實驗原理：瓊脂糖凝膠電泳的原理及實驗過程

　　實驗原理

　　瓊脂糖凝膠電泳常用于分離、鑒定 DNA、RNA 分子混合物，以瓊脂凝膠作為支持物，利用 DNA 分子在電場中時的電荷效應和分子篩效應，達到分離混合物的目的。DNA 分子在高于其等電點的溶液中帶負電，在電場中由陰極向陽極運動。在一定的電場強度下，忽略DNA分子攜帶的電荷，DNA 分子的遷移速度取決于分子篩效應，即分子本身的大小和構型是主要的影響因素。DNA 分子的遷移速度與相對分子量成反比。

　　不同構型的 DNA 分子的遷移速度不同。如環形 DNA 分子樣品，其中有三種構型的分子：超螺旋分子(cccDNA)、開環分子(ocDNA)、和線形 DNA 分子(IDNA)。這三種不同構型分子進行電泳時的遷移速度大小順序為:cccDNA>IDNA>ocDNA。

　　核酸電泳通常使用瓊脂糖凝膠和聚丙烯-酰胺凝膠兩種介質。瓊脂糖是一種聚合鏈線性分子;聚丙烯-酰胺凝膠由丙烯-酰胺(Acr)在 N,N,N′-四甲基乙-二胺(TEMED)和過硫-酸銨(AP)的催化下聚合形成長鏈，并通過交聯劑 N,N′-亞甲雙丙-烯酰胺(Bis)交叉連接而成。瓊脂糖凝膠適合分離200bp至近50kb的DNA片段，而聚丙烯-酰胺凝膠對于小片段(5bp-500bp)的分離效果，且分辯力。選擇不同濃度的凝膠，可以分離丌同大小范圍的 DNA 分子。電場強度愈大，帶電顆粒的運動赹快。但凝膠的有效分離范圍隨著電壓增大而減小，所以電泳時一般采用低電壓，不超過 6V/cm。而對于大片段電泳，可以選擇 0.5-1.0V/cm 電泳過夜。如果選擇高電壓電泳，可使用聚丙烯-酰胺凝膠。

　　核酸電泳常采用 TAE、TBE、TPE 三種緩沖系統。TAE 價格低廉，但緩沖能力低。TPE 在進行 DNA 回收時，會使 DNA 污染磷酸鹽，影響后續反應。所以綜合考慮，多采用 TBE 緩沖液。

　　核酸電泳中常用的染色劑是溴化乙錠(EB)。溴化乙錠是一種扁平分子，可以嵌入核酸雙鏈的配對堿基之間。在紫外線照射 BE-DNA 復合物時，通過發光指示核酸的位置。由于EB有較強的揮發性和毒性，現在大多選擇EB替代品進行試驗，比較常用的有gelred，goldview，ybr-green等，但是整體效果都若于傳統的EB。

　　材料、試劑及器具

　　1、材料

　　合適的Marker(分子量標準);DNA 樣品

　　2、試劑

　　加樣緩沖液(6x或10x);瓊脂糖;溴化乙錠(EB)。

　　3、器具

　　(1)電泳系統：電泳儀、水平電泳槽、制膠板等。

　　(2)凝膠成像系統或紫外透射儀。

　　實驗過程

　　1、按所分離的 DNA 分子的大小范圍，選擇合適的比例的凝膠，稱取適量的瓊脂粉，放到一錐形瓶中，加入適量的 TBE電泳緩沖液。然后置微波爐加熱至瓊脂粉溶化，溶液透明。稍搖勻，得膠液。待膠液卻至 60℃左右，在膠液內加入適量的比例的溴化乙錠液。

