Điện di gel là một phương pháp để tách và phân tích các đại phân tử (DNA, RNA và protein) và các mảnh của chúng, dựa trên kích thước và điện tích của chúng. Nó được sử dụng trong hóa học lâm sàng để phân tách các protein bằng cách nạp và / hoặc kích cỡ (agarose IEF, về cơ bản kích thước độc lập) và trong sinh học và sinh học phân tử để phân tách một quần thể hỗn hợp các đoạn DNA và RNA theo chiều dài, để ước lượng kích thước DNA và RNA các mảnh vỡ hoặc để tách các protein bằng cách sạc.
Các phân tử axit nucleic được tách ra bằng cách sử dụng một điện trường để di chuyển các phân tử tích điện âm qua một ma trận agarose hoặc các chất khác. Các phân tử ngắn hơn di chuyển nhanh hơn và di chuyển xa hơn các phân tử dài hơn vì những phân tử ngắn di chuyển dễ dàng qua các lỗ của gel. Hiện tượng này được gọi là sàng. Protein được tách ra bằng cách tích điện trong agarose bởi vì các lỗ chân lông của gel quá lớn để sàng các protein. Điện di gel cũng có thể được sử dụng để tách các hạt nano.
Quá trình điện di gel sử dụng gel như một môi trường chống ồn và / hoặc môi trường sàng trong quá trình điện di, sự di chuyển của một hạt tích điện trong một điện trường. Gel ngăn chặn sự đối lưu nhiệt do ứng dụng của điện trường, và cũng có thể hoạt động như môi trường sàng lọc, làm chậm sự di chuyển của các phân tử; gel cũng có thể chỉ đơn giản là phục vụ để duy trì sự tách rời hoàn thành, do đó vết bẩn sau điện di có thể được áp dụng. Quá trình điện di DNA DNA thường được thực hiện cho các mục đích phân tích, thường là sau khi khuếch đại DNA thông qua phản ứng PCR (polymerase chain reaction), nhưng có thể được sử dụng làm kỹ thuật chuẩn bị trước khi sử dụng các phương pháp khác như quang phổ khối, RFLP, PCR, cloning, , hoặc Nam blotting cho đặc tính hơn nữa.
Cơ sở vật lý
Tổng quan về điện di Gel.
Nói một cách đơn giản, điện di là một quá trình cho phép phân loại các phân tử dựa trên kích thước. Sử dụng điện trường, các phân tử (như DNA) có thể được thực hiện để di chuyển qua một gel làm từ thạch hoặc polyacrylamide. Điện trường bao gồm một điện tích âm ở một đầu đẩy các phân tử qua gel, và một điện tích dương ở đầu kia kéo các phân tử qua gel. Các phân tử được sắp xếp được đưa vào một giếng trong vật liệu gel. Gel được đặt trong buồng điện di, sau đó được kết nối với nguồn điện. Khi dòng điện được áp dụng, các phân tử lớn di chuyển chậm hơn qua gel trong khi các phân tử nhỏ hơn di chuyển nhanh hơn. Các phân tử có kích thước khác nhau hình thành các dải khác biệt trên gel.
Thuật ngữ “gel” trong trường hợp này đề cập đến ma trận được sử dụng để chứa, sau đó phân tách các phân tử mục tiêu. Trong hầu hết các trường hợp, gel là một polyme chéo, có thành phần và độ rỗng được chọn dựa trên trọng lượng và thành phần cụ thể của mục tiêu được phân tích. Khi tách protein hoặc các axit nucleic nhỏ (DNA, RNA, hoặc oligonucleotides), gel thường bao gồm các nồng độ khác nhau của acrylamide và một chất liên kết chéo, tạo ra các lưới lưới polyacrylamide có kích thước khác nhau. Khi tách axit nucleic lớn hơn (lớn hơn vài trăm bazơ), ma trận ưu tiên là agarose tinh khiết. Trong cả hai trường hợp, gel hình thành nên một dạng ma sát rắn nhưng vẫn có lỗ. Acrylamide, trái ngược với polyacrylamide, là một chất độc thần kinh và phải được xử lý bằng các biện pháp phòng ngừa an toàn thích hợp để tránh bị ngộ độc. Agarose bao gồm chuỗi carbohydrate không nạp chất lỏng mà không có liên kết chéo kéo theo gel có lỗ chân lông lớn cho phép phân tách các đại phân tử và các phức đại phân tử. 
