以瓊脂凝膠電泳分析血清蛋白，主要是依據蛋白質的何種性質？

本題觀念：

此題探討「瓊脂凝膠電泳（agarose gel electrophoresis）分析血清蛋白」所依據的物理化學性質。主要分離依賴蛋白質在電場中遷移速率的差異，進而反映其淨電荷與分子大小（質量）之間的關係。

選項分析

• 選項A：蛋白質分子中氫鍵的數量
  氫鍵影響蛋白質的二、三級結構與穩定性，但並非驅動其在電場中移動的主要因素，故不符合凝膠電泳的分離機制。

• 選項B：蛋白質的四級結構
  四級結構雖可改變蛋白質的總體形狀與聚集狀態，但瓊脂凝膠電泳主要區分的是帶電量及大小篩網效應，非專門用來鑑定蛋白質的四級構造。

• 選項C：蛋白質與電泳介質的親和力
  雖然蛋白質可能與瓊脂本身產生微弱的物理或化學交互作用，但主導分離的仍為「蛋白的电荷-质量比」及凝膠孔隙對分子大小的篩分，非蛋白與瓊脂的親和力。

• 選項D：蛋白質的電荷與質量
  每種蛋白在緩衝液特定 pH 下具有固定的淨電荷，負電荷較多者在電場下移動速度更快；同時凝膠孔隙對分子大小產生阻力，質量較小者更易通過孔隙移速較快。兩者合稱「電荷-質量比」（charge-to-mass ratio），正是瓊脂凝膠電泳分離血清蛋白的核心依據 (sciencedirect.com)。

答案解析

血清蛋白電泳利用蛋白在電場中根據淨帶電量向陽極或陰極遷移的趨勢，與凝膠孔隙對不同大小分子的篩分作用共同決定各蛋白的相對泳動距離。Albumin 由於帶電量高且分子量較小，遷移最遠；γ－globulin 因帶電量低且分子量大，泳動最短。這種基於「電荷與質量」差異的分離，明確指出答案為選項 D。

核心知識點

• 電泳遷移率 μ 與電荷 q 及摩阻力 f 的關係：μ ∝ q/f
• Agarose gel 孔徑較大，適合中大型蛋白的 native-PAGE
• Native-PAGE vs. SDS-PAGE：前者依「天然帶電及大小」分離，後者因 SDS 掩蓋電荷僅依「質量」分離
• 血清蛋白常見分區：albumin、α1、α2、β1、β2、γ
• 緩衝液 pH 對蛋白帶電狀態的影響：靠胺基酸側鏈質子化程度決定淨電荷

臨床重要性

血清蛋白電泳為評估諸如多發性骨髓瘤、慢性肝病及免疫異常等病症中蛋白質分佈異常的重要實驗室檢查，快速提供蛋白類別及可能的病理改變線索。