凝膠電泳（英語：Gel electrophoresis）或稱膠體電泳，是一大類技術(shù)，被科學(xué)工作者用于分離不同物理性質(zhì)（如大小、形狀、等電點等）的分子。凝膠電泳通常用于分析用途，但也可以作為制備技術(shù)，在采用某些方法（如質(zhì)譜(MS)、聚合酶鏈式反應(yīng)(PCR)、克隆技術(shù)、脫氧核糖核酸測序或者免疫印跡）檢測之前部分提純分子。可分為瓊脂糖和聚丙烯胺凝膠電泳、脈沖電場凝膠電泳。蛋白質(zhì)的凝膠電泳通常在加入k12的聚丙烯酰胺凝膠中進行（SDS-PAGE），或者非變性凝膠電泳，或二維電泳。
基本原理
凝膠電泳的原理比較簡單。當(dāng)一種分子被放置 在電 場當(dāng) 中時,它們 就會 以一定 的速 度移向適當(dāng)?shù)碾姌O,這種電泳分子在電場作用下的遷移速度,叫做電泳的遷移率。它同電場的強度和電泳分子本身所攜帶的凈電荷數(shù)成正比。也就是說,電場強度越大、電泳分子所攜帶的凈電荷數(shù)量越多,其遷移的速度也就越快,反之則較慢。由于在電泳中使用了一種無反應(yīng)活性的穩(wěn)定的支持介質(zhì),如瓊脂糖凝膠和聚丙 烯酰胺 膠等,從而降低了對流運動,故 電泳 的遷移率又是同分子的摩擦系數(shù)成反比的。已知摩 擦系數(shù) 是分 子的大 小、極性及介質(zhì) 粘度 的函數(shù),因此根據(jù)分子大小的不同、構(gòu)成或形狀的差異,以及所帶的凈電荷的多少,便可以通過電泳將蛋白質(zhì)或核酸分子混合物中的各種成分彼此分離開來。在生理條件下,核酸分子的糖- 磷 酸骨架中的磷酸基團呈離子狀態(tài)。從這種意義上講,D N A 和 R N A 多核苷酸鏈可叫做 多聚 陰離 子 ( P ol yani o n s )。因 此,當(dāng)核 酸分 子 被放 置在 電場中時,它們就會向正電極的 方向遷 移。由 于糖- 磷酸 骨架 結(jié)構(gòu) 上的重 復(fù)性 質(zhì),相同 數(shù)量 的雙鏈 D N A 幾乎具有等量的凈電荷,因而 它們 能以 同樣 的速 度向 正電 極 方向 遷移。在一 定的電場強度下,D N A 分子的這種遷移速度,亦即電泳的遷移率,取決于核酸分子本身的大 小和構(gòu)型,分子量較小的 D N A 分子比分子量較大的 D N A 分子遷移要快些。這就是應(yīng)用凝膠電泳技術(shù)分離 D N A 片段的基本原理。
決定因素
瓊脂糖主要在脫氧核糖核酸制備電泳中作為一種固體支持基質(zhì)，其密度取決于瓊脂糖的濃度。在電場中，在中性pH值下帶負電荷的DNA向陽極遷移，其遷移速率由下列多種因素決定：
DNA的分子大小
線狀雙鏈DNA分子在一定濃度瓊脂糖凝膠中的遷移速率與DNA分子量對數(shù)成反比，分子越大則所受阻力越大，也越難于在凝膠孔隙中蠕行，因而遷移得越慢。
瓊脂糖濃度
一個給定大小的線狀DNA分子，其遷移速度在不同濃度的瓊脂糖凝膠中各不相同。DNA電泳遷移率的對數(shù)與凝膠濃度成線性關(guān)系。凝膠濃度的選擇取決于脫氧核糖核酸分子的大小。分離小于0.5kb的DNA片段所需膠濃度是1.2-1.5%，分離大于10kb的DNA分子所需膠濃度為0.3-0.7%,DNA片段大小間于兩者之間則所需膠濃度為0.8-1.0%。
DNA分子的構(gòu)象
DNA分子處于不同構(gòu)象時，它在電場中國移動通信集團距離不僅和分子量有關(guān)，還和它本身構(gòu)象有關(guān)。相同分子量的線狀、開環(huán)和超螺旋DNA在瓊脂糖凝膠中移動速度是不一樣的，超螺旋DNA移動最快，而開環(huán)雙鏈DNA移動最慢。如在電泳鑒定質(zhì)粒純度時發(fā)現(xiàn)凝膠上有數(shù)條脫氧核糖核酸帶難以確定是質(zhì)粒DNA不同構(gòu)象引起還是因為含有其他DNA引起時，可從瓊脂糖凝膠上將DNA帶逐個回收，用同一種限制性內(nèi)切酶分別水解，然后電泳，如在凝膠上出現(xiàn)相同的DNA圖譜，則為同一種DNA。
電源電壓
在低電壓時，線狀DNA片段的遷移速率與所加電壓成正比。但是隨著電場強度的增加，不同分子量的DNA片段的遷移率將以不同的幅度增長，片段越大，因場強升高引起的遷移率升高幅度也越大，因此電壓增加，瓊脂糖凝膠的有效分離范圍將縮小。要使大于2kb的脫氧核糖核酸片段有效分離所加電壓不得超過5V/cm。
嵌入染料的存在
熒光染料溴化乙用于檢測瓊脂糖凝膠中的DNA，染料會嵌入到堆積的堿基對之間并拉長線狀和帶缺口的環(huán)狀DNA，使其剛性更強，還會使線狀DNA遷移率降低15%。
離子強度影響
電泳緩沖液的組成及其離子強度影響DNA的電泳遷移率。在沒有離子存在時(如誤用蒸餾水配制凝膠），電導(dǎo)率最小，DNA幾乎不移動，在高離子強度的緩沖液中（如誤加10×電泳緩沖液），則電導(dǎo)很高并明顯產(chǎn)熱，嚴重時會引起凝膠熔化或DNA變性。
對于天然的雙鏈脫氧核糖核酸，常用的幾種電泳緩沖液有TAE[含乙二胺四乙酸二鈉 (pH8.0）和三羥甲基氨基甲烷乙酸],TBE(Tris-硼酸和EDTA),TPE(Tris-磷酸和EDTA），一般配制成濃縮母液，儲于室溫。
參考資料 >