GC・電気泳動 2019/1/18 薬品分析学３ 電気泳動編.

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1 GC・電気泳動 2019/1/18 薬品分析学３ 電気泳動編

2 電気泳動とは ある溶液に直流電流を流したとき、荷電粒子が自分の 電荷と反対の極に向かって移動する現象 直流電源 (パワーサプライ) 陰極
GC・電気泳動 電気泳動とは 2019/1/18 ある溶液に直流電流を流したとき、荷電粒子が自分の 電荷と反対の極に向かって移動する現象 直流電源 (パワーサプライ) 陰極 (anode) − 陽極 (cathode) + − − + + − + 泳動(力)の源：

3 電気泳動とは ある溶液に直流電流を流したとき、荷電粒子が自分の 電荷と反対の極に向かって移動する現象 直流電源 (パワーサプライ) 陰極
GC・電気泳動 電気泳動とは 2019/1/18 ある溶液に直流電流を流したとき、荷電粒子が自分の 電荷と反対の極に向かって移動する現象 直流電源 (パワーサプライ) 陰極 (anode) − 陽極 (cathode) + − − + + − + 泳動(力)の源： 電場との相互作用 (+と−が引きあう)

4 電気泳動 電気泳動装置(ポリアクリルアミドゲル) パワーサプライ(電源装置) 出典 Wikipedia「ポリアクリルアミド電気泳動」 出典
GC・電気泳動 電気泳動 2019/1/18 電気泳動装置(ポリアクリルアミドゲル) パワーサプライ(電源装置) 出典 Wikipedia「ポリアクリルアミド電気泳動」 出典

5 ポリアクリルアミドゲル ポリアクリルアミドゲル化学構造
GC・電気泳動 ポリアクリルアミドゲル 2019/1/18 出典: /stbiol/protocols/SDS_PAGE.pdf ポリアクリルアミドゲル化学構造 出典: 教科書P216 図3-50

6 ポリアクリルアミドゲル ポリアクリルアミドゲル ポリアクリルアミドゲル化学構造
GC・電気泳動 ポリアクリルアミドゲル 2019/1/18 ポリアクリルアミドゲル 出典: /stbiol/protocols/SDS_PAGE.pdf ポリアクリルアミドゲル化学構造 出典: 教科書P216 図3-50

7 電気泳動(アガロースゲル) 電気泳動装置(アガロースゲル) パワーサプライ(電源装置)
GC・電気泳動 電気泳動(アガロースゲル) 2019/1/18 電気泳動装置(アガロースゲル) パワーサプライ(電源装置) 出典: 教科書P216 図3-50 注意: 教科書の図3-50(b) の図はアガロースゲル電気泳動槽の図

8 アガロースゲル アガロース: 寒天の主成分 上記単位構造が連なっ た多糖類(ポリサッカラ イド) 見ての通り寒天だ！
GC・電気泳動 アガロースゲル 2019/1/18 アガロース: 　　　寒天の主成分 上記単位構造が連なっ た多糖類(ポリサッカラ イド) 見ての通り寒天だ！ 出典: blog-date html

9 アガロースゲル アガロースゲル アガロース: 寒天の主成分 上記単位構造が連なっ た多糖類(ポリサッカラ イド) 見ての通り寒天だ！
GC・電気泳動 アガロースゲル 2019/1/18 アガロースゲル アガロース: 　　　寒天の主成分 上記単位構造が連なっ た多糖類(ポリサッカラ イド) 見ての通り寒天だ！ 出典: blog-date html

10 ポリアクリルアミドゲル/アガロースゲル アガロースゲル ポリアクリルアミドゲル ポリマー(長鎖化合物)がからまって固まったもの
GC・電気泳動 ポリアクリルアミドゲル/アガロースゲル 2019/1/18 アガロースゲル ポリアクリルアミドゲル ポリマー(長鎖化合物)がからまって固まったもの 電荷が同じなら − ゲルの網目を抜けでる速さ >> 分子量の小さな分子が早く 泳動される ゲルろ過と逆 分子量が同じなら電荷の大 きな分子が早く泳動される + イメージ：障害物競争

11 ポリアクリルアミドゲル/アガロースゲル アガロースゲル ポリアクリルアミドゲル ポリマー(長鎖化合物)がからまって固まったもの ゲル
GC・電気泳動 ポリアクリルアミドゲル/アガロースゲル 2019/1/18 アガロースゲル ポリアクリルアミドゲル ポリマー(長鎖化合物)がからまって固まったもの ゲル 電荷が同じなら − ゲルの網目を抜けでる速さ >> 分子ふるい効果 分子量の小さな分子が早く 泳動される ゲルろ過と逆 分子量が同じなら電荷の大 きな分子が早く泳動される + イメージ：障害物競争

