核酸电泳是利用电场驱动带电的核酸分子（DNA或RNA）通过凝胶介质，从而根据其大小（长度）和构象进行分离、鉴定和定量的一种基础分子生物学技术。

简单来说，它就像让DNA/RNA“赛跑”，小个头的跑得快，大个头的跑得慢，Z终在凝胶上形成不同位置的条带，供我们分析。

一、核酸电泳基本原理

这个技术基于两个核心原理：

1、核酸带负电：DNA和RNA的磷酸骨架在常规的碱性或中性缓冲液（如TAE、TBE）中带有负电荷。

2、凝胶的分子筛效应：凝胶（琼脂糖或聚丙烯酰胺）内部充满网状孔隙。较小的核酸分子可以轻松穿过孔洞，移动较快；较大的核酸分子则会被孔洞阻碍，移动较慢。

当我们将核酸样本置于凝胶一端并施加电场时，带负电的核酸分子会向正极（阳极） 迁移。经过一段时间后，不同大小的分子就会在凝胶上按长度分离开。

二、核酸电泳基关键组成部分

1、电泳仪：提供稳定直流电源的装置。

2、电泳槽：盛放缓冲液和凝胶的容器，内有正负电极。对于核酸，水平电泳槽为常见。

3、凝胶：

（1）琼脂糖凝胶：常用，用于分离100 bp 至 25 kb 的DNA片段。操作简单，通过改变琼脂糖浓度（如0.5%-2%）来调整分离范围。浓度越高，孔径越小，越适合分离小片段。

（2）聚丙烯酰胺凝胶：分辨率高，用于分离小于1000 bp 的核酸片段（如测序产物、小RNA），甚至可以区分长度相差仅1个碱基的分子。通常使用垂直电泳系统。

4、电泳缓冲液：

（1）TAE 和 TBE 是常用的两种。它们维持稳定的pH和离子强度，提供电导。

（2）TBE的缓冲能力更强，适合长时间电泳或需要高分辨率的实验（如小片段分离）。TAE则更常用于常规DNA回收。

5、上样缓冲液：

（1）与核酸样本混合后上样。

（2）作用：增加样本密度使其沉入加样孔；提供颜色（通常为蓝色或紫色）以监控电泳进程；含有示踪染料（如溴酚蓝、二甲苯青），其迁移速率大致对应特定大小的DNA片段，可用于估计电泳进度。

6、核酸染料：用于染色，使肉眼不可见的核酸条带可视化。

（1）溴化乙锭：传统染料，插入DNA双链，有潜在致癌性，使用时需格外小心。

（2）新一代荧光染料（如GelRed, SYBR Safe, SYBR Green）：安全性更高，灵敏度也更好，已成为主流。

7、DNA分子量标准：也称为DNA Marker/Ladder。这是一系列已知精确长度的DNA片段的混合物。与待测样本一起上样，通过对比条带位置，可以准确确定未知核酸片段的大小。

三、核酸电泳标准工作流程

1、制胶：将琼脂糖粉末与缓冲液混合加热熔化，冷却至合适温度后加入核酸染料，倒入模具并插入梳子，凝固后形成带有加样孔的凝胶。

2、上样：将DNA样本与上样缓冲液混合，用微量移液器小心加入加样孔中。

3、电泳：

（1）将凝胶放入电泳槽，加入足量缓冲液浸没凝胶。

（2）连接电源（负极靠近加样孔，正极远离），设置合适的电（通常为5-10 V/cm凝胶长度）。

（3）开启电源，核酸分子向阳极迁移。

4、成像与分析：

（1）电泳结束后，关闭电源。

（2）将凝胶放入紫外透射仪或蓝光透射仪中。

（3）核酸染料在特定光源激发下发出荧光，使DNA条带清晰可见。使用成像系统拍照并分析条带的大小、亮度和纯度。

四、主要应用

1、PCR产物验证：确认PCR是否成功扩增出预期大小的片段。

2、DNA片段大小鉴定：通过对比Marker，确定未知DNA片段的大小。

3、DNA定量：粗略估计DNA样本的浓度（通过与已知浓度的标准条带亮度比较）。

4、限制性酶切分析：鉴定质粒或基因组DNA经限制性内切酶切割后的片段图谱。

5、DNA纯化回收：从凝胶上切下目标条带，用于后续克隆、测序等实验。

6、RNA完整性检测：通过变性琼脂糖凝胶电泳观察真核生物RNA的28S和18S rRNA条带是否清晰，以判断RNA是否降解。

五、影响电泳结果的关键因素

1、凝胶浓度：决定分离范围。

2、电压：电压过高会导致条带扩散、模糊（产热过多），电压过低则耗时过长。

3、核酸构象：超螺旋、线性、开环的相同大小DNA分子迁移速率不同。

4、缓冲液状态：缓冲液重复使用会导致离子强度变化，影响迁移和分辨率。

六、总结

核酸电泳是分子生物学实验室的“眼睛”，是一种实验室分析、鉴定和制备核酸的工具。其原理简单，操作便捷，能直观地展示实验结果，是几乎所有涉及DNA和RNA实验的基础步骤。