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毛细管电泳技术及应用（第二版） - 陈义
出版日期:2006年3月
前言
重新出版一个关于毛细管电泳方法的册子，有很多原因，其中主要的是想改正一些错误，比
如第三章公式（34），在前一版的两次印刷中一直不太正确，希望不再流传下去。
在修改第一版原稿的过程中，发现有些章节不够充实，所以又补充了一点，比如关于电导检
测、关于管壁处理、关于手性异构体分离、关于蛋白分离、关于DNA测序、关于细胞分析等
。
看看改完，忽又觉得缺了几个重要内容：一是关于多维分离和阵列电泳，其惊人的通量，大
大拉了人类基因组研究计划一把，而且还会再拉一把蛋白质组学研究也说不定，忘之不得；
二是毛细管电泳与质谱等各种鉴定技术的联用，这可是个有用而又问题甚多的方法，玩其不
易，弃之可惜；三是芯片电泳，或称微全分析系统（μTAS），或曰微流控系统，其中隐
含有先进的思想，很值得玩味，不可不介绍。
可是，要把它们纳入第一版的框架内，还真不容易。几经思量，最后决定将一、二两部分合
并，归为一章，称之为“联用技术”，而将芯片电泳独立成章。为了使全书看起来还不至于
太离谱，便把这两章插入到第一版的第六章与第七章之间，分别成为第七、八章，而原来的
第七至第十一章，顺延成第九至第十三章。如此一来，在新版里，第一至第八章就主要是处
理方法学问题了，其后各章则为应用。希望这种安排不会给看过第一版的读者带来不便。
还是那句老话，感谢国家自然科学基金委员会（No20435030、20420130137、20375042、
20175030、29825112）、国家科技部（2002CB713803）和中国科学院（KJCX2SWH06、
KJ951A1507、JQ501、BH28）对书中所涉及项目的经费支持。还要特别感谢唐家
族基金会美国加州大学伯克立分部的资助，使作者有机会到美国走一遭。书中大部分的新资
料，除了本实验室的工作之外，都是访美期间收集的。感谢戴东升博士帮助查阅核实第七章
中的部分文献。特别感谢任惠敏老师认真细致和不辞劳苦地编辑工作。
最后要说的，就是敬请读者批评或来函指正，作者谨此预致谢忱！
陈义
2005年8月15日
毛细管电泳技术及应用（第二版）目录
目录
第一章绪论1
第一节概述1
一、历史回顾1
二、发展动向2
第二节电泳与色谱3
第三节毛细管电泳分离模式4
第四节毛细管电泳的特点5
参考文献7
第二章毛细管电泳的基本理论9
第一节分离过程9
一、分离的一般过程9
二、差速分离过程9
三、数学描述10
第二节基础概念12
一、电泳、淌度、绝对淌度与有效淌度13
二、电渗、电渗率及合淌度14
三、两相分配与权均淌度16
四、分离模式理论归属16
第三节分析窗口17
第四节理论效率及其表示18
一、效率方程18
二、峰加宽因素18
参考文献21
第三章毛细管电泳仪器系统22
第一节毛细管电泳仪基本结构22
第二节进样系统23
一、基本构成23
二、进样方法24
三、进样误差26
第三节毛细管清洗和缓冲液填灌机构26
第四节电源及电流回路27
一、电源27
二、电极与电极槽27
三、导线27
四、缓冲液27
第五节毛细管及其温度控制28
一、检测窗口制作28
二、温度控制28
第六节检测及其数据记录与处理系统29
一、检测29
二、数据记录与处理37
参考文献38
第四章分离条件选择策略40
第一节毛细管电泳模式的选定40
第二节基本操作条件选择41
一、电泳电压41
二、电泳温度42
三、毛细管及其洗涤42
四、进样与聚焦进样43
五、检测条件46
第三节分离介质选择47
一、CZE介质选择47
二、CGE与NGCE介质选择50
三、MEKC介质选择52
四、其他模式的介质选择54
第四节条件选择流程56
参考文献56
第五章毛细管制作技术58
第一节涂层技术58
一、动态吸着技术59
二、物理涂布技术59
三、化学涂布技术60
四、溶胶凝胶技术67
五、吸附化学交联68
第二节凝胶毛细管制备68
一、基本问题68
二、解决策略69
三、琼脂糖凝胶毛细管制备69
四、聚丙烯酰胺凝胶毛细管制备69
五、梯度聚丙烯酰胺凝胶毛细管制备74
第三节电色谱毛细管柱制备76
一、填充柱的制备76
二、整体柱的制备78
第四节特殊技术81
一、扁塑料毛细管制作81
二、毛细管吹泡/弯折82