12 電気泳動速度 移動速度 v: 移動速度; μ: 移動度; V: 電圧; L: 電極間距離; E: 電場強度 移動度
GC・電気泳動 電気泳動速度 2019/1/18 移動速度 v: 移動速度; μ: 移動度; V: 電圧; L: 電極間距離; E: 電場強度 移動度 Q: 化合物電荷; π: 3.14•••; η: 溶媒粘度; r: 化合物半径 化合物半径 r ↑ 移動度 μ ↓ (μ ∝ 1/r) 化合物が大きくなると、泳動速度が遅くなる 化合物電荷 Q ↑ 移動度 μ ↑ (μ ∝ Q) 溶媒粘度 η ↑ 移動度 μ ↓ (μ ∝ 1/η)

13 ポリアクリルアミドゲル/アガロースゲル: 応用
GC・電気泳動 ポリアクリルアミドゲル/アガロースゲル: 応用 2019/1/18 アガロースゲル ポリアクリルアミドゲル 核酸の鎖長による分離 (プラスミド等) 蛋白質の分子量(鎖長)による分離 蛋白質の等電点決定 核酸−蛋白質の結合定数決定 核酸(短鎖)の鎖長による分離

14 ポリアクリルアミドゲル/アガロースゲル: 応用
GC・電気泳動 ポリアクリルアミドゲル/アガロースゲル: 応用 2019/1/18 アガロースゲル ポリアクリルアミドゲル 核酸の鎖長による分離 (プラスミド等) 蛋白質の分子量(鎖長)による分離 蛋白質の等電点決定 核酸−蛋白質の結合定数決定 核酸(短鎖)の鎖長による分離

15 アガロースゲル：用途 アガロースゲル 分離対象 利用実験 出典: http://munetoshi.blog50.fc2.com/
GC・電気泳動 アガロースゲル：用途 2019/1/18 アガロースゲル 分離対象 利用実験 出典: blog-date html

16 アガロースゲル：用途 アガロースゲル 分離対象 長鎖DNA (数百〜数千塩基対) 具体例) プラスミド 利用実験 遺伝子工学
GC・電気泳動 アガロースゲル：用途 2019/1/18 アガロースゲル 分離対象 長鎖DNA (数百〜数千塩基対) 具体例) プラスミド 利用実験 遺伝子工学 出典: blog-date html

17 アガロースゲル：検出法 アガロースゲル 検出方法 方法 出典: コスモ・バイオ株式会社：製品HP FluoroVue™ 核酸染色試薬
GC・電気泳動 アガロースゲル：検出法 2019/1/18 アガロースゲル 検出方法 方法 出典: コスモ・バイオ株式会社：製品HP FluoroVue™ 核酸染色試薬

18 アガロースゲル：検出法 アガロースゲル 検出方法 蛍光色素で染色 具体例) エチジウムブロマイド 方法 方法1) ゲルを蛍光色素の溶
GC・電気泳動 アガロースゲル：検出法 2019/1/18 アガロースゲル 検出方法 蛍光色素で染色 具体例) エチジウムブロマイド 方法 方法1) ゲルを蛍光色素の溶 液につける 方法2) サンプル溶液に予め 蛍光色素をいれておく 出典: コスモ・バイオ株式会社：製品HP FluoroVue™ 核酸染色試薬

19 ポリアクリルアミドゲル/アガロースゲル: 応用
GC・電気泳動 ポリアクリルアミドゲル/アガロースゲル: 応用 2019/1/18 アガロースゲル ポリアクリルアミドゲル 核酸の鎖長による分離 (プラスミド等) 蛋白質の分子量(鎖長)による分離 蛋白質の等電点決定 核酸−蛋白質の結合定数決定 核酸(短鎖)の鎖長による分離

20 GC・電気泳動 ポリアクリルアミドゲル：用途 2019/1/18 分離対象 アクリルアミドゲル 利用実験 検出方法

21 ポリアクリルアミドゲル：用途 分離対象 ポリアクリルアミドゲル タンパク質 短鎖DNA (数十塩基まで) 利用実験 生化学実験 検出方法
GC・電気泳動 ポリアクリルアミドゲル：用途 2019/1/18 分離対象 ポリアクリルアミドゲル タンパク質 短鎖DNA (数十塩基まで) 利用実験 生化学実験 検出方法 染色（通常、青色）

22 GC・電気泳動 蛋白質とは1 2019/1/18 アミノ酸1 アミノ酸2 ペプチド結合（アミド結合） カルボン酸 エステル類 アミド類

23 GC・電気泳動 蛋白質とは1 2019/1/18 アミノ酸1 アミノ酸2 ペプチド結合（アミド結合）

24 蛋白質とは2 蛋白質： が一次元につながったもの ＋特定の生理機能を担う分子 →特定の三次元構造をとる（一般的に） GC・電気泳動
2019/1/18 蛋白質：　　　　　　　　　が一次元につながったもの ＋特定の生理機能を担う分子 →特定の三次元構造をとる（一般的に）

25 蛋白質とは2 蛋白質： アミノ酸 が一次元につながったもの ＋特定の生理機能を担う分子 →特定の三次元構造をとる（一般的に） GC・電気泳動
2019/1/18 蛋白質：　アミノ酸　　　　が一次元につながったもの ＋特定の生理機能を担う分子 →特定の三次元構造をとる（一般的に）

