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一、电泳技术原理（以琼脂糖凝胶电泳为例）
1、首先介绍使用的载体--琼脂糖。
琼脂糖是线性的多聚物，基本结构是1,3连结的β-D-半乳呋喃糖和1,4连结的3,6-脱水α-L-半乳呋喃糖。琼脂果胶是由许多更小的分子组成的异质混合物。琼脂糖在水中一般加热到90℃以上溶解，温度下降到35-40℃时形成良好的半固体状的凝胶，这是它具有多种用途的主要特征和基础。琼脂糖凝胶性能通常用凝胶强度表示。强度越高，凝胶性能越好。质量较好的琼脂糖强度通常在1200克/cm2以上（1%胶浓度）。
为啥用它呢，因为他有很多优点奥！
琼脂糖的凝胶性是由存在的氢键所致，凡是能破坏氢键的因素都能导致凝胶性的破坏。琼脂糖具有亲水性，并几乎完全不存在带电基团，对敏感的生物大分子极少引起变性和吸附，是理想的惰性载体。天然琼脂（agar）是一种多聚糖，主要由琼脂糖（agarose，约占80%）及琼脂胶（agaropectin）组成。琼脂糖是由半乳糖及其衍生物构成的中性物质，不带电荷，而琼脂胶是一种含硫酸根和羧基的强酸性多糖，由于这些基团带有电荷，在电场作用下能产生较强的电渗现象，加之硫酸根可与某些蛋白质作用而影响电泳速度及分离效果。在琼脂糖制备过程中需要把琼脂果胶尽量去除，否则琼脂糖有可能存在极微量硫酸根和丙酮酸取代电离基团，就会造成电内渗（EEO），电内渗对质点的移动产生影响，因而质量较好的琼脂糖硫酸根含量比较低，通常在0.2%以下，电内渗比较小，通常在0.13以下。这也就是琼脂糖比琼脂贵那么多的原因了。此外，琼脂糖凝胶还有以下特点：
（1）琼脂糖凝胶电泳操作简单，电泳速度快，样品不需事先处理就可以进行电泳。
（2）琼脂糖凝胶结构均匀，含水量大（约占98%~99%），近似自由电泳，样品扩散较自由，电流对样品吸附极微，因此电泳图谱清晰，分辨率高，重复性好。
（3）琼脂糖透明无紫外吸收，电泳过程和结果可直接用紫外光灯检测及定量测定。
（4）电泳后区带易染色，样品极易洗脱，便于定量测定。制成干膜可长期保存。
总之琼脂糖凝胶电泳常用于分离、鉴定核酸，如DNA鉴定，DNA限制性内切核酸酶图谱制作等。由于这种方法操作方便，设备简单，需样品量少，分辨能力高，已成为基因工程研究中常用实验方法之一。
2、琼脂糖凝胶电泳原理
DNA分子在常规的电泳缓冲液（高于等电点的pH溶液）中5’磷酸的氢离子解离被中和，而只剩磷酸根离子，故带负电，因而在电场中向正极移动（电荷效应）。又由于琼脂糖凝胶具有分子筛效应，在一定的电场强度下，DNA分子的迁移速度取决于分子本身的大小和构型。因此琼脂糖凝胶电泳不仅可分离不同分子量的DNA，也可以分离分子量相同、但构型不同的DNA分子，如质粒三种构型。
在构型相同条件下，具有不同分子量（碱基对）的DNA片段迁移速度不一样，DNA片段迁移距离与分子量（碱基对）的对数成反比，所以可以通过已知大小的标准物移动的距离与未知线性DNA片段的移动距离进行比较，便可测出未知DNA片段的大小。同时由于电荷效应存在，因此在测定DNA分子大小时，可以提高凝胶的浓度和降低电压，减少电荷效应，增强分子筛效应而提高测量准确性及电泳的分辨率。
3、明白了上述原理那看图吧！
（1）线性染色体DNA
其广泛分布于动植物细胞中，为染色体的主要成分，多呈现双螺形。其电泳结果多呈现一条带，接近点样孔。若未用RNAase处理，则最前方很亮的为RNA。
（2）质粒DNA
一般提取的质粒有3种构型：
1、超螺旋的共价闭合环状DNA(covalently closed circular DNA，简称cccDNA)，