三、化学刻泡82
四、毛细管拼接82
参考文献83
第六章电渗控制85
第一节理论控制方法85
第二节实用控制方法86
一、添加剂法86
二、管壁涂层法90
第三节外加电磁场控制法91
一、电场控制装置91
二、电渗的单电源四电极控制94
第四节电渗电场控制的理论与结论98
第五节电渗控制在分离中的应用101
第六节常用的电渗测定方法103
参考文献104
第七章联用技术106
第一节二维毛细管电泳106
一、二维电泳的特点106
二、2DCE接口107
三、LCCE109
四、NGCEMEKC109
五、芯片二维技术112
第二节毛细管电泳与质谱的联用113
一、概况113
二、联用类型113
三、在线CEMS114
四、离线CEMS125
五、应用举例126
第三节毛细管电泳与核磁共振联用131
一、核磁共振原理131
二、CENMR结构134
第四节毛细管电泳与拉曼光谱联用140
一、在线联用140
二、离线联用142
三、离线CERSD的操作要点143
参考文献147
第八章芯片电泳150
第一节概述150
第二节芯片电泳概念及类型150
一、概念150
二、芯片CE基本类型151
三、在线集成CE芯片152
四、阵列通道芯片153
第三节芯片制作原理154
一、制作原理与方法154
二、芯片制作举例157
第四节芯片电泳检测技术165
一、静态LIF检测系统166
二、扫描LIF检测系统166
三、高频电导检测167
四、电化学检测168
第五节芯片电泳进样与分离方法170
一、芯片电泳的电动进样170
二、分离174
三、电源175
第六节特殊技术176
一、整体柱技术176
二、其他技术179
第七节应用179
一、概况179
二、蛋白质的快速分离179
三、PCRCE芯片及DNA分析181
四、阵列式高通量分离185
五、空间分析及其他189
参考文献189
第九章手性分离192
第一节手性毛细管电泳分离原理192
一、手性分离基本策略192
二、手性消除192
三、构建手性环境193
四、不同分离模式手性环境构建197
第二节分离条件选择201
一、基本原则201
二、选择策略202
第三节二元手性添加剂205
一、二元手性添加剂的构建原理205
二、二元手性添加剂用于氨基酸对映体分离206
第四节手性CE的应用与发展动向210
参考文献211
第十章蛋白质分析214
第一节基本概念215
一、蛋白质的淌度215
二、等电点216
三、吸附216
第二节蛋白质的吸附与控制216
一、管壁惰化217
二、样品处理217
三、缓冲液处理217
第三节蛋白质的尺寸分离219
一、筛分介质选择219
二、缓冲体系的选择221
三、进样、温度及其他条件223
第四节蛋白质等电聚焦224
一、操作模式224
二、谱图记录方法225
第五节蛋白质的亲和毛细管电泳226
一、基本原理227
二、基本方法227
第六节微量制备227
一、单次收集228
二、多次重复收集228
三、多次收集单次纯化228
第七节应用举例228
一、促红细胞生成素肽谱228
二、分子量测定230
三、等电点测定233
四、其他应用234
第八节CE在蛋白组学研究中的应用235
一、蛋白质组研究的基本挑战235
二、CE方法的特点236
附记：蛋白组学基础研究方法发展回放237
参考文献238
第十一章DNA及其碎片分析240
第一节DNA及其片段分离基础240
一、CE模式选择240
二、筛分介质241
三、缓冲体系243
四、样品处理及其进样和检测方法243
第二节基本应用245
一、核苷酸分析245
二、寡聚核苷酸与单链DNA（ssDNA）片段分离248
三、双链DNA（dsDNA）分离250
第三节DNA测序256
一、DNA测序战略256
二、DNA比长测序原理256
三、CE测序基本流程259
四、应用示例261
参考文献264
第十二章糖及其缀合物分析267
第一节概述267
一、糖的分类267
二、糖分析的问题及研究进展267
第二节糖CE的基本策略——使糖带电268
一、络合带电268
二、强碱电离270
三、衍生带电271
第三节糖的检测271
一、非衍生糖的检测271
二、糖的衍生273
第四节糖的电泳分离275
一、基本分离条件275
二、单糖电泳275
三、寡糖电泳277
第五节糖缀合物的电泳分离279
一、神经节苷脂分离279
