Електрофорез - біологія

Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?

Антибіотики від бактерій

Міграція клітин: нещодавно виявлена ​​функція відомого білка

Молекулярний компас для вирівнювання клітин

Від чого листя старіє восени

Демократичність грифа-цесарки

Середовище Екембо: Люди також жили на відкритих ландшафтах

| Генетика | Сільське, лісове та тваринництво

Сорт пшениці був створений шляхом схрещування дикорослих трав

Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?

Електрофорез

cdot cdot

Електрофорез (застаріле Катафорез) описує міграцію колоїдних частинок через електричне поле. [1]

опис

Швидкість міграції v пропорційна напруженості поля при електрофорезі E. і заряд іона Питання, обернено пропорційна радіусу частинки р і в'язкість η речовини. При електрофорезі в гелі також відіграє роль співвідношення між радіусом частинок і розміром пор гелю, що використовується в якості середовища-носія, оскільки гель діє як молекулярне сито, так що більший радіус частинок має сильніший інгібуючий ефект на швидкість міграції, ніж можна було б очікувати лише від в'язкості . Завдяки різному заряду іонів та радіусу частинок, окремі речовини (молекули) рухаються з різною швидкістю через матеріал-носій та досягають поділу відповідно до їх електрофоретичної рухливості. Це робить електрофорез дуже придатним для розділення сумішей речовин (особливо сумішей молекул). Рідини, гелі (див. Гель-електрофорез, переважно з поліакриламідом або агарозою) або тверді речовини можуть бути використані як матеріал-носій.

Агарозні гелі в основному використовуються для розділення фрагментів ДНК, тоді як білки зазвичай розділяються в поліакриламідних гелях. Методами, що використовуються для білків, є SDS-PAGE та Western Blot. Білки, як цвіттеріони з додатковими зарядами, необхідно обробляти миючим засобом, таким як додецилсульфат натрію. додецилсульфат натрію, SDS) завантажуються для того, щоб перейти від поділу відповідно до неоднорідних щільностей заряду до поділу відповідно до молекулярної маси. Додаючи SDS і кип’ятячи (денатуруючи) білки адсорбують аліфатичний кінець негативно зарядженого лаурилсульфату натрію пропорційно їх довжині, що розгортається (а також пропорційно молекулярній масі). Близько 1,4 грама SDS зв'язується на грам білка в одновідсоткових розчинах SDS. Негативно заряджені сульфатні групи молекул SDS відштовхують одна одну, що сприяє розгортанню (лінеаризації) білків за умови, що білок не має дисульфідних містків. Тому при визначенні молярної маси також додають відновники для перетворення дисульфідів у тіоли. Оскільки кілька сотень негативно заряджених молекул SDS зв'язуються з білковими молекулами, власним зарядом білків в основному рН гелю можна знехтувати.

Електрофоретична рухливість

Електрофоретична рухливість двох частинок, що розділяються, повинна бути різною, щоб досягти поділу за допомогою електрофорезу. Електрофоретична рухливість - це сума багатьох фізичних факторів, які в кінцевому рахунку впливають на швидкість міграції частинки під час електрофорезу. Загальною рушійною силою, яка викликає рух частинок, є сила Ф., впливаючи на частинку з певним зарядом q в межах електричного поля із заданою напруженістю поля E. робіт.

Спочатку цьому протидіє сила, яка виникає в результаті в’язкості $ \ eta $ і розміру частинки (ідеалізовано для сферичних частинок: $ 6 \ cdot \ pi \ cdot r $) і може бути обчислена відповідно до закону Стокса.

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

Теоретична електрофоретична рухливість $ \ mu_ ^ 0 $ випливає з цих двох рівнянь. Теоретично з тієї причини, що ці два рівняння застосовуються лише до ідеалізованого стану без носія з нескінченно розведеним (практично безсольовим, що, однак, суперечить принципу електрофорезу, оскільки іони солі потрібні як мобільні носії заряду) електролітів. Крім того, передбачається, що прискорювальна сила відповідає силі тертя, і тому переважає постійна швидкість міграції.

У реальних системах існують інші фактори, такі як тертя між гідратними оболонками (електрофоретичний ефект), деформація розподілу заряду як релаксація в електричному полі (дисипативний ефект, див. іонну атмосферу), ступінь дисоціації електроліту та ефекти через матеріал-носій (молекулярне сито, електроосмос та адсорбційні ефекти).

Хоча традиційні теорії припускають, що електрофоретична активність частинки вимагає чистого заряду частинки, нові результати моделювання молекулярної динаміки свідчать про те, що завдяки молекулярній структурі води на поверхні навіть незаряджені частинки можуть виявляти електрофоретичну активність. [2]

видів

  • Розривний електрофорез
  • Гель-електрофорез
  • Капілярний електрофорез
  • Градієнтний електрофорез
  • Електрофорез з імпульсним полем
  • Електрофорез з градієнтом щільності (електрофорез без носіїв)
  • Електрофокусування
  • Електрофорез ліпідів
  • Електрофорез у сироватці крові
  • двовимірний електрофорез
  • Вільний потік електрофорезу
  • Електроосмос виникає в електрофоретичних процесах
  • Ізоелектричне фокусування
  • Міграційний електрофорез
  • SDS-PAGE (електрофорез у поліакриламідному гелі SDS)

застосування

Електрофорез в основному використовується як аналітичний метод у біології та медицині. Найважливіші додатки включають аналіз ДНК у вигляді фрагментів та секвенування ДНК. Тут використовується можливість відокремлення молекул різної довжини одна від одної. Для визначення виміряних значень гелю, таких як Використовується спеціалізоване програмне забезпечення для оцінки, наприклад, ширини, молярні маси, кількісні оцінки або нормалізація. Електрофорез також є основою для поділу білків та високотехнологічних процесів досліджень протеомів. Графік результатів - електроферограма. На додаток до аналітичних методів, для отримання міліграмових кількостей очищених білків (включаючи електрофорез із вільним потоком) також застосовуються методи препаративного електрофорезу.

Інші технічні програми:

  • Електронний папір
  • Катодне занурення
  • Електрофільтрація