DNA瓊脂糖凝膠電泳原理

瓊脂糖凝膠電泳是常用的用于分離、鑒定DNA、RNA的方法词顾,這種電泳方法以瓊脂凝膠作為支持物,利用DNA分子在泳動時的電荷效應(yīng)和分子篩效應(yīng)碱妆,達到分離混合物的目的肉盹。DNA分子在高于其等電點的溶液中帶負電,在電場中向陽極移動疹尾。在一定的電場強度下上忍,DNA分子的遷移速度取決于分子篩效應(yīng),即分子本身的大小和構(gòu)型是主要的影響因素纳本。DNA分子的遷移速度與其相對分子量成反比窍蓝。不同構(gòu)型的DNA分子的遷移速度不同。如環(huán)形DNA分子樣品饮醇,其中有三種構(gòu)型的分子:共價閉合環(huán)狀的超螺旋分子(cccDNA)它抱、開環(huán)分子(ocDNA)、和線形DNA分子(IDNA)朴艰。這三種不同構(gòu)型分子進行電泳時的遷移速度大小順序為:cccDNA>IDNA>ocDNA

? ? 核酸分子是兩性解離分子观蓄,pH3.5是堿基上的氨基解離,而三個磷酸基團中只有一個磷酸解離祠墅,所以分子帶正電侮穿,在電場中向負極泳動;而pH8.0-8.3時毁嗦,堿基幾乎不解離亲茅,而磷酸基團解離,所以核酸分子帶負電狗准,在電場中向正極泳動克锣。不同的核酸分子的電荷密度大致相同,因此對泳動速度影響不大腔长。在中性或堿性時袭祟,單鏈DNA與等長的雙鏈DNA的泳動率大致相同。

圖片摘自網(wǎng)上
圖片摘自網(wǎng)上

影響核酸分子泳動率的因素主要是:

1捞附、樣品的物理性狀

即分子的大小巾乳、電荷數(shù)您没、顆粒形狀和空間構(gòu)型。一般而言胆绊,電荷密度愈大氨鹏,泳動率越大。但是不同核酸分子的電荷密度大致相同压状,所以對泳動率的影響不明顯仆抵。

對線形分子來說,分子量的常用對數(shù)與泳動率成反比种冬,用此標準樣品電泳并測定其泳動率肢础,然后進行DNA分子長度(bp)的負對數(shù)-——泳動距離作標準曲線圖,可以用于測定未知分子的長度大小碌廓。

DNA分子的空間構(gòu)型對泳動率的影響很大传轰,比如質(zhì)粒分子,泳動率的大小順序為:cDNA>IDNA>ocDNA但是由于瓊脂糖濃度谷婆、電場強度慨蛙、離子強度和溴化乙錠等的影響,會出現(xiàn)相反的情況纪挎。

2期贫、支持物介質(zhì)

瓊脂糖是一種聚合鏈線性分子。含有不同濃度的瓊脂糖的凝膠構(gòu)成的分子篩的網(wǎng)孔大小不同异袄,適用于分離不同濃度范圍的核酸分子通砍。選擇不同濃度的凝膠,可以分離不同大小范圍的DNA分子烤蜕。

3封孙、電場強度

電場強度愈大,帶點顆粒的泳動越快讽营。但凝膠的有效分離范圍隨著電壓增大而減小虎忌,所以電泳時一般采用低電壓,不超過4V/cm橱鹏。而對于大片段電泳膜蠢,甚至用0.5-1.0V/cm電泳過夜。進行高壓電泳時莉兰,只能使用聚丙烯酰胺凝膠挑围。

4、緩沖液離子強度

核酸電泳常采用TAE糖荒、TBE杉辙、TPE三種緩沖系統(tǒng)。TAE價格低廉寂嘉,但緩沖能力低奏瞬。TPE在進行DNA回收時,會使DNA污染磷酸鹽泉孩,影響后續(xù)反應(yīng)硼端。所以多采用TBE緩沖液。

在緩沖液中加入EDTA寓搬,可以鰲合二價離子珍昨,抑制DNase,保護DNA句喷。

緩沖液pH常偏堿性或中性镣典,此時核酸分子帶負電,向正極移動唾琼。

核酸電泳中以前常用的染色劑是溴化乙錠(ethidium bromide EB)兄春。BE見光分解,應(yīng)在避光條件下4℃保存锡溯。溴化乙錠是一種扁平分子赶舆,可以嵌入核酸雙鏈的配對堿基之間。在紫外線照射BE-DNA復(fù)合物時祭饭,出現(xiàn)不同的效應(yīng)芜茵。254nm的紫外線照射時,靈敏度最高倡蝙,但對DNA損傷嚴重九串;360nm紫外線照射時,雖然靈敏度較低寺鸥,但對DNA損傷小猪钮,所以適合對DNA樣品的觀察和回收等操作。300nm紫外線照射的靈敏度較高胆建,且對DNA損傷不是很大躬贡,所以也比較適用弊攘。但EB有毒非竿,現(xiàn)實驗室已基本不用,用核酸燃料代替EB取募。

1宰译、若使用溴化乙錠(EB)需注意安全檐蚜,EB為中度毒性、強致癌性物質(zhì)沿侈,務(wù)必小心闯第,勿沾染于衣物、皮膚缀拭、眼睛咳短、口鼻等填帽。所有操作均只能在專門的電泳區(qū)域操作,戴一次性手套咙好,并及時更換篡腌。

2、預(yù)先加入EB時可能使DNA的泳動速度下降15%左右勾效,而且對不同構(gòu)型的DNA的影響程度不同嘹悼。所以為取得較真實的電泳結(jié)果可以在電泳結(jié)束后再用0.5μg/ml的EB溶液浸泡染色。若膠內(nèi)或樣品內(nèi)已加EB层宫,染色步驟可省略杨伙;若凝膠放置一段時間后才觀察,即使原來膠內(nèi)或樣品已加EB萌腿,也建議增加此步限匣。

3、制膠若形成氣泡需在凝膠液未凝固之前及時清除毁菱,否則膛腐,需重新制膠;上樣時也不要有氣泡鼎俘,容易使樣品飄散哲身。

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