电泳仪的工作原理和操作步骤

工作原理

• 生物大分子如蛋白质、核酸等在一定的 pH 值条件下会带上电荷，在电场的作用下，这些带电粒子会向着与其所带电荷相反的电极移动。

• 不同分子由于其大小、形状和所带电荷的不同，在电场中移动的速度也不同，从而实现分离。例如，在蛋白质电泳中，SDS - PAGE（十二烷基硫酸钠 - 聚丙烯酰胺凝胶电泳）可使蛋白质亚基按分子量大小分离，分子量小的蛋白质在凝胶中移动速度快，分子量大的则移动慢。在核酸电泳中，DNA 或 RNA 分子在琼脂糖凝胶中按分子量大小分离，小片段核酸迁移速度快，大片段则迁移慢。

操作步骤

1. 准备工作

• 选择合适的电泳槽和凝胶：根据实验目的和样品类型，选择垂直电泳槽或水平电泳槽，以及相应的聚丙烯酰胺凝胶或琼脂糖凝胶。例如，蛋白质电泳常用垂直电泳槽和聚丙烯酰胺凝胶，核酸电泳常用水平电泳槽和琼脂糖凝胶。

• 配制缓冲液：根据实验要求，配制合适的电泳缓冲液，如用于核酸电泳的 TAE（Tris - 醋酸 - EDTA）缓冲液或 TBE（Tris - 硼酸 - EDTA）缓冲液，用于蛋白质电泳的 Tris - 甘氨酸缓冲液等。

• 处理样品：将待分析的生物样品进行适当处理，如蛋白质样品可能需要进行变性、还原等处理，加入适量的上样缓冲液，使样品中的蛋白质带上一定的电荷并具有合适的比重，以便在电泳时能够沉入加样孔。核酸样品则需加入含指示剂的上样缓冲液，便于观察电泳过程。

2. 安装电泳槽和凝胶

• 安装电泳槽：按照电泳仪的说明书，正确安装电泳槽，确保电极连接良好，电泳槽密封不漏液。

• 放置凝胶：将制备好的凝胶放入电泳槽中，注意凝胶的位置要正确，并且与电极之间的距离要合适。对于垂直电泳槽，要确保凝胶垂直放置且与上下电极槽中的缓冲液充分接触；对于水平电泳槽，要将凝胶平放在电泳槽底部的平台上，并加入适量的缓冲液覆盖凝胶。

3. 加样

• 将样品加入加样孔：使用微量移液器将处理好的样品小心地加入到凝胶的加样孔中。注意不要将样品溢出加样孔，也不要产生气泡，以免影响电泳结果。一般从凝胶的一侧开始依次加样，同时要注意加入适量的 Marker（分子量标准），用于判断样品的分子量大小。

4. 连接电源并开始电泳

• 连接电源：将电泳槽的电极与电泳仪的电源输出端正确连接，注意正负极不要接反。通常红色插头连接正极，黑色插头连接负极。

• 设置电泳参数：根据实验要求和凝胶类型，设置合适的电泳电压、电流和时间等参数。例如，琼脂糖凝胶电泳分离 DNA 片段时，一般采用 5 - 10V/cm 的电压，电泳时间根据 DNA 片段大小和凝胶浓度而定，通常为 30 分钟到数小时不等；蛋白质 SDS - PAGE 电泳一般先以较低电压（如 80V）进行浓缩胶电泳，待样品进入分离胶后，再升高电压（如 120V）进行分离胶电泳，电泳时间约 1 - 2 小时。设置好参数后，启动电泳仪开始电泳。

5. 观察和记录电泳结果

• 观察电泳过程：在电泳过程中，可以通过电泳槽的透明窗口观察样品的迁移情况。通常可以看到样品中的指示剂（如溴酚蓝）随着电场的作用向正极移动，当指示剂移动到凝胶的适当位置时（如距离凝胶末端 1 - 2cm 处），即可停止电泳。

• 记录结果：电泳结束后，关闭电源，取出凝胶。对于核酸凝胶，可以使用凝胶成像系统进行拍照记录，在紫外灯下观察 DNA 或 RNA 条带的位置和亮度，分析核酸样品的大小和含量等信息。对于蛋白质凝胶，可以通过考马斯亮蓝染色、银染等方法对蛋白质进行染色，然后观察蛋白质条带的分布情况，分析蛋白质的分子量、纯度等。也可以使用专门的图像分析软件对电泳结果进行定量分析。

6. 清洁和整理

• 清洁电泳槽和电极：使用完毕后，及时将电泳槽和电极从电泳仪上取下，用去离子水冲洗干净，去除残留的缓冲液和凝胶碎片等杂质。对于可重复使用的电泳槽和电极，要按照说明书进行保养和存放，以备下次使用。

• 整理仪器和试剂：将电泳仪的电源关闭并拔掉插头，整理好实验台，将剩余的试剂和耗材放回指定位置，保持实验室的整洁和仪器设备的良好状态。