聚丙烯醯胺凝膠電泳（PAGE）的用途是什麼？

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概述

聚丙烯醯胺凝膠電泳，或 PAGE，是科學家用來分離和分析蛋白質、DNA 和 RNA 的一種強大工具。這種技術廣泛應用於生物化學、分子生物學、遺傳學和蛋白質組學等各個領域，用於研究大分子及其相互作用的特性。

帶有 15 道泳道的藍色上樣緩衝液的聚丙烯醯胺凝膠電泳

下面介紹了聚丙烯醯胺凝膠電泳的目的、歷史及其工作原理。我們還將闡明不同型別的 PAGE 及其應用，以及該技術的優缺點。

聚丙烯醯胺凝膠電泳的歷史

聚丙烯醯胺凝膠電泳的發展可以追溯到 20 世紀 50 年代，當時 Tiselius 和 Kabat 首次使用它來分離蛋白質。然而，直到 20 世紀 60 年代，聚丙烯醯胺凝膠電泳才成為生物化學和分子生物學中廣泛使用的一種技術。

聚丙烯醯胺凝膠電泳的開發是為了改進早期的電泳技術，如紙電泳和醋酸纖維素電泳，這些技術的解析度和靈敏度有限。

使用聚丙烯醯胺凝膠作為電泳的基質，可以根據分子的大小、形狀和電荷來分離分子，從而提供了一種更精確和準確的方法來分析蛋白質、DNA 和 RNA。

聚丙烯醯胺凝膠電泳的工作原理

聚丙烯醯胺凝膠電泳透過根據大小和電荷分離大分子來工作。在這種技術中，含有目標分子的樣品被載入到由聚丙烯醯胺製成的凝膠基質上，聚丙烯醯胺是一種合成聚合物，在聚合時會形成多孔網路。

凝膠基質放置在緩衝液中，緩衝液提供電場，導致樣品中的分子根據其電荷穿過凝膠基質。凝膠基質充當分子篩，根據大小分離分子，較小的分子比較大的分子更快地穿過凝膠。

一旦分子分離，就可以使用各種染色和檢測方法（如考馬斯亮藍染色、銀染色或蛋白質印跡）對其進行視覺化和分析。

聚丙烯醯胺凝膠電泳的型別

聚丙烯醯胺凝膠電泳主要有兩種型別：SDS-PAGE 和 Native-PAGE。

SDS-PAGE（十二烷基硫酸鈉聚丙烯醯胺凝膠電泳）

SDS-PAGE 是一種廣泛使用的技術，它僅根據蛋白質的大小分離蛋白質。在這種技術中，使用一種稱為 SDS 的去汙劑使蛋白質變性，使其展開並呈線性形狀。

SDS 分子還會賦予蛋白質負電荷，使其僅根據其大小穿過凝膠基質。DS-PAGE 通常用於蛋白質純化、定量和分析。它也用於蛋白質印跡技術中，以檢測樣品中的特定蛋白質。

將樣品載入到 SDS-PAGE 中

Native-PAGE

Native-PAGE 是一種根據蛋白質的大小和電荷分離蛋白質的技術。與 SDS-PAGE 不同，Native-PAGE 不會使蛋白質變性，使其保持其天然構象和電荷。

Native-PAGE 通常用於分析蛋白質複合物及其相互作用，以及研究酶的結構和功能。

聚丙烯醯胺凝膠電泳的優點

與其他分離技術相比，聚丙烯醯胺凝膠電泳有幾個優點 -

• 高解析度：聚丙烯醯胺凝膠電泳可以高解析度地分離分子，從而提供對複雜大分子混合物的更準確分析。

• 定量：聚丙烯醯胺凝膠電泳可用於定量樣品中蛋白質或核酸的含量。

• 靈敏度：聚丙烯醯胺凝膠電泳可以檢測非常低濃度的蛋白質和核酸，使其成為分析材料有限的樣品的實用技術。

• 通用性：聚丙烯醯胺凝膠電泳可用於分離和分析各種大分子，包括蛋白質、DNA 和 RNA。

聚丙烯醯胺凝膠電泳的侷限性

儘管具有優勢，但聚丙烯醯胺凝膠電泳也有一些侷限性 -

• 耗時：聚丙烯醯胺凝膠電泳可能是一項耗時的技術，尤其是在分析複雜的大分子混合物時。

• 樣品容量有限：聚丙烯醯胺凝膠的樣品載入容量有限，因此難以分析大量材料。

• 非特異性檢測：聚丙烯醯胺凝膠電泳不會提供有關被分離大分子身份的特異性資訊。通常需要其他檢測方法（如蛋白質印跡）來識別特定的蛋白質。

聚丙烯醯胺凝膠電泳的應用

聚丙烯醯胺凝膠電泳在各個領域都有廣泛的應用，包括 -

• 蛋白質分析：聚丙烯醯胺凝膠電泳通常用於分析蛋白質，包括其大小、丰度和相互作用。

• 核酸分析：聚丙烯醯胺凝膠電泳可用於分離和分析 DNA 和 RNA 分子，包括其大小和純度。

• 酶分析：聚丙烯醯胺凝膠電泳可用於分析酶的活性及結構。

• 診斷測試：聚丙烯醯胺凝膠電泳可用於診斷測試，例如檢測異常蛋白質或 DNA 突變。

• 質量控制：聚丙烯醯胺凝膠電泳可用於藥物產品的質量控制，如疫苗和生物製劑。

結論

聚丙烯醯胺凝膠電泳是一種用於分離和分析蛋白質、DNA 和 RNA 的強大技術。這種技術已經使用了 50 多年，並且仍然是生物化學、分子生物學、遺傳學和蛋白質組學中必不可少的工具。

聚丙烯醯胺凝膠電泳可以提供大分子高解析度的分離，並且可以用於定量和靈敏度分析。但是，它也有一些侷限性，包括耗時且樣品容量有限。

總的來說，聚丙烯醯胺凝膠電泳仍然是一種用途廣泛且使用廣泛的技術，它不斷促進我們對大分子及其相互作用的理解。