Ορισμός και επεξήγηση της ηλεκτροφόρησης

Η ηλεκτροφόρηση είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για την περιγραφή της κίνησης των σωματιδίων στο ένα πήκτωμα ή υγρού εντός ενός σχετικά ομοιόμορφου ηλεκτρικού πεδίου. Η ηλεκτροφόρηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον διαχωρισμό των μορίων με βάση το φορτίο, το μέγεθος και τη συγγένεια δέσμευσης. Η τεχνική εφαρμόζεται κυρίως για το διαχωρισμό και την ανάλυση βιομορίων, όπως DNA, RNA, πρωτεΐνες, νουκλεϊκό οξύs, πλασμίδια και θραύσματα του αυτά τα μακρομόρια. Η ηλεκτροφόρηση είναι μία από τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό του DNA προέλευσης, όπως στις δοκιμές πατρότητας και στην εγκληματολογία.

Ηλεκτροφόρηση των ανιόντων ή αρνητικά φορτισμένα σωματίδια αναφόρηση. Ηλεκτροφόρηση του κατιόντα ή θετικά φορτισμένα σωματίδια καταφόρηση.

Η ηλεκτροφόρηση παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το 1807 από τον Ferdinand Frederic Reuss του κρατικού πανεπιστημίου της Μόσχας, ο οποίος παρατήρησε ότι τα σωματίδια αργίλου μετανάστευσαν σε νερό που υποβλήθηκε σε συνεχές ηλεκτρικό πεδίο.

Λέξεις κλειδιά: Ηλεκτροφόρηση

Στην ηλεκτροφόρηση, υπάρχουν δύο πρωταρχικοί παράγοντες που ελέγχουν πόσο γρήγορα ένα σωματίδιο μπορεί να κινηθεί και σε ποια κατεύθυνση. Πρώτον, η επιβάρυνση του δείγματος έχει σημασία. Τα αρνητικά φορτισμένα είδη προσελκύονται από τον θετικό πόλο ενός ηλεκτρικού πεδίου, ενώ τα θετικά φορτισμένα είδη προσελκύονται στο αρνητικό άκρο. Ένα ουδέτερο είδος μπορεί να ιοντιστεί εάν το πεδίο είναι αρκετά ισχυρό. Διαφορετικά, δεν τείνει να επηρεαστεί.

Ο άλλος παράγοντας είναι το μέγεθος των σωματιδίων. Τα μικρά ιόντα και μόρια μπορούν να κινούνται μέσω πηκτής ή υγρού πολύ πιο γρήγορα από τα μεγαλύτερα.

Ενώ ένα φορτισμένο σωματίδιο προσελκύεται από ένα αντίθετο φορτίο σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, υπάρχουν και άλλες δυνάμεις που επηρεάζουν τον τρόπο με τον οποίο ένα μόριο κινείται. Η τριβή και η ηλεκτροστατική επιβράδυνση επιβραδύνουν την εξέλιξη των σωματιδίων μέσω του υγρού ή της γέλης. Στην περίπτωση ηλεκτροφορήσεως πηκτώματος, τη συγκέντρωση της γέλης μπορεί να ελεγχθεί για να προσδιοριστεί το μέγεθος πόρων του πλέγματος πηκτής, το οποίο επηρεάζει την κινητικότητα. ΕΝΑ υγρό ρυθμιστικό είναι επίσης παρούσα, η οποία ελέγχει το pH του περιβάλλοντος.

Καθώς τα μόρια έλκονται μέσω υγρού ή πηκτής, το μέσο θερμαίνεται. Αυτό μπορεί να μετουσιώνει τα μόρια καθώς και να επηρεάζει το ρυθμό κίνησης. Η τάση ελέγχεται για να προσπαθήσει να ελαχιστοποιήσει τον χρόνο που απαιτείται για το διαχωρισμό των μορίων, διατηρώντας παράλληλα έναν καλό διαχωρισμό και διατηρώντας τα χημικά είδη άθικτα. Μερικές φορές η ηλεκτροφόρηση εκτελείται σε ψυγείο για να αντισταθμίσει τη θερμότητα.

