Elektroforéza je spôsob oddelenia biologických molekúl v elektrickom poli založený na skutočnosti, že rôzne molekuly majú s nimi spojené rôzne prirodzené elektrické náboje. To spôsobuje, že rôzne zložky látky sa pod vplyvom elektrického poľa pohybujú rôznymi rýchlosťami. Predstavte si, že máte na tácke kolekciu malých kúskov rôznych kovov a že na jeden koniec tácky umiestnite magnet. Rôzne kúsky kovu (ekvivalentné s „molekulami“) by boli priťahované k magnetu v rôznej miere na základe ich špecifických nábojov. To sa v podstate deje pri elektroforéze, až na to, že molekuly nie sú spočiatku oddelené.
V súčasnosti sa v praxi používajú rôzne typy elektroforézy.
Princíp elektroforézy
Dôvod, prečo pracuje elektroforéza, je spôsobený jednou zo základných rovníc vo fyzike elektromagnetizmu: sila sa rovná elektrickému náboju krát sila poľa v danom bode. Toto predpokladá formu:
F = qE
Kde F = sila, q = elektrický náboj a E = intenzita elektrického poľa.
Táto rovnica znamená, že čím vyšší je náboj na častice, tým silnejšia je sila, ktorá je výsledkom aplikácie daného elektrického poľa. To znamená, že dve častice rovnakej hmotnosti, ale rozdielnych nábojov, sa budú pohybovať po poli rôznymi rýchlosťami. Okrem toho rýchlosť, akou sa ľubovoľná nabitá molekula pohybuje, závisí od jej pomeru náboja k hmotnosti. Spoločne tieto vlastnosti a vzťahy umožňujú vedcom rozdeliť zložky kritických biomolekúl, ako sú nukleové kyseliny, na ich menšie zložky.
Gélová elektroforéza
Používajú sa tri hlavné typy gélovej elektroforézy. Elektroforéza škrobového gélu, pri ktorej sa používajú granule zemiakového škrobu, je niečím pozostatkom. Pri elektroforéze na agarózovom géle sa ako médium použije vyčistený polysacharid s vysokou molekulovou hmotnosťou; toto sa bežne používa pre veľké molekuly DNA. Elektroforéza na polyakrylamidovom géle je najbežnejším typom, pretože je mimoriadne stabilná a funguje pri veľkom rozsahu koncentrácií molekúl.
Menej často používané typy elektroforézy
Vo väčšine experimentálnych situácií sa uprednostňuje gélová elektroforéza. Medzi ďalšie bežné spôsoby patrí elektroforéza s vysokým rozlíšením, kapilárna elektroforéza, izoelektrická zameranie, imunochemická elektroforéza, dvojrozmerná elektroforéza a pulzné pole elektroforéza.
Druhy nastavenia elektroforézy
Prístrojové vybavenie na elektroforézu je rovnako rozdielne ako použité konkrétne médium. Za starých čias bola hraničná elektroforéza štandardom. V tomto experimentálnom usporiadaní sa meria rýchlosť pohybu celej hranice migrujúcich molekúl. Dnes je bežnejšia zónová elektroforéza, kedy molekuly migrujú do rôznych oblastí alebo zón na malej oblasti papiera. Toto je cielenejší prístup ako hraničná elektroforéza. Nakoniec sa pre malé molekuly niekedy používa papierová elektroforéza.