一、来源与结构 

      琼脂（Agar）和琼脂糖（Agarose）都源自红藻（如石花菜、江蓠）的细胞壁多糖，但它们的化学组成截然不同。琼脂是天然混合物，由琼脂糖（约70%）和琼脂胶（agaropectin，约30%）组成，后者含硫酸基团和羧酸基团，带有负电荷；而琼脂糖则是通过反复纯化去除琼脂胶后的中性线性多糖，仅由D-半乳糖和3,6-脱水-L-半乳糖交替连接而成。

二、物理化学性质

1.凝固与熔化温度： 

•琼脂的凝固温度约32-40℃，熔化温度85℃以上，高温下稳定性强，适合需要反复加热的微生物培养基； 

•琼脂糖凝固温度更低（约28-36℃），熔化温度62-65℃，对温度敏感的特性使其更适合DNA电泳（避免高温损伤核酸）。 

2.凝胶强度与透明度： 

•琼脂凝胶强度高（≥900 g/cm²），但透明度差，常呈乳白色，胶体内杂质可能干扰光学检测；

 •琼脂糖凝胶透明度接近玻璃（透光率＞90%），但强度较低（普通琼脂糖约300 g/cm²），高纯度低电渗型号可减少DNA拖尾。 

3.电渗效应： 

•琼脂因含带电的琼脂胶，电泳时会产生强烈电渗流，导致小分子物质反向迁移，完全不适合核酸分离； 

•琼脂糖经脱硫处理，电渗效应极低（尤其是低熔点琼脂糖），能确保DNA条带按分子量精准分离。

三、应用场景

1.琼脂： 

•微生物培养：1.5-2%琼脂配制固体培养基，支撑细菌菌落生长，耐高温灭菌（121℃ 20分钟不分解）； 

•食品工业：果冻、软糖的胶凝剂，利用其高凝胶强度和耐酸碱性；

•植物组培：添加激素后支持愈伤组织分化，成本低于琼脂糖。

2.琼脂糖： 

•核酸电泳：0.8-2%琼脂糖凝胶分离DNA片段，EB或GelRed染色后紫外观察； 

•蛋白质纯化：4%琼脂糖微球（如Sepharose）用于亲和层析，偶联抗体或镍离子捕获目标蛋白； 

•细胞3D培养：低熔点琼脂糖（37℃液态）包裹细胞，模拟体内微环境研究肿瘤侵袭。

四、如何选择

1.实验目的优先：

 •培养细菌/真菌 → 选琼脂； 

•核酸电泳/蛋白纯化 → 选琼脂糖。

2.纯度要求： 

•普通微生物实验用工业级琼脂（灰分＜5%）； 

•分子生物学实验必须用高纯度琼脂糖（硫酸盐含量＜0.3%）。

3.凝胶强度： 

•需要支撑大体积培养基（如大号培养皿） → 高凝胶强度琼脂（如1.5%浓度）； 

•需快速凝固的染色体步移实验 → 快速凝固琼脂糖（如SeaKem LE）。

4.透明度需求：

•激光共聚焦观察细胞 → 低背景荧光琼脂糖（如NuSieve GTG）； 

•普通菌落计数 → 常规琼脂即可。

5.特殊功能： 

•DNA回收 → 低熔点琼脂糖（熔化温度≤65℃）； 

•抗回生（抑制凝胶重复凝固） → 添加卡拉胶的复合琼脂。

6.成本控制： 

•高通量筛选 → 低成本琼脂（价格约为琼脂糖的1/10）； 

•精密实验 → 投资高纯度琼脂糖（避免杂质干扰）。

五、常见问题与解决方案
问题1：琼脂培养基不凝固 可能原因：浓度不足（＜1%）、pH＜4.5（酸性降解）、高温灭菌时间过长。
解决：补加琼脂至1.5%，调整pH至6.8-7.2，分装后121℃灭菌15分钟。

问题2：DNA电泳条带模糊 可能原因：琼脂糖批次差异（硫酸盐含量高）、电泳缓冲液重复使用次数过多。 
解决：更换低电渗琼脂糖（如Agarose S），每2次电泳更换TAE/TBE缓冲液。

问题3：细胞3D培养时死亡 可能原因：琼脂糖温度过高（＞40℃损伤细胞）、凝胶浓度过高（限制营养扩散）。 
解决：使用37℃预冷的低熔点琼脂糖，浓度降至0.5-1%。