变性梯度聚丙烯酰胺凝胶

变性梯度聚丙烯酰胺凝胶（denaturedgradientgelelectrophoresis，DGGE）最初是Lerman等人于20世纪80年代初期发明的，起初主要用来检测DN******段中的点突变。Muyzer等人在1993年首次将其应用于微生物群落结构研究。后来又发展出其衍生技术，温度梯度凝胶电泳（temperaturegradientgelelectrophoresis，TGGE）。此后十年间，该技术被广泛用于微生物分子生态学研究的各个领域，目前已经发展成为研究微生物群落结构的主要分子生物学方法之一。

聚丙烯酰胺简称酰胺，又名絮凝剂，英文代号（PAM）。主要分类：阴离子聚丙烯酰胺（APAM），阳离子聚丙烯酰胺（CPAM），非离子聚丙烯酰胺（NPAM）。它被广泛应用在石油开采、水处理、纺织、印染、造纸、选矿、洗煤、医药、制糖、养殖、建材、农业等行业。被誉为“百业助剂”、同时又有“万能产品”之称。

（1）PAM合成工艺。PAM主要原料为丙烯腈，它与水经一定比例混合，经水合、提纯、聚合、干燥等工艺可得到成品。

（2）PAM的选择。通过多次实验和实际应用可以作出下列结论：阴离子型PAM适用于浓度较高的带正电荷的无机悬浮物，以及悬浮粒子较粗（0.01-1mm），pH值为中性或碱性溶液。阴离子型PAM适用于带负电荷、含有机物质的悬浮物。非离子型PAM适用于有机、无机混合状态的悬浮物分离，溶液呈酸性或中性。

（3）影响PAM絮凝作用的主要因素

1） 絮凝剂的用量：最佳的絮凝剂用量是絮凝剂全部被吸附在固相粒子表面上，且絮块的沉降速度达到最大值。最佳用量随着絮凝剂的离子性质、分子量、悬浮液的pH值而变化，可用试验方法确定。当絮凝剂超过最佳用量时，絮凝效果反而下降。

2） 絮凝剂分子量对絮凝的影响：絮凝剂分子量越大，絮凝效果越好。但分子量太大，难于溶解且制造费用也高。常用的分子量为300-1500万。

3） 搅拌对絮凝的影响：搅拌可使絮凝剂均匀的分散到悬浮液中，达到高效絮凝。但搅拌过于剧烈，会使形成的絮块碎裂，因而絮凝剂的消耗量增加，而絮凝效果相对讲是降低了。所以在絮凝处理时只能进行适当的搅拌，搅拌机转速一般应控制在50-250r/min。

PAM沉淀的技术流程

沉淀是发生化学反应时生成了不溶于反应物所在溶液的物质。从字意上理解就是在重力作用下沉淀去除。污水中的悬浮物质，可以这是一种物理过程，简便易行，效果良好，是污水处理的重要技术之一。

根据悬浮物质的性质、浓度及絮聚丙烯酰胺凝性能，沉淀可以分为：自然沉淀，絮凝沉淀，区域沉淀。域沉淀的悬浮颗泣浓度较高（5000mg/L以上），颗粒的沉降受到周围其它颗粒影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中均有区域沉淀发生。

废水中悬浮固体浓度不高，而且不具有凝聚的性能，在沉淀过程中，固体颗粒不改变形状，也不互相粘合，各自独立地完成沉淀过程。（沉砂池和初沉池的初期沉淀）压缩沉淀发生在高浓度悬浮颗粒的沉降过程中，由于悬浮颗粒浓度很高，颗粒相互之间已挤集成团块结构，互相接触，互相支承，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中的聚丙烯酰胺浓缩过程以及在浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。自由沉淀发生在水中悬浮固体浓度不高，沉淀过程悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀，颗粒的沉淀轨迹呈直线。整个沉淀过程中，颗粒的物理性质，如形状，大小及比重等不发生变化。这种颗粒在沉砂池中的沉淀是自由沉淀。聚丙烯酰胺

废水中悬浮固体浓度不高，而且不具有凝聚的性能，在沉淀过程中，固体颗粒不改变形状，也不互相粘合，各自独立地完成沉淀过程。（沉砂池和初沉池的初期沉淀）压缩沉淀发生在高浓度悬浮颗粒的沉降过程中，由于悬浮颗粒浓度很高，颗粒相互之间已挤集成团块结构，互相接触，互相支承，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中的浓缩过程以及在浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩聚丙烯酰胺沉淀。