Electrophoresis đề cập đến lực điện từ (EMF) được sử dụng để di chuyển các phân tử qua ma trận gel. Bằng cách đặt các phân tử trong các giếng trong gel và đặt điện trường, các phân tử sẽ di chuyển qua ma trận ở các tỷ lệ khác nhau, được xác định chủ yếu bằng khối lượng của chúng khi tỷ lệ tính thành khối lượng (Z) của tất cả các loài đều đồng đều. Tuy nhiên, khi các điện tích không đồng đều thì trường điện tạo ra bởi quá trình điện di sẽ ảnh hưởng đến các loài có các điện tích khác nhau và do đó sẽ thu hút các loài theo các điện tích của chúng là ngược lại. Các loài được tích điện dương sẽ di chuyển về phía cực âm bị tích điện âm (vì đây là điện phân hơn là tế bào điện). Nếu các loài này bị tích điện âm, chúng sẽ di chuyển theo cực dương tích điện tích
Nếu một số mẫu được đổ vào các giếng liền nhau trong gel, chúng sẽ chạy song song với từng làn đường riêng biệt. Tùy thuộc vào số lượng các phân tử khác nhau, mỗi làn xe cho thấy sự phân tách các thành phần từ hỗn hợp ban đầu là một hoặc nhiều dải khác biệt, một dải cho mỗi bộ phận. Sự tách rời các bộ phận không hoàn chỉnh có thể dẫn đến các dải chồng chéo hoặc các vết bẩn khó phân biệt đại diện cho nhiều thành phần không được giải quyết Các băng tần ở các làn đường khác nhau kết thúc ở cùng một khoảng cách từ các phân tử chứa ở trên cùng đi qua gel với cùng tốc độ, mà thường có nghĩa là chúng có kích thước tương đương nhau. Có sẵn các marker kích thước phân tử có chứa hỗn hợp các phân tử với các kích thước đã biết. Nếu như một điểm đánh dấu được chạy trên một làn trong gel song song với các mẫu không xác định, các băng tần quan sát có thể được so sánh với các điểm không xác định để xác định kích thước của chúng. Khoảng cách một ban nhạc di chuyển xấp xỉ tỷ lệ nghịch với logarit của kích thước của phân tử.
Có những giới hạn đối với kỹ thuật điện di. Kể từ khi đi qua hiện tại thông qua gel gây nóng, gel có thể tan chảy trong quá trình điện di. Điện di được thực hiện trong các dung dịch đệm để giảm sự thay đổi pH do điện trường, điều này rất quan trọng vì lượng DNA và RNA phụ thuộc vào độ pH, nhưng chạy quá lâu có thể làm giảm khả năng đệm của dung dịch. Cũng có những hạn chế trong việc xác định trọng lượng phân tử bằng SDS-PAGE, đặc biệt nếu bạn đang cố gắng tìm ra một MW của một protein không rõ. Có một số biến số sinh học khó hoặc không thể giảm thiểu và có thể ảnh hưởng đến sự di chuyển điện di. Các yếu tố như vậy bao gồm cấu trúc protein, sửa đổi sau khi chuyển đổi, và thành phần axit amin. Ví dụ, tropomyosin là một protein có tính axit di chuyển bất thường trên gel SDS-PAGE. Điều này là do dư lượng axit bị đẩy lùi bởi SDS có điện tích âm, dẫn đến tỷ lệ khối lượng và phí di chuyển không chính xác. Hơn nữa, các chế phẩm khác nhau của vật liệu di truyền có thể không di chuyển liên tục với nhau, vì các lý nhân hình thái hoặc các lý do khác.