　　2、水平放置膠槽，在一端插好梳子，在槽內緩慢倒入已況至 60℃左右的膠液，使之形成均勻水平的膠面。

　　3、待膠凝固后，小心拔起梳子，使加樣孔端置陰極段放進電泳槽內。

　　4、在槽內加入TBE電泳緩沖液，至液面覆蓋過膠面。

　　5、把待檢樣品，按合適比例與加樣緩沖液混勻，用移液槍加至凝膠的加樣孔中。

　　6、接通電泳儀和電泳槽，并接通電源，調節合適電壓，穩壓輸出，開始電泳。

　　7、觀察溴酚蘭的帶(藍色)的位置。當其移動至約凝膠長2/3處時，可停止電泳。

　　8、在紫外透視儀的樣品臺上重新鋪上一張保鮮膜，趕去氣泡平鋪，然后把凝膠放在上面。關上樣品室外門，打開紫外燈(360nm 或 254nm)，通過觀察孔進行觀察。

　　注意事項

　　1、電泳中使用的溴化乙錠(EB)為中度毒性、強致癌性物質，務必小心，勿沾染于衣物、

　　皮膚、眼睛、口鼻等。所有操作均只能在專門電泳區域操作，戴一次性手套，并及時更換。

　　2、預先加入EB 時可能使 DNA 的運動速度下降15%左右，且不同構型的 DNA 的影響程度不同。所以為取得較真實的電泳結果可以在電泳結束后再用 0.5μg/ml 的 EB 溶液浸泡染色。EB在光照下易降解，若凝膠放置一段時間后才觀察，即使原來膠內或樣品已加 EB，建議選擇EB溶液浸泡染色。

　　3、加樣進膠時不要形成氣泡，需在凝膠液未凝固之前及時清除，否則，需重新制膠。

　　4、電泳時溴酚蘭在瓊脂糖凝膠中的運動速度可以用于參考電泳速度，已實際電泳條帶運動速度為準。

　　常見問題分析

　　常見問題原因對策

　　DNA條帶模糊DNA降解實驗過程避免核酸酶污染

　　電泳緩沖液陳舊電泳緩沖液多次使用后，離子強度降低，PH值上升，緩沖能力減弱，從而影響電泳效果。TBE建議使用10次就更換緩沖液

　　所用電泳條件不合適電泳時電壓不應超過6V/CM，溫度<30℃，巨大DNA鏈電泳，溫度應<15℃，核查所用電泳緩沖液的緩沖能力，注意經常更換

　　DNA上樣量過多減少凝膠中DNA上樣量

　　DNA含鹽過高電泳前通過乙醇沉淀去除多余鹽分

　　有蛋白污染電泳前酚抽提去除蛋白

　　DNA變性電泳前勿加熱，用TE緩沖液稀釋DNA

　　出現片狀拖帶或涂抹帶PCR擴增有時出現涂抹帶或片狀帶或地毯樣帶。其原因往往PCR體系需要優化，PCR程序需要摸索。其對策有：調整PCR體系和PCR程序，摸索出合適的條件。

　　不規則DNA帶遷移電泳條件不合適電泳時電壓不應超過6V/CM，溫度<30℃，巨大DNA鏈電泳，溫度應<15℃，核查所用電泳緩沖液的緩沖能力，注意經常更換

　　DNA變性電泳前勿加熱，用TE緩沖液稀釋DNA

　　帶弱或無DNA帶DNA上樣量不夠增加DNA上樣量，聚丙烯-酰胺凝膠電泳比瓊脂糖電泳靈敏度高，上樣量可適當降低

　　DNA降解實驗過程避免核酸酶污染

　　DNA跑出凝膠縮短電泳時間，降低電壓，增強凝膠濃度

　　EB染色的DNA，所用光源不合適應用短波長(254nm)的紫外光源

　　DNA帶缺失DNA跑出凝膠縮短電泳時間，降低電壓，增強凝膠濃度

　　分子大小相近的DNA帶不易分辨增加電泳時間，核準正確凝膠濃度

　　DNA變性電泳前勿加熱，用20mM Nacl 緩沖液稀釋DNA

　　DNA鏈巨大，常規凝膠電泳不合適在脈沖凝膠電泳上分析

　　電泳時Ladder扭曲配膠的緩沖液和電泳緩沖液不是同時配置同時配置，電泳緩沖液高出液面1-2mm即可

　　電泳時電壓過高電泳時電壓不應超過6V/CM

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