Elektroforéza je „výkonná a lacná technika molekulárnej separácie“, ako uviedol Dr. William H. Heidcamp, v Laboratórnej príručke pre bunkovú biológiu. Existujú rôzne dôvody na uskutočnenie elektroforézy, vrátane neinvazívnej väzby na molekuly a vizualizácie separácie molekúl. Elektroforéza sa celkovo zameriava na poskytnutie presného spôsobu analýzy látok, ako je vaša krv a DNA (kyselina deoxyribonukleová), ktoré je ťažké oddeliť konvenčnými metódami.
Definícia
Elektroforéza je empirická technika používaná na separáciu nabitých molekúl (pozitívnych a negatívnych), ako sú bunky a proteíny, podľa ich odozvy na elektrický prúd.
Elektroforézu ovplyvňuje niekoľko faktorov, medzi ktoré patrí čistý náboj, hmotnosť molekuly, pufor a elektroforetické médiá ako papier alebo gél. Pri elektroforéze sa molekuly pohybujú smerom k opačnému náboju; napríklad proteín s pozitívnym čistým nábojom sa pohybuje smerom k negatívnej strane elektroforetického média. Ďalej sa molekuly s menšou hmotnosťou pohybujú rýchlejšie alebo sa separujú rýchlejšie ako molekuly s väčšou hmotnosťou.
História
V roku 1937 švédsky vedec Arne Tiselius vyvinul prístroj na meranie pohybu molekúl bielkovín, ktorý sa nazýva prístroj Moving Boundary. Toto je prístroj v tvare U, ktorý používa vodné médium na oddeľovanie molekúl proteínov.
V roku 1940 bola zavedená zónová elektroforéza, ktorá využíva pevné médium (napr. Gél) a umožňuje farbenie pre lepšie rozlíšenie alebo vizualizáciu separácie molekúl.
Potom v roku 1960 bola vyvinutá kapilárna elektroforéza, ktorá poskytuje všestrannú techniku elektroforézy. Tento typ elektroforézy umožňuje separáciu molekúl pomocou vodného a pevného média.
Väzba molekúl
Elektroforéza pomocou médií cielene interaguje s molekulami neinvazívnym spôsobom. Napríklad gélové médiá sa viažu na molekuly proteínu bez narušenia štruktúry a funkcie proteínu. Po naviazaní na molekuly sa iniciuje pohyb alebo separácia pomocou elektrického prúdu. Ďalej je tiež možné izolovať molekuly naviazané na médium po elektroforéze.
Separácia s vysokým rozlíšením
Elektroforéza je navrhnutá tak, aby vizualizovala separáciu molekúl. To sa dosiahne rôznymi metódami vrátane farbenia a autorádiografie.
Autorádiografia pomocou röntgenových filmov vizualizuje polohu rádioaktívnych molekúl (napr. DNA) po separácii. Tento typ vizualizácie je porovnateľný s fotografovaním, pri ktorom je röntgen ako blesk fotoaparátu a röntgenový film je obdobou filmu použitého pri vytváraní čiernobielych fotografií. Pri elektroforéze sa fotografie molekúl, ako sú proteíny vo vašej krvi, vytvárajú pomocou autorádiografie.
Pri farbení sa farbivá ako coomassie modrá a amido čierna zmiešajú s molekulami pred alebo po separačnom procese. Napríklad zmiešaním proteínov s farbivom coomasie pred elektroforézou sa získajú zafarbené cesty (malé bodky alebo čiary) ukazujúce pohyb proteínu počas separácie.
Kvantitatívna analýza
Ďalším účelom elektroforézy je získať kvantitatívne informácie po vizualizácii separácie molekúl. Na získanie kvantitatívnych údajov napríklad softvér na analýzu obrazu (softvér na vykreslenie 2D a 3D) zaznamenáva výsledky elektroforézy ako digitálne signály. Tieto signály predstavujú polohu molekúl pred a po elektroforéze a potom sa používajú na kvantitatívnu analýzu „in silico“ (pomocou počítača).