Η ηλεκτροφόρηση είναι ένας τρόπος διαχωρισμού βιολογικών μορίων σε ένα ηλεκτρικό πεδίο με βάση το γεγονός ότι διαφορετικά μόρια έχουν διαφορετικά φυσικά ηλεκτρικά φορτία που σχετίζονται με αυτά. Αυτό αναγκάζει τα διάφορα συστατικά μιας ουσίας να κινούνται με διαφορετικούς ρυθμούς υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου. Φανταστείτε να έχετε μια συλλογή μικρών κομματιών διαφορετικών μετάλλων σε ένα δίσκο και να τοποθετήσετε έναν μαγνήτη στο ένα άκρο του δίσκου. Τα διαφορετικά κομμάτια μετάλλου (ισοδύναμα με τα «μόρια») θα προσελκύονταν στον μαγνήτη σε διαφορετικούς βαθμούς με βάση τα ειδικά φορτία τους. Αυτό ουσιαστικά συμβαίνει στην ηλεκτροφόρηση, εκτός του ότι τα μόρια δεν διαχωρίζονται αρχικά.
Στην πράξη χρησιμοποιούνται σήμερα διάφοροι τύποι ηλεκτροφόρησης.
Η Αρχή της Ηλεκτροφόρησης
Ο λόγος για τον οποίο λειτουργεί η ηλεκτροφόρηση οφείλεται σε μία από τις θεμελιώδεις εξισώσεις στη φυσική του ηλεκτρομαγνητισμού: η δύναμη ισούται με το ηλεκτρικό φορτίο με τη δύναμη του πεδίου σε αυτό το σημείο. Αυτό προϋποθέτει τη μορφή:
φά = qE
Οπου φά = δύναμη, ε = ηλεκτρικό φορτίο και μι = ισχύς ηλεκτρικού πεδίου.
Αυτή η εξίσωση υπονοεί ότι όσο υψηλότερο είναι το φορτίο ενός σωματιδίου, τόσο ισχυρότερη είναι η δύναμη που προκύπτει από την εφαρμογή ενός δεδομένου ηλεκτρικού πεδίου. Αυτό σημαίνει ότι δύο σωματίδια της ίδιας μάζας αλλά διαφορετικά φορτία θα κινούνται με διαφορετικούς ρυθμούς στο πεδίο. Επιπλέον, η ταχύτητα με την οποία κινείται οποιοδήποτε φορτισμένο μόριο εξαρτάται από την αναλογία φόρτισης προς μάζα. Μαζί, αυτές οι ιδιότητες και οι σχέσεις επιτρέπουν στους επιστήμονες να διαχωρίσουν τα συστατικά των κρίσιμων βιομορίων, όπως τα νουκλεϊκά οξέα, στα μικρότερα συστατικά τους.
Ηλεκτροφόρηση πηκτής
Χρησιμοποιούνται τρεις κύριοι τύποι ηλεκτροφόρησης γέλης. Η ηλεκτροφόρηση αμύλου, η οποία χρησιμοποιεί κόκκους αμύλου πατάτας, είναι κάτι λείψανο. Στην ηλεκτροφόρηση πηκτώματος αγαρόζης, χρησιμοποιείται ως καθαρισμένος πολυσακχαρίτης μεγάλου μοριακού βάρους. χρησιμοποιείται συνήθως για μεγάλα μόρια DNA. Η ηλεκτροφόρηση πηκτής πολυακρυλαμιδίου είναι ο πιο κοινός τύπος επειδή είναι εξαιρετικά σταθερή και λειτουργεί σε μεγάλο εύρος συγκεντρώσεων μορίων.
Λιγότερο συχνά χρησιμοποιούμενοι τύποι ηλεκτροφόρησης
Η ηλεκτροφόρηση γέλης κάποιου είδους προτιμάται στις περισσότερες πειραματικές καταστάσεις. Άλλοι συνηθισμένοι τρόποι περιλαμβάνουν ηλεκτροφόρηση υψηλής ανάλυσης, τριχοειδή ηλεκτροφόρηση, ισοηλεκτρική εστίαση, ανοσοχημική ηλεκτροφόρηση, δισδιάστατη ηλεκτροφόρηση και παλμικό πεδίο ηλεκτροφόρηση.
Τύποι Ηλεκτροφόρησης
Η οργάνωση της ηλεκτροφόρησης κάνει τόσο μεγάλη διαφορά όσο το συγκεκριμένο μέσο που χρησιμοποιείται. Παλαιότερα, η οριακή ηλεκτροφόρηση ήταν το πρότυπο. Σε αυτήν την πειραματική ρύθμιση, μετράται ο ρυθμός κίνησης ολόκληρου του ορίου των μεταναστευτικών μορίων. Σήμερα, η ηλεκτροφόρηση ζώνης είναι πιο συχνή, με μόρια να μεταναστεύουν σε διαφορετικές περιοχές ή ζώνες, σε μια μικρή περιοχή χαρτιού. Αυτή είναι μια πιο στοχευμένη προσέγγιση από την οριακή ηλεκτροφόρηση. Τέλος, η ηλεκτροφόρηση χαρτιού χρησιμοποιείται μερικές φορές για μικρά μόρια.