二、糖蛋白微观不均一性分析282
参考文献289
第十三章小离子与大细胞291
第一节红细胞电泳291
一、背景291
二、细胞的特点与电动原理292
三、血红细胞的制备292
四、电泳操作293
五、基本结果294
六、血红细胞电泳的问题与克服方法296
第二节细菌及其他颗粒物电泳297
一、细菌分离的关键条件297
二、应用概述301
三、其他颗粒物电泳302
第三节单细胞分析305
一、单细胞进样技术305
二、应用实例308
第四节小离子电泳311
一、直接检测312
二、间接紫外检测313
参考文献317
结束语320
符号表321
第一章绪论1
第一节概述1
一、历史回顾1
二、发展动向2
第二节电泳与色谱3
第三节毛细管电泳分离模式4
第四节毛细管电泳的特点5
参考文献7
第二章毛细管电泳的基本理论9
第一节分离过程9
一、分离的一般过程9
二、差速分离过程9
三、数学描述10
第二节基础概念12
一、电泳、淌度、绝对淌度与有效淌度13
二、电渗、电渗率及合淌度14
三、两相分配与权均淌度16
四、分离模式理论归属16
第三节分析窗口17
第四节理论效率及其表示18
一、效率方程18
二、峰加宽因素18
参考文献21
第三章毛细管电泳仪器系统22
第一节毛细管电泳仪基本结构22
第二节进样系统23
一、基本构成23
二、进样方法24
三、进样误差26
第三节毛细管清洗和缓冲液填灌机构26
第四节电源及其回路27
一、电源27
二、电极与电极槽27
三、导线27
四、缓冲液27
第五节毛细管及其温度控制28
一、检测窗口制作28
二、温度控制28
第六节检测及其数据记录与处理系统29
一、检测29
二、数据记录与处理37
参考文献38
第四章分离条件选择策略40
第一节毛细管电泳模式的选定40
第二节基本操作条件选择41
一、电泳电压41
二、电泳温度42
三、毛细管及其洗涤42
四、进样与聚焦进样43
五、检测条件46
第三节分离介质选择47
一、CZE介质选择47
二、CGE与NGCE介质选择50
三、MEKC介质选择52
四、其他模式的介质选择54
第四节条件选择流程56
参考文献56
第五章毛细管制作技术58
第一节涂层技术58
一、动态吸着技术59
二、物理涂布技术59
三、化学涂布技术60
四、溶胶凝胶技术67
五、吸附化学交联68
第二节凝胶毛细管制备68
一、基本问题68
二、解决策略69
三、琼脂糖凝胶毛细管制备69
四、聚丙烯酰胺凝胶毛细管制备69
五、梯度聚丙烯酰胺凝胶毛细管制备74
第三节电色谱毛细管柱制备76
一、填充柱的制备76
二、整体柱的制备78
第四节特殊技术81
一、扁塑料毛细管制作81
二、毛细管吹泡/弯折82
三、化学刻泡82
四、毛细管拼接82
参考文献83
第六章电渗控制85
第一节理论控制方法85
第二节实用控制方法86
一、添加剂法86
二、管壁涂层法90
第三节外加电磁场控制法91
一、电场控制装置91
二、电渗的单电源四电极控制94
第四节电渗电场控制的理论与结论98
第五节电渗控制在分离中的应用101
第六节常用的电渗测定方法103
参考文献104
第七章联用技术106
第一节二维毛细管电泳106
一、二维电泳的特点106
二、2DCE接口107
三、LCCE109
四、NGCEMEKC109
五、芯片二维技术112
第二节毛细管电泳与质谱的联用113
一、概况113
二、联用类型113
三、在线CEMS114
四、离线CEMS125
五、应用举例126
第三节毛细管电泳与核磁共振联用131
一、核磁共振原理131
二、CENMR结构134
第四节毛细管电泳与拉曼光谱联用140
一、在线联用140
二、离线联用141
三、离线CERSD的操作要点143
参考文献147
第八章芯片电泳151
第一节概述151
第二节芯片电泳概念及类型151
一、概念151
二、芯片CE基本类型152
三、在线集成CE芯片153
四、阵列通道芯片154
第三节芯片制作原理155
一、制作原理与方法155
二、芯片制作举例158
第四节芯片电泳检测技术166
一、静态LIF检测系统167
二、扫描LIF检测系统167
三、高频电导检测168
四、电化学检测（ECD）169
第五节芯片电泳进样与分离方法171
一、芯片电泳的电动进样171
二、分离175
三、电源176
第六节特殊技术177
一、整体柱技术177
