Definice a vysvětlení elektroforézy

Elektroforéza je termín používaný k popisu pohybu částic v gel nebo tekutina v relativně rovnoměrném elektrickém poli. Elektroforéza může být použita k oddělení molekul na základě náboje, velikosti a vazebné afinity. Tato technika se používá hlavně k oddělení a analýze biomolekul, jako je DNA, RNA, proteiny, nukleová kyselinas, plasmidy a fragmenty tyto makromolekuly. Elektroforéza je jednou z technik používaných k identifikaci zdrojové DNA, jako při testování otcovství a forenzní vědě.

Elektroforéza aniontů nebo se nazývají záporně nabité částice anaforéza. Elektroforéza kationty nebo se nazývají kladně nabité částice kataforéza.

Elektroforéza byla poprvé pozorována v roce 1807 Ferdinandem Fredericem Reussem z Moskevské státní univerzity, který si všiml, že částice jílu migrovaly ve vodě vystavené nepřetržitému elektrickému poli.

Klíčové cesty: Elektroforéza

V elektroforéze existují dva primární faktory, které řídí, jak rychle se částice může pohybovat a jakým směrem. Zaprvé záleží na poplatku za vzorek. Negativně nabité druhy jsou přitahovány k pozitivnímu pólu elektrického pole, zatímco pozitivně nabité druhy jsou přitahovány k zápornému konci. Neutrální druh může být ionizován, pokud je pole dostatečně silné. Jinak to nemá tendenci být ovlivněny.

Druhým faktorem je velikost částic. Malé ionty a molekuly se mohou pohybovat gelem nebo kapalinou mnohem rychleji než ty větší.

Zatímco nabitá částice je přitahována k opačnému náboji v elektrickém poli, existují další síly, které ovlivňují pohyb molekuly. Tření a elektrostatická retardační síla zpomalují postup částic skrz tekutinu nebo gel. V případě gelové elektroforézy koncentrace gelu lze regulovat, aby se určila velikost pórů gelové matrice, která ovlivňuje mobilitu. A kapalný pufr je také přítomen, který reguluje pH prostředí.

Jak se molekuly protahují kapalinou nebo gelem, médium se zahřívá. To může denaturovat molekuly a také ovlivnit rychlost pohybu. Napětí je řízeno, aby se pokusilo minimalizovat čas potřebný k oddělení molekul, při zachování dobré separace a udržení chemického druhu neporušeného. Někdy se provádí elektroforéza v lednici, aby se kompenzovalo teplo.

Elektroforéza zahrnuje několik souvisejících analytických technik. Příklady zahrnují:

• afinitní elektroforéza - Afinitní elektroforéza je typ elektroforézy, při kterém jsou částice separovány na základě komplexní tvorby nebo biospecifické interakce
• kapilární elektroforéza - Kapilární elektroforéza je typ elektroforézy, který se používá k oddělení iontů v závislosti zejména na atomovém poloměru, náboji a viskozitě. Jak název napovídá, tato technika se běžně provádí ve skleněné trubici. Poskytuje rychlé výsledky a separaci s vysokým rozlišením.
• Gelová elektroforéza - Gelová elektroforéza je široce používaný typ elektroforézy, při kterém jsou molekuly separovány pohybem přes porézní gel pod vlivem elektrického pole. Dva hlavní gelové materiály jsou agaróza a polyakrylamid. Gelová elektroforéza se používá k oddělení nukleových kyselin (DNA a RNA), fragmentů nukleových kyselin a proteinů.
• imunoelektroforéza - Imunoelektroforéza je obecný název přidělený řadě elektroforetických technik používaných k charakterizaci a separaci proteinů na základě jejich reakce na protilátky.
• elektroblotování - Elektroblotování je technika používaná k získání nukleových kyselin nebo proteinů po elektroforéze jejich přenosem na membránu. Běžně se používají polymery polyvinylidenfluorid (PVDF) nebo nitrocelulóza. Jakmile byl vzorek odebrán, může být dále analyzován pomocí skvrn nebo sond. Western blot je jedna forma elektroblotování používaná k detekci specifických proteinů pomocí umělých protilátek.
• pulzní gelová elektroforéza - Elektroforéza s pulzním polem se používá k oddělení makromolekul, jako je DNA, periodickou změnou směru elektrického pole aplikovaného na gelovou matrici. Důvod, proč se změnilo elektrické pole, je ten, že tradiční gelová elektroforéza není schopna účinně oddělit velmi velké molekuly, které mají tendenci migrovat společně. Změna směru elektrického pole dává molekulám další směry k pohybu, takže mají cestu gelem. Napětí je obecně přepínáno mezi třemi směry: jeden běží podél osy gelu a dva při 60 stupních na obě strany. Přestože proces trvá déle než tradiční gelová elektroforéza, je lepší separovat velké kousky DNA.
• izoelektrické zaostřování - Izoelektrická fokusace (IEF nebo electrofocusing) je forma elektroforézy, která odděluje molekuly na základě různých isoelektrických bodů. IEF se nejčastěji provádí na proteinech, protože jejich elektrický náboj závisí na pH.