琼脂糖凝胶计算器
根据 DNA 大小推荐凝胶浓度并计算凝胶配制。
琼脂糖凝胶浓度参考表
| 凝胶浓度 | 分离范围（kb） | 最佳范围（kb） |
|---|---|---|
| 0.5% | 1–30 kb | 10–30 kb |
| 0.7% | 0.8–12 kb | 5–10 kb |
| 1% | 0.5–10 kb | 3–7 kb |
| 1.2% | 0.4–7 kb | 2–5 kb |
| 1.5% | 0.2–4 kb | 0.5–3 kb |
| 2% | 0.1–3 kb | 0.2–1.5 kb |
| 3% | 0.05–1 kb | 0.1–0.5 kb |
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功能简介
琼脂糖凝胶计算器同时支持两个方向：给定目标 DNA 大小时推荐凝胶浓度并给出有效分离范围；给定浓度与体积时算出需要称取的琼脂糖粉与缓冲液用量。页面还提供一张基于经典分子克隆实践的浓度与可分辨片段范围对照表。它回答的正是实验台前最常出现的两个问题 —— 该配多少浓度的胶、要加多少粉。两个模式的算式都很简单，但浓度选错会直接导致条带分不开或跑出胶外，把这两件事放在同一个页面里可以省下一轮手工换算。
原理与公式
琼脂糖在水中形成含水网状结构，浓度越高孔径越小。DNA 带负电，在电场中向正极迁移，穿过网孔的速度大致随片段长度的对数减小 —— 片段越大走得越慢，长片段之间的差异在电泳上被压缩得越厉害。低浓度凝胶（约 0.5%）孔径大，能让 1 到 30 kb 的大片段彼此分开；高浓度凝胶（可达 3%）孔径小，适合分辨 50 到 1000 bp 的小片段。一旦超出适用区间，片段要么在前沿挤成一团，要么堆在加样孔附近几乎不迁移，这时换浓度比延长电泳时间有效得多。配胶则是纯粹的质量体积换算：这里的百分比是质量体积比（w/v），即每 100 mL 凝胶溶液中的琼脂糖克数，所以琼脂糖质量（g）= 浓度（%）× 体积（mL）÷ 100。1% 凝胶就是每 100 mL 电泳缓冲液加 1 g 琼脂糖。由于粉末本身体积可以忽略，缓冲液体积直接按凝胶体积计算即可。实际操作时把粉称入缓冲液、加热到完全溶解（看不到透镜状的未溶颗粒）、冷却到约 60 °C 再加核酸染料并倒胶 —— 温度过高会让染料降解，过低则凝胶会在倒胶前开始凝固。
演算示例
推荐浓度模式：输入目标大小 0.3 kb（即 300 bp 的菌落 PCR 产物），计算器推荐 1.5% 凝胶，有效分离范围 0.2 到 4 kb；如果需要把 300 bp 与 350 bp 分开，改用 2% 或 3% 能在小片段端获得更高分辨率。输入 9 kb 时推荐值为 0.7%，因为 9 kb 正好落在 0.7% 凝胶的最佳区间（5 到 10 kb）内；1.0% 通常也能跑，但 9 kb 已接近该浓度的分辨上限，条带位置会偏下。配胶模式：输入 1.5% 与 70 mL，得到 1.5 × 70 ÷ 100 = 1.05 g 琼脂糖，溶于 70 mL 1× TAE 或 TBE —— 这是小胶槽最常用的规格。最常见的 1%、100 mL 凝胶按同一算式正好得到 1 g。若要做一块更厚、加样孔更宽的胶用于切胶回收，把体积放大到 150 mL 并按同样比例加粉即可（1.5% 时为 2.25 g）。
适用场景