Η ηλεκτροφόρηση περιλαμβάνει αρκετές σχετικές αναλυτικές τεχνικές. Παραδείγματα περιλαμβάνουν:

• ηλεκτροφόρηση συγγένειας - Η ηλεκτροφόρηση συγγένειας είναι ένας τύπος ηλεκτροφόρησης στον οποίο τα σωματίδια διαχωρίζονται με βάση τον σχηματισμό συμπλόκου ή τη βιοσpecific αλληλεπίδραση
• τριχοειδής ηλεκτροφόρηση - Η τριχοειδής ηλεκτροφόρηση είναι ένας τύπος ηλεκτροφόρησης που χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό των ιόντων ανάλογα κυρίως με την ατομική ακτίνα, το φορτίο και το ιξώδες. Όπως υποδηλώνει το όνομα, αυτή η τεχνική εκτελείται συνήθως σε γυάλινο σωλήνα. Παρέχει γρήγορα αποτελέσματα και διαχωρισμό υψηλής ανάλυσης.
• ηλεκτροφόρηση πηκτής - Η ηλεκτροφόρηση του πηκτώματος είναι ένας ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος ηλεκτροφόρησης στον οποίο τα μόρια διαχωρίζονται από την κίνηση μέσω μιας πορώδους γέλης υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου. Τα δύο κύρια υλικά πηκτής είναι η αγαρόζη και το πολυακρυλαμίδιο. Χρησιμοποιείται ηλεκτροφόρηση πηκτής για τον διαχωρισμό νουκλεϊνικών οξέων (ϋΝΑ και RNA), θραυσμάτων νουκλεϊκού οξέος και πρωτεϊνών.
• ανοσοηλεκτροφόρηση - Η ανοσοηλεκτροφόρηση είναι η γενική ονομασία που δίνεται σε μια ποικιλία ηλεκτροφορητικών τεχνικών που χρησιμοποιούνται για τον χαρακτηρισμό και τη διάσπαση πρωτεϊνών με βάση την αντίδραση τους στα αντισώματα.
• ηλεκτρομαγνήτης - Το ηλεκτροστύρισμα είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται για την ανάκτηση νουκλεϊνικών οξέων ή πρωτεϊνών μετά από ηλεκτροφόρηση με μεταφορά αυτών σε μεμβράνη. Τα πολυμερή πολυβινυλιδενοφθορίδιο (PVDF) ή νιτροκυτταρίνη χρησιμοποιούνται συνήθως. Μόλις ανακτηθεί το δείγμα, μπορεί να αναλυθεί περαιτέρω χρησιμοποιώντας κηλίδες ή ανιχνευτές. Ένα στύπωμα Western είναι μία μορφή ηλεκτροβλοτρίσματος που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση συγκεκριμένων πρωτεϊνών χρησιμοποιώντας τεχνητά αντισώματα.
• ηλεκτροφόρηση πηκτής παλμικού πεδίου - Ηλεκτροφόρηση παλμικού πεδίου χρησιμοποιείται για να διαχωρίσει τα μακρομόρια, όπως το DNA, αλλάζοντας περιοδικά την κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου που εφαρμόζεται σε μια μήτρα πηκτής. Ο λόγος που αλλάζει το ηλεκτρικό πεδίο είναι επειδή η παραδοσιακή ηλεκτροφόρηση πηκτής δεν είναι σε θέση να διαχωρίσει αποτελεσματικά πολύ μεγάλα μόρια που όλα τείνουν να μεταναστεύουν μαζί. Η αλλαγή της κατεύθυνσης του ηλεκτρικού πεδίου δίνει στα μόρια πρόσθετες οδηγίες για τη διαδρομή, έτσι ώστε να έχουν μια διαδρομή μέσα από το πήκτωμα. Η τάση γενικά μεταβάλλεται μεταξύ τριών διευθύνσεων: η μία τρέχει κατά μήκος του άξονα του πηκτώματος και δύο σε 60 μοίρες σε κάθε πλευρά. Παρόλο που η διαδικασία διαρκεί περισσότερο από την παραδοσιακή ηλεκτροφόρηση πηκτής, είναι καλύτερο να διαχωριστούν μεγάλα τεμάχια DNA.
• ισοηλεκτρική εστίαση - Η ισοηλεκτρική εστίαση (IEF ή ηλεκτροδιάσπαση) είναι μια μορφή ηλεκτροφόρησης που διαχωρίζει μόρια με βάση διαφορετικά ισοηλεκτρικά σημεία. Το IEF εκτελείται συχνότερα στις πρωτεΐνες επειδή το ηλεκτρικό τους φορτίο εξαρτάται από το ρΗ.