26 蛋白質：構造の階層性 一次構造：アミノ酸の配列 （N末端からC末端までのアミノ酸の並び）
GC・電気泳動 蛋白質：構造の階層性 2019/1/18 一次構造：アミノ酸の配列 （N末端からC末端までのアミノ酸の並び） N末端 メチオニン→リジン •••• バリン→グリシン C末端 二次構造：α-ヘリックス、β-シート等の局部構造 C側 N側 N側 三次構造（三次元構造） N側 C側 C側

27 極性関連用語 以下の用語を「高極性」と「低極性」に大別するといずれに 属するか？ 親水性 親油性 無極性 疎水性 低極性 高極性
GC・電気泳動 極性関連用語 2019/1/18 以下の用語を「高極性」と「低極性」に大別するといずれに 属するか？ 親水性 親油性 無極性 疎水性 低極性 高極性

28 極性関連用語 以下の用語を「高極性」と「低極性」に大別するといずれに 属するか？ 親水性 親油性 無極性 疎水性 低極性 高極性 親水性
GC・電気泳動 極性関連用語 2019/1/18 以下の用語を「高極性」と「低極性」に大別するといずれに 属するか？ 親水性 親油性 無極性 疎水性 低極性 高極性 親水性

29 極性関連用語 以下の用語を「高極性」と「低極性」に大別するといずれに 属するか？ 親水性 親油性 無極性 疎水性 低極性 高極性 親水性
GC・電気泳動 極性関連用語 2019/1/18 以下の用語を「高極性」と「低極性」に大別するといずれに 属するか？ 親水性 親油性 無極性 疎水性 低極性 高極性 親水性 (水と親しい性質)

30 極性関連用語 以下の用語を「高極性」と「低極性」に大別するといずれに 属するか？ 親水性 親油性 無極性 疎水性 低極性 親油性
GC・電気泳動 極性関連用語 2019/1/18 以下の用語を「高極性」と「低極性」に大別するといずれに 属するか？ 親水性 親油性 無極性 疎水性 低極性 親油性 (油と親しい性質) 高極性 親水性 (水と親しい性質)

31 極性関連用語 以下の用語を「高極性」と「低極性」に大別するといずれに 属するか？ 親水性 親油性 無極性 疎水性 無極性
GC・電気泳動 極性関連用語 2019/1/18 以下の用語を「高極性」と「低極性」に大別するといずれに 属するか？ 親水性 親油性 無極性 疎水性 無極性 (低極性の極み。全く極性が無い性質) 低極性 親油性 (油と親しい性質) 高極性 親水性 (水と親しい性質)

32 極性関連用語 以下の用語を「高極性」と「低極性」に大別するといずれに 属するか？ 親水性 親油性 無極性 疎水性 無極性
GC・電気泳動 極性関連用語 2019/1/18 以下の用語を「高極性」と「低極性」に大別するといずれに 属するか？ 親水性 親油性 無極性 疎水性 無極性 (低極性の極み。全く極性が無い性質) 低極性 親油性 (油と親しい性質) 疎水性 (水を疎んじる性質) 高極性 親水性 (水と親しい性質)

33 極性関連用語 以下の用語を「高極性」と「低極性」に大別するといずれに 属するか？ 親水性 親油性 無極性 疎水性 無極性
GC・電気泳動 極性関連用語 2019/1/18 以下の用語を「高極性」と「低極性」に大別するといずれに 属するか？ 親水性 親油性 無極性 疎水性 無極性 (低極性の極み。全く極性が無い性質) 低極性 親油性 (油と親しい性質) うと 疎水性 (水を疎んじる性質) 高極性 親水性 (水と親しい性質)

34 蛋白質の三次元構造形成原理 − − − + − 蛋白質の三次元構造形成原理 １つにまとまる 時間が経つと 水 水 GC・電気泳動
2019/1/18 − − − + − 蛋白質の三次元構造形成原理 １つにまとまる 時間が経つと 水 水

35 蛋白質の三次元構造形成原理 − − 水 − + − 蛋白質の三次元構造形成原理 １つにまとまる 時間が経つと 水 水 GC・電気泳動
2019/1/18 − − 水 − + − 蛋白質の三次元構造形成原理 １つにまとまる 時間が経つと 水 水

36 蛋白質の三次元構造形成原理 − − 水 疎水性アミノ酸側鎖同士の会合 − + − 蛋白質の三次元構造形成原理 １つにまとまる 時間が経つと
GC・電気泳動 蛋白質の三次元構造形成原理 2019/1/18 − − 水 疎水性アミノ酸側鎖同士の会合 − + − 蛋白質の三次元構造形成原理 １つにまとまる 時間が経つと 水 水

37 蛋白質の三次元構造形成原理 − − 水 疎水性アミノ酸側鎖同士の会合 疎水性コア − + − 蛋白質の三次元構造形成原理 １つにまとまる
GC・電気泳動 蛋白質の三次元構造形成原理 2019/1/18 − − 水 疎水性アミノ酸側鎖同士の会合 疎水性コア − + − 蛋白質の三次元構造形成原理 １つにまとまる 時間が経つと 水 水

