琼脂糖电泳的“渔网孔径法则”：为什么跑 10 kb 大质粒要用 0.7% 稀胶，跑 100 bp 小片段却要配 3% 浓胶？
1972 年 12月12日 · 琼脂糖粉末（Agarose）、TAE/TBE 缓冲液与水平电泳槽
你知道吗？
在没有渔网的纯水电场里，100 bp 的小虾米和 10 kb 的蓝鲸游得一样快；配胶浓度的全部艺术，就是为你今天要抓的鱼量身定做那张琼脂糖渔网的网眼大小。
很多刚进实验室的同学不管今天跑什么 DNA 样品，闭着眼睛都是称 0.5 克琼脂糖倒进 50 毫升 TAE 里配一块“万能 1% 胶”。结果有一天，他要分离一条 80 bp 和一条 120 bp 的短小 PCR 产物，跑完 1% 胶一看，两条带糊成一团直接跑出胶底了；第二天他又要鉴定一颗 15 kb 的超大型慢病毒载体质粒，跑完 1% 胶一看，条带死死卡在加样孔下方一毫米处纹丝不动！
为什么琼脂糖胶浓度稍微差一个百分点，分离效果就天差地别？1972 年，荷兰阿姆斯特丹大学的 Cees Aaij 与 Piet Borst 在《Biochimica et Biophysica Acta》上发表了奠定现代琼脂糖凝胶电泳标准的参数圣经。
为什么在水溶液里自由泳动时，100 bp 的小 DNA 和 10,000 bp 的大 DNA 跑得一样快？因为每个脱氧核苷酸都带一个磷酸负电荷，DNA 的电荷与质量比（Charge-to-mass ratio）是绝对恒定的！
要想把它们按个头大小排座次，必须靠红藻提取的多糖——琼脂糖在冷却时通过氢键相互缠绕，织出一张充满三维微孔的“纳米级分子渔网（Molecular Sieve）”！这张渔网的平均孔径（Pore size）完全由琼脂糖浓度决定：0.7% 的稀胶网眼宽达 300–400 纳米，像捕鲸鱼的大网，能让 10–20 kb 的巨型质粒顺畅钻过，但小片段一溜烟就漏过去了；而 2.5%–3.0% 的高浓度胶网眼瞬间缩紧到 50 纳米以内，大质粒根本塞不进去，却能逼着 50–200 bp 的短 DNA 片段像钻荆棘丛一样一步一卡，从而把哪怕相差仅 20 bp 的小条带分得清清楚楚！