Электрофорез - это способ разделения биологических молекул в электрическом поле, основанный на том факте, что разные молекулы имеют разные естественные электрические заряды, связанные с ними. Это заставляет различные компоненты вещества двигаться с разной скоростью под действием электрического поля. Представьте, что у вас на подносе есть набор маленьких кусочков разных металлов, а на одном конце подноса помещен магнит. Различные куски металла (равные «молекулам») будут притягиваться к магниту в разной степени в зависимости от их удельных зарядов. По сути, именно это и происходит при электрофорезе, за исключением того, что молекулы изначально не разделяются.
Сегодня применяются различные виды электрофореза.
Принцип электрофореза
Электрофорез работает благодаря одному из фундаментальных уравнений физики электромагнетизма: сила равна электрическому заряду, умноженному на напряженность поля в этой точке. Это принимает форму:
F = qE
Где F = сила, q = электрический заряд и E = напряженность электрического поля.
Это уравнение подразумевает, что чем выше заряд частицы, тем сильнее сила, возникающая в результате приложения данного электрического поля. Это означает, что две частицы одинаковой массы, но с разными зарядами, будут двигаться через поле с разной скоростью. Кроме того, скорость, с которой движется любая заряженная молекула, зависит от ее отношения заряда к массе. Вместе эти свойства и взаимосвязи позволяют ученым разделять компоненты критических биомолекул, такие как нуклеиновые кислоты, на более мелкие компоненты.
Гель-электрофорез
Используются три основных типа гель-электрофореза. Электрофорез в крахмальном геле с использованием гранул картофельного крахмала - своего рода реликт. При электрофорезе в агарозном геле в качестве среды используется очищенный полисахарид с большой молекулярной массой; это обычно используется для больших молекул ДНК. Электрофорез в полиакриламидном геле является наиболее распространенным типом, поскольку он чрезвычайно стабилен и работает в широком диапазоне концентраций молекул.
Менее распространенные виды электрофореза
Какой-либо гель-электрофорез предпочтительнее в большинстве экспериментальных ситуаций. Другие распространенные методы включают электрофорез высокого разрешения, капиллярный электрофорез, изоэлектрический фокусировка, иммунохимический электрофорез, двумерный электрофорез и импульсное поле электрофорез.
Типы установок для электрофореза
Инструменты электрофореза имеют такое же большое значение, как и конкретная используемая среда. Раньше стандартом был граничный электрофорез. В этой экспериментальной установке измеряется скорость движения всей границы мигрирующих молекул. Сегодня более распространен зональный электрофорез, когда молекулы мигрируют в разные области или зоны на небольшом участке бумаги. Это более целенаправленный подход, чем граничный электрофорез. Наконец, для небольших молекул иногда используется бумажный электрофорез.