38 蛋白質の三次元構造形成原理 − − 水 疎水性アミノ酸側鎖同士の会合 疎水性コア − + − 蛋白質の三次元構造形成原理 油 油
GC・電気泳動 蛋白質の三次元構造形成原理 2019/1/18 − − 水 疎水性アミノ酸側鎖同士の会合 疎水性コア − + − 蛋白質の三次元構造形成原理 油 油 １つにまとまる 時間が経つと 水 水

39 蛋白質の三次元構造形成原理 − − 水 疎水性アミノ酸側鎖同士の会合 疎水性コア (水にはじかれた油同士の会合) − + −
GC・電気泳動 蛋白質の三次元構造形成原理 2019/1/18 − − 水 疎水性アミノ酸側鎖同士の会合 疎水性コア (水にはじかれた油同士の会合) − + − 蛋白質の三次元構造形成原理 油 油 １つにまとまる 時間が経つと 水 水

40 ポリアクリルアミドゲル/アガロースゲル: 応用
GC・電気泳動 ポリアクリルアミドゲル/アガロースゲル: 応用 2019/1/18 蛋白質の構造形成原理 − − 病原性大腸菌 (O157) ベロ毒素 − + − 疎水性コア 疎水性アミノ酸側鎖同士の会合 水の中で油が分離して油滴を作るのと同じ原理

41 SDS-PAGE (蛋白質の分子量決定) SDS-PAGE SDS: Sodium Dodecyl Sulfate
GC・電気泳動 SDS-PAGE (蛋白質の分子量決定) 2019/1/18 SDS-PAGE SDS: Sodium Dodecyl Sulfate PAGE: PolyAcrylamide Gel Electrophoresis 　　　 (ポリアクリルアミドゲル電気泳動) SDS: sodium dodecyl sulfate 別名：ラウリル硫酸ナトリウム = 蛋白質の変性剤 長鎖脂肪鎖 (疎水性) − = 負電荷

42 SDS-PAGE (蛋白質の分子量決定) SDS-PAGE SDS: Sodium Dodecyl Sulfate
GC・電気泳動 SDS-PAGE (蛋白質の分子量決定) 2019/1/18 SDS-PAGE SDS: Sodium Dodecyl Sulfate PAGE: PolyAcrylamide Gel Electrophoresis 　　　 (ポリアクリルアミドゲル電気泳動) SDS: sodium dodecyl sulfate 別名：ラウリル硫酸ナトリウム 界面活性剤 = 蛋白質の変性剤 長鎖脂肪鎖 (疎水性) − = 負電荷

43 SDS-PAGE (蛋白質の分子量決定) 負電荷 長鎖脂肪鎖 (疎水性) = − (SDS) 疎水性コア
GC・電気泳動 SDS-PAGE (蛋白質の分子量決定) 2019/1/18 負電荷 長鎖脂肪鎖 (疎水性) = − + − − + (SDS) 疎水性コア 疎水性アミノ酸(側鎖)にSDSの脂肪鎖が結合 = 蛋白質の三次元構造を崩す 分子量 (鎖長) に依存した泳動度 蛋白質の分子量決定

44 SDS-PAGE (蛋白質の分子量決定) 負電荷 長鎖脂肪鎖 (疎水性) = − (SDS) 疎水性コア
GC・電気泳動 SDS-PAGE (蛋白質の分子量決定) 2019/1/18 負電荷 長鎖脂肪鎖 (疎水性) = − + − − + (SDS) 疎水性コア 疎水性アミノ酸(側鎖)にSDSの脂肪鎖が結合 似たもの同士 の結合 = 蛋白質の三次元構造を崩す 分子量 (鎖長) に依存した泳動度 分子ふるい効果 蛋白質の分子量決定

45 SDS-PAGE (蛋白質変性のメカニズム)
GC・電気泳動 SDS-PAGE (蛋白質変性のメカニズム) 2019/1/18 ちなみに界面活性剤の代表的物質は？ 水 水 − 水 水 水 水 水 水 油 水 水 皿 油汚れ 水 水 − 水 − − − − − − 水 − 水 水 水 水 親油性基 親水性基 水 水 水 − − 水 水 SDS = − 水 − 水 − − − − 水 − 疎水性側鎖 (疎水性 = 親油性) − − 水 長鎖脂肪鎖 (疎水性 = 親油性) 蛋白質主鎖 − + 水

46 SDS-PAGE (蛋白質変性のメカニズム)
GC・電気泳動 SDS-PAGE (蛋白質変性のメカニズム) 2019/1/18 ちなみに界面活性剤の代表的物質は？ 水 水 − 水 水 石鹸、洗剤 水 水 水 水 油 水 水 皿 油汚れ 水 水 − 水 − − − − − − 水 − 水 水 水 水 親油性基 親水性基 水 水 水 − − 水 水 SDS = − 水 − 水 − − − − 水 − 疎水性側鎖 (疎水性 = 親油性) − − 水 長鎖脂肪鎖 (疎水性 = 親油性) 蛋白質主鎖 − + 水

