Elektroforese er en "kraftig og billig molekylær separasjonsteknikk", som sagt av Dr. William H. Heidcamp, i Cell Biology Laboratory Manual. Ulike grunner eksisterer for å utføre elektroforese, inkludert ikke-invasiv binding til molekyler og visualisering av molekyleseparasjon. Samlet sett tar elektroforese sikte på å gi en nøyaktig måte å analysere stoffer, som blod og DNA (deoksyribonukleinsyre), som er vanskelig å skille fra ved bruk av konvensjonelle metoder.
Definisjon
Elektroforese er en empirisk teknikk som brukes i separasjonen av ladede molekyler (positive og negative) som celler og proteiner, i henhold til deres respons i elektrisk strøm.
Flere faktorer påvirker elektroforese, inkludert nettolading, molekylmasse, buffer og elektroforetiske medier som papir eller gel. I elektroforese beveger molekyler seg mot motsatt ladning; for eksempel, et protein med en positiv nettolading beveger seg mot den negative siden av det elektroforetiske mediet. Videre beveger molekyler med mindre masse seg raskere eller skilles raskere enn molekyler med større masse.
Historie
I 1937 utviklet en svensk forsker ved navn Arne Tiselius et apparat for å måle bevegelsen av proteinmolekyler, kalt Moving Boundary apparat. Dette er et U-formet apparat som bruker et vandig medium for å skille proteinmolekyler.
I 1940 ble soneelektroforese introdusert, som bruker et fast medium (f.eks. Gel) og tillater farging for bedre oppløsning eller visualisering av separasjonen av molekyler.
Så i 1960 ble kapillærelektroforese utviklet for å gi en allsidig elektroforeseteknikk. Denne typen elektroforese tillater separasjon av molekyler ved bruk av vandige og faste medier.
Molekylbinding
Elektroforese, ved bruk av medier, interagerer med vilje med molekyler på en ikke-invasiv måte. For eksempel binder gelmedier seg til proteinmolekyler uten å forstyrre proteinets struktur og funksjon. Etter binding til molekyler initieres bevegelse eller separasjon ved å påføre elektrisk strøm. Videre er det også mulig å gjenopprette molekylene bundet til mediet etter elektroforese.
Separasjon med høy oppløsning
Elektroforese er designet for å visualisere separasjonen av molekyler. Dette oppnås ved forskjellige metoder, inkludert farging og autoradiografi.
Autoradiografi bruker røntgenfilmer for å visualisere posisjonen til radioaktive molekyler (f.eks. DNA) etter separasjon. Denne typen visualisering er sammenlignbar med å ta bilder, hvor røntgen er som en kamerablits og røntgenfilmen er som filmen som brukes i utviklingen av svart-hvitt-bilder. I elektroforese blir bilder av molekyler som proteiner i blodet ditt utviklet ved hjelp av autoradiografi.
I farging blandes fargestoffer som coomassie blue og amido black med molekyler, før eller etter separasjonsprosessen. For eksempel vil blanding av proteiner med coomasie-fargestoff før elektroforese gi fargede baner (små prikker eller linjer) som viser bevegelsen av protein under separasjon.
Kvantitativ analyse
Et annet formål med elektroforese er å skaffe kvantitativ informasjon etter visualisering av separasjonen av molekyler. For å skaffe kvantitative data registrerer for eksempel bildeanalyseprogramvare (2D- og 3D-gjengivelsesprogramvare) resultatene av elektroforese som digitale signaler. Disse signalene representerer molekylenes posisjon før og etter elektroforese og brukes deretter til kvantitativ analyse ‘in silico’ (ved bruk av en datamaskin).