上天是冇重要意義的，標志著我國空間電泳技術(shù)研究的一個飛躍。目前，空問電泳技術(shù)還處于研究和探討階段，主要以標準蛋白質(zhì)、細胞和顆粒分離為主。其主要H的

7、是通過在空間的研究，建立適合空間應(yīng)用的電泳技術(shù)，觀察…些生物活性物質(zhì)亦微重力下的分辨率和流通量及進行初步的理論探討?？臻g電泳的展望從目前情況來看，空間電泳還處于初步研究階段，離深入的理論研究和應(yīng)用還需很長的階段，但它有十分廣闊的發(fā)展前景。主要表現(xiàn)在以下幾方面：1在空間可以進行深入的電泳理論研究，例如探討熱對流、備種動力學(xué)變形、微重力對電泳的影響；2有很大的商業(yè)發(fā)展前景。利用空間的微重力和高真空環(huán)境，可以生產(chǎn)那些在地面上純度和數(shù)量達不到要求的產(chǎn)品，其純度和產(chǎn)量會遠遠超過地面的產(chǎn)量；3在地血上用電泳或其他技術(shù)無法分離的細胞，例如人的腎細胞、癌

8、細胞系、腦垂體細胞、還可以增加電荷密度結(jié)構(gòu)的細胞等，可以在太空屮分離和提純。采川電泳技術(shù)可以對生物化學(xué)制劑進行分離和提純，從動植物的細胞中提取藥物。適合在空間生產(chǎn)的藥物有40種左右，例如尿激酶