結構生物化學/DNA凝膠電泳
電泳是在施加電勢的情況下，離子和其他帶電大分子透過介質的運動和隨後的分離。它是一種強大的工具，用於基礎研究和診斷環境中分析生物分子。它通常用於確定 DNA 和蛋白質溶液的純度和分子量。
DNA 凝膠電泳背後的理念是分離 DNA 樣品的片段，並將結果與陽性和陰性對照進行比較，以確定 DNA 樣品是否包含特定基因。樣品中 DNA 片段的大小由用於片段化 DNA 的特定引物決定。使用的引物將根據所討論的基因而有所不同。例如，尋找 MPI（甘露糖磷酸異構酶）的 DNA 凝膠將使用與 Vil-Cre 凝膠不同的引物。電泳是一種分離蛋白質和其他大分子（如 DNA 和 RNA）的非常有效的方法。蛋白質、DNA 或 RNA 分子在電場中的遷移速度取決於電場強度、蛋白質的淨電荷和摩擦係數。這些因素可以用方程 v = Ez/f 來總結，其中 v 是遷移速度，E 是電場強度，f 是摩擦係數。電泳實驗通常在凝膠中進行，因為凝膠可以作為分子篩，放大分離效果。小蛋白質可以透過凝膠非常快地移動，而大蛋白質則移動得慢，停留在施加點附近。
瓊脂糖聚合物的結構如下
在 DNA 電泳中，瓊脂糖凝膠是常用的支撐材料。瓊脂糖是從海藻中分離出來的 D-半乳糖和 3,6-脫水半乳糖的線性聚合物。它形成大孔基質，允許高分子量大分子快速擴散，而不受凝膠的明顯限制。凝膠中瓊脂糖的濃度決定了平均孔徑。凝膠的大小由於孔隙對大分子物種的篩分作用而控制了組分的遷移率和解析度。
通常，透過新增特定引物來片段化 DNA 以及載入染料來準備 DNA 樣品，該染料允許在捕獲影像後顯示 DNA 條帶。
瓊脂糖凝膠凝固後，將樣品載入到孔中。與所討論的樣品一起，還載入兩個對照樣品，一個陽性對照和一個陰性對照。陽性 DNA 樣品已被確認包含所討論的基因。陰性對照不應包含任何遺傳物質，因此應在凝膠中顯示為空白槽。
此外，將 DNA 梯子載入到其中一個孔中。梯子包含已知大小的片段，本質上充當確定樣品條帶大小的尺子。可以使用不同的梯子，具體取決於所測試的樣品。兩種常見的梯子大小是 100 個鹼基對和 1000 個鹼基對。這些範圍非常不同。
為了使樣品 DNA 透過凝膠執行，將執行緩衝液（PBS）新增到凝膠盒中，直至其浸沒凝膠。然後，將樣品暴露於電流，使 DNA 透過凝膠移動，並在此過程中分離各種片段。施加電壓後，凝膠的篩分能力根據蛋白質的大小分離蛋白質，最小的蛋白質移動最快。透過檢視其質量的反對數，可以測量多肽鏈在這些條件下的遷移距離。多肽鏈的遷移率與該值成線性比例。
DNA 樣品透過凝膠的很大一部分執行後，可以收集各種條帶的影像。透過將樣品條帶與對照條帶進行比較，研究人員能夠確定 DNA 樣品是否包含正在測試的特定基因。透過檢查純化方案中產生的組分，可以看出電泳分離的強度。最初產生的組分將顯示許多不同的蛋白質。但是，隨著分離執行的時間更長，條帶的數量將減少，其中一條條帶的強度應該增加。強度最高的條帶應顯示出目標蛋白。
