Elektroforeza Definicja i wyjaśnienie

Elektroforeza jest terminem używanym do opisania ruchu cząstek w żel lub płyn w obrębie stosunkowo jednolitego pola elektrycznego. Elektroforezę można zastosować do rozdzielenia cząsteczek na podstawie ładunku, wielkości i powinowactwa wiązania. Technikę stosuje się głównie do oddzielania i analizy biomolekuł, takich jak DNA, RNA, białka, kwasu nukleinowegos, plazmidy i fragmenty te makrocząsteczki. Elektroforeza jest jedną z technik stosowanych do identyfikacji źródłowego DNA, podobnie jak w badaniach ojcostwa i kryminalistyce.

Elektroforeza anionów lub nazywa się ujemnie naładowane cząstki anaforeza. Elektroforeza kationy lub dodatnio naładowane cząstki są nazywane kataforeza.

Elektroforezę po raz pierwszy zaobserwował w 1807 roku Ferdinand Frederic Reuss z Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego, który zauważył, że cząsteczki gliny migrują w wodzie poddanej ciągłemu polu elektrycznemu.

Kluczowe informacje: elektroforeza

W elektroforezie istnieją dwa podstawowe czynniki, które kontrolują, jak szybko cząstka może się poruszać i w jakim kierunku. Po pierwsze, opłata za próbkę ma znaczenie. Gatunki ujemnie naładowane są przyciągane do dodatniego bieguna pola elektrycznego, podczas gdy gatunki dodatnio naładowane są przyciągane do ujemnego końca. Gatunek neutralny może zostać zjonizowany, jeśli pole jest wystarczająco silne. W przeciwnym razie nie będzie to miało wpływu.

Drugim czynnikiem jest wielkość cząstek. Małe jony i cząsteczki mogą poruszać się w żelu lub cieczy znacznie szybciej niż większe.

Podczas gdy naładowana cząstka jest przyciągana do przeciwnego ładunku w polu elektrycznym, istnieją inne siły, które wpływają na ruch cząsteczki. Tarcie i siła opóźniająca elektrostatycznie spowalniają postęp cząstek przez płyn lub żel. W przypadku elektroforezy żelowej koncentracja żelu można kontrolować w celu określenia wielkości porów matrycy żelowej, co wpływa na ruchliwość. ZA bufor cieczy jest również obecny, który kontroluje pH środowiska.

Gdy cząsteczki są przeciągane przez ciecz lub żel, medium się nagrzewa. Może to denaturować cząsteczki, a także wpływać na szybkość ruchu. Napięcie jest kontrolowane w celu zminimalizowania czasu potrzebnego do oddzielenia cząsteczek, przy jednoczesnym zachowaniu dobrego rozdziału i zachowaniu nienaruszonych związków chemicznych. Czasami elektroforezę przeprowadza się w lodówce, aby pomóc zrekompensować ciepło.

Elektroforeza obejmuje kilka powiązanych technik analitycznych. Przykłady zawierają:

• elektroforeza powinowactwa - Elektroforeza powinowactwa jest rodzajem elektroforezy, w której cząstki są oddzielane na podstawie tworzenia kompleksu lub interakcji biospecyficznych
• elektroforeza kapilarna - Elektroforeza kapilarna jest rodzajem elektroforezy stosowanej do oddzielania jonów w zależności głównie od promienia atomowego, ładunku i lepkości. Jak sama nazwa wskazuje, technika ta jest zwykle wykonywana w szklanej rurce. Daje szybkie wyniki i separację w wysokiej rozdzielczości.
• elektroforeza żelowa - Elektroforeza żelowa jest szeroko stosowanym rodzajem elektroforezy, w której cząsteczki są oddzielane przez ruch przez porowaty żel pod wpływem pola elektrycznego. Dwoma głównymi materiałami żelowymi są agaroza i poliakryloamid. Elektroforeza żelowa służy do oddzielania kwasów nukleinowych (DNA i RNA), fragmentów kwasów nukleinowych i białek.
• immunoelektroforeza - Immunoelektroforeza to ogólna nazwa nadana różnorodnym technikom elektroforetycznym stosowanym do charakteryzowania i rozdzielania białek na podstawie ich reakcji na przeciwciała.
• elektroblotting - Elektroblotting to technika stosowana do odzyskiwania kwasów nukleinowych lub białek po elektroforezie poprzez przeniesienie ich na błonę. Powszechnie stosowane są polimery fluorku poliwinylidenu (PVDF) lub nitrocelulozy. Po odzyskaniu próbki można ją dalej analizować za pomocą plam lub sond. Western blot jest jedną z form elektroblottingu stosowaną do wykrywania specyficznych białek za pomocą sztucznych przeciwciał.
• elektroforeza żelowa w pulsacyjnym polu elektrycznym - Elektroforeza w polu pulsacyjnym służy do oddzielania makrocząsteczek, takich jak DNA, poprzez okresową zmianę kierunku pola elektrycznego przykładanego do matrycy żelowej. Powodem zmiany pola elektrycznego jest to, że tradycyjna elektroforeza żelowa nie jest w stanie skutecznie oddzielić bardzo dużych cząsteczek, które wszystkie migrują razem. Zmiana kierunku pola elektrycznego daje cząsteczkom dodatkowe kierunki podróży, dzięki czemu mają one ścieżkę przez żel. Napięcie jest zwykle przełączane między trzema kierunkami: jednym biegnącym wzdłuż osi żelu i dwoma pod kątem 60 stopni w każdą stronę. Chociaż proces ten trwa dłużej niż tradycyjna elektroforeza żelowa, lepiej jest oddzielić duże fragmenty DNA.
• ogniskowanie izoelektryczne - Ogniskowanie izoelektryczne (IEF lub elektrofocusing) jest formą elektroforezy, która oddziela cząsteczki na podstawie różnych punktów izoelektrycznych. IEF jest najczęściej wykonywany na białkach, ponieważ ich ładunek elektryczny zależy od pH.