凝膠電泳是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室方法，允許對基于它們的大小的核酸（DNA或RNA）和蛋白質(zhì)的分離。電泳是通過實(shí)驗(yàn)室研究疫苗，藥品，法醫(yī)，DNA分析或其他生命科學(xué)應(yīng)用。該技術(shù)也被用于工業(yè)，如采礦或食品科學(xué)。

凝膠電泳利用多孔凝膠基質(zhì)，通過該蛋白或核酸遷移。兩個(gè)核酸和蛋白質(zhì)具有凈負(fù)電荷，即利用通過介質(zhì)，以促進(jìn)所期望的分子的遷移的性質(zhì)。

凝膠盒設(shè)有在一端具有陰極和在另一陽極。盒子填充有離子緩沖液，當(dāng)施加電荷而產(chǎn)生電場。由于蛋白質(zhì)和核酸具有均勻的負(fù)電荷，該分子將遷移朝著正電極。這種遷移的速度取決于分子穿過凝膠的孔中如何容易移動。較小的分子，越容易他們“適合”通過孔，并且因此，更快它們遷移。當(dāng)完成時(shí)，該過程導(dǎo)致了基于它們的分子量分離的蛋白或核酸的獨(dú)特條帶。與異質(zhì)材料開始，這種技術(shù)是識別一個(gè)強(qiáng)有力的方法和獨(dú)立的不同的分子。

準(zhǔn)備電泳凝膠。圖片來源：Accuris由基準(zhǔn)科學(xué)。

凝膠電泳可在水平或垂直方向來進(jìn)行。水平凝膠通常由瓊脂糖基質(zhì)，而垂直凝膠通常由丙烯酰胺基質(zhì)。這些凝膠的孔徑大小取決于化學(xué)成分的濃度：瓊脂糖凝膠的孔（100**500納米的直徑）較大，較不均勻相比，丙烯酰胺gelpores（10**200納米的直徑）的。相比較而言，DNA和RNA分子比蛋白的線性鏈，這往往是之前或在此過程中變性大，這使得它們更容易分析。因此，DNA和RNA分子更經(jīng)常在瓊脂糖凝膠上（水平地）運(yùn)行，而蛋白質(zhì)丙烯酰胺凝膠（垂直地）運(yùn)行。

水平凝膠電泳

在水平凝膠電泳，凝膠澆鑄在水平方向和在凝膠盒內(nèi)運(yùn)行緩沖液浸沒。凝膠盒分為兩個(gè)室，具有瓊脂糖凝膠分離兩個(gè)。如前所述，陽極位于一端，而陰極位于另一個(gè)。離子運(yùn)行緩沖液使得當(dāng)施加電流以創(chuàng)建一個(gè)電荷梯度。此外，該緩沖器用于冷卻凝膠，因?yàn)楸皇┘与姾啥訜帷＿\(yùn)行緩沖液通常再循環(huán)，以防止pH梯度的形成。

水平電泳; 凝膠樣品運(yùn)行之后被刪除。圖片來源：Accuris由基準(zhǔn)科學(xué)

由于一個(gè)水平凝膠系統(tǒng)的兩個(gè)隔室通過運(yùn)行緩沖液連接的，這是不可能利用具有不連續(xù)的緩沖系統(tǒng)的水平的系統(tǒng)。此外，丙烯酰胺不能用于水平系統(tǒng)，因?yàn)槟z在暴露于大氣中的氧的托盤澆鑄。氧抑制丙烯酰胺的聚合，并因此，與創(chuàng)建凝膠的干擾。該易于使用水平系統(tǒng)使得這對大多數(shù)DNA和RNA應(yīng)用的理想選擇。

垂直電泳

垂直凝膠法比其水平對應(yīng)稍微復(fù)雜一些。垂直系統(tǒng)利用不連續(xù)的緩沖系統(tǒng)，其中，在頂室中含有在陰極和底室包含陽極。薄的凝膠（小于2毫米）的兩塊玻璃板之間注入并安裝成使凝膠底部浸沒在緩沖在一個(gè)室和頂部浸沒在緩沖在另一個(gè)腔室。當(dāng)電流施加時(shí)，緩沖量小，通過從頂部腔室的底部室中的凝膠遷移。

不同于水平的系統(tǒng)中，緩沖區(qū)只能流過凝膠，其允許分離期間的電壓梯度的精確控制。當(dāng)與丙烯酰胺凝膠的小孔徑結(jié)合，較大的間距和分辨率可以與該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)相比水平的系統(tǒng)。

用熒光凝膠電泳染料照明帶。圖片來源：Accuris由基準(zhǔn)科學(xué)

因此，這方法我應(yīng)該使用？

一般來說，水平凝膠電泳是DNA和RNA分離的理想選擇，而垂直系統(tǒng)是理想的蛋白質(zhì)。使用的簡易性，與分離過程期間訪問凝膠的能力相結(jié)合，使流行用于分離核酸的水平的系統(tǒng)。當(dāng)類似的分離核酸（如染料期間終止測序）的研究人員會選擇一個(gè)垂直系統(tǒng)的更高的分辨率。因此，分子的性質(zhì)與分離將決定其電泳系統(tǒng)是**適合你的應(yīng)用凝膠所需的分辨率相結(jié)合。