Целта на електрофорезата

Електрофорезата е „мощна и евтина техника на молекулярно разделяне“, както заяви д-р Уилям Х. Heidcamp, в Ръководството за лаборатория за клетъчна биология. Съществуват различни причини за провеждане на електрофореза, включително неинвазивно свързване с молекули и визуализация на разделянето на молекулите. Като цяло електрофорезата има за цел да осигури точен начин за анализ на вещества, като кръвта и ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина), които е трудно да се отделят чрез конвенционални методи.

Електрофорезата е емпирична техника, използвана при разделянето на заредени молекули (положителни и отрицателни) като клетки и протеини, в зависимост от реакцията им в електрически ток.

Няколко фактора влияят върху електрофорезата, включително нетен заряд, маса на молекулата, буфер и електрофоретична среда като хартия или гел. При електрофорезата молекулите се движат към противоположния заряд; например, протеин с положителен нетен заряд се движи към отрицателната страна на електрофоретичната среда. Освен това молекулите с по-малка маса се движат по-бързо или се отделят по-бързо от молекулите с по-голяма маса.

През 1937 г. шведски учен на име Арне Тиселиус разработва апарат за измерване на движението на протеиновите молекули, наречен Moving Boundary апарат. Това е U-образен апарат, който използва водна среда за разделяне на протеиновите молекули.

През 1940 г. е въведена зонова електрофореза, която използва твърда среда (например гел) и позволява оцветяване за по-добра разделителна способност или визуализация на разделянето на молекулите.

След това през 1960 г. е разработена капилярна електрофореза, за да се осигури гъвкава техника на електрофореза. Този тип електрофореза позволява разделяне на молекулите с помощта на водна и твърда среда.

Електрофорезата, използвайки среди, целенасочено взаимодейства с молекулите по неинвазивен начин. Например, гел средите се свързват с протеиновите молекули, без да нарушават структурата и функцията на протеина. След свързване с молекулите движението или разделянето се инициира чрез прилагане на електрически ток. Освен това е възможно също да се възстановят молекулите, свързани към средата след електрофореза.

Електрофорезата е предназначена да визуализира разделянето на молекулите. Това се постига чрез различни методи, включително оцветяване и авторадиография.

Авторадиографията използва рентгенови филми, за да визуализира позицията на радиоактивни молекули (например ДНК) след разделяне. Този тип визуализация е сравним с правенето на снимки, при което рентгеновото лъчение е като светкавица на камерата, а рентгеновият филм е като филма, използван при разработването на черно-бели снимки. При електрофореза, снимки на молекули като протеини в кръвта се разработват с помощта на авторадиография.

При оцветяването багрила като комаси синьо и амидо черно се смесват с молекули, преди или след процеса на разделяне. Например, смесването на протеини с багрило coomasie преди електрофорезата ще доведе до оцветени пътеки (малки точки или линии), показващи движението на протеина по време на разделянето.

Друга цел на електрофорезата е да се получи количествена информация след визуализиране на разделянето на молекулите. За да се получат количествени данни, например, софтуерът за анализ на изображения (2D и 3D софтуер за рендиране) записва резултатите от електрофорезата като цифрови сигнали. Тези сигнали представляват позицията на молекулите преди и след електрофорезата и след това се използват за количествен анализ „in silico“ (с помощта на компютър).