Όσον αφορά τη μέτρηση του μήκους των θραυσμάτων DNA, τα οποία είναι πολύ μικρότερα από τα κύτταρα, οι μικροβιολόγοι χρειάζονται ένα τέχνασμα, και το πιο βολικό είναι η ηλεκτροφόρηση γέλης. Αυτή η μέθοδος βασίζεται στο γεγονός ότι τα θραύσματα DNA φορτίζονται και είναι μια εναλλακτική λύση για τα πιο ακριβά μεθόδους, όπως η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ, η οποία ήταν υπεύθυνη για την ανακάλυψη της δομής διπλής έλικας του DNA.
Πώς λειτουργεί η ηλεκτροφόρηση γέλης
Επειδή τα μόρια DNA φορτίζονται, επηρεάζονται από ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Όταν τα τοποθετείτε σε μια ουδέτερη γέλη και τοποθετείτε ένα ρεύμα κατά μήκος της γέλης, τα μόρια μεταναστεύουν προς το θετικό ηλεκτρόδιο (άνοδος). Επειδή τα μόρια DNA διαφόρων μεγεθών φέρουν το ίδιο φορτίο, τα μικρότερα ταξιδεύουν γρηγορότερα, επομένως αυτή η διαδικασία διαχωρίζει τα μόρια σε ζώνες που μπορούν να συγκριθούν με δείγματα γνωστών μεγεθών.
Μια βασική διαδικασία ηλεκτροφόρησης
Η πηκτή συνήθως κατασκευάζεται από αγαρόζη, έναν πολυσακχαρίτη που όταν θερμαίνεται σε ένα ρυθμιστικό διάλυμα σχηματίζει ένα ημιστερεό, ελαφρώς πορώδες πήκτωμα. Στο ένα άκρο, το πήκτωμα σχηματίζει μικροσκοπικές οδοντώσεις που ονομάζονται πηγάδια όπου ο ερευνητής τοποθετεί τα δείγματα DNA υπό μελέτη, μαζί με δείγματα αναφοράς γνωστού μήκους, που ονομάζονται σκάλα DNA. Τα μήκη των θραυσμάτων της σκάλας έχουν προκαθοριστεί με άλλη μέθοδο, όπως η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ.
Όταν το πήκτωμα βυθίζεται σε αγώγιμο διάλυμα και εφαρμόζεται τάση, τα θραύσματα αρχίζουν να μεταναστεύουν μέσω του πήγματος - τα μικρότερα πρώτα και τα μεγαλύτερα, πιο αργά πίσω. Τελικά σχηματίζονται σε ζώνες που μοιάζουν με φάσμα ανάλογα με το μέγεθος.
Μόλις συμβεί αυτό, ο ερευνητής απενεργοποιεί την τροφοδοσία, εγχέει το πήκτωμα με βαφή που δεσμεύει DVA και εξετάζει τα δείγματα υπό υπεριώδες φως. Χρησιμοποιώντας τη σκάλα ως αναφορά, ο ερευνητής μπορεί να καθορίσει το μέγεθος καθενός από τα θραύσματα σε μια ορατή ζώνη. Μόνο ζώνες είναι ορατές - μεμονωμένα θραύσματα DNA είναι πολύ μικρά για να τα δουν.
Προσδιορισμός μήκους άγνωστων θραυσμάτων
Οι πιθανότητες δεν είναι κάθε ζώνη σε ένα δείγμα να συνδυάζεται με μια ζώνη στη σκάλα, οπότε για να προσδιοριστούν τα μεγέθη αυτών των άγνωστων θραυσμάτων, οι επιστήμονες συνήθως σχεδιάζουν ένα γράφημα. Στον άξονα x βρίσκεται η απόσταση που διανύει κάθε ζώνη στη σκάλα σε χιλιοστά, ενώ στον άξονα γ είναι το μέγεθος κάθε ζώνης. Όταν τα σημεία συνδέονται με μια καμπύλη, το μέγεθος οποιασδήποτε ζώνης μπορεί να παρεκταθεί από την καμπύλη αφού μετρηθεί η απόσταση που διανύει η ζώνη σε χιλιοστά.