Elektroforéza je způsob separace biologických molekul v elektrickém poli založený na skutečnosti, že různé molekuly mají s nimi spojené různé přirozené elektrické náboje. To způsobí, že se různé složky látky pod vlivem elektrického pole budou pohybovat různými rychlostmi. Představte si, že máte na podnose sbírku malých kousků různých kovů a na jeden konec podnosu umístíte magnet. Různé kusy kovu (ekvivalentní „molekulám“) by byly přitahovány k magnetu v různé míře na základě jejich specifických nábojů. To se v podstatě děje při elektroforéze, kromě toho, že molekuly nejsou zpočátku odděleny.
V současnosti se v praxi používají různé typy elektroforézy.
Princip elektroforézy
Důvodem, proč elektroforéza funguje, je dlužena jedné ze základních rovnic ve fyzice elektromagnetismu: síla se rovná elektrickému náboji krát síla pole v daném bodě. Toto předpokládá formu:
F = qE
Kde F = síla, q = elektrický náboj a E = intenzita elektrického pole.
Z této rovnice vyplývá, že čím vyšší je náboj na částice, tím silnější je síla, která je výsledkem aplikace daného elektrického pole. To znamená, že dvě částice stejné hmotnosti, ale různých nábojů, se budou pohybovat polem různými rychlostmi. Navíc rychlost, jakou se libovolná nabitá molekula pohybuje, závisí na jejím poměru náboje k hmotnosti. Společně tyto vlastnosti a vztahy umožňují vědcům rozdělit složky kritických biomolekul, jako jsou nukleové kyseliny, na jejich menší složky.
Gelová elektroforéza
Používají se tři hlavní typy gelové elektroforézy. Elektroforéza škrobového gelu, která využívá granule bramborového škrobu, je něco jako památka. Při elektroforéze na agarózovém gelu se jako médium používá čištěný polysacharid s velkou molekulovou hmotností; toto se běžně používá pro velké molekuly DNA. Elektroforéza na polyakrylamidovém gelu je nejběžnějším typem, protože je extrémně stabilní a funguje ve velkém rozsahu koncentrací molekul.
Méně často používané typy elektroforézy
Ve většině experimentálních situací se dává přednost gelové elektroforéze. Mezi další běžné způsoby patří elektroforéza s vysokým rozlišením, kapilární elektroforéza, izoelektrická zaostřování, imunochemická elektroforéza, dvourozměrná elektroforéza a pulzní pole elektroforéza.
Druhy nastavení elektroforézy
Přístrojové vybavení pro elektroforézu je stejně rozdílné jako použité konkrétní médium. Za starých časů byla hraniční elektroforéza standardem. V tomto experimentálním uspořádání se měří rychlost pohybu celé hranice migrujících molekul. Dnes je běžnější zónová elektroforéza, kdy molekuly migrují do různých oblastí nebo zón na malé oblasti papíru. Jedná se o cílenější přístup než hraniční elektroforéza. Nakonec se u malých molekul někdy používá papírová elektroforéza.