凝膠電泳是一個實(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，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。凝膠盒分為兩個室，具有瓊脂糖凝膠分離兩個。如前所述，陽極位于一端，而陰極位于另一個。離子運(yùn)行緩沖液使得當(dāng)施加電流以創(chuàng)建一個電荷梯度。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)

由于一個水平凝膠系統(tǒng)的兩個隔室通過運(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室和頂部浸沒在緩沖在另一個腔室。當(dāng)電流施加時，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。