电泳现象是由F.F.von罗伊斯[注]于1808年首先发现的,他观测到含水黏土能在电场中移动。后来的研究表明,有机、无机离子,蛋白,核酸,各种胶粒乃至细胞等都会在水溶液中发生电迁移,说明电泳是带电粒子的共同特征。电泳最早被用于酶等蛋白质类样品的等电点鉴定,后来被用于细胞研究并发展出显微电泳方法。现代意义的电泳方法则发源于A.蒂塞利乌斯的移界电泳技术。该法始建于1926年,其技术细节和对血清蛋白的分离结果则公布于1937年。20世纪50年代后,电泳方法开始全面稳步发展,各种新的方法不断涌现,如纸电泳、薄层电泳、等电聚焦、圆盘电泳、等速电泳、免疫电泳、凝胶电泳、双向电泳等,相关的染色、印迹转移检测等方法也先后推出,构成了完整的分析方法体系。电泳的发展还促成了蛋白质化学的建立。
电泳分离技术包含很多种类,仪器结构不尽相同,但都必须包含:正、负电极槽,分离室,直流(或脉冲)电源,系统控制等部分。分离室与电极槽通过缓冲溶液连通,电极槽则通过铂电极和导线与直流电源连接,整体构成导电回路。
电泳可以按原理分为移动界面电泳、等速电泳、区带电泳和等电聚焦电泳;也可以按分离介质状态分为自由溶液电泳、凝胶电泳、蛋白质电泳、核酸电泳、免疫电泳、芯片电泳、纸电泳等,其中凝胶电泳的应用最广泛。移动界面电泳属于自由溶液电泳。电泳还可以按分离通道的形状、位置、介质流动性质等分成不同的类型,如毛细管电泳、连续流电泳、介电电泳。工作中遇到的电泳方法多取混合称谓,如毛细管电色谱、胶束电动色谱、微乳液电动色谱。
电泳特别适用于生物大分子的分离分析,已经成为蛋白质、核酸等研究的基础判别方法,在生物、医学、临床诊断、分子生物学等领域起着不可替代的作用。电泳也是蛋白质等物质纯度和分子量的鉴定标准之一。在蛋白质研究中,电泳的应用包括:蛋白质种类、等电点、纯度或含量的鉴定,分子量测定,分离与制备等。双向电泳是蛋白质组学研究的高通量主力工具之一。电泳在基因相关研究中的应用包括:DNA测序,基因突变、基因多态性等研究,双链DNA分离,DNA和RNA的制备等。特大片段核酸等的分离,往往需要采用脉冲电泳。电泳在生物和生命科学研究中的应用已经无所不在,但在化学中的应用却以毛细管电泳居多。