Elektroforeza

Elektroforeza to technika analityczna praktykowana w chemii i biologii molekularnej (szczególnie w genetyce). Polega na rozdzieleniu mieszaniny związków chemicznych na możliwe jednorodne frakcje, podczas czego wędrują one w wyznaczonym do tego polu. W metodzie tej wykorzystuje się fakt, że cząsteczki różnych substancji wykazują różną ruchliwość elektroforetyczną.

Elektroforeza – charakterystyka

Elektroforezą nazywa się rozdzielanie związków chemicznych posiadających ładunek pod wpływem ich zróżnicowanej migracji w polu elektrycznym. Jony mogą być odpychane lub przyciągane pod wpływem sił pola elektrycznego. Technikę tę zaproponował po raz pierwszy A. Tiselius w roku 1937. Wydajność elektroforezy w otwartym roztworze w sposób zaproponowany przez Tiseliusa jest ograniczona przez termiczną dyfuzję i konwekcję. Z tego względu omawianą metodę w tradycyjnym wydaniu przeprowadza się w nośnikach nieulegających procesowi konwekcji takich jak poliakrylamid czy żel agarozowy. Należy jednak wiedzieć, że żelowa elektroforeza nie cieszy się zbyt dużą popularnością ze względu na długi czas trwania procesu rozdzielania oraz niską jego wydajność.

Alternatywą do elektroforezy żelowej okazała się technika wykorzystująca do rozdzielania wąskie rurki czy kapilary. Właśnie ją najczęściej stosuje się w dzisiejszych czasach. Wszystko dlatego, że wąskie kapilary wyróżniają się niskim przewodnictwem, co wiąże się z możliwością zastosowania układów bez żelu agarozowego. Wykorzystanie wysokiego pola elektrycznego zauważalnie skraca czas trwania analizy i poprawia wydajność procesu rozdzielania.

Na czym polega elektroforeza?

Elektroforeza jest zjawiskiem elektrokinetycznym, w przebiegu którego pod wpływem pola elektrycznego przemieszczają się makrocząsteczki obdarzone niezrównoważonym ładunkiem elektrycznym. Prędkość tego zjawiska zależy od ładunku cząsteczek, rozmiaru, kształtu oraz oporu środowiska. Rozdziały elektroforetyczne można przeprowadzać bezpośrednio w objętości elektrolitu (elektroforeza kapilarna) lub w nośniku elektroforetycznym wypełnionym odpowiednim elektrolitem. Nośnikiem elektroforetycznym może być np. bibuła, azotan celulozy, agaroza, poliakrylamid.

Jak wygląda to w praktyce? Przykładowo kwasy nukleinowe w buforach o pH bliskim neutralnego obdarzone są ładunkiem ujemnym, w związku z czym poruszają się w kierunku dodatnio naładowanej elektrody. Rozdział następuje na podstawie masy odpowiednich fragmentów, co umożliwia ustalenie ich wielkości, stopnia degradacji oraz zanieczyszczeń występujących w postaci białka lub RNA.

Elektroforeza – zastosowanie

Głównym obszarem zastosowań elektroforezy są:

• biochemia białek i kwasów nukleinowych;
• biologia molekularna;
• farmakologia;
• medycyna sądowa;
• weterynaria;
• diagnostyka medyczna;
• kontrola jakości żywności.

Należy wspomnieć, że wykorzystanie technik elektroforetycznych umożliwiło uzyskanie pełnej sekwencji DNA człowieka w niedawno zakończonym projekcie genomiki. Wszystkie powszechnie stosowane techniki sekwencjonowania DNA w końcowym swym etapie opierają się bowiem o elektroforezę. Odczytanie sekwencji genomu człowieka, choć ogłoszone jako olbrzymi sukces, nie pozwala jednak na pełne wykorzystanie zapisanej w DNA informacji dla celów diagnostyczno-terapeutycznych. Wymagane są dalsze badania.

Rodzaje elektroforezy

Podstawowy podział wyróżnia:

• elektroforezę poziomą;
• elektroforezę pionową.

W przebiegu elektroforezy poziomej nośnik umieszcza się w płaszczyźnie poziomej, jak wskazuje nazwa. Zaletą tego rozwiązania jest brak wycieków elektrolitu oraz możliwość łatwego odprowadzenia ciepła generowanego w trakcie przepływu prądu. Powszechniej stosowana jest elektroforeza pionowa, w której nośnik elektroforetyczny wypełnia szklane rurki lub znajduje się pomiędzy dwiema płytkami rozdzielonymi przekładkami dystansowymi.

Kolagen do picia na stawy i skórę
Kolagen bioalgi to aż 97% hydrolizowanego kolagenu o wysokiej biodostępności. Opatentowana formuła przyczynia się do łagodzenia objawów istniejących już chorób stawów, a dodatkowo uzupełnia niedobory kolagenu w organizmie. Wpływa też na stan skóry …
Zobacz tutaj ...

Kapsułki z kwasem hialuronowym
Kwas hialuronowy decyduje nie tylko o jędrnej i gładkiej skórze, ale także jest głównym składnikiem płynu stawowego i pełni funkcję „smaru” przy wykonywaniu ruchu redukując ból w stawach. Jego głównym zadaniem jest regulacja zawartości wody w przestrzeni
Zobacz tutaj ...

Bibliografia

1. Elektroforeza DNA w żelu agarozowym, Analiza instrumentalna Wydział Farmaceutyczny UJCM, 2016/2017.
2. Walkowiak B., Kochmańska V., Elektroforeza. Przykłady zastosowań, Amersham Biosiences.