琼脂糖凝胶电泳详解：从原理到实操的全流程指南

作者：六一生物发布时间：2025-06-19 09:35:24 点击：

在分子生物学实验里，琼脂糖凝胶电泳就像一把“神奇的尺子”，能把核酸分子按大小、构象分得明明白白。搞懂它的原理、操作和注意事项，是咱们做好实验的关键。下面就带大家从头到尾捋一捋！

一、琼脂糖凝胶的特点：为啥它是电泳“主力军”？

核酸分子就像个“两面派”，在高于自身等电点的电泳缓冲液里，碱基“乖乖闭嘴”不解离，磷酸基团却全部“变身”，让整个核酸分子带上负电荷。这就好比给核酸装上了“小尾巴”，一通电，它们就朝着正极“跑”起来。

琼脂糖从海洋植物琼脂里提取、加工，是种线性的聚合链分子。用它做成凝胶当“跑道”，就像给核酸分子设置了“障碍赛”。不同大小、构象的核酸分子在这“跑道”上，迁移速度大不一样，跑得慢的、跑得快的，自然就分开了，咱们的分离目的也就达到了。

也正是因为这些特性，琼脂糖凝胶成了平板电泳的“心头好”，它的优点实实在在：

1. 操作简单又省时：不用像其他实验那样，提前对样品“大费周章”地处理，直接就能往凝胶里加样开跑，电泳速度还快。新手也能快速上手，效率特别高。
2. 分离效果超清晰：琼脂糖凝胶结构均匀，含水量超高，差不多98% - 99%都是水。在这儿做电泳，样品就像在“自由泳”，不受太多束缚，再加上它几乎不吸附样品，最后跑出来的电泳图谱清晰得很，分辨率高，重复实验结果也稳定，数据靠谱。
3. 检测定量超方便：琼脂糖本身透明，还不吸收紫外光。电泳过程和结果，直接放在紫外光灯下，就能看得清清楚楚，定量测定也不在话下，方便得很。
4. 后续处理不麻烦：电泳结束，区带染色轻轻松松，样品洗脱也容易，定量测定简单快捷。要是把凝胶制成干膜，还能长期保存，以后随时能拿出来查看。

二、DNA的琼脂糖凝胶电泳：分离背后的“门道”

琼脂糖凝胶能分离核酸，靠的主要是核酸的相对分子量、分子构型，还有凝胶浓度，它们之间的关系可是大有“学问”。

1、核酸分子大小与琼脂糖浓度的关系

- DNA分子大小的“标尺”：在凝胶里，DNA片段跑得越远，说明它碱基对的对数越少，二者成反比。咱们把已知大小的标准物和未知片段一起电泳，对比它们移动的距离，就能算出未知片段的大小，就像用尺子量长度一样。
- 琼脂糖浓度的“ Goldilocks原则”：不同大小的DNA得用不同浓度的琼脂糖凝胶来分离。浓度太高，大的DNA片段“挤不进去”；浓度太低，小片段又跑得太开，分不清晰。比如分离1 - 20kb的DNA，0.6%的琼脂糖凝胶比较合适；要是分离0.2 - 2kb的，1.2%的浓度更好。

2、核酸构型与琼脂糖凝胶电泳分离的关系

不同构型的DNA，在凝胶里的“奔跑速度”不一样。共价闭环DNA（cccDNA）像个灵活的“小陀螺”，跑得最快；直线DNA像根“直棍子”，居中；开环的双链环状DNA则“拖拖拉拉”，跑得最慢。不过，它们的速度不光受凝胶浓度影响，电流强度、缓冲液离子强度这些因素，也会让它们的“比赛成绩”发生变化。

三、琼脂糖凝胶电泳实验方法：手把手教你操作

1. 准备凝胶“跑道”：先根据样品里核酸片段的预期大小，选好琼脂糖凝胶的浓度。把琼脂糖粉末和TAE缓冲液按比例混合，放到微波炉或者加热锅里加热融化。加热时得盯着，别让它沸腾“扑锅”，中途可以摇一摇，让粉末充分溶解。
2. 模具和梳子就位：挑个合适尺寸的凝胶浇注模具，再配上梳子，梳齿数量要够放样品和marker，每个孔的容量也得能装下咱们的样品。把融化好的琼脂糖溶液倒进模具，插上梳子，等它慢慢凝固，就像等待一块美味的果冻成型。
3. 加样“开跑”：凝胶凝固后，轻轻拔掉梳子，把凝胶放进电泳仪，倒入电泳液，让液面没过凝胶。根据样品量，混合适量的loading buffer，用移液枪小心翼翼地把混合好的样品加到凝胶的小孔里。这一步得稳，别手抖把样品弄洒了。
4. 设定参数启动电泳：盖好电泳仪盖子，仔细检查电极和盖子的方向，正负极千万别接反。打开电泳仪，按照样品大小，设定好运行时间和电压，按下启动键，核酸分子们就开始“赛跑”啦！

四、琼脂糖凝胶电泳实验技巧和注意事项：避开这些“坑”

1. 溶液配制有讲究：配琼脂糖凝胶溶液时，液体总量别超过锥形瓶容量的一半。要是加得太满，加热时溶液一膨胀，容易溢出来，又危险又浪费。
2. 加热过程勤搅拌：加热融化琼脂糖时，多摇几次锥形瓶，防止粉末沉在底部，受热不均匀，影响凝胶质量。
3. 保护凝胶小孔：拔梳子的时候要小心，别把梳齿底部的凝胶弄破了。要是小孔漏了，加样时样品就会“跑”到隔壁孔，结果全乱套了。
4. 浓度选择要精准：凝胶浓度和能分辨的核酸片段大小“挂钩”。浓度低，适合分离大的片段；浓度高，小片段才能分得清。选浓度的时候，一定要根据样品情况，精准拿捏。
5. 紫外操作防损伤：用紫外透射仪观察结果时，得注意。紫外光会“伤害”DNA分子，不能长时间照射。要是想从胶上回收DNA，更得速战速决，减少光照时间。
6. 做好防护保健康：在紫光灯下观察，一定要戴上防护镜，保护好眼睛。长时间直视紫外光，对视力损伤很大，可别为了看结果，伤了自己的眼睛。

掌握了这些琼脂糖凝胶电泳的知识和技巧，咱们做实验就能少走弯路，顺顺利利出结果！要是在操作过程中遇到问题，或者有啥新发现，欢迎随时交流，咱们一起把实验做得更漂亮！

本文由北京六一生物编辑整理。

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