Electroforeza este o „tehnică de separare moleculară puternică și ieftină”, așa cum a afirmat Dr. William H. Heidcamp, în Manualul laboratorului de biologie celulară. Există diferite motive pentru efectuarea electroforezei, inclusiv legarea neinvazivă de molecule și vizualizarea separării moleculelor. În general, electroforeza își propune să ofere o modalitate precisă de analiză a substanțelor, cum ar fi sângele și ADN-ul (acidul dezoxiribonucleic), care sunt dificil de separat prin metode convenționale.
Definiție
Electroforeza este o tehnică empirică utilizată în separarea moleculelor încărcate (pozitive și negative), cum ar fi celulele și proteinele, în funcție de răspunsul lor în curent electric.
Mai mulți factori afectează electroforeza, inclusiv sarcina netă, masa moleculei, tamponul și mediile electroforetice precum hârtia sau gelul. În electroforeză, moleculele se îndreaptă spre sarcina opusă; de exemplu, o proteină cu o sarcină netă pozitivă se deplasează spre partea negativă a mediului electroforetic. Mai mult, moleculele cu masa mai mică se mișcă mai repede sau se separă mai repede decât moleculele cu masa mai mare.
Istorie
În 1937, un om de știință suedez numit Arne Tiselius a dezvoltat un aparat pentru măsurarea mișcării moleculelor de proteine, numit aparat de limitare în mișcare. Acesta este un aparat în formă de U care folosește un mediu apos pentru separarea moleculelor de proteine.
În 1940, a fost introdusă electroforeza de zonă, care utilizează un mediu solid (de exemplu, gel) și permite colorarea pentru o mai bună rezoluție sau vizualizare a separării moleculelor.
Apoi, în 1960, electroforeza capilară a fost dezvoltată pentru a oferi o tehnică de electroforeză versatilă. Acest tip de electroforeză permite separarea moleculelor folosind medii apoase și solide.
Legarea moleculelor
Electroforeza, folosind medii, interacționează intenționat cu moleculele într-un mod neinvaziv. De exemplu, mediile gel se leagă de moleculele proteice fără a perturba structura și funcția proteinei. După legarea de molecule, mișcarea sau separarea este inițiată prin aplicarea curentului electric. Mai mult, este posibilă și recuperarea moleculelor legate de mediu după electroforeză.
Separare de înaltă rezoluție
Electroforeza este concepută pentru a vizualiza separarea moleculelor. Acest lucru se realizează prin diferite metode, inclusiv colorarea și autoradiografia.
Autoradiografia folosește filme cu raze X pentru a vizualiza poziția moleculelor radioactive (de exemplu, ADN) după separare. Acest tip de vizualizare este comparabil cu realizarea de fotografii, în care radiografia este ca un bliț al camerei, iar filmul cu raze X este ca filmul utilizat în dezvoltarea fotografiilor alb-negru. În electroforeză, fotografiile moleculelor, cum ar fi proteinele din sângele dvs., sunt dezvoltate folosind autoradiografia.
La colorare, coloranții cum ar fi albastru coomassie și negru amido sunt amestecați cu molecule, înainte sau după procesul de separare. De exemplu, amestecarea proteinelor cu colorantul coomasie înainte de electroforeză va produce căi colorate (puncte mici sau linii) care arată mișcarea proteinelor în timpul separării.
Analiza cantitativa
Un alt scop al electroforezei este de a obține informații cantitative după vizualizarea separării moleculelor. Pentru a obține date cantitative, de exemplu, software-ul de analiză a imaginii (software de redare 2D și 3D) înregistrează rezultatele electroforezei ca semnale digitale. Aceste semnale reprezintă poziția moleculelor înainte și după electroforeză și sunt apoi utilizate pentru analiza cantitativă „in silico” (cu utilizarea unui computer).