北京六一生物科技有限公司
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一、基本工作原理
核心原理
核酸分子（DNA/RNA）的磷酸骨架带负电荷，在电场中会从负极（黑）向正极（红）迁移。迁移速率取决于：
分子量大小：小分子跑得快，大分子跑得慢
核酸构象：超螺旋 > 线性 > 开环
凝胶浓度：浓度越高，分子筛效应越强，迁移越慢
电场强度：电压越高，迁移越快
水平电泳的特点
凝胶水平浸泡在电泳缓冲液中（潜水式电泳）
凝胶厚度均匀，散热好，结果重复性高
操作简单、上样量大、便于回收
分离范围广（100bp～20kb 以上）
二、主要实验用途
1. DNA 分子量测定与定性分析
检测 DNA 片段大小：与已知分子量的 Marker（DNA Ladder）比较，估算样品片段大小
判断 DNA 完整性：基因组 DNA 提取后检查是否降解（有无拖尾）
质粒 DNA 构象分析：区分超螺旋、线性、开环三种构象
2. PCR 产物检测与验证
PCR 扩增结果确认：检查是否扩增出目的条带，有无非特异性扩增
实时荧光定量 PCR（qPCR）产物验证：确认扩增产物特异性，有无引物二聚体
菌落 PCR 鉴定：快速筛选阳性克隆
3. 琼脂糖凝胶电泳回收
目的 DNA 片段切胶回收：从 PCR 产物或酶切产物中回收特定大小的片段
基因克隆上游步骤：回收后用于连接、转化等分子克隆操作
回收效率高，可获得高纯度 DNA 片段
4. 限制性内切酶酶切分析
酶切结果验证：确认质粒或基因组 DNA 是否被成功酶切
限制性图谱分析：判断酶切位点是否正确
RFLP 分析：限制性片段长度多态性分析
5. RNA 质量检测
总 RNA 完整性评估：通过 28S/18S rRNA 条带比值（约 2:1）判断 RNA 是否降解
mRNA 大小分布检查
需用变性琼脂糖凝胶（甲醛变性或 MOPS 缓冲体系）
6. 核酸浓度粗略定量
与已知浓度的 Marker 或标准品比较条带亮度
结合凝胶成像系统的灰度分析，半定量估算核酸浓度
适合快速筛查，精确定量仍需用分光光度计或 Qubit
7. Southern / Northern 杂交的样品前分离
Southern Blot：基因组 DNA 酶切后经水平电泳分离，再转膜杂交
Northern Blot：总 RNA 经变性琼脂糖电泳分离后转膜杂交
8. 核酸银染 / 荧光染色高灵敏度检测
EB（溴化乙锭）染色：经典方法，灵敏度高，但有致癌性
GoldView / GelRed / SYBR Green：低毒替代染料
银染法：超高灵敏度，可检测 pg 级 DNA
三、常见实验类型速览
表格
实验名称 凝胶类型 检测对象 主要用途
琼脂糖凝胶电泳 0.8%～2.0% 琼脂糖 DNA 片段 > 100bp 最常用，PCR 检测、酶切分析
脉冲场凝胶电泳（PFGE） 低熔点琼脂糖 大片段 DNA（50kb～10Mb） 细菌分型、基因组大片段分析
变性琼脂糖电泳 含甲醛/乙二醛的琼脂糖 RNA RNA 完整性检测
碱性琼脂糖电泳 高 pH 琼脂糖 单链 DNA 单链 DNA 大小分析
琼脂糖凝胶回收 低熔点琼脂糖 目的 DNA 片段 片段纯化回收
四、与垂直电泳的区别
表格
对比维度 水平电泳 垂直电泳（SDS-PAGE）
分离对象 核酸（DNA/RNA） 蛋白质
凝胶介质 琼脂糖 聚丙烯酰胺
凝胶放置方式 水平，浸没在缓冲液中 垂直，夹在两块玻璃板间
分离范围 大（100bp～几十 kb） 小（按 kDa 计，精度高）
凝胶浓度 0.5%～3% 5%～15%
上样量 大（几十到上百 μL） 小（几 μL 到几十 μL）
操作难度 简单，制胶方便 较复杂，需制胶和灌胶
分辨率 中等 极高（可区分 1 个氨基酸差异）
简单记忆：跑核酸用水平（琼脂糖），跑蛋白用垂直（PAGE）。
五、典型实验流程示例（PCR 产物检测）
制胶：称取 1g 琼脂糖，加入 100mL 1×TAE 缓冲液，微波炉加热溶解，冷却至 60℃左右加核酸染料，倒入制胶板插梳，室温凝固约 20 分钟
装槽：凝胶放入电泳槽，加 1×TAE 缓冲液至没过胶面约 1mm，轻轻拔出梳子
上样：PCR 产物与 6×Loading Buffer 按 5:1 混合，用移液枪加入点样孔
电泳：接通电源（黑对黑，红对红），恒压 80～120V，电泳 20～40 分钟
成像：凝胶放入凝胶成像系统，紫外灯下观察拍照，记录条带位置和亮度
六、应用领域
分子生物学基础研究：基因克隆、表达分析、基因突变检测
医学检验：病原微生物检测、遗传病基因诊断、肿瘤标志物检测
法医鉴定：DNA 指纹图谱、STR 分型、个体识别
农业生物技术：转基因作物检测、分子标记辅助育种
食品安全：食品掺假鉴别、转基因成分检测、食源性微生物溯源
教学实验：高校分子生物学、遗传学实验课