筛查几百 bp 的菌落 PCR 产物时，1.5% 到 2% 的凝胶能让目标条带与引物二聚体前沿明显分开，而默认的 1% 凝胶会把两者挤在一起。检查跨越数 kb 的质粒酶切结果时，0.7% 到 1% 的凝胶可以把大片段分开，而不是让它们堆在加样孔附近。判断连接反应是否成功时，低浓度凝胶对载体与插入片段之间几百 bp 的差别更敏感，能看出明显的位移。准备切胶回收时，配胶模式能算出配制更厚、体积更大凝胶所需的粉与缓冲液 —— 更厚的胶能容纳更宽的加样孔，切下的条带也更干净。做 Southern 印迹或长片段分析时，用低浓度胶配合降低电压、延长电泳时间，可以减少大片段之间的压缩效应。教学演示中则常用 1% 凝胶配合标准分子量梯度，让学生直观看到迁移距离与片段长度之间的对数关系。
常见问题
- 500 bp 的片段该用多少浓度的琼脂糖凝胶？
- 通常选择 1.5% 到 2%，这两个浓度都能分辨几百 bp 的片段，且电泳时间适中。1% 凝胶同样能看到条带，但相邻大小较难区分，所以只要需要分辨相近的小片段，就应提高浓度。
- 配 1%、100 mL 的凝胶需要多少琼脂糖粉？
- 1 克，因为这里的百分比是质量体积比，1% 即每 100 mL 加 1 g。应把粉称入缓冲液中而不是反向操作，加热至完全溶解、看不到透镜状颗粒，待溶液冷却到约 60 °C 再加染料并倒胶。
- 为什么大片段 DNA 在高浓度凝胶上跑不开？
- 因为孔径太小，大分子难以有效穿行。超出凝胶适用范围的片段迁移都极慢，会在加样孔附近堆成一条难以分辨的条带。解决办法是换用更低浓度的凝胶；对超过约 30 kb 的片段，还需要降低电压、延长电泳时间，或改用脉冲场电泳。
- 琼脂糖凝胶该用 TAE 还是 TBE 缓冲液？
- TAE 缓冲能力较弱，但对大片段的分辨率与迁移率更好，且切胶回收后对下游酶反应的干扰更小，因此是克隆工作的默认选择。TBE 缓冲能力更强，在长时间或高电压电泳中对小片段分辨更佳，但残留的硼酸可能抑制后续步骤中的酶反应。
- 配制 70 mL 的 1.5%（w/v）琼脂糖凝胶需要多少琼脂糖粉？
- 1.05 克。这里的百分比是质量体积比，所以质量等于浓度乘以体积再除以 100，即 1.5 × 70 ÷ 100 = 1.05 g 琼脂糖粉，溶于 70 mL 1× TAE 或 TBE 中。同一算式下，1% 的 100 mL 凝胶需要 1 g，0.7% 的 100 mL 凝胶需要 0.7 g。琼脂糖粉本身体积可忽略，不需要为此做体积修正。
- 9 kb 的 DNA 片段应该用多少浓度的琼脂糖凝胶？
- 0.7% 最合适：9 kb 正好落在 0.7% 凝胶的最佳区间（5 到 10 kb）内，该浓度的整体有效分离范围是 0.8 到 12 kb。1.0% 通常也能跑，但 9 kb 已接近这一浓度的分辨上限，条带会进入被压缩的那一段范围。这个大小的片段不要用 1.5% 及以上的浓度 —— 那些浓度是为小片段准备的，只会让条带停在加样孔附近。
- 配 50 mL 的 1.2% 琼脂糖凝胶需要多少琼脂糖粉？
- 0.6 克。这里的百分比是质量体积比，所以质量 = 浓度 × 体积 ÷ 100 = 1.2 × 50 ÷ 100 = 0.6 g 琼脂糖，溶于 50 mL 的 1× TAE 或 TBE。1.2% 的 50 mL 是小槽的体积，适合检查酶切结果；同样的算式下，标准的 1%、100 mL 凝胶需要 1 g。应把粉称入缓冲液，加热前先摇匀分散，并加热至完全溶解 —— 只要还能看到透镜状颗粒就说明尚未溶好，不能倒胶。
- 琼脂糖浓度如何影响分辨率？
- 浓度越高，凝胶网孔越细，越利于分辨短片段；浓度越低，网孔越疏，越能把长片段分开。0.7% 最佳范围是 5–10 kb，1% 约 0.5–10 kb，1.5% 约 0.2–3 kb，2%–3% 则适合 50–500 bp 的极小片段。在同一浓度下，可以通过降低电压、延长电泳时间以及减少每孔上样量来改善分辨，但更换浓度通常远比单纯延长电泳更有效。