電泳儀是利用在電場作用下待分離樣品中各分子帶電性質、分子大小和形狀等差異，使帶電分子產生不同的遷移率，從而對樣品進行分離。自由界面電泳儀沒有支持介質，擴散和對流都比較強，影響分離效果。于是出現了固定支持介質的電泳儀，減少了擴散和對流等干擾作用。凝膠作為支持介質的引入大大促進了電泳儀的發展，使電泳儀成為分離蛋白質和核酸等生物大分子的重要手段之一。凝膠電泳色譜（簡稱凝膠電泳）最初使用的凝膠是淀粉凝膠，目前使用最多的是聚丙烯酰胺凝膠和瓊脂糖凝膠，蛋白質電泳主要使用聚丙烯酰胺凝膠。

一、聚丙烯胺凝膠：

聚丙烯酰胺凝膠是由單體丙烯酰胺（CH₂ = CH－CO－NH₂，簡稱Acr）和交聯劑N，N′－甲叉雙丙烯酰胺（CH₂ = CH－CO－NH－CO－CH = CH₂，簡稱Bis）在催化劑過硫酸銨（AP）和加速劑N，N，N′，N′－四甲基乙二胺（TEMED）作用下聚合交聯而成的三維網狀凝膠，凝膠孔徑大小由丙烯酰胺的濃度決定。

聚丙烯酰胺凝膠電泳適于分離小分子量蛋白質、小于1Kb的DNA片段和DNA序列分析，裝載的樣品量大，分辨率高，回收DNA純度高即能分離長度僅相差0.2%（即500bp中的1bp）的核苷酸分子。

（1）非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳：

在不含變性劑的中性聚丙烯酰胺凝膠中電泳時，DNA單鏈的遷移率除與DNA鏈的長短有關外，更主要的是取決于DNA單鏈所形成的構象。在非變性條件下，DNA單鏈可自身折疊形成具有一定空間結構的構象，這種構象由DNA單鏈堿基決定，其穩定性靠分子內局部順序的相互作用（主要為氫鍵）來維持。相同長度的DNA單鏈其順序不同，甚至單個堿基不同，所形成的構象不同，電泳遷移率不同。

由于分子的空間結構影響，同等大小的DNA之間的電泳遷移率可相差10%。因此，不能用非變性聚丙烯胺凝膠電泳判斷DNA分子大小。

（2）變性聚丙烯胺凝膠電泳：

1）DNA變性：采用加熱、極端pH、有機溶劑、尿素或甲酰胺導致DNA解鏈。

2）凝膠中加入變性劑：5M的尿素，使DNA為單鏈線性，變性DNA的移動速度與其堿基組成和序列幾乎完全無關。

變性聚丙烯胺凝膠電泳可用于DNA序列分析等。

二、瓊脂糖凝膠：

瓊脂糖是從瓊脂中分離得到，由1，3連接的β－D吡喃半乳糖和1，4連接的3，6脫水β－D吡喃半乳糖組成，形成相對分子量為10⁴～10⁵的長鏈。瓊脂糖加熱溶解后分子呈隨機線團狀分布，當溫度降低時，鏈間糖分子上的羥基通過氫鍵作用相連接形成孔徑結構，隨著瓊脂糖濃度不同形成不同大小的孔徑。

由于瓊脂糖凝膠是通過氫鍵的作用，常用過酸或過堿等破壞氫鍵形成的方法可使凝膠再溶化。

瓊脂糖凝膠電泳分辨率稍低，適于分離較大分子物質。

1、一般瓊脂糖凝膠電泳：

在一定濃度的瓊脂糖凝膠中，DNA分子的電泳遷移率與其分子量的常用對數成反比。

DNA分子的空間結構對電泳遷移率也有影響，共價閉環DNA＞直線DNA＞開環雙鏈DNA。

2、脈沖電場凝膠電泳：

一般瓊脂糖凝膠電泳只能分離小于20kb的DNA。這是因為在瓊脂糖凝膠中，DNA分子的有效直徑超過凝膠孔徑時，在電場作用下迫使DNA變形擠過篩孔，而沿著泳動方向伸直，因而分子大小對遷移率影響不大，此時凝膠的分子篩效應不明顯。若改變電場方向，則DNA分子會改變其構象，沿新的泳動方面伸直，電場轉向時間與DNA分子大小關系極為密切。

脈沖電場凝膠電泳可分離1000～5000kb的DNA片段。

3、RNA瓊脂糖凝膠電泳：

RNA瓊脂糖凝膠電泳同DNA，只是用變性瓊脂糖凝膠電泳，以防止RNA二級結構的形成。

關鍵是防止RNase污染，一般用DEPC（0.1%）焦碳酸二乙酯。

   

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