最初是指帶電膠體粒子在直流電場中移動的現象。但低分子帶電物質也有泳動現象，為瞭區別，後者曾叫做離子電泳。現在統稱電泳。利用電泳現象進行物質分離的技術也稱電泳，本文專指此技術，即電泳是分離、分析和鑒定混合物中帶電粒子（包括離子、高分子多價電解質、膠體粒子、病毒以至活細胞等）的技術。電泳分離基於粒子移動速度的不同，不涉及電極反應。雖然電沉積和電鍍等過程也有電泳現象，但其主要作用是電極反應，所以不叫電泳。

　　簡史　早在19世紀20年代已發現電泳現象，但直到1937年，瑞典的A.W.K.蒂塞利烏斯才創建瞭電泳技術。他設計的電泳儀價格高而笨重，分辨力也有限，於40年代末、50年代初又相繼發展瞭利用支持物進行的電泳，如濾紙電泳、醋酸纖維素膜電泳、瓊脂電泳，以及把後者與免疫擴散相結合的免疫電泳等。這些技術設備簡單，操作方便，有較高的分辨力，可利用染色、紫外吸收、放射性和生物活性測定等檢出被分離物，靈敏度高，選擇性強，在生化和臨床檢驗方面發揮瞭巨大作用。50年代後期，又先後出現瞭淀粉凝膠電泳和聚丙烯酰胺凝膠電泳。60年代後期，瑞典科學傢們又先後創立瞭在分離原理上有新特點的等電聚焦和等速電泳技術。現在，電泳已日益廣泛地應用於分析化學、生物化學、臨床化學、食品化學、毒物學、藥理學、酶學、免疫學、動物學、植物學、微生物學、遺傳學、細胞學以及分子生物學。

　　原理　電荷來源　固體和液體接觸時，二者之間產生電位差，固體表面帶一種電荷，周圍液體帶反符號電荷（稱為雙電層）。膠體表面的電荷可由於吸附液體中某種離子或其組成成分的相反符號的電荷不等量地進入溶液而引起。蛋白質等則由於其本身具有的功能團離解而帶電，蛋白質帶有正負兩種電荷（稱為兩性電解質）。

　　電動現象　雙電層的固定層和可移動層之間形成的電位差，稱為電動電位（也稱ζ電位），它的存在引起電動現象。當施加電壓時，如液體不動，則粒子運動就是電泳。將固體粒子（如多孔陶瓷）固定，液體就會流動，稱為電滲。當不施加電壓時，將固體粒子固定，強迫液體流動，則產生電位差，稱為流動電位。液體固定時，使粒子在其中運動也產生電位差，稱為沉降電位。

　　電泳速度　當粒子以恒速泳動時，推動力QE與阻力f相等，f＝6πrηv。電泳速度v為：

式中Q為凈電荷；E為電場強度；r為粒子半徑；η為介質粘度。

　　電泳遷移率　也稱淌度，遷移率μ是在單位電場強度作用下，單位時間內移動的距離：

式中d是移動距離；t是時間。泳動速度v＝d/t，代入上式，得：

v＝Eμ

在確定的條件下，某種離子的遷移率為常數，是該粒子的物化特征性常數。

　　有效遷移率　設某離子成分的離解度（即離解態對離解態與非離解態總和之比）為α。由於離解態與非離解態處於動態平衡中，所以每一個離子可以看成是在α時間內為離解的而在1－α時間內為非離解的，因為隻有在離解態才能電泳，所以有效遷移率為μα。

　　離解度與緩沖液pH的關系　離解度與pH的關系服從赫塞爾巴赫－亨德森公式：

式中Ka為弱酸的外觀離解常數；α為離解度。當pH＝pKa時，α接近0.5；pH大於pKa一個pH單位時，α接近0.9；大出兩個pH單位時，α接近0.99，即99％離解。上式適用於陰離子。如果是陽離子，則式中的“+”號改為“－”號，pH與pKa的關系也倒過來，即pH小於pKa時離解度大。

　　離子強度對電泳的影響　當緩沖溶液的離子強度低時，泳動速度高，生熱少；離子強度高時，粒子周圍相反符號的離子增多，使泳動速度變慢，且生熱多，但區帶較窄。

　　電泳生熱問題　熱對電泳有很大影響。溫度升高，遷移率和自由擴散增加，介質粘度降低。溫度升高1度，遷移率約增加2.4％。熱不穩定的生物材料電泳時，要解決散熱問題。

　　綜上所述，電泳移動依賴於很多參數，例如粒子本身的性質，包括大小、形狀、濃度、電荷、水化程度、離解度等，介質的條件如粘度、pH、離子強度和溫度等，以及電場情況如電場強度、電流純度、電泳時間等。在用支持物的電泳中影響因素更多，如支持物的吸附作用、不均一性、離子交換能力、電滲作用、虹吸作用、熱和蒸發作用等，而凝膠的阻力作用更為突出，它的分子篩作用使分辨力大為提高。

　　分類　按分離原理的不同，可分四大類（圖1）：

　　移界電泳　是蒂塞利烏斯最初建立的電泳。樣品與載體電解質在電泳開始前有清晰的界面，電泳過程中，不同成分泳動速度不同而先後形成不同的界面，走在最前面的達到部分地分離，其他大部分重疊（圖1a），相當色譜法中的前沿分析。這種方法早已不再使用。

　　區帶電泳　在一定的支持物上，於均一的載體電解質中，將樣品加在靠中部的位置。樣品中帶正或負電荷的離子分別向負或正極以不同速度移動，分離成區帶（圖1b）。相當色譜法中的洗脫。區帶電泳種類很多，現在應用最廣的要算各種形式的聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE）例如用PAGE作疫黴分類研究時，可得出不同種疫黴的凝膠盤狀電泳圖譜（圖2）。

