Elektroforese is een manier om biologische moleculen in een elektrisch veld te scheiden op basis van het feit dat verschillende moleculen verschillende natuurlijke elektrische ladingen hebben. Dit zorgt ervoor dat de verschillende componenten van een stof onder invloed van een elektrisch veld met verschillende snelheden bewegen. Stel je voor dat je een verzameling kleine stukjes van verschillende metalen op een dienblad hebt en een magneet aan het ene uiteinde van het dienblad plaatst. De verschillende brokken metaal (gelijk aan de "moleculen") zouden in verschillende mate door de magneet worden aangetrokken op basis van hun specifieke ladingen. Dit is in wezen wat er gebeurt bij elektroforese, behalve dat de moleculen aanvankelijk niet worden gescheiden.
Verschillende soorten elektroforese zijn tegenwoordig in de praktijk.
Het principe van elektroforese
De reden waarom elektroforese werkt, is te danken aan een van de fundamentele vergelijkingen in de fysica van elektromagnetisme: kracht is gelijk aan elektrische lading maal de sterkte van het veld op dat punt. Dit neemt de vorm aan:
F = qE
Waar F = kracht, q = elektrische lading en E = elektrische veldsterkte.
Deze vergelijking houdt in dat hoe hoger de lading op een deeltje, hoe sterker de kracht die het gevolg is van de toepassing van een bepaald elektrisch veld. Dit betekent dat twee deeltjes met dezelfde massa maar verschillende ladingen met verschillende snelheden door het veld zullen bewegen. Bovendien is de snelheid waarmee een geladen molecuul beweegt, afhankelijk van de verhouding tussen lading en massa. Samen maken deze eigenschappen en relaties het voor wetenschappers mogelijk om de componenten van kritische biomoleculen, zoals nucleïnezuren, te scheiden in hun kleinere componenten.
Gelelektroforese
Er zijn drie hoofdtypen gelelektroforese in gebruik. Zetmeelgelelektroforese, waarbij gebruik wordt gemaakt van aardappelzetmeelkorrels, is een soort overblijfsel. Bij agarosegelelektroforese wordt een gezuiverd polysacharide met een groot molecuulgewicht als medium gebruikt; dit wordt vaak gebruikt voor grote DNA-moleculen. Polyacrylamidegelelektroforese is het meest voorkomende type omdat het extreem stabiel is en werkt over een groot aantal molecuulconcentraties.
Minder vaak gebruikte soorten elektroforese
Gelelektroforese van een soort heeft de voorkeur in de meeste experimentele situaties. Andere veel voorkomende modaliteiten zijn elektroforese met hoge resolutie, capillaire elektroforese, iso-elektrische focussering, immunochemische elektroforese, tweedimensionale elektroforese en gepulseerd veld elektroforese.
Soorten elektroforese-opstellingen
De instrumentatie van elektroforese maakt net zoveel verschil als het specifieke medium dat wordt gebruikt. Vroeger was grenselektroforese de standaard. In deze experimentele opstelling wordt de bewegingssnelheid van de hele grens van de migrerende moleculen gemeten. Tegenwoordig komt zone-elektroforese vaker voor, waarbij moleculen migreren naar verschillende gebieden of zones op een klein stukje papier. Dit is een meer gerichte benadering dan grenselektroforese. Ten slotte wordt papierelektroforese soms gebruikt voor kleine moleculen.