47 導入・液クロ1 連絡事項 2019/1/18 アミノ酸の化学構造図に誤りがありました。 ヒスチジン 誤 正 二重結合 五員環が芳香環

48 ポリアクリルアミドゲル: 応用 アガロースゲル ポリアクリルアミドゲル 核酸の鎖長決定 (プラスミド等) 核酸の鎖長決定 蛋白質の分子量決定
GC・電気泳動 ポリアクリルアミドゲル: 応用 2019/1/18 アガロースゲル ポリアクリルアミドゲル 核酸の鎖長決定 (プラスミド等) 核酸の鎖長決定 蛋白質の分子量決定 蛋白質の等電点決定 − − 核酸−蛋白質の結合定数決定 酸性アミノ酸 塩基性アミノ酸 蛋白質の荷電状況 − + −

49 等電点：アミノ酸基礎データ アミノ酸名 側鎖 構造式 等電点 (pI) 側鎖のpKa 酸性アミノ酸 塩基性アミノ酸 アスパラギン酸
GC・電気泳動 等電点：アミノ酸基礎データ 2019/1/18 アミノ酸名 側鎖 構造式 等電点 (pI) 側鎖のpKa 酸性アミノ酸 アスパラギン酸 Asp (D) 2.98 3.90 グルタミン酸 Glu (E) 3.22 4.07 アルギニン Arg (R) 塩基性アミノ酸 10.76 12.48 リジン Lys (K) 9.74 10.54 ヒスチジン His (H) 7.59 6.04

50 ポリアクリルアミドゲル: 等電点電気泳動 蛋白質の等電点 (pI) 決定 − COO NH3 + − COO NH2 COOH NH3 +
GC・電気泳動 ポリアクリルアミドゲル: 等電点電気泳動 2019/1/18 蛋白質の等電点 (pI) 決定 − COO NH3 + − COO NH2 COOH NH3 + pH < pI pH = pI pH > pI 溶液のpHが等電点 (pI) と等しい時、+/−の電荷が釣り合って 蛋白質分子の電荷の総和が “0”になる (= 電場の力を受けなく なる)。→ 電場中を泳動しない（ゲル中を移動しなくなる）

51 ポリアクリルアミドゲル: 等電点電気泳動 蛋白質の等電点 (pI) 決定 pI (等電点) 酸性 塩基性 pH [H+] 電荷 ＋ H+
GC・電気泳動 ポリアクリルアミドゲル: 等電点電気泳動 2019/1/18 蛋白質の等電点 (pI) 決定 pI (等電点) 酸性 塩基性 pH [H+] 電荷 ＋ H+ H+ 溶液のpHが等電点 (pI) と等しい時、+/−の電荷が釣り合う 蛋白質分子の電荷の総和が になる = 電場の力を受けなくなる → 電場中を泳動しない

52 ポリアクリルアミドゲル: 等電点電気泳動 蛋白質の等電点 (pI) 決定 pI (等電点) 酸性 塩基性 pH [H+] 電荷 ＋ H+
GC・電気泳動 ポリアクリルアミドゲル: 等電点電気泳動 2019/1/18 蛋白質の等電点 (pI) 決定 pI (等電点) 酸性 塩基性 pH [H+] 電荷 ＋ H+ H+ 溶液のpHが等電点 (pI) と等しい時、+/−の電荷が釣り合う 蛋白質分子の電荷の総和が になる = 電場の力を受けなくなる → 電場中を泳動しない　　ゲル中を移動しなくなる

53 電気泳動とは ある溶液に直流電流を流したとき、荷電粒子が自分の 電荷と反対の極に向かって移動する現象 直流電源 (パワーサプライ) 陰極
GC・電気泳動 電気泳動とは 2019/1/18 ある溶液に直流電流を流したとき、荷電粒子が自分の 電荷と反対の極に向かって移動する現象 直流電源 (パワーサプライ) 陰極 (anode) 陽極 (cathode) − + − − + + − + 泳動現象(力)の源：電場との相互作用 (+と−が引きあう)

54 ポリアクリルアミドゲル: 等電点電気泳動 −に帯電 − COO NH2 − 陽極方向 に移動 pH > pI 電荷 0 − COO
GC・電気泳動 ポリアクリルアミドゲル: 等電点電気泳動 2019/1/18 −に帯電 − COO NH2 − 陽極方向 に移動 pH > pI 電荷 0 − COO NH3 + pH (パワーサプライ) 直流電源 pH = pI 移動しない pH < pI + ＋に帯電 COOH NH3 + 電荷の総和が “0” になる 陰極方向 に移動 電場の引力が “0” になる ゲル中の移動が止まる

55 等電点：意味 等電点 (pI) において、各アミノ酸の+/−の電荷が釣り合う 溶液のpHが化合物のpIと等しくなると
GC・電気泳動 等電点：意味 2019/1/18 等電点 (pI) において、各アミノ酸の+/−の電荷が釣り合う 溶液のpHが化合物のpIと等しくなると 分子内の +の電荷 = −の電荷 電荷の総和が“0” 等電点 (pI) の概念は pKa に似ている 溶液のpHが化合物のpKaと等しくなると プロトン化体濃度 = 脱プロトン化体濃度 HA + H2O → A− + H3O+ [HA] = [A−]