2、开环DNA，即共价闭合环状质粒DNA有一条链断裂，(open circular DNA，简称ocDNA)，
3、线状质粒DNA，即质粒DNA 在同一处两条链发生断裂(linear DNA，简称LDNA)。
由于这3种构型的质粒DNA分子在凝胶电泳中的迁移率不同，其中超螺旋质粒DNA泳动最快，其次为线状DNA，最慢的为开环质粒DNA。通常提取的质粒DNA呈现两种构型，即电泳后呈现两条或一条带。
（3）总RNA
提取的总RNA一般呈现三条带，由于rRNA在细胞中含量最高，且提取的rRNA的质量可以反映总RNA提取的质量，故可以根据rRNA(真核生物)的三种形式5S,18S,28S的质量进行判断。如果28S的亮度在18S条带的两倍以上，我们认为RNA的质量是好。
注：
S为沉降系数（sedimentationcoefficient），当用超速离心测定一个粒子的沉淀速度时，此速度与粒子的大小直径成比例。5S含有120个核苷酸，16S含有1540个核苷酸，而23S含有2900个核苷酸。而真核生物有4种rRNA，它们分子大小分别是5S、5.8S、18S和28S，分别具有大约120、160、1900和4700个核苷酸。rRNA是单链，它包含不等量的A与U、G与C，但是有广泛的双链区域。在双链区，碱基因氢键相连，表现为发夹式螺旋。
二、设备与试剂。
1、电泳装置主要包括两个部分：电源和电泳槽。
电源提供直流电，在电泳槽中产生电场，驱动带电分子的迁移。
电泳槽可以分为水平式和垂直式两类。
垂直板式电泳是较为常见的一种，常用于聚丙烯酰胺凝胶电泳中蛋白质的分离。电泳槽中间是夹在一起的两块玻璃板，玻璃板两边由塑料条隔开，在玻璃平板中间制备电泳凝胶，凝胶的大小通常是12cm 14 cm，厚度为1mm～2? mm，近年来新研制的电泳槽，胶面更小、更薄，以节省试剂和缩短电泳时间。
2、试剂。 DNA要游泳，则必须要有水，用的水那是什么呢？比较常用就是这两种了：TAE（Tris/Acetic/EDTA）和TBE(Tris/Borate/EDTA)
1）TAE
配制：一般配制50×的母液，使用时将其稀释至1×。
特点：TAE是使用最广泛的缓冲系统。其特点是超螺旋在其中电泳时更符合实际相对分子质量（TBE中电泳时测出的相对分子质量会大于实际分子质量），且双链线状DNA在其中的迁移率较其他缓冲液快约10%，电泳大于13kb的片段时用TAE缓冲液将取得更好的分离效果，此外，回收DNA片段时也易用TAE缓冲系统进行电泳。TAE的缺点是缓冲容量小，长时间电泳（如过夜）不可选用，除非有循环装置使两极的缓冲液得到交换。
应用：大片段核酸分子分离，琼脂糖凝胶电泳DNA的回收，酶切检测，PCR反应。
2）TBE
配制：常配制成5×的母液，使用时稀释至0.5×使用（配制成5×的可以放置较长时间而不形成沉淀）。
特点：高浓度储存液易发生沉淀，故母液的配制量一次不宜过多，一旦配出后应尽快用完。
应用：对于一般的仅做检测的电泳常用此缓冲液，如DNA、质粒、RNA提取后的检测。
3）TAE与TBE的区别
TAE是Tris-乙酸，缓冲容量小，但是溶解度大，易于储存。采用TAE长时间电泳发热大，迁移速度较快，利于长片段的电泳。
TBE是Tris-硼酸，缓冲容量大，但是溶解度小，不易长期储存，易产生沉淀。其对小于1kb的片段分离效果较好，但因与琼脂糖相互作用生成非共价结合的四羟基硼酸盐复合物而使DNA片段的回收率降低，而且硼酸盐 离子有可能影响后续的酶促反应，因此回收电泳一般不推荐TBE电泳。
4）上样缓冲液（Loading Buffer）。
DNA分子在电泳中如何让他停下来，不让它从我们的凝胶中跑出去，这时就要实时监控了！除了实时监控，还必须让他沉下去，才能泳动！哈哈，用啥呢？常用的有6×的和10×的loading buffer了，一般在购买的酶制剂中均带有。下面小编就详细介绍了！
