DNA 琼脂糖电泳:50 mL 的 1% TAE 胶逐步操作

固定为普通 0.5–3 kb PCR 产物、1% 琼脂糖胶、1×TAE 和 EtBr 后染,写清配胶、6×上样液、方向、电场和终止条件。

01本篇适用条件

适用于非感染性纯化 DNA 或常规 PCR 产物的分析,不用于 RNA、超短片段或回收用于克隆的 DNA。采用约 7×10 cm 小胶、至少 15 μL 孔容量,1×TAE 制胶和跑胶,电泳后在指定区域用 EtBr 染色。EtBr 为有害核酸染料,须由接受化学品培训者操作,使用专用废液容器;不能将下述 EtBr 体积用于其他浓度染料。

02实验原理

DNA 在电场中总体向正极迁移,在琼脂糖凝胶中因片段大小和构象差异得到分离。凝胶浓度按目标片段大小和试剂体系选择;超螺旋质粒与线性 DNA 的迁移不能简单按同一大小对应。

03安全与适用范围

佩戴实验服、手套和护目镜。核酸染料、裂解液及电泳设备按试剂 SDS 与机构 SOP 使用;接触样本后更换手套。人源及动物来源样本还需符合相应生物安全与伦理要求。

04材料与仪器

  • 琼脂糖、标准 50×TAE、水、6×DNA loading dye、ready-to-use 1 kb ladder、DNA 样本。
  • 250 mL 耐热三角瓶、0.50 g 可准确称量的天平、微波炉、耐热手套、制胶架、梳子、小胶电泳槽及带盖电源。
  • EtBr 10 mg/mL 原液、专用有盖染色盒、摇床及指定染料废液桶;防漏托盘及手套。
  • 带完整联锁罩的 UV 凝胶成像仪、专用废胶容器。禁止在打开 UV 防护罩时看胶。

05配液与用量

用途配制量配方与最终浓度
1×TAE 工作液1 L已标定 50×TAE 20 mL + 水 980 mL;得到 40 mM Tris、20 mM 乙酸、1 mM EDTA 的标准 1×体系
1% 琼脂糖胶50 mL琼脂糖 0.50 g + 1×TAE 50 mL;不在胶里预加染料
一份待上样液12 μLPCR 产物 5 μL + 水 5 μL + 6×loading dye 2 μL;终浓度 1×,本次上样 10 μL
低浓度 EtBr 后染液100 mL1×TAE 100 mL 加 10 mg/mL EtBr 5 μL,近似终浓度 0.5 μg/mL;仅后染使用
DNA ladder一泳道选已含 1×上样液、说明书推荐一次上样量 5 μL 的 ready-to-use 1 kb ladder,直接上 5 μL

50×TAE 原液的组成必须与上表定义一致。购买其他定义的浓缩液时按瓶签稀释,不能默认所有“TAE”原液都是 50×。本教学所列体积含有 20% 左右上样余量,不把余量全部塞进孔。

06时间安排

阶段条件约用时
配液及溶胶微波短脉冲加热,溶清后冷至约 50°C15–20 分钟
凝胶成形室温 20–25°C20–30 分钟
跑胶约 5 V/cm,染料到胶长 75% 时停40–70 分钟
后染及成像室温轻摇后染 20–30 分钟、水洗 5 分钟30–40 分钟

07开始前的准备

先画泳道图:1 为 ladder,2 为已知阳性产物,3 为待测样本,4 为对应 PCR 的 NTC。核对各孔容量至少 15 μL。确认电泳槽适合约 50 mL 胶,其最大电压、电流和液体容量均覆盖本次设置;测量两电极之间距离,不用胶长度代替电极距离。本例距离 20 cm 时设 100 V,距离 15 cm 时设 75 V,使电场约 5 V/cm;设备额定上限更低时采用更低值。先准备好 EtBr 专用操作区及废物路线,仪器电缆破损、盖子缺失或联锁失效则停止。

08逐步操作

  1. 将 20 mL 标准 50×TAE 加入量筒,加水至总体积 1000 mL,盖紧颠倒混匀。写明“1×TAE、日期”,后续胶和槽均从这一瓶取液。
  2. 在耐热瓶中放 0.50 g 琼脂糖,加入 50 mL 1×TAE,轻摇使粉末分散。瓶口保持能泄压,不拧紧密封盖,不用普通离心管微波。
  3. 微波先加热约 30 秒,戴耐热手套取出轻摇,再按 10–20 秒脉冲加热并观察,直到无可见颗粒、液体澄清。总时长随功率变化,不能为凑固定分钟数继续煮沸;喷溅或大量蒸发时停下重配。
  4. 在隔热垫上冷却至约 50°C,用温度计核对;不要用裸手抓热瓶判断。安装制胶挡板和梳子,确认不漏,再缓慢倒胶;用干净枪头把气泡赶离梳齿周围。
  5. 室温静置 20–30 分钟,直到整块凝胶均匀不透明且不流动。向上平稳拔梳,不左右撕扯孔壁;若孔底破裂,改用完好孔或重新制胶。
  6. 将胶连托盘放入槽,加样孔靠近黑色负极。加入 1×TAE 至胶面上方约 2–3 mm,并低于设备最大线;本例先准备约 400 mL,实际加入量以槽形与液面为准,记录实际用量。
    标出电极、胶槽、梳齿、制胶托盘和琼脂糖胶的电泳装置照片

