1．性能

　　聚丙烯酰胺凝胶的机械强度好，有弹性，透明，相对地化学稳定，对pH和温度变化较稳定，在很多溶剂中不溶，是非离子型的，没有吸附和电渗作用。原料成分要采用高纯度制品，通过改变浓度和交联度，可以控制孔径变动在极广泛的范围，并且制备凝胶的重复性好，由于纯度高及不溶性，因此还适于少量样品的制备，不致污染样品。

　　2．制备原理

　　聚丙烯酰胺是用丙烯酰胺（acrylamide，简称Acr）和交联剂甲叉双丙烯酰胺（N，N，N＇，N＇-methylene bisacrylamide，简称Bis）在催化剂的作用下聚合而成。它们的结构式见下页。

　　聚丙烯酰胺凝胶聚合的催化体系有两种：

　　（1）化学聚合：化学聚合的催化剂通常多采用过硫酸铵（ammonium persulfate，简称AP）或过硫酸钾，此外还需要一种脂肪族叔胺作为加速剂，最有效的加速剂为N，N，N＇，N＇-四甲基乙二胺（N，N，N＇，N＇-tetramethyl ethylenediamine，简称TEMED），其次为三乙醇胺及二甲氨基丙腈（3-dimethylaminopropionitrile，简称DMPN）。在叔胺的催化下，由过硫酸铵形成氧的自由基，后者又使单体形成自由基，从而引发聚合作用。叔胺要处于自由碱基状态下才有效。所以在低pH时，常会延迟聚合作用。分子氧阻止链的延长，妨碍聚合作用，一些金属离子也能抑制聚合。冷却可以使聚合速度变慢。通常控制这些因素使聚合在1小时内完成，以便使凝胶的性质稳定。

　　（2）光聚合：光聚合通常用核黄素为催化剂。不一定加TEMED即能聚合，但加入则可加速聚合。

　　光聚合通常需要有痕量氧存在，核黄素经光解形成无色基。后者被氧再氧化形成自由基，从而引发聚合作用。但过量的氧会阻止链长的增加，应该避免过量的氧存在。

　　光聚合通常用日光灯或普通钨丝灯泡作光源，直接日光或室内强散射光也可以。

　　用核黄素进行光聚合的优点是：①核黄素的用量很低（1毫克/100毫升）；②通过光照可以预定聚合时间，但光聚合的凝胶孔径较大，而且随时间延长而逐渐变小，不太稳定，所以用它制备大孔凝胶较适合。化学聚合的凝胶孔径较大，因而采用过硫酸铵-TEMED催化系统制备小孔凝胶（分离胶），而且制备的重复性好。

　　3．凝胶浓度和交联度与孔径大小的关系

　　凝胶浓度与被分离物的分子量大小的关系，大致范围如表15-1。

　　常用的所谓标准凝胶是指浓度为7.5%的凝胶，大多数生物体内的蛋白质在此凝胶中电泳能得到满意的结果。当分析一个未知样品时，常常先用7.5%的标准凝胶或用4～10%的凝胶梯度来试测，而后选出适宜的凝胶浓度。

　　凝胶的机械性能、弹性是否适中是很重要的，胶太软易于断裂，尤其在制作板型电泳的薄片状凝胶时，太软很难操作。太硬则脆，也易折断。凝胶的透明度、粘着度是否合适也影响分离效果。凝胶的机械性能、弹性、透明度和粘着度取决于凝胶总浓度和Acr与Bis两者之比例。

　　凝胶密度或凝胶浓度，可以用二个字母T和C来定义。T代表丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺二个单体的总百分浓度。C代表总浓度T中交联剂Bis的百分浓度。Hjertern S.推导出如下这个式子，用以计算凝胶的用量。

　　（三）几种染料的性能及染色原理

　　1．氨基黑10B（amino black 10B）

　　C22H13O12N6S3Na3

　　MW=715，λmax=620～630nm。氨基黑是酸性染料，其磺酸基与蛋白质反应构成复合盐。是最常用的蛋白质染料。但用氨基黑染SDS-蛋白质时效果不好。另外，氨基黑染不同蛋白质时的着色度不等，色调不一（有蓝、黑、棕等），作同一凝胶柱的扫描时误差较大，需要对各种蛋白质作出本身的蛋白质-染料量（吸收值）的标准曲线。

　　2．考马斯亮蓝R250（Coomassie brilliant blue R250）。C45H44O7H3S2Na，MW=824， λmax=560～590nm。染色灵敏度比氨基黑高5倍。尤其适用于SDS电泳微量蛋白质染色。但蛋白质浓度超出一定范围时，对高浓度蛋白的染色不符合Beer定律，用作定量分析时要注意这点。

　　3．考马斯亮蓝G250，又名Xylene brilliant cyaninG。比考马斯亮蓝R250多二个甲基。MW=854；λmax=590～610nm。染色灵敏度不如R250，但比氨基黑高3倍。优点在于它在三氯乙酸中不溶而成胶体，能选择地染色蛋白而几乎无本底色。所以常用于需要重复性好和稳定的染色，适于作定量分析。

　　4．1-苯胺基-8-萘磺酸（1-anilino-8-naphthalene sulfonic acid，简称ANS），本身无荧光，但与蛋白质结合后则产生荧光。电泳后，取出凝胶入在平皿中，用此染料溶液浸1～3分钟，用长波紫外灯照射时，产生黄色荧光。可显示蛋白质100微克，如果不明显，可将凝胶取出暴露于空气或盐酸气中，或浸没在3mol/L盐酸中几秒至2分钟，使表面蛋白质稍变性，然后再用ANS染色，这样可显示蛋白质20微克。

　　这样的染色优点是可保留凝胶内部的酶和抗体的活性。可将该区带切下来进行酶活力测定；也可直接把凝胶捣碎研细，用作抗原来注射动物，聚丙烯酰胺不影响抗体的产生。

　　聚丙烯酰胺盘状电泳具有使样品区带浓缩变窄的作用，所以分辨力高，在很多情况下超过超速离心和常用的层析及一般电泳技术；设备简单，样品量小（1～100微克）；时间短，操作方便，可分离物质的分子大小范围广泛，由多肽到核糖核蛋白体及病毒都可以分离，亦可改变为超微量测定（10-9～10-12克），并可结合SDS来测定蛋白质亚基分子量；或测定核酸等的分子量。这种方法现在几乎代替了超速离心沉降法。它还可以结合等电点聚焦电泳以提高分辨率。

　　聚丙烯酰胺凝胶盘状电泳用途较广，对生物高分子化合物能进行分离、定性、定量分析，又能用于制备毫克水平的材料。