SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）是一种广泛应用的生物化学技术，主要用于蛋白质的分离和分析，特别是在分子生物学和蛋白质组学领域。它的核心原理在于利用聚丙烯酰胺凝胶的分子筛效应和SDS（十二烷基硫酸钠）对蛋白质的变性及电荷标准化作用。
聚丙烯酰胺是一种高分子聚合物，通过过硫酸铵（APS）和 TEMED（四甲基乙二胺）引发聚合反应，形成凝胶网络结构。在这个过程中，APS提供自由基，使得丙烯酰胺和双丙烯酰胺能够聚合。凝胶的孔径大小可以通过调整丙烯酰胺和双丙烯酰胺的比例来控制，这直接影响到蛋白质分子的分离效率。
SDS是一种阴离子去污剂，它与蛋白质结合时会按照一定的比例包裹蛋白质分子，使蛋白质带上大量的负电荷，这些负电荷远超过蛋白质原有的电荷，从而消除蛋白质间的电荷差异。此外，SDS还会使蛋白质分子线性化，破坏其天然构象，使得蛋白质的迁移率主要取决于分子质量，而不受电荷、形状等因素影响。因此，SDS-PAGE可以实现蛋白质分子量的准确测定。
在不连续系统中，电泳凝胶分为两层：上层的浓缩胶和下层的分离胶。浓缩胶具有较大的孔径，pH约为6.7，它的作用是将样品中的蛋白质浓缩成一条狭窄的带，提高后续分离的效率。而分离胶则具有较小的孔径，pH约为8.9，通过分子筛效应和电荷效应，根据蛋白质分子量大小和电荷差异来进一步分离蛋白质。
缓冲系统的选择对于电泳过程至关重要。不连续缓冲系统，如Ornstein和Davis设计的经典系统，使用Tris-HCl和Tris-甘氨酸，能够在浓缩胶和分离胶之间形成电导率和电位梯度的差异，推动蛋白质分子向前移动并在分离胶中根据大小分离。
在电泳过程中，氯离子和甘氨酸离子分别作为移动界面的先锋和后卫，形成一个有利于蛋白质迁移的环境。甘氨酸在高pH值下更容易离子化，其离子穿越蛋白质复合物并推动它们在分离胶中进一步分离。
总结来说，SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳是基于聚丙烯酰胺凝胶的物理特性以及SDS对蛋白质的标准化处理，实现蛋白质分子量的精确测定和高效分离。该技术在生物科学研究中扮演着不可或缺的角色，是鉴定、定量和比较蛋白质的重要手段。
