凝胶电泳是一种实验室技术，通过脱氧核糖核酸、RNA 和蛋白质在电场作用下穿过多孔凝胶时的迁移差异，将它们分离。凝胶起到分子筛的作用，而分子的大小、电荷和形状差异都会影响其迁移。分离后的组分经检测后呈现为条带或斑点。这项技术既可用于分析测定，也可用于回收特定分子，以便进一步研究。(genome.gov)
物理原理
电泳是带电粒子在电场作用下通过介质迁移的现象。带负电的分子向正电极（阳极）迁移；带正电的分子向负电极（阴极）迁移。多孔凝胶会阻碍分子的运动；在条件相当的情况下，大分子通常比小分子受到的阻滞更明显。因此，分离结果既取决于电泳迁移率，也取决于分子与凝胶网络之间的相互作用。(genome.gov)
缓冲溶液提供导电离子，并有助于将酸碱度维持在受控范围内。缓冲液组成、凝胶浓度、电场强度和电泳时间都会影响分辨率。较高的凝胶浓度通常有利于分离较小的核酸片段，而较低的浓度则适合较大的片段。电功率过高可能导致发热和迁移异常，而非仅仅加快有效分离。(bio-rad.com)
凝胶材料
琼脂糖和聚丙烯酰胺是主要的凝胶材料。加热后的琼脂糖溶液冷却时会形成水合网络，常用于常规核酸分离。其浓度决定了适宜分离的片段大小范围。琼脂糖凝胶通常制成水平放置的板状凝胶，其中设有用于加入样品的加样孔。(thermofisher.com)
聚丙烯酰胺是一种交联聚合物，其孔隙结构由配方决定。聚丙烯酰胺凝胶电泳简称 PAGE，广泛用于蛋白质分离，也用于需要高分辨率分离的较短核酸。蛋白质 PAGE 通常采用夹在两块板之间、垂直放置的板状凝胶。梯度凝胶中的聚合物浓度沿迁移路径逐渐升高，从而扩大单块凝胶能够分辨的分子大小范围。(thermofisher.com)
核酸分离
DNA 和 RNA 的磷酸骨架带负电，因此通常向阳极迁移。对于结构相近的线性 DNA 片段，在适宜凝胶中的迁移主要取决于长度；在相同电泳时间内，较短的片段通常迁移得更远。由已知长度片段组成的分子大小标准，可作为估算样品片段大小的参照。(thermofisher.com)
分子构象会使这一关系变得复杂。质粒可呈超螺旋、带切口的环状或线性 DNA 等形式；即使碱基对数相同，这些形式的迁移行为也可能不同。因此，线性 DNA 分子大小标准未必能准确估算未经切割的质粒大小。分离单链核酸时，采用变性条件可减小二级结构的影响。(thermofisher.com)
脉冲场凝胶电泳通过周期性改变电场方向来分离非常大的 DNA 分子。不同分子重新定向的速率不同，因此能够分离常规固定方向电泳难以有效分辨的片段。这种方法可分辨大小达到兆碱基级别的 DNA。(bio-rad.com)
蛋白质分离
在SDS-PAGE中，十二烷基硫酸钠使蛋白质变性，并与其多肽链结合，使不同蛋白质的电荷与质量之比近似一致。因此，分离主要取决于分子大小。还原剂还可断开二硫键，使由二硫键连接的肽链彼此分离。非还原 SDS-PAGE 不进行这一步还原处理，但仍属于变性方法。通过与蛋白质标准比较迁移位置，得到的是表观分子质量，而非精确测量值。(thermofisher.com)
非变性 PAGE避免了 SDS-PAGE 所采用的强变性条件，可保留蛋白质复合物及部分生物活性。迁移行为由电荷、大小和形状共同决定，因此通常不能仅凭条带位置判断分子质量。这种方法可用于研究蛋白质亚基之间的结合关系，也可保留样品以便随后测定活性。(thermofisher.com)
双向凝胶电泳结合了两种分离原理。通常先通过等电聚焦，使蛋白质沿 pH 梯度按其等电点分离；在等电点处，蛋白质的净电荷为零。随后，在与第一向垂直的方向上进行 SDS-PAGE，按表观分子质量进一步分离。形成的斑点图谱为蛋白质组学中复杂混合物的分离提供了一种手段。(bio-rad.com)
检测与应用
典型流程包括凝胶制备、样品和分子大小标准的准备、电泳、显色或成像，以及图像记录。上样液通常含有增加密度的组分和示踪染料；染料用于指示电泳进程，但本身并不能识别样品分子。核酸染色后，通常根据所用染料，在紫外光或蓝光照射下进行检测。(thermofisher.com)
蛋白质可通过考马斯染料染色、银染或荧光染色来显现。这些方法在灵敏度、定量范围以及与后续分析的兼容性方面各不相同。在经验证的检测范围内，条带强度可用于估算相对含量，但染色和成像条件会影响测量结果。(thermofisher.cn)
应用包括检查聚合酶链式反应产物、分析核酸片段化情况、分离特定 DNA 片段，以及评估蛋白质制备样品。分离后的蛋白质可转移至膜上进行蛋白质印迹检测，也可从凝胶中切取并处理，再通过质谱法进行鉴定。(thermofisher.com)
结果解读与局限性
一条条带不一定只代表一种分子：不同分子可能具有相近的迁移率。反过来，同一种 DNA 也可能因构象不同而形成多条条带。样品上样过量、盐含量过高、缓冲液不合适或电泳条件不当，都可能导致拖尾或条带变形。因此，对结果的判断应结合分离体系和参照标准，而不能仅依据可见条带的数量或位置。(thermofisher.com)