瓊脂糖凝膠電泳：定義、原理、步驟和用途

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介紹

瓊脂糖凝膠電泳是一種實驗室技術，用於根據 DNA、RNA 或蛋白質的大小和電荷對其進行分離。

它是分子生物學、生物化學和遺傳學研究中必不可少的方法，廣泛用於法醫、醫學和生物技術應用中核酸的分析。

瓊脂糖凝膠電泳的定義

瓊脂糖凝膠電泳是一種技術，涉及在由瓊脂糖製成的凝膠基質中分離核酸或蛋白質。

將基質置於電場中，帶電分子根據其大小、形狀和電荷透過基質遷移。

較小的分子比較大的分子遷移得更快，導致樣品分離成不同的條帶，這些條帶可以被視覺化和分析。

瓊脂糖凝膠電泳的原理

瓊脂糖凝膠電泳的原理基於這樣一個事實：DNA、RNA 和蛋白質是帶負電荷的分子，可以透過施加電場根據其大小和電荷進行分離。

瓊脂糖凝膠電泳中使用的凝膠基質由瓊脂糖製成，瓊脂糖是從海藻中提取的多糖，與水混合後形成多孔結構。

瓊脂糖凝膠充當篩子，允許較小的分子比較大的分子更容易地透過。透過將凝膠置於緩衝溶液中並在凝膠上使用兩個電極施加電流來施加電場。

將 DNA、RNA 或蛋白質樣品與載入緩衝液混合，載入緩衝液包含跟蹤染料，用於監測電泳的進展。

將樣品載入到凝膠的一端，然後開啟電流。樣品中的帶負電荷的分子透過凝膠遷移到帶正電荷的電極。

較小的分子更快地透過凝膠遷移並首先到達凝膠的末端，而較大的分子遷移需要更長時間並在凝膠上形成不同的條帶。可以使用染色劑（例如溴化乙錠）使條帶視覺化，溴化乙錠與核酸分子結合並在紫外線下發出熒光。

瓊脂糖凝膠電泳的步驟

瓊脂糖凝膠電泳涉及以下步驟：

製備凝膠

瓊脂糖凝膠電泳的第一步是製備凝膠。將瓊脂糖與緩衝溶液（如 Tris-硼酸-EDTA（TBE）或 Tris-乙酸鹽-EDTA（TAE））混合以建立凝膠基質。

瓊脂糖凝膠的濃度可以根據被分析分子的尺寸範圍而有所不同。較高的瓊脂糖濃度用於分離較小的分子，而較低的濃度用於分離較大的分子。

將凝膠基質倒入澆鑄托盤中並使其凝固。凝膠凝固後，將其從澆鑄托盤中取出並放置在凝膠電泳槽中。

製備樣品

待分析的樣品透過與載入緩衝液混合來製備，載入緩衝液包含跟蹤染料，用於監測電泳的進展。

載入緩衝液還包含變性劑（如十二烷基硫酸鈉（SDS）），它使蛋白質變性並使其帶負電荷。

使用微量移液器將樣品載入到凝膠一端的一個孔中。應注意不要過載孔，因為這會導致條帶變形。

執行凝膠

樣品載入到凝膠上後，開啟電流，並讓凝膠執行一段時間。

電泳執行所需的時間取決於被分離分子的尺寸範圍和瓊脂糖凝膠的濃度。通常，凝膠執行直到跟蹤染料到達凝膠的末端。

染色和視覺化

電泳執行完成後，用合適的染色劑對凝膠進行染色以使分離的分子視覺化。

溴化乙錠是核酸常用的染色劑，而考馬斯亮藍用於蛋白質。

用紫外線照射凝膠以激發染色劑，分離的分子在凝膠上顯示為不同的條帶。可以使用照片或透過密度掃描法分析條帶以確定其大小和數量。

瓊脂糖凝膠電泳的用途

瓊脂糖凝膠電泳的一些最常見用途包括：

DNA 和 RNA 分析

瓊脂糖凝膠電泳廣泛用於各種應用中 DNA 和 RNA 的分析，例如 PCR、DNA 測序和 RNA 分離。該技術可用於根據其大小分離 DNA 片段，這對於下游應用（如克隆和基因表達分析）至關重要。

蛋白質分析

瓊脂糖凝膠電泳也用於蛋白質的分離和分析。該技術對於根據其大小和電荷分離蛋白質特別有用，這可以提供對其結構和功能的見解。

法醫分析

瓊脂糖凝膠電泳用於法醫分析以識別犯罪現場的 DNA 樣本。該技術用於分離來自不同個體的 DNA 片段，並將它們與從犯罪現場收集的 DNA 樣本進行比較。

醫學診斷

瓊脂糖凝膠電泳用於醫學診斷以識別與各種疾病（如鐮狀細胞性貧血和囊性纖維化）相關的基因突變。該技術用於分離和分析與疾病相關的 DNA 片段，這有助於診斷和治療。

結論

瓊脂糖凝膠電泳是分子生物學、生物化學和遺傳學研究中一項基本技術。該技術允許根據其大小和電荷分離和分析核酸和蛋白質，從而提供對其結構和功能的寶貴見解。

瓊脂糖凝膠電泳是一種通用的技術，用於各種應用，例如 PCR、DNA 測序、法醫分析和醫學診斷。它是一種簡單且經濟高效的技術，已成為分子生物學和遺傳學研究中必不可少的工具。