絮凝沉淀是颗粒物在水中作絮凝沉淀的过程。在水中投加混凝剂后，其中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚，其尺寸和质量不断变大，沉速不断增加。悬浮物的去除率不但取决于沉淀速度，而且与沉淀深度有关。地面水中投加混凝剂后形成的矾花，生活污水中的有机悬浮物，活性污泥在沉淀过程中都会出现絮凝沉淀的现象。

用途

1）用于污泥脱水根据污泥性质可选用本产品的相应型号，可有效在污泥进入压滤之前进行污泥脱水，脱水时，产生絮团大，不粘滤布，压滤时不散，流泥饼较厚，脱水效率高，泥饼含水率在80%以下。

2）用于生活污水和有机废水的处理，本产品在配性或碱性介质中均呈现阳电性，这样对污水中悬浮颗粒带阴电荷的污水进行絮凝沉淀，澄清很有效。如生产粮食酒精废水，造纸废水，城市污水处理厂的废水，啤酒废水，味精厂废水，制糖废水，有机含量高 废水、饲料废水，纺织印染废水等，用阳离子聚丙烯酰胺要比用阴离子、非离子聚丙烯酰胺或无机盐类效果要高数倍或数十倍，因为这类废水普遍带阴电荷。

3）用于以江河水作水源的自来水的处理絮凝剂，用量少，效果好，成本低，特别是和无机絮凝剂复合使用效果更好，它将成为治长江、黄河及其它流域的自来水厂的高效絮凝剂。

4）造纸用增强剂及其它助剂。提高填料、颜料等存留率、纸张的强度。 

5）用于油田经学助剂，如粘土防膨剂，油田酸化用稠化剂。

6）用于纺织上浆剂、浆液性能稳定、落浆少、织物断头率低、布面光洁。

双链DNA分子在一般的聚丙烯酰胺凝胶电泳时，其迁移行为决定于其分子大小和电荷。不同长度的DN******段能够被区分开，但同样长度的DN******段在胶中的迁移行为一样，因此不能被区分。DGGE/TGGE技术在一般的聚丙烯酰胺凝胶基础上，加入了变性剂（尿素和甲酰胺）梯度，从而能够把同样长度但序列不同的DN******段区分开来。一个特定的DN******段有其特有的序列组成，其序列组成决定了其解链区域（meltingdomain,MD）和解链行为（meltingbehavior）。一个几百个碱基对的DN******段一般有几个解链区域，每个解链区域有一段连续的碱基对组成（图1）。当变性剂浓度逐渐增加达到其最低的解链区域浓度时，该区域这一段连续的碱基对发生解链。当浓度度再升高依次达到各其他解链区域浓度时，这些区域也依次发生解链。直到变性剂浓度达到最高的解链区域浓度后，最高的解链区域也发生解链，从而双链DNA完全解链。

不同的双链DN******段因为其序列组成不一样，所以其解链区域及各解链区域的解链浓度也是不一样的。当它们进行DGGE时，一开始变性剂浓度比较小，不能使双链DN******段最低的解链区域解链，此时DN******段的迁移行为和在一般的聚丙烯酰胺凝胶中一样。然而一旦DN******段迁移到一特定位置，其变性剂浓度刚好能使双链DN******段最低的解链区域解链时，双链DN******段最低的解链区域立即发生解链。部分解链的DN******段在胶中的迁移速率会急剧降低。因此，同样长度但序列不同的DN******段会在胶中不同位置处达到各自最低解链区域的解链浓度，因此它们会在胶中的不同位置处发生部分解链导致迁移速率大大下降，从而在胶中被区分开来。然而，一旦变性剂浓度达到DN******段最高的解链区域温度时，DN******段会完全解链，成为单链DNA分子，此时它们又能在胶中继续迁移。因此如果不同DN******段的序列差异发生在最高的解链区域时，这些片段就不能被区分开来。在DN******段的一端加入一段富含GC的DN******段（GC夹子，一般30-50个碱基对）可以解决这个问题。含有GC夹子的DN******段最高的解链区域在GC夹子这一段序列处，它的解链浓度很高，可以防止DN******段在DGGE胶中完全解链。当加了GC夹子后，DN******段中基本上每个碱基处的序列差异都能被区分开  。