Електрофорез - це спосіб розділення біологічних молекул в електричному полі, заснований на тому, що різні молекули мають різні природні електричні заряди, пов’язані з ними. Це змушує різні компоненти речовини рухатися з різною швидкістю під впливом електричного поля. Уявіть, що на підносі є колекція дрібних шматочків різних металів, а на одному кінці піддону розміщений магніт. Різні шматки металу (еквівалентні "молекулам") будуть притягуватися до магніту в різному ступені залежно від їх конкретних зарядів. По суті, це відбувається при електрофорезі, за винятком того, що молекули спочатку не розділяються.
Сьогодні на практиці діють різні типи електрофорезу.
Принцип електрофорезу
Причина, по якій працює електрофорез, пов’язана з одним з основних рівнянь у фізиці електромагнетизму: сила дорівнює електричному заряду, помноженому на силу поля в цій точці. Це набуває вигляду:
F = qE
Де F = сила, q = електричний заряд і Е = напруженість електричного поля.
З цього рівняння випливає, що чим більший заряд на частинці, тим сильніша сила, яка виникає в результаті прикладання даного електричного поля. Це означає, що дві частинки однакової маси, але різних зарядів рухатимуться з різною швидкістю через поле. Крім того, швидкість, з якою рухається будь-яка заряджена молекула, залежить від її відношення заряду до маси. Разом ці властивості та взаємозв'язки дають можливість вченим розділити компоненти критичних біомолекул, такі як нуклеїнові кислоти, на їх менші компоненти.
Гель-електрофорез
Використовуються три основні типи гель-електрофорезу. Крохмальний гель-електрофорез, який використовує гранули картопляного крохмалю, є щось на зразок реліквії. При електрофорезі в агарозному гелі в якості середовища використовується очищений полісахарид великої молекулярної маси; це зазвичай використовується для великих молекул ДНК. Електрофорез у поліакриламідному гелі є найпоширенішим типом, оскільки він надзвичайно стабільний і працює у великому діапазоні концентрацій молекул.
Рідше використовувані типи електрофорезу
Якийсь гелевий електрофорез є кращим у більшості експериментальних ситуацій. Інші поширені методи включають електрофорез з високою роздільною здатністю, капілярний електрофорез, ізоелектричний фокусування, імунохімічний електрофорез, двовимірний електрофорез та імпульсне поле електрофорез.
Типи установок для електрофорезу
Прилади електрофорезу мають таку ж різницю, як і конкретне використовуване середовище. За старих часів граничним електрофорезом був стандарт. У цій експериментальній установці вимірюється швидкість руху всієї межі мігруючих молекул. Сьогодні зонний електрофорез є більш розповсюдженим, коли молекули мігрують в різні зони або зони на невеликій ділянці паперу. Це більш цілеспрямований підхід, ніж граничний електрофорез. Нарешті, паперовий електрофорез іноді використовують для невеликих молекул.