56 等電点：pKaとpH (1) K: 平衡定数 CH3CO2H + H2O CH3CO2− + H3O+ [CH3CO2−] [H3O+] K
GC・電気泳動 等電点：pKaとpH (1) 2019/1/18 K: 平衡定数 CH3CO2H + H2O CH3CO2− + H3O+ [CH3CO2−] [H3O+] K = [CH3CO2H] [H2O] [CH3CO2−] [H3O+] K [H2O] = [CH3CO2H] ここで K [H2O] = Ka と置くと [CH3CO2−] [H3O+] Ka = [CH3CO2H]

57 等電点：pKaとpH (2) K: 平衡定数 CH3CO2H + H2O CH3CO2− + H3O+ [CH3CO2−] [H3O+]
GC・電気泳動 等電点：pKaとpH (2) 2019/1/18 K: 平衡定数 CH3CO2H + H2O CH3CO2− + H3O+ [CH3CO2−] [H3O+] Ka = [CH3CO2H] 両辺の対数をとって、−1をかけると [CH3CO2−] [H3O+] −log Ka = −log [CH3CO2H] [CH3CO2−] [H3O+] −log Ka = −log [CH3CO2H] [CH3CO2−] −log Ka = − log + log [H3O+] [CH3CO2H]

58 等電点：pKaとpH (3) CH3CO2H + H2O CH3CO2− + H3O+ K: 平衡定数 [CH3CO2−] −log Ka
GC・電気泳動 等電点：pKaとpH (3) 2019/1/18 CH3CO2H + H2O CH3CO2− + H3O+ K: 平衡定数 [CH3CO2−] −log Ka = − log + log [H3O+] [CH3CO2H] [CH3CO2−] −log Ka = − log − log [H3O+] [CH3CO2H] −log [H3O+] = pH, −logKa = pKaを代入し、右辺と左辺を入替ると [CH3CO2−] [CH3CO2−] pKa = − log + pH − log + pH = pKa [CH3CO2H] [CH3CO2H] [CH3CO2−] Henderson-Hasselbalchの式 の酢酸バージョン pH = pKa + log [CH3CO2H]

59 pKaとpH: Henderson-Hasselbalchの式
GC・電気泳動 pKaとpH: Henderson-Hasselbalchの式 2019/1/18 CH3CO2H + H2O CH3CO2− + H3O+ K: 平衡定数 [CH3CO2−] Henderson-Hasselbalchの式 の酢酸バージョン pH = pKa + log [CH3CO2H] [CH3CO2H] = [CH3CO2−]の時 [CH3CO2−] [CH3CO2H] log = log = log 1 = 0 [CH3CO2H] [CH3CO2H] よって[CH3CO2H] = [CH3CO2−]の時、pH = pKa 裏を返すと pH = pKaの時、[CH3CO2H] = [CH3CO2−] プロトン化体濃度 = 脱プロトン化体濃度 即ち、半分が脱プロトン化している

60 練習問題：質問 分離度 質問：分離度のtRA、tRB、W0.5hA、W0.5hBには時間を代入すべきではないか？
導入・液クロ1 練習問題：質問 2019/1/18 分離度 質問：分離度のtRA、tRB、W0.5hA、W0.5hBには時間を代入すべきではないか？ 答：それが最も厳密なやり方です。ただ、チャート用紙上の長さは時間と比例（比例定数が用紙のスピード2 cm/min）しているので、長さで計算しても、時間に直しても同じ結果になります。 tRA、tRBに時間(min)を代入して、W0.5hA、W0.5hBに長さ(cm)を代入した人がいます。同じ単位の数値で比をとる（割り算する）ことで、分離の度合いが分かる数値になります。

61 練習問題：解答 １ 下記の一次構造をもつペプチドの化学構造を描きなさい。 リジン アラニン グルタミン酸 プロリン グリシン トリプトファン
導入・液クロ1 練習問題：解答 2019/1/18 １ 下記の一次構造をもつペプチドの化学構造を描きなさい。 リジン アラニン グルタミン酸 プロリン グリシン トリプトファン

62 GC・電気泳動 2019/1/18 薬品分析学３ キャピラリー電気泳動編

63 キャピラリー電気泳動 装置概略 キャピラリー: キャピラリー外壁： 電源: 高圧電源 (10k〜30kV, 250 μA 以下)
GC・電気泳動 キャピラリー電気泳動 2019/1/18 装置概略 キャピラリー: キャピラリー外壁： 電源: 高圧電源 (10k〜30kV, 250 μA 以下) 検出器: 紫外吸光度(UV)検出器、フォトダイオードアレイ検出器 資料注入: 落差法(サイホン)、吸引法、加圧法、(電気)泳動法

64 キャピラリー電気泳動 装置概略 ＋ ー キャピラリー: フューズドシリカ(溶融石英) キャピラリー外壁： ポリイミドでコート
GC・電気泳動 キャピラリー電気泳動 2019/1/18 装置概略 ＋ ー キャピラリー: 　　　　フューズドシリカ(溶融石英) キャピラリー外壁： 　　ポリイミドでコート 電源: 高圧電源 (10k〜30kV, 250 μA 以下) 検出器: 紫外吸光度(UV)検出器、フォトダイオードアレイ検出器 資料注入: 落差法(サイホン)、吸引法、加圧法、(電気)泳動法

