הגדרת האלקטרופורזה והסבר

אלקטרופורזה היא המונח המשמש לתיאור תנועת החלקיקים ג'ל או נוזל בתוך שדה חשמלי אחיד יחסית. ניתן להשתמש באלקטרופורזה להפרדת מולקולות על בסיס מטען, גודל וזיקה קשירה. הטכניקה מיושמת בעיקר על הפרדה וניתוח של ביומולקולות, כגון DNA, RNA, חלבונים, חומצות גרעיןs, פלסמידות, ושברים של מקרומולקולות אלה. אלקטרופורזה היא אחת הטכניקות המשמשות לזיהוי ה- DNA המקורי, כמו בבדיקות אבהות ומדע משפטי.

אלקטרופורזה של אניונים או נקרא חלקיקים טעונים שלילית אנפורורזה. אלקטרופורזה של קטיונים או נקרא חלקיקים טעונים חיובית קטפורזה.

האלקטרופורזה נצפתה לראשונה בשנת 1807 על ידי פרדיננד פרדריק ראוס מאוניברסיטת מדינת מוסקבה, שהבחין בחלקיקי חימר שנודדו במים נתונים לשדה חשמלי רציף.

מסירות מפתח: אלקטרופורזה

באלקטרופורזה ישנם שני גורמים עיקריים השולטים כמה מהר חלקיק יכול לנוע ובאיזו כיוון. ראשית, החיוב על המדגם חשוב. מינים טעונים באופן שלילי נמשכים לקוטב החיובי של שדה חשמלי, ואילו מינים טעונים באופן חיובי נמשכים לקצה השלילי. מין ניטרלי עשוי להיות מיונן אם השדה חזק מספיק. אחרת, זה לא נוטה להיות מושפע.

הגורם האחר הוא גודל החלקיקים. יונים ומולקולות קטנות יכולות לעבור דרך ג'ל או נוזל הרבה יותר מהר מאשר גדולים יותר.

בעוד שחלקיק טעון נמשך למטען הפוך בשדה חשמלי, ישנם כוחות אחרים המשפיעים על אופן תנועתה של מולקולה. חיכוך וכוח הפיגור האלקטרוסטטי מאטים את התקדמות החלקיקים דרך הנוזל או הג'ל. במקרה של אלקטרופורזה ג'ל, הריכוז ניתן לשלוט בג'ל בכדי לקבוע את גודל הנקבוביות של מטריצת הג'ל, המשפיע על הניידות. א חיץ נוזלי קיים גם, השולט על רמת החומציות של הסביבה.

כאשר נמשכות מולקולות דרך נוזל או ג'ל, המדיום מתחמם. זה יכול לדלל את המולקולות כמו גם להשפיע על קצב התנועה. המתח נשלט על מנת לנסות ולמזער את הזמן הנדרש להפרדת מולקולות, תוך שמירה על הפרדה טובה ושמירה על המינים הכימיים על כנם. לעיתים מתבצעת אלקטרופורזה במקרר בכדי לעזור לפצות על החום.

אלקטרופורזה כוללת מספר טכניקות אנליטיות קשורות. דוגמאות מכילות:

• אלקטרופורזה של זיקה - אלקטרופורזה של זיקה היא סוג של אלקטרופורזה בה מופרדים חלקיקים על בסיס היווצרות מורכבת או אינטראקציה ביו-ספציפית.
• אלקטרופורזה נימית - אלקטרופורזה נימית היא סוג של אלקטרופורזה המשמשת להפרדת יונים בהתאם בעיקר לרדיוס האטומי, המטען והצמיגות. כפי שהשם מרמז, טכניקה זו מבוצעת בדרך כלל בצינור זכוכית. זה מניב תוצאות מהירות והפרדה ברזולוציה גבוהה.
• ג'ל אלקטרופורזה - אלקטרופורזה ג'ל היא סוג נרחב של אלקטרופורזה בה מולקולות מופרדות על ידי תנועה דרך ג'ל נקבובי בהשפעת שדה חשמלי. שני חומרי הג'ל העיקריים הם agarose ו- polyacrylamide. אלקטרופורזה בג'ל משמשת להפרדת חומצות גרעין (DNA ו- RNA), שברי חומצות גרעין וחלבונים.
• אימונואלקטרופורזה - Immunoelectrophoresis הוא השם הכללי שניתן למגוון טכניקות אלקטרופורטיות המשמשות לאפיון והפרדת חלבונים על בסיס תגובתם לנוגדנים.
• אלקטרובוט אלקטרו-בלוטטינג היא טכניקה המשמשת לשחזור חומצות גרעין או חלבונים בעקבות אלקטרופורזה על ידי העברתם לקרום. בדרך כלל משתמשים בפולימרים פוליווינילידן פלואוריד (PVDF) או ניטרוצלולוזה. לאחר התאוששות הדגימה ניתן לנתח אותה נוספת באמצעות כתמים או בדיקות. כתם מערבי הוא צורה אחת של אלקטרוט כתמים המשמשים לגילוי חלבונים ספציפיים באמצעות נוגדנים מלאכותיים.
• אלקטרופורזה ג'ל בשדה פועם - אלקטרופורזה בשדה פועם משמשת להפרדת מקרומולקולות, כגון DNA, על ידי שינוי תקופתי של כיוון השדה החשמלי המופעל על מטריצת ג'ל. הסיבה לכך שהשדה החשמלי משתנה היא מכיוון שאלקטרופורזה ג'ל מסורתית אינה מסוגלת להפריד ביעילות מולקולות גדולות מאוד שכולם נוטים לנדוד יחד. שינוי כיוון השדה החשמלי מעניק למולקולות כיוונים נוספים לנסוע, כך שיש להם דרך דרך הג'ל. המתח מועבר בדרך כלל בין שלושה כיוונים: אחד רץ לאורך ציר הג'ל ושני ב 60 מעלות לכל צד. למרות שהתהליך אורך זמן רב יותר מאשר אלקטרופורזה ג'ל מסורתית, עדיף להפריד חתיכות DNA גדולות.
• התמקדות איזואלקטרית - מיקוד איזואלקטרי (IEF או אלקטרופוקוסינג) הוא סוג של אלקטרופורזה המפרידה בין מולקולות על בסיס נקודות איזואלקטריות שונות. IEF מבוצע לרוב על חלבונים מכיוון שהמטען החשמלי שלהם תלוי ב pH.