它之所以被稱為“水平"電泳，是因為其核心部件——凝膠（通常是瓊脂糖凝膠或聚丙烯酰胺凝膠） 被水平放置在一個緩沖液槽中。整個裝置稱為水平電泳槽。

一、水平電泳基本原理

1、電泳原理：帶電粒子（如DNA帶負電）在電場中會向與其電荷相反的電極移動。

2、凝膠的篩分作用：凝膠是一種多孔介質，就像一張分子篩網。較小的分子可以更快地穿過凝膠的孔洞，而較大的分子則會受到更多阻力，移動較慢。

3、分離結果：經過一段時間通電后，混合物中的不同分子會根據其大小（分子量） 被分離開，在凝膠上形成不同的條帶。分子量越小，條帶距離起點（加樣孔）越遠。

二、水平電泳標準裝置與流程

1、制膠：將熔化的瓊脂糖溶液倒入模具中，插入梳子，冷卻凝固后形成帶有加樣孔的凝膠板。

2、上樣：將待測的DNA/RNA樣本與一種有顏色的上樣緩沖液混合，然后用微量移液器將混合液加入凝膠的加樣孔中。上樣緩沖液的作用是增加樣本密度使其沉入孔底，并提供顏色指示電泳進程。

3、電泳：

（1）將凝膠板水平放入電泳槽。

（2）加入足量的電泳緩沖液（如TAE或TBE），剛好浸沒凝膠表面（通常只需薄薄一層，因此也叫“潛水電泳"）。

（3）連接電源，DNA帶負電，所以從陰極（負極，黑色）向陽極（正極，紅色）移動。

（4）接通電源，施加恒定電壓（通常為5-15 V/cm凝膠長度）。

4、檢測：

（1）電泳結束后，關閉電源。

（2）將凝膠取出，放入含有核酸染料（如溴化乙錠、GelRed、SYBR Safe等）的溶液中進行染色。這些染料可以插入DNA雙鏈中，在紫外光下發出熒光。

（3）最后將凝膠放在紫外透射儀或藍光透射儀下觀察和拍照。DNA條帶會顯示為明亮的熒光帶。

三、水平電泳特點與優勢

1、操作簡便：裝置簡單，制膠和上樣相對容易。

2、成本低廉：相比垂直電泳，耗材和設備更便宜。

3、適用于大片段核酸：是分離DNA片段（范圍通常在0.1kb至25kb） 的“金標準"方法。

4、易于回收：可以從凝膠中切下特定條帶，用于DNA片段回收純化。

5、用途廣泛：用于DNA鑒定、PCR產物驗證、限制性酶切分析、DNA定量和質粒檢查等。

四、關鍵影響因素

1、凝膠濃度：瓊脂糖濃度越高，凝膠孔徑越小，分離小片段效果越好；濃度越低，則適合分離大片段。

2、電壓：電壓越高，電泳速度越快，但分辨率可能下降，產熱也更多。

3、緩沖液類型與pH值：影響分子的電荷狀態和遷移率。

4、核酸染料：有些染料（如溴化乙錠）需在電泳后染色，有些（如GelRed）可在制膠時加入。

五、總結

水平電泳是分子生物學實驗室中最基礎、最核心的技術之一。它利用電場驅動和凝膠篩分原理，以簡單、經濟、有效的方式，實現了對核酸分子（特別是DNA）按大小進行分離、分析和制備的目的。 雖然對于蛋白質和小片段核酸，分辨率更高的垂直電泳（SDS-PAGE）是更好的選擇，但對于日常的DNA分析工作，水平電泳是實驗室需要用到的儀器。