圖2　七種疫黴的盤狀凝膠電泳圖譜

　　由於PAGE的高分辨力可以區分鏈長隻相差一個核苷酸的脫氧核糖核酸(DNA)片斷，可用PAGE進行DNA序列分析。例如，在這方面應用PAGE可得出花椰菜花葉病毒新疆分離物(CaMV-XJ)基因組DNA序列圖譜（圖3）。

圖3　花椰菜花葉病毒新疆分離物基因組DNA序列 蛋白質用十二烷基硫酸鈉(SDS)處理後再進行電泳，可按其分子量大小而分開，稱SDS-PAGE，分辨力也極高，並可代替超離心法來測定蛋白質的分子量。

　　等電聚焦　分離圖形(圖1c)與區帶電泳相象，但分離原理大不相同。在正、負極小室分別加酸和堿，中間放載體兩性電解質，它是一種人工合成的、具有不同等電點的復雜的混合物，並在電場中以等電點由低到高的順序從正極到負極自動形成pH梯度，而被分離物質則各自聚集在其等電點的位置上。區帶不擴散，越走越窄，因此分辨力極高。聚焦的原理是當兩性電解質處在低於其本身等電點的環境中則帶正電荷，向負極移動，移動到瞭高過其等電點的位置後，則又帶負電而向正極移動，最後必然聚焦在其等電點位置上不再移動，因此，不僅能分離很復雜的混合物，還能同時測出各成分的等電點；最初是在直立柱中進行，加蔗糖造成密度梯度以保持分離的區帶不再混合，現在多用聚丙烯酰胺凝膠（PAGIF）進行，也可以用瓊脂糖凝膠。凝膠形狀多采用薄層，也有用細柱的，近年來向超薄層和小型化發展。因超薄層散熱效果好，小型化距離短（3厘米），可提高場強（高達800伏/厘米），縮短時間（10分鐘），提高分辨力。例如用超薄層（厚50微米，長20厘米）凝膠分離某真菌酶制劑，可分出120多條帶，如把空白算上可達200條帶（圖4）。

圖4　真菌粗酶制劑超薄層（50微米）凝膠等電聚焦和光密度掃描圖譜

　　等速電泳　在兩個電極室中分別含有與被分離離子符號相同的先行離子（遷移率最大）和終止離子（遷移率最小），樣品在中間，全電泳系統中均有相同的對立離子。電泳達到平衡後，各離子區帶按遷移率大小順序先後排列，並保持一定的濃度比例等速前進（圖1d），相當色譜法中的置換。

　　等速電泳的原理是基於科爾勞施公式，該公式說明相鄰區帶中兩離子的濃度保持一定比值：

式中

c 1 -、 c 3 -為電泳平衡後兩相鄰區帶中陰離子的濃度； μ 1 -、 μ 3 -分別代表該兩離子的遷移率； μ +代表對立離子的遷移率。由於在一定條件下遷移率是常數，兩個濃度之比也是常數。如果開始時不符合此比值，則它會自動調整到此比值，也就是起始濃度高的會逐漸稀釋而區帶變寬，反之區帶變窄。這個公式在實際電泳中導致以下五個主要後果：①各種離子依遷移率大小順序先後排列，排列位置是其定性參數；②區帶寬度是其定量參數；③加入間隔離子使相鄰區帶分開，可以提高分辨力，能達到分離、純化制備的目的；④各離子區帶的濃度和比電導率按先後順序依次遞減，而場強、溫度和pH則依次遞增，均呈臺階狀(圖5)。用下表可以說明上述現象。

電泳

　　用c1-，c3-代表兩種離子或其濃度，已知μ1＞μ2，故c1-離子速度大，走在前面，因為c3-離子速度小，可以設想若c3-暫時跟不上去，則形成一個離子稀薄區，電阻加大。但通過兩區帶的電流是恒定的，根據歐姆定律，I＝E/R。R加大，E也加大，故E2＞E1。E2的加大使區帶2中的c3-速度加大(等於E2μ2)，立即趕上區帶1中的c1-離子，c1-的遷移率雖大，但因E1小，其速度等於E1μ1。平衡時E1μ1＝E2μ2，即等速前進。若c1-擴散入區帶2中，則因E2大，速度加大，而又回到區帶1中。若c3-擴展到區帶1中，則因E1小而速度減小又回到區帶2中，所以兩種離子始終能保持清晰的界面，並等速前進。

　　等速電泳可在毛細管中或凝膠中進行，分析蛋白質時可用載體兩性電解質作間隔離子。檢測方法可用紫外吸收、測溫度或溫差值(圖6)。分析人血清時，30～40分鐘可直接得出結果，用來作臨床檢驗是很有利的（圖7）。

　　展望　電泳技術正向高分辨力和微量化發展。新發展的雙向電泳(2DE)就是把不同電泳方法結合起來，例如把按等電點分離的PAGIF和按分子量分離的SDS－PAGE結合進行2DE分析，分辨力可大大提高，因為難得有兩種蛋白質等電點和分子量均相同。人纖維母細胞的蛋白質用2DE可分離出2500～3000種成分。如果用前述的超薄層PAGIF進行2DE分析，則其潛力可分離數萬個蛋白質。最近又發展瞭銀染色技術，其靈敏度與放射自顯影相當，還可以配合計算機分析圖譜，效率更高。雙向電泳可以獲得蛋白質的全信息，不僅在生物基礎學科（如細胞生物學、遺傳學、胚胎發育和系統發育等）的研究中起重要作用，在臨床診斷中也可用以查出由於某一蛋白質改變而引起的疾病，在遺傳病和癌變診斷中有可能發揮重要作用。