細胞生物學的方法與工具

凝膠電泳

/ jel ee-lek-troh-fuh-REE-sis /

想像一群人在濃稠的泥漿中朝出口奔跑:又小又輕的人能很快擠過去,又大又重的人則落在後面,於是過一陣子,跑的人就按體型拉開了距離。凝膠電泳就用這個思路來分選分子。它把一團 DNA 片段(或蛋白質)的混合物放入一塊果凍般的凝膠裡,再用電把它們拉著穿過凝膠,於是到最後,這些分子就按大小被分離成一條條帶。

DNA 帶負電,所以當凝膠兩端施加電場時,所有片段都朝正極爬去。凝膠是一張布滿微小孔隙的網,就像一道顯微尺度的障礙賽道:小片段輕鬆地扭動穿過、跑得很遠,大片段則被勾住、移動緩慢,停留在起點附近。大小相同的片段堆疊在一起,形成一條可見的帶。透過在旁邊同時跑已知大小的標記,你就能讀出每條帶的大小;而一種染料或螢光染劑會讓這些帶發光,便於你拍照記錄。

凝膠電泳是幾乎每一個分子生物學實驗室的常備工具。它是檢查 PCR 是否成功、估算 DNA 片段大小的標準做法,是蛋白質印漬中按大小分離蛋白質的第一步,也是測序前讀取 DNA 的手段。它的職責是分離和定大小,而不是鑑定:一條帶告訴你存在某種大小的分子,卻不告訴你它的序列是什麼、它做什麼——要知道這些,你需要進一步的檢測,比如測序或抗體探測。

跑完一次 PCR 後,科學家把產物加入凝膠;在預期大小處出現的一條明亮的帶,對照旁邊一道參照片段的「梯子」,就確認複製出的是正確的 DNA 片段。

電把分子拖過一張網;小分子跑得最遠,從而按大小分類。

凝膠按大小、而非身份來分選分子:某個大小處的一條帶暗示、但並不證明它是哪種分子——確認它的序列或功能需要測序或抗體探測等進一步方法。

又稱
agarose gelDNA gel电泳膠體電泳