- 凝膠電泳是分子生物學中最常用的技術之一，廣泛用于 DNA 片段的可視化、分離與識別。在獲取DNA 凝膠電泳相關設備（電泳設備 & DNA樣品染料 & 凝膠 & 染料）之后，可以考慮進行電泳操作。
整體電泳操作流程（從準備到成像）
| 步驟 | 說明 |
|---|---|
| 1. 制備凝膠 | 配制 0.8%–2% 的瓊脂糖凝膠，加入適量 DNA 染料（如 GelRed）或準備后染 |
| 2. 固化凝膠 | 將熱凝膠倒入托盤，插入梳子，待其在室溫下凝固（約 20–30 分鐘） |
| 3. 準備緩沖液 | 配制 TAE/TBE 緩沖液，倒入電泳槽中，覆蓋凝膠約 2–3 mm |
| 4. 準備樣品 | 將 DNA 樣品與 Loading buffer 按比例混合，上樣前輕輕混勻 |
| 5. 加樣 | 用微量加樣器將混合后的樣品緩慢注入加樣孔中，避免刺穿孔底 |
| 6. 連接電源 | 正極接遠離加樣孔一側，負極接近加樣孔一側（DNA 帶負電向正極遷移） |
| 7. 開始電泳 | 設置 60–120 V 電壓，電泳時間通常 20–40 分鐘，觀察染料遷移前沿 |
| 8. 成像觀察 | 電泳結束后，若為預染膠，直接放入藍光/紫外儀觀察；若未染，則泡染 20–30 分鐘后觀察 |
凝膠電泳 & 電泳原理
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凝膠電泳是分子生物學中最常用的技術之一，廣泛用于 DNA 片段的可視化、分離與識別。其中最常見的方法是瓊脂糖凝膠電泳，只需要一小塊類似果凍的凝膠，就能探索 DNA 的世界。
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“Electrophoresis” 這個詞意為“通過電場推動分子在實驗室中移動”。電泳是指：DNA、RNA 或蛋白質等分子在電場的驅動下，通過某種材料（如凝膠）遷移。
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在 DNA 檢測中，最常見的用途是通過瓊脂糖凝膠分離不同大小的 DNA 片段，以便可視化和測定其長度。
電泳設備是如何工作的？
電泳裝置中包含兩個電極：一端是正極，另一端是負極。當電源開啟時，凝膠兩側形成電場，使帶電分子開始遷移。
- 帶負電的 DNA 會向正極方向移動
- 帶正電的分子向負極移動
- 中性分子不會遷移
雖然所有 DNA 都朝正極移動，但我們希望能根據大小區分它們。為此，瓊脂糖凝膠被設計成像海綿一樣，內部充滿不規則的孔隙：
- 小片段穿梭自如，遷移更遠
- 大片段被卡住，移動較慢
因此，短 DNA 片段會更快地移動到凝膠遠端，而長片段則移動得較慢，停留在更近的位置。這樣我們就能通過電泳將不同大小的片段分離出來。
制作瓊脂糖凝膠 : 瓊脂糖+電泳緩沖液+DNA染色劑
瓊脂糖是一種從海藻中提取的天然多糖，可溶于電泳緩沖液中，加熱至沸騰后冷卻即凝固成凝膠。
制作過程類似做果凍：
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將瓊脂糖粉加入緩沖液中(染料可以在此階段添加，以便在之后觀察 DNA)
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加熱融化
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倒入托盤并插入梳子（形成樣品孔）
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冷卻凝固后取出梳子，留下裝樣孔
| 染色方式 | 說明 |
|---|---|
| 預染法（預先加入凝膠中） | 在熔化瓊脂糖時直接加入染料，整個凝膠在運行過程中即可染色，電泳完后立即觀察。 |
| 后染法（電泳結束后染色） | 電泳后將凝膠浸泡在含染料的溶液中染色再觀察，適用于部分不耐高溫的染料。 |
電泳操作流程
- What is Gel Electrophoresis? | miniPCR bio?
