מטרת האלקטרופורזה

אלקטרופורזה היא "טכניקת הפרדה מולקולרית חזקה וזולה", כאמור על ידי ד"ר וויליאם ה. היידקאמפ, במדריך המעבדה לביולוגיה של תאים. קיימות סיבות שונות לביצוע אלקטרופורזה כולל קשירה לא פולשנית למולקולות והדמיה של הפרדת מולקולות. בסך הכל, אלקטרופורזה נועדה לספק דרך מדויקת לניתוח חומרים, כגון הדם וה- DNA שלך (חומצה דואוקסיריבונוקלאית), שקשה להפריד אותם בשיטות קונבנציונליות.

אלקטרופורזה היא טכניקה אמפירית המשמשת להפרדת מולקולות טעונות (חיוביות ושליליות) כגון תאים וחלבונים, בהתאם לתגובתם בזרם חשמלי.

מספר גורמים משפיעים על אלקטרופורזה, כולל מטען נטו, מסת מולקולה, חיץ ומדיה אלקטרופורטית כמו נייר או ג'ל. באלקטרופורזה מולקולות נעות לכיוון המטען ההפוך; למשל, חלבון עם מטען נטו חיובי נע לכיוון הצד השלילי של המדיום האלקטרופורטי. יתר על כן, מולקולות בעלות מסה קטנה יותר נעות מהר יותר או נפרדות מהר יותר ממולקולות בעלות מסה גדולה יותר.

בשנת 1937, מדען שוודי בשם ארנה טיסליוס פיתח מכשיר למדידת התנועה של מולקולות חלבון, שנקרא מכשירים נעים. זהו מכשיר בצורת U המשתמש במדיום מימי להפרדת מולקולות חלבון.

בשנת 1940 הונהגה אלקטרופורזה אזורית, המשתמשת במדיום מוצק (למשל ג'ל) ומאפשר צביעה לרזולוציה טובה יותר או להדמיה של הפרדת המולקולות.

ואז בשנת 1960 פותחה האלקטרופורזה הנימית כדי לספק טכניקת אלקטרופורזה רב-תכליתית. סוג אלקטרופורזה זה מאפשר הפרדה של מולקולות באמצעות מדיומים מימיים ומוצקים.

אלקטרופורזה, באמצעות מדיומים, מתקשרת בכוונה עם מולקולות בצורה לא פולשנית. למשל, מדיום ג'ל נקשר למולקולות חלבון מבלי לשבש את מבנה החלבון ותפקודו. לאחר התחברות למולקולות, תנועה או הפרדה מתחילים באמצעות הפעלת זרם חשמלי. יתר על כן, ניתן גם לשחזר את המולקולות הקשורות למדיום לאחר אלקטרופורזה.

אלקטרופורזה נועדה לדמיין את הפרדת המולקולות. זה מושג בשיטות שונות, כולל מכתים ואוטורדיוגרפיה.

אוטורדיוגרפיה משתמשת בסרטי רנטגן כדי לדמיין את מיקומם של מולקולות רדיואקטיביות (למשל, DNA) לאחר ההפרדה. סוג זה של ויזואליזציה ניתן להשוות לצילום, שבו הצילום הוא כמו פלאש מצלמה וסרט הרנטגן הוא כמו הסרט המשמש בפיתוח תמונות בשחור-לבן. באלקטרופורזה, תמונות של מולקולות כגון חלבונים בדם מפותחות באמצעות אוטורדיוגרפיה.

בצביעה מערבבים צבעים כמו כחול קומאסי ושחור אמידו עם מולקולות, לפני או אחרי תהליך ההפרדה. לדוגמא, ערבוב חלבונים עם צבע קומומציה לפני אלקטרופורזה יניב נתיבים מוכתמים (נקודות קטנות או קווים) המראים את תנועת החלבון במהלך ההפרדה.

מטרה נוספת של אלקטרופורזה היא השגת מידע כמותי לאחר הדמיית הפרדת המולקולות. כדי להשיג נתונים כמותיים, למשל, תוכנת ניתוח תמונות (תוכנת עיבוד דו-ממדית ותלת-ממדית) מתעדת את תוצאות האלקטרופורזה כאותות דיגיטליים. אותות אלו מייצגים את עמדת המולקולות לפני ואחרי אלקטרופורזה ומשמשים לאחר מכן לניתוח כמותי 'בסיליקו' (בעזרת מחשב).