Elektroforeza je "močna in poceni tehnika molekularnega ločevanja", kot je dejal dr. William H. Heidcamp, v Laboratorijskem priročniku za celično biologijo. Obstajajo različni razlogi za izvajanje elektroforeze, vključno z neinvazivno vezavo na molekule in vizualizacijo ločevanja molekul. Na splošno je namen elektroforeze zagotoviti natančen način analiziranja snovi, kot sta kri in DNA (deoksiribonukleinska kislina), ki jih je po običajnih metodah težko ločiti.
Definicija
Elektroforeza je empirična tehnika, ki se uporablja pri ločevanju nabitih molekul (pozitivnih in negativnih), kot so celice in proteini, glede na njihov odziv v električnem toku.
Na elektroforezo vpliva več dejavnikov, vključno z neto nabojem, maso molekule, pufrom in elektroforetskimi mediji, kot so papir ali gel. Pri elektroforezi se molekule premikajo proti nasprotnemu naboju; na primer, protein s pozitivnim neto nabojem se premakne proti negativni strani elektroforetskega medija. Poleg tega se molekule z manjšo maso premikajo hitreje ali se hitreje ločujejo kot molekule z večjo maso.
Zgodovina
Leta 1937 je švedski znanstvenik Arne Tiselius razvil aparat za merjenje gibanja beljakovinskih molekul, imenovan Aparat za premikanje meje. To je naprava v obliki črke U, ki uporablja vodni medij za ločevanje beljakovinskih molekul.
Leta 1940 je bila uvedena conska elektroforeza, ki uporablja trden medij (npr. Gel) in omogoča barvanje za boljšo ločljivost ali vizualizacijo ločevanja molekul.
Nato so leta 1960 razvili kapilarno elektroforezo, ki je zagotovila vsestransko tehniko elektroforeze. Ta vrsta elektroforeze omogoča ločevanje molekul z uporabo vodnih in trdnih medijev.
Vezava molekul
Elektroforeza z uporabo medijev namenoma sodeluje z molekulami na neinvaziven način. Na primer, gelski mediji se vežejo na beljakovinske molekule, ne da bi pri tem motili strukturo in delovanje beljakovin. Po vezavi na molekule se gibanje ali ločevanje sproži z uporabo električnega toka. Poleg tega je po elektroforezi mogoče tudi obnoviti molekule, vezane na medij.
Ločevanje visoke ločljivosti
Elektroforeza je namenjena vizualizaciji ločevanja molekul. To dosežemo z različnimi metodami, vključno z barvanjem in avtoradiografijo.
Avtoradiografija uporablja rentgenske filme za prikaz položaja radioaktivnih molekul (npr. DNA) po ločitvi. Ta vrsta vizualizacije je primerljiva s fotografiranjem, pri čemer je rentgen podoben bliskavici fotoaparata, rentgenski film pa kot film, ki se uporablja pri razvoju črno-belih fotografij. Pri elektroforezi se z uporabo avtoradiografije razvijejo fotografije molekul, kot so beljakovine v krvi.
Pri barvanju se barvila, kot sta coomassie blue in amido black, zmešajo z molekulami pred postopkom ločevanja ali po njem. Na primer, mešanje beljakovin z barvilom coomasie pred elektroforezo bo dalo obarvane poti (majhne pike ali črte), ki prikazujejo gibanje beljakovin med ločevanjem.
Kvantitativna analiza
Drug namen elektroforeze je pridobiti kvantitativne informacije po vizualizaciji ločevanja molekul. Za pridobitev kvantitativnih podatkov na primer programska oprema za analizo slike (programska oprema za 2D in 3D upodabljanje) rezultate elektroforeze beleži kot digitalne signale. Ti signali predstavljajo položaj molekul pred in po elektroforezi in se nato uporabljajo za kvantitativno analizo „in silico“ (z uporabo računalnika).