Elektroforeesi määratlus ja seletus

Elektroforees on osakeste osakeste liikumise kirjeldamiseks kasutatav termin geel või vedelikku suhteliselt ühtlases elektriväljas. Molekulide eraldamiseks laengu, suuruse ja sidumisafiinsuse alusel võib kasutada elektroforeesi. Seda meetodit rakendatakse peamiselt biomolekulide eraldamiseks ja analüüsimiseks, näiteks DNA, RNA, valgud, nukleiinhapes, plasmiidid ja fragmendid need makromolekulid. Elektroforees on üks allika DNA tuvastamiseks kasutatavaid tehnikaid, nagu ka isaduse testimisel ja kriminalistikas.

Elektroforees anioonidest või negatiivselt laetud osakesi nimetatakse anaforees. Elektroforees katioonid või positiivselt laetud osakesi nimetatakse kataforees.

Elektroforeesi täheldas esmakordselt 1807. aastal Ferdinand Frederic Reuss Moskva Riiklikust Ülikoolist, kes märkas pideva elektrivälja all vette rändavaid saviosakesi.

Peamised võtmed: elektroforees

Elektroforeesis on kaks peamist tegurit, mis kontrollivad, kui kiiresti osake võib liikuda ja mis suunas. Esiteks on oluline valimi eest makstav tasu. Negatiivselt laetud liike meelitatakse elektrivälja positiivse pooluse külge, positiivselt laetud liike aga negatiivse otsa poole. Neutraalne liik võib olla ioniseeritud, kui väli on piisavalt tugev. Muidu ei kiputa seda mõjutama.

Teine tegur on osakeste suurus. Väikesed ioonid ja molekulid saavad geeli või vedeliku kaudu liikuda palju kiiremini kui suuremad.

Kuigi laetud osakest tõmbab elektriväljas vastupidine laeng, on molekuli liikumist mõjutavad ka muud jõud. Hõõrdumine ja elektrostaatiline pidurdusjõud aeglustavad osakeste liikumist läbi vedeliku või geeli. Geelelektroforeesi korral koondumine Geeli maatriksi pooride suuruse määramiseks saab kontrollida geeli kogust, mis mõjutab liikuvust. A vedel puhver Samuti on see olemas, mis kontrollib keskkonna pH taset.

Kui molekulid tõmmatakse läbi vedeliku või geeli, kuumeneb sööde. See võib molekulid denatureerida, samuti mõjutada liikumiskiirust. Pinge kontrollitakse selleks, et molekulide eraldamiseks kuluvat aega minimeerida, säilitades samal ajal hea eraldumise ja hoides keemilisi liike puutumatuna. Mõnikord tehakse elektroforeesi külmkapis, mis aitab soojust kompenseerida.

Elektroforees hõlmab mitmeid seotud analüüsimeetodeid. Näited:

• afiinsus-elektroforees - Afiinsus-elektroforees on elektroforeesi tüüp, kus osakesed eraldatakse kompleksi moodustumise või biospetsiifilise interaktsiooni alusel
• kapillaarelektroforees - Kapillaarelektroforees on teatud tüüpi elektroforees, mida kasutatakse ioonide eraldamiseks sõltuvalt peamiselt aatomi raadiusest, laengust ja viskoossusest. Nagu nimigi ütleb, teostatakse seda tehnikat tavaliselt klaastorus. See annab kiireid tulemusi ja eraldusvõime suure eraldusvõimega.
• geelelektroforees - Geelelektroforees on laialt levinud elektroforeesi tüüp, milles molekulid eraldatakse elektrivälja mõjul poorse geeli kaudu liikumisega. Kaks peamist geelimaterjali on agaroos ja polüakrüülamiid. Geelelektroforeesi kasutatakse nukleiinhapete (DNA ja RNA), nukleiinhappefragmentide ja valkude eraldamiseks.
• immunoelektroforees - Immunoelektroforees on üldnimetus mitmesugustele elektroforeesi tehnikatele, mida kasutatakse valkude iseloomustamiseks ja eraldamiseks antikehade reageerimise põhjal.
• elektroblottimine - Elektroblotiseerimine on tehnika, mida kasutatakse nukleiinhapete või valkude taastamiseks pärast elektroforeesi, kandes need membraanile. Tavaliselt kasutatakse polüvinülideenfluoriidi (PVDF) või nitrotselluloosi polümeere. Kui proov on taastatud, saab seda plekide või sondide abil täiendavalt analüüsida. Western blot on üks elektroblottide vorme, mida kasutatakse kunstlike antikehade abil spetsiifiliste valkude tuvastamiseks.
• impulssväljaga geelelektroforees --Impulsivälja elektroforeesi kasutatakse makromolekulide, näiteks DNA eraldamiseks, muutes perioodiliselt geelmaatriksile rakendatava elektrivälja suunda. Elektrivälja muutumise põhjuseks on asjaolu, et traditsiooniline geelelektroforees ei suuda tõhusalt eraldada väga suuri molekule, mis kõik kipuvad koos rändama. Elektrivälja suuna muutmine annab molekulidele täiendavad liikumissuunad, nii et neil on geeli kaudu tee. Pinge lülitatakse tavaliselt kolme suuna vahel: üks kulgeb piki geeli telge ja teine ​​60 kraadi juures mõlemale küljele. Ehkki protsess võtab kauem aega kui traditsioonilisel geelelektroforeesil, on parem eraldada suured DNA tükid.
• isoelektriline teravustamine - Isoelektriline fokuseerimine (IEF või electrofocusing) on ​​elektroforeesi vorm, mis eraldab molekule erinevate isoelektriliste punktide alusel. IEF viiakse kõige sagedamini läbi valkude puhul, kuna nende elektrilaeng sõltub pH-st.