    利用箭头辨认电极、胶槽与制胶组件,再按正文核对上样孔朝负极以及DNA迁移方向。图中设备仅为结构示例,不能照搬电源旋钮、尺寸或电压。来源为Addgene技术教程局部图,非商业推广。

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  7. 对每份 PCR 样本分别混合 5 μL 样本、5 μL 水、2 μL 6×上样液,轻吹打 3–5 次。NTC 同样取对应反应液配制,不用清水冒充过程阴性对照。
  8. P20 新头先上 ladder 5 μL。枪头伸入缓冲液、悬在孔口上方,缓慢排液,看到溶液沉入孔内再移开;不要用枪头探孔底。每份样本换头,上 10 μL,按泳道图立即打勾。
    枪头靠近浸没胶孔进行电泳上样的操作照片

    观察枪头与胶孔的位置;正文上样时避免戳破胶底、漏到缓冲液或挤入相邻孔。照片是原教程示例,不代表本篇样本、上样量或实验结果。来源为Addgene技术教程,非商业推广。

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  9. 擦干电源外部,盖好槽盖再接电;红端接正极,DNA 从黑端向红端移动。按预先计算设置约 5 V/cm,启动后观察电极处少量气泡及染料向远离加样孔方向移动。
    琼脂糖电泳运行中观察示踪染料迁移的照片

    Addgene原教程第三幅照片:观察运行进度;不凭照片估计DNA片段长度。开盖、触碰胶槽或调整接线前必须先停电并断开电源。

    Addgene:Agarose Gel Electrophoresis,运行观察照片Addgene技术教程版权;完整技术图摘录,非商业推广查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
  10. 运行 2–3 分钟检查一次方向和漏液,之后每 10–15 分钟观察。若染料向孔背后移动、缓冲液明显发热、剧烈起泡或电流突变,先停电再查接线与缓冲液,不在通电时伸手调整。
  11. 当前沿示踪染料约到胶长 75%–80% 时停止,通常 40–70 分钟;不等到小片段跑出胶才停。关闭电源并拔出电源端插头后再开槽盖取胶。
  12. 在专用染色盒配 100 mL 后染液:向 100 mL 1×TAE 加入 5 μL、10 mg/mL EtBr,轻摇混匀。胶完全浸没,室温低速摇动 20–30 分钟;不把 EtBr 原液带回常规配液区。
  13. 将染液倒入 EtBr 专用废液桶,用约 100 mL 水轻摇洗胶 5 分钟;这份洗水亦按染料废液管理,不直接入下水道。
  14. 在带防护罩的成像仪中放胶,关闭罩后开启 UV。选不过曝曝光时间,保存原始全胶图、曝光参数及泳道图;拍完关闭 UV 再开罩取胶。
  15. 依据该批 ladder 标称大小估算产物长度,检查阳性泳道和 NTC;废胶、枪头及手套按机构 EtBr 规范处置,清洁设备并记录实际运行电压、时间和液温异常。

09结果判断与质控

合格图像应有分开的 ladder 条带,阳性对照在预期位置,NTC 无同大小产物。一个约 1 kb 条带只能支持长度相近,不能证明序列正确。若 ladder 也完全不可见,先检查染色、光源与成像,不立即认定所有 PCR 失败。若所有泳道弯曲、拖尾或过曝,该胶不能用于可信的半定量比较;保留全胶原图,调整后重跑。

10实验记录模板

胶号/日期胶浓度TAE 批号梳子孔容量电极间距 cm电压 V运行 min后染 min原图文件
待填1%待填待填待填待填待填待填待填
泳道样本编号原样体积 μL上样体积 μL预计 bp观察 bp异常
待填待填510待填待填待填

11常见问题与排错

条带呈笑脸

先查电场过强、缓冲液过热或盐含量过高;降低电场并使用新鲜同体系工作液,必要时减少样本量。

样本漂在孔口

确认上样液为 1×、不是把 6×误当即用型;同时查孔破损和枪头喷气。

无条带而 ladder 正常

优先查上样是否漏孔、模板量、PCR 阳性对照及片段是否跑出;不要无限加长曝光来制造信号。

多条带

可能是非特异扩增或模板构象差异;本教程针对线性 PCR 产物,未经线性化质粒不能只按一条 ladder 位置判大小。

12参考资料

  • Addgene:Agarose Gel Electrophoresis:已核对制胶、6×上样液比例、EtBr 后染 100 mL 加 5 μL 及水洗时间;本例把胶规模缩至 50 mL,电场另按电极间距限定。
  • 电泳槽、成像仪和本批 ladder 说明书决定硬件上限、光源及条带标尺;EtBr 以现用批次 SDS 和机构处置规范管理。
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做完最后一步,再核对原始记录。填写实际用量、起止时间与观察结果;遇到异常,先记录,再查看排错说明。