65 GC・電気泳動 キャピラリー電気泳動：分類 2019/1/18 電気泳動 支持体： 外壁 内部 ＋ ー 外壁 キャピラリー

66 キャピラリー電気泳動：分類 キャピラリーゾーン 電気泳動 支持体： なし(電解質溶液) 外壁 内部 外壁 キャピラリー ＋ ー
GC・電気泳動 キャピラリー電気泳動：分類 2019/1/18 キャピラリーゾーン　　　　　電気泳動 支持体： なし(電解質溶液) 外壁 内部 ＋ ー 外壁 キャピラリー

67 キャピラリー電気泳動：分類 キャピラリーゾーン電気泳動 支持体：なし(電解質溶液) 電解質溶液中の陽イオン シリカゲル表面の負電荷 Si O
GC・電気泳動 キャピラリー電気泳動：分類 2019/1/18 キャピラリーゾーン電気泳動 支持体：なし(電解質溶液) 電解質溶液中の陽イオン シリカゲル表面の負電荷 Si O Si O Si O− OH O− − + + 電解質溶液中 の陽イオン

68 キャピラリー電気泳動：分類 キャピラリーゾーン電気泳動 支持体：なし(電解質溶液) 電解質溶液中の陽イオン シリカゲル表面の負電荷 Si O
GC・電気泳動 キャピラリー電気泳動：分類 2019/1/18 キャピラリーゾーン電気泳動 支持体：なし(電解質溶液) 電解質溶液中の陽イオン シリカゲル表面の負電荷 Si O Si O Si O− OH O− + + 電解質溶液中 の陽イオン 電気二重層

69 キャピラリー電気泳動：分類 キャピラリーゾーン電気泳動 支持体：なし(電解質溶液) 電解質溶液中の陽イオン 電気 二重層 陰極に引っ張られる
GC・電気泳動 キャピラリー電気泳動：分類 2019/1/18 キャピラリーゾーン電気泳動 支持体：なし(電解質溶液) 電解質溶液中の陽イオン 電気 二重層 陰極に引っ張られる 内側の溶液も 陽イオンに引きず られて陰極側へ 電気 二重層 陰極に引っ張られる 内部溶液全体の流れ 泳動速度：陽イオン > 中性物質 > 陰イオン の順

70 キャピラリー電気泳動：分類 キャピラリーゾーン電気泳動 支持体：なし(電解質溶液) 電解質溶液中の陽イオン 電気 二重層 陰極に引っ張られる
GC・電気泳動 キャピラリー電気泳動：分類 2019/1/18 キャピラリーゾーン電気泳動 支持体：なし(電解質溶液) 電解質溶液中の陽イオン 電気 二重層 陰極に引っ張られる 内側の溶液も 陽イオンに引きず られて陰極側へ 電気 二重層 陰極に引っ張られる 内部溶液全体の流れ 電気浸透流 泳動速度：陽イオン > 中性物質 > 陰イオン 電極との相互作用（引力）の強さ　　　　　　　の順

71 キャピラリー電気泳動：分類 キャピラリーゾーン電気泳動 支持体：なし(電解質溶液) 電解質溶液中の陽イオン 電気 二重層 陰極に引っ張られる
GC・電気泳動 キャピラリー電気泳動：分類 2019/1/18 キャピラリーゾーン電気泳動 支持体：なし(電解質溶液) 電解質溶液中の陽イオン 電気 二重層 陰極に引っ張られる 内側の溶液も 陽イオンに引きず られて陰極側へ 電気 二重層 陰極に引っ張られる 内部溶液全体の流れ 電気浸透流 壁近傍の陽イオンの流れが駆動力 泳動界面が 高分離能　　　　のクロマトグラフィー(電気泳動)

72 キャピラリー電気泳動：分類 キャピラリーゾーン電気泳動 支持体：なし(電解質溶液) 電解質溶液中の陽イオン 電気 二重層 陰極に引っ張られる
GC・電気泳動 キャピラリー電気泳動：分類 2019/1/18 キャピラリーゾーン電気泳動 支持体：なし(電解質溶液) 電解質溶液中の陽イオン 電気 二重層 陰極に引っ張られる 内側の溶液も 陽イオンに引きず られて陰極側へ 電気 二重層 陰極に引っ張られる 内部溶液全体の流れ 電気浸透流 壁近傍の陽イオンの流れが駆動力 泳動界面が　　平ら 高分離能　　　　のクロマトグラフィー(電気泳動)

73 キャピラリー電気泳動：分類 キャピラリーゲル電気泳動 支持体：あり( ポリアクリルアミド、アガロース等 ) 泳動の駆動力：静電引力
GC・電気泳動 キャピラリー電気泳動：分類 2019/1/18 キャピラリーゲル電気泳動 支持体：あり(　 　ポリアクリルアミド、アガロース等　　 ) 泳動の駆動力：静電引力 泳動速度：分子ふるい効果(大きな分子が遅い) ＋ ー 中のゲル電気泳動