二、其他技术180
第七节应用180
一、概况180
二、蛋白质的快速分离180
三、PCRCE芯片及DNA分析182
四、阵列式高通量分离186
五、空间分析及其他190
参考文献190
第九章手性分离194
第一节手性毛细管电泳分离原理194
一、手性分离基本策略194
二、手性消除194
三、构建手性环境195
四、不同分离模式手性环境构建199
第二节分离条件选择203
一、基本原则203
二、选择策略204
第三节二元手性添加剂207
一、二元手性添加剂的构建原理207
二、二元手性添加剂用于氨基酸对映体分离208
第四节手性CE的应用与发展动向212
参考文献213
第十章蛋白质分析216
第一节基本概念217
一、蛋白质的淌度217
二、等电点218
三、吸附218
第二节蛋白质的吸附与控制218
一、管壁惰化219
二、样品处理219
三、缓冲液处理219
第三节蛋白质的尺寸分离221
一、筛分介质选择221
二、缓冲体系的选择223
三、进样、温度及其他条件225
第四节蛋白质等电聚焦226
一、操作模式226
二、谱图记录方法227
第五节蛋白质的亲和毛细管电泳228
一、基本原理229
二、基本方法229
第六节微量制备229
一、单次收集230
二、多次重复收集230
三、多次收集单次纯化230
第七节应用举例230
一、促红细胞生成素肽谱230
二、分子量测定232
三、等电点测定235
四、其他应用236
第七节CE在蛋白组学研究中的应用237
一、蛋白质组研究的基本挑战237
二、CE方法的特点238
附记：蛋白组学基础研究方法发展回放239
参考文献240
第十一章DNA及其碎片分析242
第一节DNA及其片段分离基础242
一、CE模式选择242
二、筛分介质243
三、缓冲体系245
四、样品处理及其进样和检测方法245
第二节基本应用247
一、核苷酸分析247
二、寡聚核苷酸与单链DNA（ssDNA）片段分离250
三、双链DNA（dsDNA）分离252
第二节DNA测序258
一、DNA测序战略258
二、DNA比长测序原理258
三、CE测序基本流程261
四、应用示例263
参考文献266
第十二章糖及其缀合物分析268
第一节概述268
一、糖的分类268
二、糖分析的问题及研究进展268
第二节糖CE的基本策略—使糖带电269
一、络合带电269
二、强碱电离271
三、衍生带电272
第三节糖的检测272
一、非衍生糖的检测272
二、糖的衍生274
第四节糖的电泳分离276
一、基本分离条件276
二、单糖电泳276
三、寡糖电泳278
第五节糖缀合物的电泳分离280
一、神经节苷脂分离280
二、糖蛋白微观不均一性分析283
参考文献290
第十三章小离子与大细胞292
第一节红细胞电泳292
一、背景292
二、细胞的特点与电动原理293
三、血红细胞的制备293
四、电泳操作294
五、基本结果295
六、血红细胞电泳的问题及克服方法297
第二节细菌及其他颗粒物电泳298
一、细菌分离的关键条件298
二、应用概述302
三、其他颗粒物电泳303
第三节单细胞分析306
一、单细胞进样技术306
二、应用实例309
第四节小离子电泳312
一、直接检测313
二、间接紫外检测314
参考文献318
符号表321
结束语323
本书可供分子生物学、基因组学、蛋白质组学、糖生物学、生物化学、化学生物学、细胞学等生物或生命科学以及医药、食品、环境、公安侦破、农业、化学和化工等不同领域中的科学研究人员、教师、研究生、大学生、技术员和实验员参考。
毛细管电泳技术及应用（第二版）内容介绍:
本书比较系统地介绍了毛细管电泳研究的原理、方法及其重要应用，具体内容涉及基本理论、仪器构成、分离条件选择、毛细管制作、电渗控制、芯片电泳、联用技术、手性分离以及离子、蛋白、DNA、糖、缀合物、颗粒物质和单细胞分析等，着重介绍如何利用毛细管电泳进行研究的思路与策略。
本书可供分子生物学、基因组学、蛋白质组学、糖生物学、生物化学、化学生物学、细胞学等生物或生命科学以及医药、食品、环境、公安侦破、农业、化学和化工等不同领域中的科学研究人员、教师、研究生、大学生、技术员和实验员参考。
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TAG: 毛细管电泳技术
