结构生物化学/DNA凝胶电泳
电泳是在施加电势的情况下，离子和其他带电大分子通过介质的运动和随后的分离。它是一种强大的工具，用于基础研究和诊断环境中分析生物分子。它通常用于确定 DNA 和蛋白质溶液的纯度和分子量。
DNA 凝胶电泳背后的理念是分离 DNA 样品的片段，并将结果与阳性和阴性对照进行比较，以确定 DNA 样品是否包含特定基因。样品中 DNA 片段的大小由用于片段化 DNA 的特定引物决定。使用的引物将根据所讨论的基因而有所不同。例如，寻找 MPI（甘露糖磷酸异构酶）的 DNA 凝胶将使用与 Vil-Cre 凝胶不同的引物。电泳是一种分离蛋白质和其他大分子（如 DNA 和 RNA）的非常有效的方法。蛋白质、DNA 或 RNA 分子在电场中的迁移速度取决于电场强度、蛋白质的净电荷和摩擦系数。这些因素可以用方程 v = Ez/f 来总结，其中 v 是迁移速度，E 是电场强度，f 是摩擦系数。电泳实验通常在凝胶中进行，因为凝胶可以作为分子筛，放大分离效果。小蛋白质可以通过凝胶非常快地移动，而大蛋白质则移动得慢，停留在施加点附近。
琼脂糖聚合物的结构如下
在 DNA 电泳中，琼脂糖凝胶是常用的支撑材料。琼脂糖是从海藻中分离出来的 D-半乳糖和 3,6-脱水半乳糖的线性聚合物。它形成大孔基质，允许高分子量大分子快速扩散，而不受凝胶的明显限制。凝胶中琼脂糖的浓度决定了平均孔径。凝胶的大小由于孔隙对大分子物种的筛分作用而控制了组分的迁移率和分辨率。
通常，通过添加特定引物来片段化 DNA 以及加载染料来准备 DNA 样品，该染料允许在捕获图像后显示 DNA 条带。
琼脂糖凝胶凝固后，将样品加载到孔中。与所讨论的样品一起，还加载两个对照样品，一个阳性对照和一个阴性对照。阳性 DNA 样品已被确认包含所讨论的基因。阴性对照不应包含任何遗传物质，因此应在凝胶中显示为空白槽。
此外，将 DNA 梯子加载到其中一个孔中。梯子包含已知大小的片段，本质上充当确定样品条带大小的尺子。可以使用不同的梯子，具体取决于所测试的样品。两种常见的梯子大小是 100 个碱基对和 1000 个碱基对。这些范围非常不同。
为了使样品 DNA 通过凝胶运行，将运行缓冲液（PBS）添加到凝胶盒中，直至其浸没凝胶。然后，将样品暴露于电流，使 DNA 通过凝胶移动，并在此过程中分离各种片段。施加电压后，凝胶的筛分能力根据蛋白质的大小分离蛋白质，最小的蛋白质移动最快。通过查看其质量的反对数，可以测量多肽链在这些条件下的迁移距离。多肽链的迁移率与该值成线性比例。
DNA 样品通过凝胶的很大一部分运行后，可以收集各种条带的图像。通过将样品条带与对照条带进行比较，研究人员能够确定 DNA 样品是否包含正在测试的特定基因。通过检查纯化方案中产生的组分，可以看出电泳分离的强度。最初产生的组分将显示许多不同的蛋白质。但是，随着分离运行的时间更长，条带的数量将减少，其中一条条带的强度应该增加。强度最高的条带应显示出目标蛋白。
