琼脂糖凝胶电泳是用琼脂或
琼脂糖作支持介质的一种电泳方法。对于分子量较大的样品,如
大分子核酸、
病毒等,一般可采用孔径较大的琼脂糖凝胶进行
电泳分离。
琼脂糖凝胶电泳的分析原理与其他支持物电泳最主要区别是:它兼有“
分子筛”和“电泳”的
双重作用。
蛋白质和核酸会根据pH不同带有不同电荷,在电场中受力大小不同,因此跑的速度不同,根据这个原理可将其分开。
电泳缓冲液的pH在6~9之间,
离子强度0.02~0.05为最适。常用1%的
琼脂糖作为电泳支持物。琼脂糖凝胶约可区分相差100bp的
DNA片段,其分辨率虽比
聚丙烯酰胺凝胶低,但它制备容易,分离范围广。普通琼脂糖凝胶分离DNA的范围为0.2-20kb,利用脉冲电泳,可分离高达10^7bp的DNA片段。
DNA分子在琼脂糖凝胶中泳动时有电荷效应和分子筛效应。DNA分子在高于
等电点的pH溶液中带
负电荷,在电场中向正极移动。由于糖-磷酸骨架在结构上的重复性质,相同数量的
双链DNA几乎具有等量的净电荷,因此它们能以同样的速率向正极方向移动。
注意
DNA酶污染的仪器可能会降解DNA,造成条带信号弱、模糊甚至缺失的现象。
一般的核酸检测只需要琼脂糖凝胶电泳就可以;如果需要分辨率高的电泳,特别是只有几个bp的差别应该选择
聚丙烯酰胺凝胶电泳;用普通电泳不合适的巨大DNA链应该使用脉冲凝胶电泳。注意巨大的DNA链用普通电泳可能跑不出胶孔导致缺带。
对于
琼脂糖凝胶电泳,浓度通常在0.5~2%之间,低浓度的用来进行大片段
核酸的电泳,高浓度的用来进行小
片段分析。低浓度胶易碎,小心操作和
使用质量好的琼脂糖是解决办法。注意高浓度的胶可能使
分子大小相近的DNA带不易分辨,造成条带缺失现象。
常用的缓冲液有
TAE和
TBE,而TBE比TAE有着更好的
缓冲能力。电泳时使用新制的缓冲液可以明显提高电泳效果。注意电泳缓冲液多次使用后,
离子强度降低,pH值上升,缓冲性能下降,可能使DNA电泳产生条带模糊和不规则的DNA带迁移的现象。
电泳时
电场强度不应该超过20V/cm,电泳温度应该低于30℃,对于巨大的DNA电泳,温度应该低于15℃。注意如果电泳时电压和温度过高,可能导致出现条带模糊和不规则的DNA带迁移的现象。特别是电压太大可能导致小片段跑出胶而出现缺
带现象注意样品中含盐量太高和含杂质蛋白均可以产生条带模糊和条带缺失的现象。
乙醇沉淀可以去除多余的盐,用酚可以去除蛋白。注意变性的DNA样品可能导致条带模糊和缺失,也可能出现不规则的DNA条带迁移。在上样前不要对DNA样品加热,用20mM NaCl缓冲液稀释可以防止
DNA变性。
DNA电泳一定要使用
DNA Marker或已知大小的正对照DNA来估计DNA片段大小。Marker应该选择在目标片段大小附近ladder较密的,这样对目标片段大小的估计才比较准确。需要注意的是Marker的电泳同样也要符合DNA电泳的操作标准。如果选择λDNA/HindIII或者λDNA/EcoRI的
酶切Marker,需要预先65℃加热5min,冰上冷却后使用。从而避免HindIII或EcoRI酶切造成的粘性接头导致的片段连接不规则或条带信号弱等现象。
实验室常用的核酸
染色剂是
溴化乙锭(EB),染色效果好,操作方便,但是稳定性差,具有毒性。注意观察凝胶时应根据
染料不同使用合适的光源和
激发波长,如果激发波长不对,条带则不易观察,出现条带模糊的现象。