Elektroforeza je "moćna i jeftina tehnika molekularnog odvajanja", kako je rekao dr. William H. Heidcamp, u Laboratorijskom priručniku za biologiju stanica. Postoje različiti razlozi za provođenje elektroforeze, uključujući neinvazivno vezanje na molekule i vizualizaciju odvajanja molekula. Sveukupno, elektroforeza ima za cilj pružiti točan način analize tvari, kao što su krv i DNA (deoksiribonukleinska kiselina), koje je teško odvojiti uobičajenim metodama.
Definicija
Elektroforeza je empirijska tehnika koja se koristi za odvajanje nabijenih molekula (pozitivnih i negativnih) poput stanica i proteina, u skladu s njihovim odzivom u električnoj struji.
Nekoliko čimbenika utječe na elektroforezu, uključujući neto naboj, masu molekule, pufer i elektroforetski medij poput papira ili gela. U elektroforezi se molekule kreću prema suprotnom naboju; na primjer, protein s pozitivnim neto nabojem pomiče se prema negativnoj strani elektroforetskog medija. Nadalje, molekule manje mase kreću se brže ili se brže odvajaju od molekula veće mase.
Povijest
1937. švedski znanstvenik Arne Tiselius razvio je aparat za mjerenje kretanja proteinskih molekula, nazvan Aparat za pomicanje granice. Ovo je uređaj u obliku slova U koji koristi vodeni medij za odvajanje proteinskih molekula.
1940. uvedena je zonska elektroforeza koja koristi čvrsti medij (npr. Gel) i omogućava bojenje radi bolje razlučivosti ili vizualizacije razdvajanja molekula.
Tada je 1960. godine razvijena kapilarna elektroforeza koja pruža svestranu tehniku elektroforeze. Ova vrsta elektroforeze omogućuje odvajanje molekula pomoću vodenih i krutih medija.
Vezanje molekula
Elektroforeza, koristeći medije, namjerno komunicira s molekulama na neinvazivan način. Na primjer, gelski se mediji vežu za molekule proteina bez narušavanja strukture i funkcije proteina. Nakon vezanja na molekule pokretanje ili razdvajanje inicira se primjenom električne struje. Nadalje, također je moguće obnoviti molekule vezane za medij nakon elektroforeze.
Odvajanje visoke rezolucije
Elektroforeza je dizajnirana da vizualizira odvajanje molekula. To se postiže raznim metodama, uključujući bojanje i autoradiografiju.
Autoradiografija koristi rentgenske filmove za vizualizaciju položaja radioaktivnih molekula (npr. DNA) nakon razdvajanja. Ova vrsta vizualizacije usporediva je sa fotografiranjem, pri čemu je rendgen poput bljeskalice fotoaparata, a rendgenski film je poput filma koji se koristi u razvoju crno-bijelih fotografija. U elektroforezi se fotografije molekula poput proteina u krvi razvijaju pomoću autoradiografije.
U bojenju se boje poput coomassie blue i amido black pomiješaju s molekulama, prije ili nakon postupka odvajanja. Na primjer, miješanjem bjelančevina s bojom coomasie prije elektroforeze dobit ćete obojene putove (male točkice ili crte) koji prikazuju kretanje proteina tijekom razdvajanja.
Kvantitativna analiza
Druga je svrha elektroforeze dobivanje kvantitativnih informacija nakon vizualizacije odvajanja molekula. Za dobivanje kvantitativnih podataka, na primjer, softver za analizu slike (2D i 3D softver za prikazivanje) bilježi rezultate elektroforeze kao digitalne signale. Ti signali predstavljaju položaj molekula prije i nakon elektroforeze, a zatim se koriste za kvantitativnu analizu "in silico" (uz upotrebu računala).