作用：第一，上样缓冲液具有指示剂溴酚蓝和二甲苯酚，它们起到指示的作用，显示电泳的进程，以便适时终止电泳；第二，里边的成分甘油可以加大样品密度，使样品密度大于TAE，从而沉降到点样孔中，防止样品飘出点样孔。另外，10×Loading Buffer是加有SDS的。SDS主要是促使聚合酶变性，因为没有除尽的聚合酶会结合在DNA双链上影响它的迁移速率。
使用上：两种缓冲液均可用于DNA和RNA电泳，但更有所侧重。6×LoadingBuffer，向电泳样品溶液中加入1/6量即可进行凝胶电泳，常用于DNA电泳。10×Loading Buffer是用于琼脂糖凝胶电泳的10倍浓度的核酸样品用，常用于RNA凝胶电泳。由于该制品中含有SDS， 容易起沫，故点样时应注意。此外其可以用来停止各种酶促反应。向酶促反应液中加入1/10体积的本制品，即可停止反应。
指示剂：10 × loading buffer 中仅有色素溴酚蓝（Bromophenol Blue)一种染料（浓度0.05%）；6 X loading buffer 中含色素溴酚蓝（Bromophenol Blue)、二甲苯腈蓝FF（Xylene Cyanol FF)两种染料（浓度都是0.05%），溴酚蓝在琼脂糖凝胶（1%）中约与300 bp的双链线状DNA的迁移速度相同，而二甲苯腈蓝FF则与4000bp的双链线状DNA的迁移速度相等（不同浓度凝胶指示剂位置不同）
三、具体步骤
1、1%琼脂糖凝胶电泳胶液的制备：称取0.2g琼脂糖，置于三角瓶中，加入20ml 1×TAE缓冲液，置于微波炉中30s+10s+10s加热至琼脂溶解
加热溶解胶时待胶中起泡即可。
2、胶板的制备：将有机玻璃内槽洗净，晾干，放入制胶模具中，向冷却至65℃（不烫手）左右的琼脂糖凝胶中加入1ul Goldview后倒入有机玻璃内并在固定位置插入梳子。Goldview可以不按说明书要求加，如20ml琼脂糖加0.5ul就可以了，尤其用于回收的胶，减少goldview的量可以减少对DNA的损伤。
3、应在室温下慢慢凝固，形成均匀的孔洞，若在冰上使其迅速凝固，形成的孔洞不均匀，影响电泳
4、表面形成均匀的胶层，室温静置30min左右，凝固完全后，轻轻拔出梳子，将胶放入装有缓冲液的电泳槽中
5、加样：取5ul基因组DNA与1.2ul6×Loading Buffer 混匀后用移液枪点样，每加完一个样，换一个加样枪头，最后再点5ul的Marker 2000
1）加样时用两只手操作，以防晃动。
2）若枪头前有气泡，应小心的将样品推至枪头的最尖端。
3）注意枪头的尖端不可过深的插入孔道，以免将胶孔刺破。
4）DNA marker，每一条带都是具有固定浓度（参见说明书），电泳完毕后，就可将目的DNA条带和MARKER 条带的亮度做个大致的比较，找出两者最接近亮度的条带。在通过目测DNA浓度的时候，最好要把加样量设一个梯度，比如从0。5、2、4、6等，另外此方法也是判断紫外分光光度仪测量核酸浓度准确性的一个依据。
6、电泳：一般在80-100v电压下电泳，电泳直至溴酚蓝指示剂到胶的三分之二处停止电泳。
7、观察、拍照：将其放在紫外反射投射仪中观察，并在凝胶成像仪中拍摄电泳图片。
四、注意事项。
1、胶中所加缓冲液应与电泳槽中的相一致，溶解的凝胶应及时倒入板 中，避免倒入前凝固结块。倒入板中的凝胶应避免出现气泡，以免影响电泳结果（若出现气泡，可用带枪头的枪将气泡戳破）。
2 、 有时需要大的上样孔, 可用胶带把几个相邻的梳齿粘在一起, 这种情况下, 尽量让胶液冷一些再倒胶。
3、如果只是为了看结果，不需要拍照或回收, 同一块胶可重复用1-3次.
