一、基本原理
电荷与电场作用
DNA分子带负电荷，在电场中会向正极移动。不同大小的DNA片段因迁移速度不同而分离：较小的片段移动更快，较大的片段移动较慢。这一过程可通过琼脂糖凝胶或聚丙烯酰胺凝胶实现，凝胶的网状结构起到分子筛的作用。
分辨率与凝胶选择
琼脂糖凝胶：适用于分离100 bp至25 kb的DNA片段，操作简便，常用于常规检测。
聚丙烯酰胺凝胶：分辨率更高，可区分小至一个碱基对的差异（如10-3,000 bp的片段），适合精确分析。
脉冲场凝胶电泳（PFGE）：用于超大DNA分子（如染色体片段）的分离，通过交替电场方向实现复杂样本的解析。
二、实验步骤与操作要点
制备凝胶与加样
根据目标DNA大小选择凝胶浓度（如1%琼脂糖用于1-10 kb片段）。
将DNA样本与上样缓冲液混合，加入凝胶孔中。缓冲液中的追踪染料（如溴酚蓝）可显示电泳进程。
电泳条件设置
电压：通常为5-15 V/cm（琼脂糖凝胶）或更高（如120 V），小片段需低电压以避免过热。
缓冲液：常用TAE或TBE缓冲液维持pH和离子强度，确保DNA稳定迁移。
温度控制：低温环境（如冰浴）可减少凝胶融化风险，提高分离效果。
染色与观察
使用溴化乙锭（EtBr）或更安全的替代染料（如SYBR Green）染色，DNA在紫外灯下显荧光条带。
注意事项：操作时需佩戴防护眼镜，避免紫外线伤害。
三、结果分析与应用
条带判读
通过与已知分子量的标准品（DNA ladder）对比，估算未知DNA的大小。
条带亮度反映DNA浓度，条带清晰度指示样本纯度（如无拖尾表示无降解）。
应用场景
法医学与亲子鉴定：通过比对个体间DNA条带差异确认身份或亲缘关系。
基因工程：验证质粒酶切是否成功，观察目标基因的插入或缺失。
医学诊断：检测遗传病相关基因突变（如血友病A）或病原体DNA。
四、注意事项与优化
电压与时间平衡：高电压可缩短时间，但可能导致条带模糊；需通过预实验优化条件。
凝胶浓度选择：浓度越高，分离小片段效果越好（如2%琼脂糖适合500 bp以下片段）。
替代技术：毛细管电泳适用于高通量自动化分析，但成本较高。
五、技术局限性
分辨率限制：传统凝胶电泳难以区分极相似大小的片段（如SNP检测需测序补充）。
样本复杂性：微生物群落等复杂样本中，电泳可能掩盖遗传多样性，需结合测序技术。
结语
DNA电泳技术凭借其直观、高效的特点，成为遗传学研究和实际应用的基石。从亲子鉴定到疾病诊断，其核心原理与操作逻辑贯穿分子生物学的各个领域。随着技术进步，电泳与其他方法（如PCR、测序）的结合将进一步拓展其应用边界。
客服