74 キャピラリー電気泳動：分類 キャピラリーゲル電気泳動 支持体：あり( ポリアクリルアミド、アガロース等 ) 泳動の駆動力：静電引力
GC・電気泳動 キャピラリー電気泳動：分類 2019/1/18 キャピラリーゲル電気泳動 支持体：あり(　 　ポリアクリルアミド、アガロース等　　 ) 泳動の駆動力：静電引力 泳動速度：分子ふるい効果(大きな分子が遅い) ＋ ー キャピラリー　　　　　　中のゲル電気泳動

75 キャピラリー電気泳動：分類 ミセル動電クロマトグラフィー 泳動液：イオン性ミセル添加電解溶液
GC・電気泳動 キャピラリー電気泳動：分類 2019/1/18 ミセル動電クロマトグラフィー 泳動液：イオン性ミセル添加電解溶液 泳動の駆動力：電気浸透流(ミセルの泳動は　　遅い　　) 泳動速度：ミセル相と水相との分配平衡 ＋ ー ミセル相に取込まれやすい化合物の泳動が

76 キャピラリー電気泳動：分類 ミセル動電クロマトグラフィー 泳動液：イオン性ミセル添加電解溶液
GC・電気泳動 キャピラリー電気泳動：分類 2019/1/18 ミセル動電クロマトグラフィー 泳動液：イオン性ミセル添加電解溶液 泳動の駆動力：電気浸透流(ミセルの泳動は　　遅い　　) 泳動速度：ミセル相と水相との分配平衡 ＋ ー ミセル相に取込まれやすい化合物の泳動が　　遅れる

77 キャピラリー電気泳動：応用 DNA塩基配列解析(シーケンシング) キャピラリーゲル電気泳動 どちらか不明 キャピラリーゾーン電気泳動
GC・電気泳動 キャピラリー電気泳動：応用 2019/1/18 DNA塩基配列解析(シーケンシング) キャピラリーゲル電気泳動 どちらか不明 キャピラリーゾーン電気泳動 生命科学(ゲノム配列解析)を飛躍的に進めた装置

78 導入・液クロ1 2019/1/18

79 連絡 http://p.bunri-u.ac.jp/lab05/lecture/lecture_index.html
GC・電気泳動 連絡 2019/1/18 解答の印刷ができない方： までご連絡を

80 ジアステレオマー＆エナンチオマー 3-クロロ-2-ブタノール (Fischer 投影式) エナンチオマー (enantiomer) の関係
液クロ2 ジアステレオマー＆エナンチオマー 2019/1/18 3-クロロ-2-ブタノール (Fischer 投影式) エナンチオマー (enantiomer) の関係 CH3 H OH Cl CH3 H HO Cl S * * R * * R ジアステレオマー (diastereomer) の関係 CH3 Cl H OH CH3 Cl HO H ジアステレオマー 別化合物 * * S R S * * 通常クロマトグラフィー で分別可能

81 「だいたい理解した」と「完全に理解した」の間の大きな溝
導入・液クロ1 「だいたい理解した」と「完全に理解した」の間の大きな溝 2019/1/18 理解度(得点率) 労力 30% [A]が分子Aの濃度と解答できた 38% 40% (2)の平衡定数の式が誘導できた 50% 50% 解離定数と会合定数の式が誘導できた 63% 70% ヘンダーソン - ハッセルバルヒの式が誘導できた 88% 80% (10)の[CH3COOH]の濃度を正解した 100% 「だいたい」の川 [CH3COOH]の定義を完全に理解 100% 平衡定数と可逆反応の関係 200% pHと各分子種の濃度の関係(関数)

82 課題を真面目にこなしてくれれば 理解度(得点率) 労力 30% [A]が分子Aの濃度と解答できた 38% 40%
導入・液クロ1 課題を真面目にこなしてくれれば 2019/1/18 理解度(得点率) 労力 30% [A]が分子Aの濃度と解答できた 38% 40% (2)の平衡定数の式が誘導できた 50% 50% 解離定数と会合定数の式が誘導できた 63% 70% ヘンダーソン - ハッセルバルヒの式が誘導できた 88% 80% (10)の[CH3COOH]の濃度を正解した 100% 「だいたい」の川 [CH3COOH]の定義を完全に理解 100% 平衡定数と可逆反応の関係 120% pHと各分子種の濃度の関係(関数) ここまでたどり着ければ武器になる！

83 課題を真面目にこなしてくれれば 理解度(得点率) 労力 30% [A]が分子Aの濃度と解答できた 38% 40%
導入・液クロ1 課題を真面目にこなしてくれれば 2019/1/18 理解度(得点率) 労力 30% [A]が分子Aの濃度と解答できた 38% 40% (2)の平衡定数の式が誘導できた 50% 50% 解離定数と会合定数の式が誘導できた 63% 「面倒くさい」の坂 70% ヘンダーソン - ハッセルバルヒの式が誘導できた 88% 80% (10)の[CH3COOH]の濃度を正解した 100% [CH3COOH]の定義を完全に理解 100% 平衡定数と可逆反応の関係 120% pHと各分子種の濃度の関係(関数) ここまでたどり着ければ武器になる！