4、用保鲜膜包裹凝胶后放入4 度冰箱，或将凝胶浸泡在缓冲液中可保存数天。
5、若点样后胶空中的样品迅速消失，则证明胶孔具有漏洞，原因可能凝固时间太短（凝固时间至少30min）。
6、电泳缓冲液可以重复利用但必须能够保持电泳所需的一定的离子强度和pH，否则应及时更新电泳缓冲液（尤其在恒压条件下，电流过大时）。
7、为了防止电泳时两极缓冲液槽内pH和离子强度的改变，可在每次电泳后合并两极槽内的缓冲液，混匀后再用。
8、保证缓冲液淹过胶的上端1-2mm。缓冲液过多，电流则会从胶上部通过而不会通过凝胶，这样会增加分离核酸所需的时间。
9、薄的凝胶电泳结果要好于厚凝胶，但易碎应小心操作
10、一般配1×TAE时不够严格时,如浓度过大,电流就会增大.如果配得较稀,则电流会减小.另外电压与电流的比例还会受电泳槽的长宽比的影响，如果电泳槽宽固定，长度增加，则电流与电压的比会降低．
11、注意电泳期间，电泳槽盖要安全盖好，以防止液体蒸发，又可以降低被电击的可能性。
12、电泳至溴酚蓝至凝胶的三分之二时，即可停止电泳（实际过程中，跑至二分之一略多一点即可停止电泳）。
五、结果分析
1、DNA电泳的MARKER为什么是扭曲的？ 电泳时电压过高,可以在电泳前15分钟用较低电压(3V/cm),等条带出孔后比较漂亮了.然后再调电压。另外上样时等样品自然沉降后再加电压。
2、电泳中产生的热通常是由中心向外周散发的，所以介质中心温度一般要高于外周，尤其是管状电泳，由此引起中央部分介质相对于外周部分粘度下降，摩擦系数减小，电泳迁移速度增大，由于中央部分的电泳速度比边缘快，所以电泳分离带通常呈弓型。降低电流强度，可以减小生热，但会延长电泳时间，引起待分离生物大分子扩散的增加而影响分离效果。所以电泳实验中要选择适当的电场强度，同时可以适当冷却降低温度以获得较好的分离效果。
3、小片段的DNA电泳应采用聚丙烯酰胺凝胶电泳以提高分辨率，上样量过多会造成加样孔超载，从而导致拖尾和弥散，对于较大的DNA此现象更明显。
4、凝胶未完全凝固，点样孔未固定好，导致条带不规则。
5、加样孔发亮：其中最主要的是非蛋白质/非核酸类的大分子杂质 (如多糖、多酚) 的残留以及蛋白质和核酸的同步残留。另外，样品使用过量，也是一个重要原因。
6、胶的厚度增大会导致电压过大
六、在测序行业的主要应用
目前电泳技术在测序行业的应用主要有两个方面：一、纯化与检测DNA，在提取完DNA之后要进行跑胶，看提取DNA质量如何。二、样品测序之前，要对DNA进行打断成要建文库大小的片段，这里还需要筛选出相应长度的DNA片段。
七、新的电泳技术
新的电泳技术其实原理和上面的一样，不过是更准、更精确。比如：毛细电泳、脉冲电泳、双向蛋白电泳等。
光学图谱技术中采用的纳米空道电泳,通过电泳让DNA通过纳米孔道，在这个过程中实施拍照，获取其光学图谱。
由于时间紧促，文章中难免会有问题，希望大家多提宝贵建议和意见。
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