Выделение тепла при электрофорезе

Высокая электропроводность буфера нежелательна, посколь-
ку ограничивает возможность повышения напряженности элект-
рического поля в геле из-за увеличения тока и связанного с этим
выделения тепла. Между тем, именно напряженность поля обес-
печивает всегда желательное ускорение миграции белков.

Электрическая мощность, рассеиваемая в виде тепла в геле,
равна произведению силы тока на падение напряжения по длине
геля (IЕ). В главе 1 было отмечено, что разумной продолжи-
тельности электрофореза соответствует напряженность поля
10 — 20 В/см. Кстати, как показывает практика, при заметном
превышении этих значений качество полос в обычных условиях
охлаждения ухудшается. Для геля длиной 20 см такой напря-
женности соответствует напряжение 200 — 400 В. При воздуш-
ном охлаждении вертикально расположенных пластин эффектив-
ный теплоотвод возможен при рассеиваемой мощности не более
20 Вт, что соответствует силе тока 50 — 100 мА на пластину.
В приборе GЕ-2/4 фирмы «Рhаrmасiа» (рис. 15) с принудитель-
ным жидкостным охлаждением пластин уровень мощности мо-
жет быть увеличен до 100 Вт с соответствующим повышением
напряженности поля и ускорением фракционирования белков.
Приборы для электрофореза в горизонтальных пластинах успеш-
но осуществляют теплоотвод при мощности до 40 Вт.

В процессе электрофореза электрическое сопротивление геля
может изменяться (чаще всего увеличивается). Причиной этого
является замена более подвижных ионов буфера в геле на ме-
нее подвижные, например при ступенчатом электрофорезе.

Рис. 15. Прибор для электрофореза в вертикальных пластинах с циркуляцией
буфера (Тип GЕ-2/4 фирмы «Рharmacia»)

Как уже отмечалось, для сокращения продолжительности
разделения и уменьшения диффузии зон электрофорез желатель-
но вести при максимальном напряжении. Его начальное значе-
ние ограничивается требуемой вначале силой тока и максималь-
но допустимой для данного прибора мощностью. По мере роста
сопротивления в геле сила тока снижается, и напряжение мож-
но увеличивать. Современные источники напряжения делают
это автоматически, поддерживая заданный постоянный уровень
мощности, рассеиваемой в геле. От опасного (с точки зрения
надежности изоляции) повышения напряжения при этом можно
застраховаться, ограничив максимально допустимую его вели-
чину. Достигнув ее, прибор переключается на режим поддержа-
ния постоянного напряжения, поэтому при дальнейшем возра-
стании сопротивления сила тока и расходуемая в геле мощность
начинают снижаться.

В некоторых случаях сопротивление всей цепи электрофоре-
за может и уменьшаться. В частности, это может происходить
как из-за нагревания геля (напомним, что подвижность ионов
с температурой возрастает), так и за счет накопления ионов в
электродных резервуарах. В этих случаях источник тока, отрегу-
лированный на постоянную мощность, автоматически снижает
напряжение, а максимально допустимая сила тока может быть
заранее ограничена. Такого типа источники («Соnstant роwеr
suрр1у») выпускаются фирмами «Рharmaciа» (модель
ЕСРS 3000/150) и LКВ (модель 2103). В других типах источни-

ков (ЕРS 500/400 фирмы «Рharmaciа» и модель 500 фирмы
«Вio-Rad») можно заранее установить постоянные значения на-
пряжения или тока и задать величину максимально допустимой
мощности, по достижении которой соответственно напряжение
или ток начинают автоматически уменьшаться.