一、基本原理

不同带电颗粒，因其所带电荷的性质和多少、形状和大小等差异，使其在同一电场强度、相同的支持介质和缓冲液的条件下，各自的泳动速度不同，从而使各种不同的带电颗粒如蛋白质、核酸等生物大分子得以分离。带电颗粒在电场中泳动速度以迁移率(mobility)表示。故迁移率可定义为带电颗粒在单位电场强度下的泳动速度，是指在1V／m的电场作用下，带电颗粒每钟移动的距离(m)，其移动速率为m／s，迁移率以m2／(V·s)表示。而在实际应用中以cm2／(V·s)表示，因此通过测量d、l、V、t，便可计算迁移率。

二、影响颗粒电泳速度的因素

1．测试样品

(1)电荷

在电场中，带电颗粒向各自相反方向的电泳动。若同时带有正、负两种电荷,其移动方向取决于净电荷，其迁移率与净电荷的大小成正比。大部分生物大分子如蛋白质都带有阴离子和阳离子基因，是典型的两性电解质。带电的性质和多少取决于该物质的pKa、溶液的pH值及离子强度。

(2)颗粒大小、形状和分子量

大的球形分子，在固相或凝胶稳定的基质中，在非常稀的溶液中，其迁移率与球的半径成反比。而分子量小于5000的肽类或离子，其迁移率与颗粒半径的平方成反比，或与其分子量的2／3次方成反比。其迁移率与颗粒净电荷和分子大小的关系,同样大小的分子，因其形状不同，如纤维蛋白与球蛋白，在电泳时，与周围介质的磨擦力和静电力不同，迁移率也不同。

2．电场强度

电场强度是指每1厘米的电位降，故又称电位梯度，以V／cm表示。电场强度对泳动速度起决定性作用。在一定范围内，电场强度愈高，带电颗粒泳动愈快，根据不同电泳所需电场强度，可分为常压电泳和高压电泳。常压电泳一般在100～500V，高压电泳一般为500～10000V。纸电泳、醋酸纤维电泳、聚丙烯酰胺和琼脂糖凝胶电泳只需200～500V,而固相pH值梯度等电聚焦电泳则需要3000～5000V高压。电压与支持介质的长度有关，而电流与支持介质的横截面(或宽度)成正比。大部分电泳用恒压控制电场强度。在做管状圆盘电泳时，一般用调节每管的电流(mA)控制电场强度，在电泳过程中，保持稳定的电场强度或稳定的电流，是电泳成功与否的重要条件。

3．缓冲液

(1)pH值

溶液的pH值直接影响带电颗粒的解离程度，并决定其所带净电荷的性质和多少。氨基酸、蛋白质均为可解离的两性分子，pH值离等电点越远，则颗粒所带的净电荷越多，泳动速度愈快。当在某一pH值时，蛋白质分子所带的正电荷数恰好等于负电荷数，即净电荷等于零时，蛋白质在电场中不移动。此时溶液的pH值，即为该蛋白质的等电点。因此，在分离蛋白质混合物时，应选择合适的pH值，使各种蛋白质所带的电荷差异较大而彼此分开。在电泳过程中，为了使溶液的pH值保持恒定，必须选用缓冲溶液。

(2)离子强度

离子强度高，迁移率小，反之则大。但离子强度过低时，迁移率反而会因导电度的降低而减少，一般适宜的离子强度为0.02～0.20。缓冲液离子强度的选择，取决于待测样品的组分。其缓冲作用应在整个电泳过程使pH值保持恒定。当增加离子强度时，使分离得到的蛋白区带更窄或斑点更为集中。

4．溶液的温度和黏度

因溶液的黏度与温度有关，故温度间接影响电泳迁移率。在0～5℃时，温度升高l℃，水的黏度下降约3％，而在室温时，温度的改变对黏度影响较小。因此迁移率随温度的升高而增加。当电流通过支持介质和缓冲液时，会放出大量的热量，而热量随电压和离子强度的增加而加大，当热量增至一定程度时，其产生的温度梯度在电泳槽中会导致分离区带失真，故在使用高压和高离子强度缓冲液电泳时，必须使用冷却装置。

5．电内渗

在电场作用下，液体对于固体支持介质的相对移动称电内渗(eletroendosmosis，EEO)。由于固体支持介质吸附水中的正或负离子，使溶液带电，在电场下，溶液就向一定的方向移动，产生电渗现象。

如在纸电泳中，滤纸吸附羟基使表面带负电荷，而与纸接触的水溶液带正电荷，此时液体便向负移动，并携带颗粒(包括中性颗粒)同时移动，故在电泳时颗粒泳动的表面速度是颗粒本身的电泳速度与由于水溶液移动产生的电渗速度的矢量和。当电内渗向负移动时，带正电的颗粒也向负移动，则其表观移动速度将比电泳速度快，若颗粒原向正移动，则表观速度将比电泳速度慢。为校正这一误差，可用中性物质如葡聚糖、糊精与样品同时做电泳，然后将中性物质的移动距离扣除后再测量泳动距离。

电内渗因支持介质表面带电基团的多少而异，在琼脂糖凝胶中，能看到较明显的电内渗现象，而在聚丙烯酰胺凝胶电泳中，电内渗现象可以忽略不计。因此，在做大分子物质等电聚焦时，必须使用电内渗很小的琼脂糖，电内渗大的琼脂糖会使pH值梯度向阴漂移，得不到正确的等电点。sjgma试剂手册在琼脂糖规格中均标出电内渗(EEO)值，应根据不同实验要求选用不同规格的琼脂糖。

6．分子筛效应

在不同浓度和交联度的凝胶中，其孔径大小不同，通过分子筛效应可将不同大小的颗粒进行分离，其分离机制是小分子通过凝胶微孔，而大分子颗粒难通过微孔而使迁移阻滞，从而将被分离的颗粒，按分子大小的顺序排列进行分离。