聚丙烯酰胺凝胶电泳(Polyacrylamide Gel Electrophoresis, PAGE)是一种基于分子大小和电荷差异的高分辨率分离技术,广泛应用于蛋白质、核酸等生物大分子的分析与检测。其核心原理是利用聚丙烯酰胺凝胶的网状结构作为分离介质,通过电场驱动样品分子迁移,从而实现目标物质的分离、纯化和定量分析。该方法具有灵敏度高、重复性好、分辨率优异等特点,尤其适用于复杂生物样本的检测需求。
在生物医药、食品安全、环境监测等领域,聚丙烯酰胺凝胶电泳法被用于检测蛋白质纯度、分子量测定、核酸片段分析及突变筛查等。其应用场景覆盖基础研究、临床诊断和工业生产全流程。随着技术的迭代,衍生出的非变性电泳(Native-PAGE)、SDS-PAGE(十二烷基硫酸钠-PAGE)及二维电泳等方法进一步扩展了检测能力。
聚丙烯酰胺凝胶电泳法的主要检测项目包括:
1. 蛋白质分析:通过SDS-PAGE检测蛋白质纯度、分子量及亚基组成,常用于抗体、酶制剂的质量控制;
2. 核酸检测:针对DNA/RNA的片段大小分析,如PCR产物验证、限制性酶切图谱构建;
3. 临床诊断:用于血清蛋白电泳检测多发性骨髓瘤、肾病综合征等疾病标志物;
4. 食品安全:检测食品中过敏原蛋白(如乳球蛋白、麸质蛋白)及转基因成分。
典型的PAGE检测流程包含以下关键步骤:
1. 凝胶制备:根据目标分子量范围配置不同浓度的分离胶和浓缩胶,通常使用丙烯酰胺与交联剂(如Bis)的聚合反应形成三维网状结构;
2. 样品处理:蛋白质样品需加入还原剂(β-巯基乙醇)和SDS进行变性处理,核酸样品则需添加Loading Buffer;
3. 电泳运行:在Tris-Glycine或Tris-Borate缓冲体系中,施加恒定电压(100-200 V)进行电泳分离,时间依凝胶长度而定;
4. 染色与成像:采用考马斯亮蓝(蛋白质)或EB/银染(核酸)进行显色,通过凝胶成像系统分析条带位置及强度。
聚丙烯酰胺凝胶电泳的标准化操作需遵循以下规范:
1. 国际标准:参照ISO 21572:2019(食品中蛋白质检测方法)和ISO/TS 22939:2020(分子生物学实验指南);
2. 行业标准:中国药典2020版四部通则(0541凝胶电泳法)明确规定了凝胶浓度、缓冲液pH及电泳条件;
3. 质量控制要求:
- 分子量Marker需覆盖目标检测范围,误差不超过±5%;
- 重复实验的条带迁移率相对标准偏差(RSD)应≤3%;
- 染色背景需均一,无明显拖尾或弥散现象。
实际检测中,需根据样品类型调整参数。例如,蛋白质检测常用8%-15%梯度胶,DNA片段分析则选用3%-5%琼脂糖-聚丙烯酰胺复合凝胶。通过定期校准电泳仪电压、温度控制系统,并采用内标法校正迁移率,可进一步提高检测结果的可靠性。