今天由來自lims2實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的小趣來闡述凝膠電泳的工作原理及應(yīng)用。凝膠電泳是生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中廣泛使用的技術(shù)，用于分離 DNA、RNA 和蛋白質(zhì)等大分子。在這種技術(shù)中，分子根據(jù)它們的大小和電荷進(jìn)行分離。凝膠電泳通常在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，以分析來自各種來源的 DNA、RNA 或蛋白質(zhì)樣品。

凝膠電泳

凝膠電泳的工作原理

凝膠電泳技術(shù)利用樣品中不同分子的大小和電荷差異。待分離的 DNA 或蛋白質(zhì)樣品被加載到置于離子緩沖介質(zhì)中的多孔凝膠上。在施加電荷時(shí)，具有不同大小和電荷的每個(gè)分子將以不同的速度穿過凝膠。

該技術(shù)中使用的多孔凝膠充當(dāng)分子篩，將較大的分子與較小的分子分開。較小的分子在凝膠中移動(dòng)得更快，而較大的分子則留在后面。粒子的移動(dòng)性也由它們各自的電荷控制。作為系統(tǒng)一部分的兩個(gè)帶相反電荷的電極根據(jù)它們的電荷將分子拉向它們。

瓊脂糖凝膠電泳

凝膠電泳中使用的凝膠通常由一種叫做瓊脂糖的材料制成，它是一種從海藻中提取的凝膠狀物質(zhì)。這種多孔凝膠可用于分離許多不同大小的大分子。凝膠浸沒在電泳室中的鹽緩沖溶液中。Tris-borate-EDTA (TBE) 通常用作緩沖液。它的主要功能是控制系統(tǒng)的pH值。腔室的兩端有兩個(gè)電極——一個(gè)正極，另一個(gè)負(fù)極。

然后在移液器的幫助下將需要分析的樣品裝入凝膠中的小孔中。加載完成后，將施加 50–150 V 的電流。現(xiàn)在，樣品中存在的帶電分子開始通過凝膠向電極遷移。帶負(fù)電的分子向正極移動(dòng)，帶正電的分子向負(fù)極移動(dòng)。

每個(gè)分子通過凝膠的速度稱為其電泳遷移率，主要由其凈電荷和大小決定。帶強(qiáng)電的分子比帶弱電的分子移動(dòng)得更快。較小的分子跑得更快，留下較大的分子。因此，強(qiáng)電荷和小尺寸會(huì)增加分子的電泳遷移率，而弱電荷和大尺寸會(huì)降低分子的遷移率。當(dāng)樣品中的所有分子大小相同時(shí)，分離將僅基于它們的大小。

分離完成后，凝膠用染料染色以顯示分離帶。溴化乙錠是凝膠電泳中常用的熒光染料。將凝膠浸泡在稀釋的溴化乙錠溶液中，然后放置在紫外透射儀上以觀察分離帶。

立即檢查或拍照條帶以供將來參考，因?yàn)樗鼈儠?huì)隨著時(shí)間的推移擴(kuò)散到凝膠中。染料也可以提前加載到凝膠中，以跟蹤分子的遷移。

電泳

凝膠電泳的應(yīng)用

凝膠電泳廣泛應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)、保護(hù)生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的分子生物學(xué)和生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：

在分離 DNA 片段進(jìn)行 DNA 指紋識別以調(diào)查犯罪現(xiàn)場

分析聚合酶鏈反應(yīng)的結(jié)果

分析與特定疾病相關(guān)的基因

用于分類學(xué)研究以區(qū)分不同物種的 DNA 分析

在使用 DNA 指紋的親子鑒定中

在研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能方面

在抗生素耐藥性分析中

用于分析大分子的印跡技術(shù)

通過分析種群或物種之間的遺傳相似性來研究進(jìn)化關(guān)系

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