Electroforeză - Biologie

Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?

Antibiotice din bacterii

Migrația celulară: funcția nou descoperită a unei proteine cunoscute

Busolă moleculară pentru alinierea celulelor

Ceea ce face ca frunzele să îmbătrânească toamna

Democrația bibilicilor vultur

Mediul lui Ekembo: Oamenii au trăit și în peisaje deschise

| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor

Soiul de grâu a fost creat prin traversarea ierburilor sălbatice

Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?

Electroforeză

Electroforeză (învechit Cataforeza) descrie migrația particulelor coloidale printr-un câmp electric. [1]

Descriere

Viteza migrației v este proporțional cu intensitatea câmpului în electroforeză E. și sarcina ionică Î, invers proporțional cu raza particulelor r și vâscozitate η a substanței. În electroforeza pe gel, raportul dintre raza particulelor și mărimea porilor gelului folosit ca mediu purtător joacă, de asemenea, un rol, deoarece gelul acționează ca o sită moleculară, astfel încât o rază mai mare a particulelor are un efect inhibitor mai puternic asupra vitezei de migrație decât s-ar aștepta doar de la vâscozitate. . Datorită încărcării ionice diferite și a razei particulelor, substanțele individuale (molecule) se deplasează la viteze diferite prin materialul purtător și realizează separarea în funcție de mobilitatea lor electroforetică. Acest lucru face ca electroforeza să fie foarte potrivită pentru separarea amestecurilor de substanțe (în special a amestecurilor de molecule). Lichidele, gelurile (vezi electroforeza pe gel, mai ales cu poliacrilamidă sau agaroză) sau solidele pot fi utilizate ca material purtător.

Gelurile de agaroză sunt utilizate în principal pentru separarea fragmentelor de ADN, în timp ce proteinele sunt de obicei separate în geluri de poliacrilamidă. Metodele utilizate pentru proteine sunt SDS-PAGE și Western Blot. Proteinele, ca zwitterions cu sarcini suplimentare, trebuie tratate cu un detergent, cum ar fi dodecil sulfat de sodiu. dodecil sulfat de sodiu, SDS) sunt încărcate pentru a trece de la o separare în funcție de densitățile de sarcină eterogene la o separare în funcție de masa moleculară. Prin adăugarea de SDS și fierberea (denaturarea) proteinele adsorb capătul alifatic al laurilsulfatului de sodiu încărcat negativ proporțional cu lungimea lor desfășurată (și, de asemenea, proporțional cu masa moleculară). Aproximativ 1,4 grame de SDS se leagă pe gram de proteine în soluții SDS cu un procent. Grupurile sulfat încărcate negativ ale moleculelor SDS se resping reciproc, ceea ce favorizează desfășurarea (liniarizarea) proteinelor, cu condiția ca proteina să nu aibă punți disulfură. Prin urmare, la determinarea masei molare, se adaugă și agenți reducători pentru a transforma disulfurile în tioli. Deoarece câteva sute de molecule SDS încărcate negativ se leagă de moleculele proteice, sarcina intrinsecă a proteinelor din pH-ul de bază al gelului poate fi neglijată.

Mobilitate electroforetică

Mobilitatea electroforetică a două particule care trebuie separate trebuie să fie diferită pentru a realiza separarea prin intermediul electroforezei. Mobilitatea electroforetică este suma multor factori fizici care afectează în cele din urmă viteza cu care o particulă migrează în timpul electroforezei. Forța motrice generală care determină mișcarea particulelor este forța F., afectând o particulă cu o anumită sarcină q în cadrul unui câmp electric cu o intensitate de câmp dată E. lucrări.

Acest lucru este inițial contracarat de o forță care rezultă din vâscozitatea $ \ eta $ și dimensiunea particulei (idealizată pentru particulele sferice: $ 6 \ cdot \ pi \ cdot r $) și poate fi calculată conform legii lui Stokes.

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

Mobilitatea teoretică electroforetică $ \ mu_ ^ 0 $ rezultă din aceste două ecuații. Teoretic din motivul că aceste două ecuații se aplică doar unei stări idealizate, fără purtători, cu un diluat infinit (practic fără sare, care, totuși, contrazice principiul electroforezei, deoarece ionii de sare sunt necesari ca purtători mobili de încărcare) electroliți. Mai mult, se presupune că forța de accelerare corespunde forței de frecare și, prin urmare, prevalează o viteză constantă de migrare.

În sistemele reale există alți factori, cum ar fi fricțiunea dintre cochilii de hidrat (efect electroforetic), deformarea distribuției sarcinii ca relaxare în câmpul electric (efect disipativ, vezi atmosfera ionică), gradul de disociere a electrolitului și efectele prin materialul purtător (sită moleculară, electroosmoză și efecte de adsorbție).

În timp ce teoriile tradiționale presupun că activitatea electroforetică a unei particule necesită o sarcină netă a particulei, noile rezultate din simulările dinamicii moleculare sugerează că, datorită structurii moleculare a apei la suprafață, chiar și particulele neîncărcate pot prezenta activitate electroforetică. [2]

specii

Electroforeză discontinuă
Electroforeză cu gel
Electroforeza capilară
Electroforeză în gradient
Electroforeza cu câmp pulsat
Electroforeză cu gradient de densitate (electroforeză fără purtător)
Electrofocare
Electroforeza lipidelor
Electroforeza serică
electroforeză bidimensională
Electroforeză cu flux liber
Electroosmoza apare în procesele electroforetice
Focalizare isoelectrică
Electroforeza migrației
SDS-PAGE (electroforeză pe gel de poliacrilamidă SDS)

cerere

Electroforeza este utilizată în principal ca metodă analitică în biologie și medicină. Cele mai importante aplicații includ analiza ADN sub formă de fragmente și secvențierea ADN-ului. Aici se folosește posibilitatea de a separa molecule de diferite lungimi una de alta. Pentru a determina valorile măsurate ale unui gel precum Se utilizează software de evaluare specializat, de exemplu, lățimi, mase molare, cuantificări sau normalizare. Electroforeza constituie, de asemenea, baza pentru separarea proteinelor și pentru procesele de înaltă tehnologie ale cercetării proteomilor. Graficul rezultatelor este o electroperogramă. În plus față de metodele analitice, metodele de electroforeză pregătitoare sunt de asemenea utilizate pentru a obține cantități de miligrame de proteine purificate (inclusiv electroforeza cu flux liber).

Alte aplicații tehnice:

Hârtie electronică
Pictură în dip catodică
Electrofiltrare