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將凝膠放入電泳槽中
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覆蓋緩沖液，連接電極
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將樣品與上樣緩沖液混合，滴入凝膠孔中（上樣染料幫助我們可視地觀察 DNA 是否被正確加載，同時便于追蹤分子遷移位置）
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打開電源，開始電泳（一般運行 20–30 分鐘）
觀察 DNA
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DNA 本身不可見，因此使用熒光染料（如 GelGreen、SYBR Safe 等）來標記 DNA。當 DNA 與染料結合后，在藍光或紫外燈下會發出熒光。
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在 miniPCR 的藍色凝膠系統中，我們只需打開藍光即可看到 DNA 條帶，并用手機拍照記錄結果，無需將凝膠轉移到其他設備上。
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凝膠中每條“泳道”對應一個 DNA 樣本。條帶（band）表示大量長度一致的 DNA 分子聚集處，越遠的條帶代表越短的 DNA，越近的條帶代表越長的 DNA ：
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還會在一條泳道中添加一個 DNA 梯子（marker），其中包含已知長度的片段（如 100、200、300 bp 等），用作對照尺子。
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通過比較樣本的遷移距離與梯子的對應位置，即可估算 DNA 的大小（單位為堿基對 bp）。
注意事項
- 這些染料是小分子帶負電，在電泳中也會像 DNA 一樣向正極遷移，但由于分子量不同，它們的移動速度相對固定。Loading buffer 中的染料可用于估算 DNA 條帶大致位置（如溴酚藍代表約 300 bp）
- 使用后染染料時，可不用預染膠，節省染料成本
- Loading buffer 不含 DNA 染料（EtBr、GelRed 等），二者功能不同，需區別使用
- 由于溴化乙錠（EB）與新一代核酸染料（如 GelRed、GelGreen）在與 DNA 的嵌合方式上存在差異，其毒性也顯著不同。EB 是一種經典的嵌入劑，它通過插入 DNA 的堿基對之間實現嵌合。在細胞復制過程中，這種插入可能干擾堿基配對，導致復制錯誤，從而增加誘發突變甚至癌變的風險。相比之下，GelRed 和 GelGreen 屬于“槽位嵌合劑”（groove binders），主要嵌合于 DNA 雙螺旋的小溝或大溝中，而不會插入堿基對之間。因此，它們對 DNA 的復制干擾較小，被認為具有較低的毒性和致突變性。基于此，它們被廣泛應用于替代 EB 的低毒性 DNA 染料。最好還是雙層手套：
| 原因 | 說明 |
|---|---|
| 防 RNase 污染 | RNase 廣泛存在于皮膚和環境中，外層手套一旦污染可立即脫除，保持內層清潔。尤其在操作 RNA 時，可有效防止污染源接觸樣本。 |
| 防止酒精/清洗劑腐蝕 | 實驗中常使用 RNaseZap、70%乙醇等溶劑，可能滲透單層手套，內層手套提供額外保護屏障。 |
| 應對實驗事故 | 如果遇到破裂、滲漏、有毒液體濺落等情況，雙層手套能爭取反應時間，降低皮膚接觸風險。 |
| 便于換手套 | 外層可頻繁更換，如從 PCR 臺離開、接觸門把、觸碰電腦后再更換新手套，內層保持無污染狀態。 |
| 項目 | 建議 |
|---|---|
| 內層手套 | 普通無粉乳膠或丁腈手套 |
| 外層手套 | 建議用彩色手套（易識別是否破損） |
| 更換頻率 | 每次污染、移出潔凈區或 30 分鐘以上操作后更換 |
| 標準流程 | 進入 RNA 操作區：洗手 → 戴內層 → 戴外層 → 酒精消毒手套 |
實驗室配置
| 要素 | 規范說明 | 原因 |
|---|---|---|
| 空間分隔 | 實驗區必須與生活區（如宿舍、辦公室）物理隔離，RNA 區、PCR 區、電泳區建議物理隔開 | 防止氣溶膠/核酸酶污染，防止生活接觸 |
| 實驗服（專用） | 應設置專門實驗服、鞋套，不得穿出實驗室；高危區（EtBr、電泳、化學）應設顏色區分 | 防止帶出污染物、增加實驗紀律 |
| 護目鏡 | 所有涉及加熱、電泳、酸堿、危險染料的實驗必須佩戴護目鏡 | 防止蒸汽/飛濺物傷害眼部 |
| 手套（建議雙層） | 進入 RNA 區、接觸電泳液、瓊脂糖、溴化乙錠時應戴雙層手套，污染后更換 | 防止 RNase 污染和化學品滲透 |
| 洗眼器 / 緊急沖洗設備 | 實驗室應配備洗眼器、洗手臺、應急噴淋系統 | 防止化學品突發濺入眼睛或皮膚 |
| 排風 / 通風柜 | 熔膠、電泳、染色等區域應設有抽風罩或通風柜 | 減少吸入 EB、瓊脂糖熱蒸汽、緩沖液蒸氣 |
| 設備布局合理 | 微量移液、電泳、電源、凝膠成像應分區操作，遠離通道 | 防止交叉污染與電擊風險 |
| 危險廢物分類處理 | EB、GelRed 染料、含RNA殘留液、瓊脂糖廢膠需設專桶密閉收集 | 防止環境污染與非法排放 |
| SOP+培訓記錄 | 每位人員應接受安全操作培訓并簽字，操作流程張貼在墻上 | 增強執行力，事故可追溯 |
CG
- What is Gel Electrophoresis? | miniPCR bio?
- https://minipcr.com
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