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分子生物学的重要技术——电泳

来源:   发布时间 :2021-11-04  点击量:

分子生物学中,电泳是应用最广泛的技术,从第一代基因测序技术的发明,到各种DNA分子以及蛋白质的分离、鉴定,无不用到了电泳。

1、什么是电泳

顾名思义,电泳就是在某种介质中,通过电流使物质像游泳一样移动,在生物学对电泳的明确定义是带电粒子在电场的作用下,向相反的电极移动,并利用带电粒子在电场中迁移速度不同以达到分离目的的技术。简单来说,电泳就是将DNA或蛋白质在电场中通过介质的分子筛效应将不同分子量的分子进行分离的技术。分离DNA或蛋白质虽然都是电泳,但是所使用的试剂以及实验方法却完全不同,下面我将分两个不同的版块进行详细说明。

2、DNA电泳

DNA电泳所使用的多为琼脂糖凝胶,以TAE(Tris、EDTA和冰乙酸按一定比例配置的缓冲液)或TBE(Tris、EDTA和硼酸按一定比例配置的缓冲液)为电泳缓冲液进行电泳,再经过荧光染料染色,在紫外灯下使DNA在琼脂糖凝胶中显影,用以确定DNA分子的大小或分离不同大小的DNA片段(这里只举例琼脂糖凝胶电泳,脉冲场电泳、毛细管电泳以及微芯片电泳暂不讨论)。电泳用琼脂糖多为粉状物,不带电荷,凝点30°C,略高于室温,使用时需现用现配,溶质需和电泳时所使用的电泳缓冲液液一致;配置琼脂糖凝胶时,会有专门的制胶板(图1)和梳子(图2,用来预留点样孔)来制作凝胶块,配置凝胶时会加入荧光染料(部分荧光染料会有微毒,使用时应小心谨慎!),免去电泳后染色的步骤。

电泳上样时会在预留的孔中使用混合有Ladder Buffer(上样缓冲液)的DNA样品进行点样,一般每行会留出至少一孔,加入生物公司合成的Marker(混合有多种明确片段大小的DNA的溶液,作用类似于参考标尺的作用)作为参照物,用来大约估算DNA片段大小;之后便可以设置好相应的电压、电流和时间进行电泳。电泳后放入凝胶成像仪调整曝光和亮度后,就可看到如图3的照片,DNA条带离点样孔越远,DNA片段越小,具体大小应参考Marker的大小。

3、蛋白质电泳

蛋白质的电泳通常使用SDS-PAGE(十二烷基硫酸钠—聚丙烯酰胺凝胶,其他方法这里暂不讨论)进行不连续垂直板电泳;用浓缩胶(上层胶)和分离胶(下层胶)2种不同浓度和PH值的凝胶灌制胶板(图4),通过电荷效应,浓缩效应和分子筛效应达到蛋白质高分辨率的分离。

4、总结

每种电泳方法都很灵活,不用墨守成规;例如,当需要精确读取DNA的碱基数量,电泳时就会用到SDS-PAGE电泳,因为SDS-PAGE的分子间隙比琼脂糖凝胶更小,能够分辨到1~2个碱基对,所以能够精确读取DNA真实的片段大小。

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