Elektroforeesi eesmärk

Elektroforees on “võimas ja odav molekulaarse eraldamise tehnika”, nagu väitis dr William H. Heidcamp, rakubioloogia laboratooriumi käsiraamatus. Elektroforeesi läbiviimiseks on mitmesuguseid põhjuseid, sealhulgas mitteinvasiivne seondumine molekulidega ja molekulide eraldamise visualiseerimine. Üldiselt on elektroforeesi eesmärk pakkuda täpset viisi ainete, näiteks teie vere ja DNA (deoksüribonukleiinhape) analüüsimiseks, mida on tavapäraste meetodite abil raske eraldada.

Elektroforees on empiiriline meetod, mida kasutatakse laetud molekulide (positiivsete ja negatiivsete), näiteks rakkude ja valkude eraldamiseks vastavalt nende reaktsioonile elektrivoolus.

Elektroforeesi mõjutavad mitmed tegurid, sealhulgas netolaeng, molekuli mass, puhver ja elektroforeetiline keskkond, näiteks paber või geel. Elektroforeesis liiguvad molekulid vastupidise laengu suunas; näiteks positiivse netolaenguga valk liigub elektroforeetilise keskkonna negatiivse poole poole. Pealegi liiguvad väiksema massiga molekulid kiiremini või eralduvad kiiremini kui suurema massiga molekulid.

1937. aastal töötas Rootsi teadlane Arne Tiselius välja valgu molekulide liikumise mõõtmise aparaadi nimega Moving Boundary aparatuur. See on U-kujuline seade, mis kasutab valgumolekulide eraldamiseks vesikeskkonda.

1940. aastal võeti kasutusele tsoonelektroforees, mis kasutab tahket keskkonda (nt geeli) ja võimaldab värvimist molekulide eraldamise paremaks eraldamiseks või visualiseerimiseks.

Seejärel töötati 1960. aastal välja kapillaarelektroforees, et pakkuda mitmekülgset elektroforeesitehnikat. Seda tüüpi elektroforees võimaldab molekule eraldada vesilahuse ja tahke keskkonna abil.

Elektroforees, kasutades keskkondi, toimib molekulidega sihilikult mitteinvasiivsel viisil. Näiteks seonduvad geelikeskkonnad valgumolekulidega, häirimata valgu struktuuri ja funktsioone. Pärast molekulidega seondumist alustatakse liikumist või eraldumist elektrivoolu abil. Peale selle on pärast elektroforeesi võimalik ka söötmega seotud molekulid taastada.

Elektroforees on loodud molekulide eraldamise visualiseerimiseks. See saavutatakse erinevate meetoditega, sealhulgas värvimise ja autoradiograafia abil.

Autoradiograafias kasutatakse röntgenfilme, et visualiseerida radioaktiivsete molekulide (nt DNA) asend pärast eraldamist. Seda tüüpi visualiseerimine on võrreldav pildistamisega, kus röntgen on nagu kaamera välk ja röntgenfilm on nagu must-valgete fotode väljatöötamisel kasutatav film. Elektroforeesi korral töötatakse autoradiograafia abil välja fotod teie veres sisalduvatest valkudest.

Värvimisel segatakse molekulidega enne või pärast eraldamisprotsessi selliseid värvaineid nagu coomassie sinine ja amidomust. Näiteks valkude segamisel koomasie värvainega enne elektroforeesi saadakse värvitud teed (väikesed punktid või jooned), mis näitavad valgu liikumist eraldamise ajal.

Elektroforeesi teine ​​eesmärk on saada kvantitatiivset teavet pärast molekulide eraldamise visualiseerimist. Kvantitatiivsete andmete saamiseks registreerib näiteks pildianalüüsi tarkvara (2D ja 3D renderdamise tarkvara) elektroforeesi tulemused digitaalsignaalidena. Need signaalid esindavad molekulide positsiooni enne ja pärast elektroforeesi ning neid kasutatakse seejärel kvantitatiivseks analüüsiks ‘in silico’ (arvuti abil).