电转基本原理

1.电转技术原理

细胞电转染（电转或电穿孔）技术是一种将外源大分子物质如DNA、RNA、siRNA、蛋白质等，以及一些小分子有效地导入细胞内部的方法。这项技术基于瞬间强大电场的作用，使细胞膜在电场中暂时变得通透，允许带电的外源物质以类似电泳的方式通过细胞膜。

在电转过程中，细胞膜磷脂双分子层的高电阻特性使得细胞外部电流场产生的电压主要集中在细胞膜上，而细胞质内部的电压则几乎可以忽略不计。这种现象确保了电流主要作用于细胞膜，而对细胞质内部的干扰极小，因此细胞毒性在正常操作范围内保持较低水平。

一旦外源物质通过细胞膜，它们通常会在细胞膜附近停留，随后通过细胞自身的机制被运送到细胞核等目标位置。然而，过高的电转能量可能会导致部分细胞因细胞膜破坏而死亡，但存活的细胞通常不会受到电流的内部影响，因为细胞膜的完整性是细胞存活的关键。

相比化学转染和病毒载体转染等方法，电转技术具有一些独特的优势。首先，它是一种物理方法，因此细胞表面的分子特性对电转效率的影响较小。其次，电转技术可以应用于几乎所有的细胞种类，具有广泛的适用性。此外，电转技术还容易实现定量控制，可以根据实验需求精确调整电转参数。

2.电转技术应用

电转技术（细胞电转染或电穿孔）确实是一种强大的工具，它几乎适用于所有的真核细胞，包括但不限于细胞系、原代细胞、干细胞、血液和免疫类细胞、神经细胞、植物细胞和胚胎。通过电转技术，研究人员可以有效地将DNA、RNA、siRNA、蛋白质等外源物质导入到这些细胞内。

电转技术的应用范围非常广泛，它适用于多种实验，如瞬时或稳定表达蛋白质、基因敲除与敲入、siRNA和其他分子机制研究。这使得电转技术在多个科研领域都发挥着重要的作用，包括细胞分子生物学、免疫学、血液学、神经学、癌症研究以及新药开发等。

在电转过程中，细胞膜的通透性在瞬间强大电场的作用下被改变，使得带电的外源物质可以类似电泳的方式进入细胞膜。由于细胞膜的磷脂双分子层具有较大的电阻，所以细胞外部电流场产生的电压主要集中在细胞膜上，而细胞质内部几乎没有电流通过，因此细胞毒性在正常操作范围内保持较低水平。

3.为什么电转直接进入细胞核是错误的

细胞核转染并不违反物理学原理，但确实在电转染过程中，由于细胞膜和细胞质的电学特性，细胞核的转染过程有其独特的物理机制。

首先，细胞膜作为细胞的屏障，其磷脂双分子层结构使得它近似于一个绝缘体。在电转染过程中，当细胞处于电转液中并施加电场时，电流在细胞附近会发生扭曲。在串联电路中，电阻越大的部分分到的电压也越大，因此细胞两端的电压主要集中在细胞膜上。

由于细胞膜的电阻远大于细胞质，因此在电转染时，电流主要通过细胞膜，而细胞质内的电流和电压都非常小。当DNA等外源物质在电场作用下通过细胞膜进入细胞后，它们会在细胞膜附近停留，因为细胞质内的电压不足以推动它们进一步深入。

接下来，关于细胞核的转染。由于细胞核被核膜所包围，且核膜同样具有一定的电阻，因此细胞核两端的电压也非常微小。这些微小的电压主要落在核膜上，而核内部几乎没有电压。然而，这并不意味着DNA等外源物质无法进入细胞核。一旦它们通过细胞膜进入细胞质，它们会依靠细胞本身的机制进行慢速扩散，有可能到达细胞核并被转染。

需要注意的是，虽然电转染过程中细胞核两端的电压微小，但这并不意味着电转染对细胞核没有影响。在某些情况下，过高的电转能量可能会导致细胞核受损或功能异常。因此，在进行电转染实验时，需要仔细控制电场强度和持续时间等参数，以确保实验的安全和有效。