Elektroforéza - biológia

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

Antibiotiká z baktérií

Migrácia buniek: novoobjavená funkcia známeho proteínu

Molekulárny kompas na zarovnanie buniek

Čo robí listy na jeseň starnúcimi

Demokracia perličiek

Prostredie spoločnosti Ekembo: Ľudia tiež žili v otvorenej krajine

| Genetika | Poľnohospodárstvo, lesníctvo a chov zvierat

Pšeničná odroda vznikla krížením divých tráv

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

Elektroforéza

dodecylsulfát sodný

Elektroforéza (zastarané Kataforéza) popisuje migráciu koloidných častíc cez elektrické pole. [1]

popis

Rýchlosť migrácie v je úmerné intenzite poľa pri elektroforéze E. a iónový náboj Q, nepriamo úmerný polomeru častíc r a viskozita η látky. Pri gélovej elektroforéze hrá úlohu aj pomer medzi polomerom častíc a veľkosťou pórov gélu použitého ako nosné médium, pretože gél pôsobí ako molekulárne sito, takže väčší polomer častíc má silnejší inhibičný účinok na rýchlosť migrácie, ako by sa dalo očakávať od samotnej viskozity . Vďaka rôznemu iónovému náboju a polomeru častíc sa jednotlivé látky (molekuly) pohybujú rôznymi rýchlosťami cez nosičový materiál a dosahujú separáciu podľa svojej elektroforetickej pohyblivosti. Vďaka tomu je elektroforéza veľmi vhodná na separáciu zmesí látok (najmä zmesí molekúl). Ako nosný materiál možno použiť kvapaliny, gély (pozri gélovú elektroforézu, väčšinou s polyakrylamidom alebo agarózou) alebo pevné látky.

Agarózové gély sa používajú hlavne na separáciu fragmentov DNA, zatiaľ čo proteíny sa väčšinou separujú v polyakrylamidových géloch. Metódy používané pre proteíny sú SDS-PAGE a Western Blot. Bielkoviny ako zwitterióny za príplatok musia byť ošetrené čistiacim prostriedkom, ako je dodecylsulfát sodný. dodecylsulfát sodný, SDS) sa zavedú, aby sa prešiel od separácie podľa heterogénnych hustôt náboja k separácii podľa molekulovej hmotnosti. Pridaním SDS a varom (denaturáciou) proteíny adsorbujú alifatický koniec negatívne nabitého laurylsulfátu sodného proporcionálne k ich rozvinutej dĺžke (a tiež proporcionálne k molekulovej hmotnosti). Asi 1,4 gramu SDS sa viaže na gram proteínu v jednom percente roztokov SDS. Negatívne nabité sulfátové skupiny molekúl SDS sa navzájom odpudzujú, čo podporuje rozklad (linearizáciu) proteínov za predpokladu, že proteín nemá žiadne disulfidové mostíky. Preto sa pri určovaní molárnej hmotnosti tiež pridávajú redukčné činidlá na premenu disulfidov na tioly. Pretože niekoľko stoviek záporne nabitých molekúl SDS sa viaže na molekuly proteínu, je možné vnútorný náboj bielkovín v základnom pH gélu zanedbať.

Elektroforetická mobilita

Elektroforetická mobilita dvoch častíc, ktoré sa majú separovať, musí byť odlišná, aby sa dosiahlo separácie pomocou elektroforézy. Elektroforetická mobilita je súhrn mnohých fyzikálnych faktorov, ktoré v konečnom dôsledku ovplyvňujú rýchlosť migrácie častíc počas elektroforézy. Všeobecnou hnacou silou, ktorá spôsobuje pohyb častíc, je sila F., ovplyvnenie častice s určitým nábojom q v rámci elektrického poľa s danou intenzitou poľa E. Tvorba.

Proti tomuto spočiatku pôsobí sila, ktorá vyplýva z viskozity $ \ eta $ a veľkosti častice (ideálne pre sférické častice: $ 6 \ cdot \ pi \ cdot r $) a dá sa vypočítať podľa Stokesovho zákona.

$ F = 6 \ cdot \ pi \ cdot r \ cdot \ eta \ cdot v $

Teoretická elektroforetická mobilita $ \ mu_ ^ 0 $ vyplýva z týchto dvoch rovníc. Teoreticky z toho dôvodu, že tieto dve rovnice platia iba pre idealizovaný stav bez nosiča s nekonečne zriedenými (prakticky bez obsahu solí), čo je však v rozpore s princípom elektroforézy, pretože ako nosiče mobilného náboja sú potrebné ióny soli) elektrolytmi. Ďalej sa predpokladá, že akceleračná sila zodpovedá trecej sile, a preto prevláda konštantná rýchlosť migrácie.

V skutočných systémoch existujú ďalšie faktory, ako napríklad trenie medzi hydrátovými škrupinami (elektroforetický účinok), deformácia rozloženia náboja ako relaxácia v elektrickom poli (disipatívny účinok, iónová atmosféra), stupeň disociácie elektrolytu a účinky pôsobením nosičového materiálu (molekulárne sito, elektroosmóza a adsorpčné účinky).

Zatiaľ čo tradičné teórie predpokladajú, že elektroforetická aktivita častice vyžaduje čistý náboj častice, nové výsledky simulácií molekulárnej dynamiky naznačujú, že vďaka molekulárnej štruktúre vody na povrchu môžu aj elektrolytické aktivity vykazovať aj nenabité častice. [2]

druhov

  • Prerušovaná elektroforéza
  • Gélová elektroforéza
  • Kapilárna elektroforéza
  • Gradientná elektroforéza
  • Elektroforéza s pulzným poľom
  • Elektroforéza s gradientom hustoty (elektroforéza bez nosiča)
  • Elektrofokusovanie
  • Elektroforéza lipidov
  • Elektroforéza v sére
  • dvojrozmerná elektroforéza
  • Elektroforéza s voľným prietokom
  • Elektroosmóza sa vyskytuje v elektroforetických procesoch
  • Izoelektrické zaostrovanie
  • Migračná elektroforéza
  • SDS-PAGE (SDS polyakrylamidová gélová elektroforéza)

žiadosť

Elektroforéza sa používa hlavne ako analytická metóda v biológii a medicíne. Medzi najdôležitejšie aplikácie patrí analýza DNA vo forme fragmentov a sekvenovanie DNA. Tu sa využíva možnosť oddeliť od seba molekuly rôznych dĺžok. Na stanovenie nameraných hodnôt gélu ako napr Používa sa špecializovaný vyhodnocovací softvér, napríklad šírky, molárne hmotnosti, kvantifikácie alebo normalizácia. Elektroforéza tiež tvorí základ pre separáciu proteínov a pre high-tech procesy proteómového výskumu. Grafom výsledkov je elektroferogram. Okrem analytických metód sa na získanie miligramov purifikovaných proteínov (vrátane prietokovej elektroforézy) používajú aj metódy preparatívnej elektroforézy.

Ďalšie technické aplikácie:

  • Elektronický papier
  • Katódová maľba ponorom
  • Elektrofiltrácia