Opredelitev in razlaga elektroforeze

Elektroforeza je izraz, ki se uporablja za opis gibanja delcev v gel ali tekočina v razmeroma enotnem električnem polju. Elektroforeza se lahko uporablja za ločevanje molekul glede na naboj, velikost in afiniteto vezave. Tehnika se uporablja predvsem za ločevanje in analizo biomolekul, kot so DNK, RNA, beljakovine, nukleinska kislinas, plazmidi in fragmenti te makromolekule. Elektroforeza je ena od tehnik, ki se uporabljajo za identifikacijo izvorne DNK, kot pri testiranju očetovstva in forenzični znanosti.

Elektroforeza anjonov ali negativno nabiti delci se imenujejo anaforeza. Elektroforeza kationov ali pozitivno nabiti delci se imenujejo kataforeza.

Elektroforezo je leta 1807 prvič opazil Ferdinand Frederic Reuss z Moskovske državne univerze, ki je opazil delce gline, ki so se migrirali v vodi, izpostavljeni neprekinjenemu električnemu polju.

Ključni odvzemi: elektroforeza

Pri elektroforezi obstajata dva osnovna dejavnika, ki nadzorujeta, kako hitro se lahko delček premika in v katero smer. Prvič, pristojbina za vzorec je pomembna. Negativno nabite vrste privlačijo pozitivni pol električnega polja, medtem ko pozitivno nabiti vrste privlačijo na negativni konec. Če je polje dovolj močno, se lahko ionizira nevtralna vrsta. V nasprotnem primeru na to ne vpliva.

Drugi dejavnik je velikost delcev. Majhni ioni in molekule se lahko premikajo skozi gel ali tekočino veliko hitreje kot večji.

Medtem ko nabito delce privlači nasproten naboj v električnem polju, obstajajo tudi druge sile, ki vplivajo na gibanje molekule. Trenje in sila elektrostatične zakasnitve upočasnjujeta gibanje delcev skozi tekočino ali gel. V primeru gel elektroforeze oz. koncentracija gela je mogoče nadzorovati, da določimo velikost gela matriksa, ki vpliva na mobilnost. A tekoči pufer je tudi prisoten, ki nadzoruje pH okolja.

Ko se molekule vlečejo skozi tekočino ali gel, se medij segreje. To lahko denaturira molekule in vpliva na hitrost gibanja. Napetost se nadzoruje, da se poskuša zmanjšati čas, potreben za ločevanje molekul, hkrati pa ohraniti dobro ločitev in ohraniti nedotaknjeno kemično vrsto. Včasih se elektroforeza izvaja v hladilniku, da pomaga nadomestiti toploto.

Elektroforeza obsega več povezanih analitičnih tehnik. Primeri vključujejo:

• afinitetna elektroforeza - Elektroforeza afinitete je vrsta elektroforeze, pri kateri se delci ločijo na podlagi kompleksne tvorbe ali biospecifične interakcije
• kapilarna elektroforeza - Kapilarna elektroforeza je vrsta elektroforeze, ki se uporablja za ločevanje ionov, odvisno predvsem od atomskega polmera, naboja in viskoznosti. Kot že ime pove, se ta tehnika običajno izvaja v stekleni cevi. Daje hitre rezultate in ločitev z visoko ločljivostjo.
• gel elektroforeza - Gel elektroforeza je široko uporabljena vrsta elektroforeze, pri kateri se molekule ločijo s premikom skozi porozni gel pod vplivom električnega polja. Glavna materiala gela sta agaroza in poliakrilamid. Gel elektroforeza se uporablja za ločevanje nukleinskih kislin (DNA in RNA), fragmentov nukleinske kisline in beljakovin.
• imunoelektroforeza - Imunoelektroforeza je splošno ime za številne elektroforetske tehnike, ki se uporabljajo za karakterizacijo in ločevanje beljakovin glede na njihovo reakcijo na protitelesa.
• elektroblotting - Elektroblotting je tehnika, ki se uporablja za pridobivanje nukleinskih kislin ali beljakovin po elektroforezi s prenosom na membrano. Običajno se uporabljajo polimeri polivinililiden fluorid (PVDF) ali nitroceluloza. Ko je vzorec odstranjen, ga je mogoče nadalje analizirati z uporabo madežev ali sond. Western blot je ena oblika elektroblotiranja, ki se uporablja za odkrivanje specifičnih beljakovin z uporabo umetnih protiteles.
• gel elektroforeza z impulznim poljem - Elektroforeza z impulznim poljem se uporablja za ločevanje makromolekul, kot je DNK, tako da občasno spreminja smer električnega polja, ki se nanaša na gel matrico. Razlog, da se električno polje spremeni, je, ker tradicionalna gel elektroforeza ne more učinkovito ločiti zelo velikih molekul, ki vse ponavadi selijo skupaj. Sprememba smeri električnega polja daje molekulam dodatne smeri vožnje, zato imajo pot skozi gel. Napetost se običajno preklaplja med tremi smermi: ena poteka vzdolž osi gela in dve na 60 stopinj na katero koli stran. Čeprav postopek traja dlje od tradicionalne gel elektroforeze, je bolje ločiti velike koščke DNK.
• izoelektrično ostrenje - Izoelektrično ostrenje (IEF ali elektrofokusiranje) je oblika elektroforeze, ki ločuje molekule na podlagi različnih izoelektričnih točk. IEF se najpogosteje izvaja na beljakovinah, ker je njihov električni naboj odvisen od pH.