Elektroforez, Dr. William H. tarafından belirtildiği gibi "güçlü ve ucuz bir moleküler ayırma tekniğidir". Heidcamp, Hücre Biyolojisi Laboratuvarı El Kitabında. Moleküllere non-invaziv bağlanma ve molekül ayrımının görselleştirilmesi dahil elektroforez gerçekleştirmek için çeşitli nedenler mevcuttur. Genel olarak elektroforez, kanınız ve DNA'nız (deoksiribonükleik asit) gibi geleneksel yöntemlerle ayrılması zor olan maddeleri analiz etmenin doğru bir yolunu sağlamayı amaçlar.
Tanım
Elektroforez, hücreler ve proteinler gibi yüklü moleküllerin (pozitif ve negatif) elektrik akımındaki tepkilerine göre ayrılmasında kullanılan ampirik bir tekniktir.
Net yük, molekül kütlesi, tampon ve kağıt veya jel gibi elektroforetik ortam dahil olmak üzere çeşitli faktörler elektroforezi etkiler. Elektroforezde moleküller zıt yüke doğru hareket eder; örneğin, pozitif net yüke sahip bir protein, elektroforetik ortamın negatif tarafına doğru hareket eder. Ayrıca, daha küçük kütleli moleküller, daha büyük kütleli moleküllerden daha hızlı hareket eder veya daha hızlı ayrılır.
Tarih
1937'de Arne Tiselius adlı İsveçli bir bilim adamı, protein moleküllerinin hareketini ölçmek için Hareketli Sınır aparatı adı verilen bir aparat geliştirdi. Bu, protein moleküllerini ayırmak için sulu bir ortam kullanan U şeklinde bir aparattır.
1940 yılında, katı bir ortam (örneğin jel) kullanan ve moleküllerin ayrılmasının daha iyi çözülmesi veya görselleştirilmesi için boyamaya izin veren bölge elektroforezi tanıtıldı.
Daha sonra 1960 yılında, çok yönlü bir elektroforez tekniği sağlamak için kılcal elektroforez geliştirildi. Bu tip elektroforez, sulu ve katı ortamlar kullanılarak moleküllerin ayrılmasına izin verir.
Molekül Bağlanması
Elektroforez, ortamları kullanarak, kasıtlı olarak moleküllerle invaziv olmayan bir şekilde etkileşime girer. Örneğin jel ortamları, proteinin yapısını ve işlevini bozmadan protein moleküllerine bağlanır. Moleküllere bağlandıktan sonra elektrik akımı uygulanarak hareket veya ayrılma başlatılır. Ayrıca elektroforez sonrasında ortama bağlı moleküllerin geri kazanılması da mümkündür.
Yüksek Çözünürlüklü Ayırma
Elektroforez, moleküllerin ayrılmasını görselleştirmek için tasarlanmıştır. Bu, boyama ve otoradyografi dahil olmak üzere çeşitli yöntemlerle elde edilir.
Otoradyografi, ayrıldıktan sonra radyoaktif moleküllerin (örneğin DNA) konumunu görselleştirmek için X-ışını filmleri kullanır. Bu tür görselleştirme, x-ışınının bir kamera flaşı gibi olduğu ve x-ışını filminin siyah-beyaz fotoğrafların geliştirilmesinde kullanılan filme benzediği fotoğraf çekmeye benzer. Elektroforezde, otoradyografi kullanılarak kanınızdaki proteinler gibi moleküllerin fotoğrafları geliştirilir.
Boyamada, ayırma işleminden önce veya sonra, coomassie blue ve amido black gibi boyalar moleküllerle karıştırılır. Örneğin, elektroforezden önce proteinlerin coomasie boyası ile karıştırılması, ayırma sırasında proteinin hareketini gösteren lekeli yollar (küçük noktalar veya çizgiler) verecektir.
Kantitatif Analiz
Elektroforezin diğer bir amacı, moleküllerin ayrılmasını görselleştirdikten sonra nicel bilgi elde etmektir. Nicel veriler elde etmek için, örneğin, görüntü analiz yazılımı (2D ve 3D işleme yazılımı), elektroforez sonuçlarını dijital sinyaller olarak kaydeder. Bu sinyaller, elektroforezden önce ve sonra moleküllerin pozisyonunu temsil eder ve daha sonra "in silico" (bir bilgisayar kullanılarak) nicel analiz için kullanılır.