Az elektroforézis „erőteljes és olcsó molekulaszeparációs technika” - állítja Dr. William H. Heidcamp, a Sejtbiológiai Laboratórium kézikönyvében. Az elektroforézis végrehajtásának különféle okai vannak, ideértve a nem-invazív molekulákhoz való kötődést és a molekulák szétválasztásának vizualizálását. Összességében az elektroforézis célja az olyan módszerek pontos elemzésének biztosítása, mint a vér és a DNS (dezoxiribonukleinsav), amelyeket a hagyományos módszerekkel nehéz elkülöníteni.
Meghatározás
Az elektroforézis egy olyan empirikus technika, amelyet a töltött (pozitív és negatív) molekulák, például a sejtek és a fehérjék szétválasztására használnak, az elektromos áramra adott reakciójuknak megfelelően.
Számos tényező befolyásolja az elektroforézist, beleértve a nettó töltést, a molekulatömeget, a puffert és az elektroforetikus közeget, például papírt vagy gélt. Az elektroforézis során a molekulák az ellentétes töltés felé mozognak; például egy pozitív nettó töltésű fehérje elmozdul az elektroforetikus közeg negatív oldala felé. Továbbá a kisebb tömegű molekulák gyorsabban mozognak vagy szétválnak, mint a nagyobb tömegű molekulák.
Történelem
1937-ben egy Arne Tiselius nevű svéd tudós kifejlesztett egy készüléket a fehérjemolekulák mozgásának mérésére, a Moving Boundary készüléket. Ez egy U alakú készülék, amely vizes közeget használ a fehérjemolekulák elválasztására.
1940-ben zónaelektroforézist vezettek be, amely szilárd közeget (például gélt) használ, és lehetővé teszi a festést a molekulák elválasztásának jobb felbontása vagy vizualizálása érdekében.
Aztán 1960-ban a kapilláris elektroforézist fejlesztették ki, hogy sokoldalú elektroforézis technikát biztosítsanak. Ez a fajta elektroforézis lehetővé teszi a molekulák elválasztását vizes és szilárd közegek alkalmazásával.
Molekulakötés
Az elektroforézis médiumok felhasználásával szándékosan, nem invazív módon lép kölcsönhatásba a molekulákkal. Például a gélközegek a fehérje molekuláihoz kötődnek anélkül, hogy megzavarnák a fehérje szerkezetét és működését. A molekulákhoz való kötődés után a mozgás vagy az elválasztás elektromos áram alkalmazásával indul. Továbbá az elektroforézis után a közeghez kötött molekulák is visszanyerhetők.
Nagy felbontású elválasztás
Az elektroforézist a molekulák elválasztásának vizualizálására tervezték. Ez különféle módszerekkel érhető el, beleértve a festést és az autoradiográfiát.
Az autoradiográfia röntgenfilmeket használ a radioaktív molekulák (pl. DNS) helyzetének megjelenítésére szétválasztás után. Ez a típusú vizualizáció összehasonlítható a képek készítésével, ahol a röntgen olyan, mint egy fényképezőgép vaku, a röntgen film pedig olyan, mint a fekete-fehér fotók készítéséhez használt film. Az elektroforézis során a molekulák, például a vér fehérjéinek fényképeit autoradiográfia segítségével készítik.
A festés során az olyan színezékeket, mint a coomassie kék és az amido fekete, összekeverjük a molekulákkal az elválasztási folyamat előtt vagy után. Például a fehérjék és a coomasie festék keverése az elektroforézis előtt foltos utakat eredményez (kis pontok vagy vonalak), amelyek megmutatják a fehérje mozgását az elválasztás során.
Mennyiségi elemzés
Az elektroforézis másik célja kvantitatív információk megszerzése a molekulák elválasztásának vizualizálása után. Kvantitatív adatok megszerzéséhez például a képelemző szoftver (2D és 3D renderelő szoftver) digitális jelként rögzíti az elektroforézis eredményeit. Ezek a jelek képviselik a molekulák elektroforézis előtti és utáni helyzetét, majd ezeket felhasználják „in silico” kvantitatív elemzésre (számítógép segítségével).