Gelelektroforese: scheiding van biomoleculen in een gel
Gelelektroforese is een laboratoriummethode om DNA en eiwitten te scheiden op basis van lading en grootte. Uitleg, typen gels, toepassingen en beperkingen in duidelijke, beknopte vorm.
Overzicht
Gelelektroforese is een veelgebruikte scheidingstechniek in de biochemie en moleculaire biologie. Door een elektrisch veld te voeren door een gele lichaam kunnen geladen moleculen, zoals DNA en eiwitten, zich verplaatsen. De snelheid waarmee een fragment door de gel migreert hangt vooral af van de netto lading en de grootte (molecuulgewicht) ervan.
Afbeeldingengalerij
10 Afbeeldingen
Kenmerken en onderdelen
Belangrijke componenten van een gelelektroforese-opstelling zijn de gelmatrix, het buffervloeistof, de elektrode-opstelling en de bron van het elektrische veld. Veelgebruikte matrices zijn agarose en polyacrylamide; beide vormen een poreus netwerk dat fractieserteert op grootte. Soms wordt in oudere of specifieke demonstraties vermeld dat gelatine gels bestaan (gelatine), maar in professioneel onderzoek zijn agarose en polyacrylamide gebruikelijker.
Werking
Wanneer het systeem wordt ingeschakeld, ontstaat er een potentiaalverschil over de gel. Het resulterende elektrisch veld veroorzaakt beweging van geladen deeltjes: negatief geladen DNA beweegt naar de positieve pool en positievere deeltjes naar de negatieve pool. Een typische procedure bevat preparatie van de gel, laden van monsters in putjes, het toepassen van het veld en visualisatie na afloop.
Typen en toepassingen
- Agarosegelelektroforese: gebruikt voor scheiding van relatief grote DNA-fragmenten, eenvoudig in gebruik.
- Polyacrylamidegelelektroforese (PAGE): hogere resolutie voor kleinere DNA-fragmenten en eiwitten.
- SDS-PAGE: eiwitten worden gedenatureerd en gelijkmatig negatief geladen om scheiding op lengte mogelijk te maken.
Toepassingen omvatten DNA-fragmentanalyse, controle van PCR-producten, eiwitkarakterisering en zuiveringscontroles. Voor visualisatie worden kleurstoffen of fluorescentie gebruikt; DNA-banden zijn bijvoorbeeld zichtbaar na kleuring.
Geschiedenis, beperkingen en aandachtspunten
Elektroforese als principe bestaat al sinds de 19e eeuw, maar de specifieke toepassing met gels ontwikkelde zich in de 20e eeuw toen geschikte polymeren beschikbaar kwamen. Beperkingen zijn onder meer diffusie van banden, beperkte grootte-range afhankelijk van geltype en gevoeligheid van detectie. Veiligheidsaspecten zoals omgaan met acrylamide en elektrische apparatuur zijn belangrijk. Voor praktische informatie en protocollen kan men gespecialiseerde bronnen raadplegen, waaronder materiaal over gelbereiding en richtlijnen voor laboratoriumtechnieken.
Samengevat is gelelektroforese een flexibele en relatief eenvoudige methode om biomoleculen te scheiden en te analyseren; het fundament van veel diagnostische en onderzoeksprocedures in de moderne biowetenschap.
Gel
De gel bestaat uit grote en vertakte moleculen, polymeren genaamd. De hoeveelheid vertakkingen in de gel bepaalt hoe gemakkelijk de moleculen zich erdoor kunnen persen, afhankelijk van hun grootte.
Als er veel takken zijn, kunnen kleine moleculen er gemakkelijk doorheen, terwijl grote moleculen er langzaam of helemaal niet doorheen kunnen. Als er weinig vertakkingen zijn, kunnen zowel grote als kleine moleculen er gemakkelijker doorheen.
Lading op het molecuul
Als een groot molecuul een grote lading heeft, is zijn aantrekkingskracht op de tegengestelde lading ook groot. Maar omdat het molecuul groot is, zal het zich moeilijk door de dikke gel kunnen bewegen. Bij gelelektroforese bewegen grote moleculen langzamer.
Een klein geladen molecuul beweegt gemakkelijker door de gel. Kortere moleculen bewegen sneller en verder dan langere, omdat kortere moleculen gemakkelijker door de poriën van de gel dringen. Dit verschijnsel heet zeven.
Als het molecuul geen lading heeft, zal het niet bewegen.
Visualisatie
Nadat de gel is doorlopen door het elektrische veld aan te brengen, kun je kijken waar de moleculen naartoe zijn verplaatst. Daartoe kunnen verschillende vlekken op de gel worden aangebracht: zo kunnen de moleculen worden gezien. De vlek zorgt ervoor dat de plaatsen waar de moleculen naartoe bewogen zijn, verschijnen als gekleurde banden. Vlekken die worden gebruikt om eiwitten te bekijken, zoals Coomassie blauw, kunnen vaak door het menselijk oog worden gezien bij normaal licht. Vlekken om DNA te bekijken, zoals ethidiumbromide en GelGreen, zijn alleen zichtbaar met behulp van een ultraviolette lamp.
Toepassingen
DNA scheiding
Gelelektroforese is de meest gebruikte techniek om DNA te bestuderen. DNA is een zeer grote molecule die genetische informatie bevat. DNA kan worden opgesplitst in kleinere stukjes van verschillende grootte en deze stukjes worden dan gescheiden met behulp van gelelektroforese. DNA heeft altijd een negatieve lading, en beweegt naar de anode.
Eiwitten zijn grote en complexe moleculen die bestaan uit aminozuren. Eiwitten kunnen op twee manieren met gelelektroforese worden bestudeerd. De ene manier is om een mengsel van eiwitten te nemen en ze in de gel te scheiden. De andere manier is om een enkel eiwit in kleinere stukjes te splitsen. De kleinere stukjes kunnen dan in de gel worden gescheiden. Eiwitten kunnen positief of negatief geladen zijn. Om eiwitten alleen op grootte te scheiden, kunnen eiwitmengsels worden gecoat met een chemische stof genaamd natriumdodecylsulfaat (SDS) om alle eiwitten een negatieve lading te geven voordat het mengsel in de gel wordt gelegd.
Geneeskunde
In de geneeskunde is er een speciaal type elektroforese dat iontoforese wordt genoemd. Iontoforese gebruikt hetzelfde idee van gelelektroforese om geneesmiddelen via de huid in het menselijk lichaam te brengen zonder naalden te gebruiken om het geneesmiddel te injecteren.
Vragen en antwoorden
V: Wat is gelelektroforese?
A: Gelelektroforese is een techniek die gebruikt wordt om mengsels zoals DNA en eiwitten te scheiden op basis van hun lading en grootte.
V: Hoe werkt gelelektroforese?
A: Er wordt een elektrisch veld door een gel gestuurd en moleculen migreren door de gel op basis van hun lading en grootte, waardoor het mengsel wordt gescheiden.
V: Wat betekent de term elektroforese?
A: Het woord elektroforese komt van de woorden electro, wat elektrisch veld betekent, en -phoresis, wat beweging betekent.
V: Welke soorten moleculen worden gescheiden met gelelektroforese?
A: Mengsels van DNA en eiwitten worden meestal gescheiden met gelelektroforese.
V: Wat is de rol van de gel in gelelektroforese?
A: De gel biedt een medium waarin de moleculen kunnen migreren op basis van hun lading en grootte.
V: Hoe wordt scheiding bereikt met gelelektroforese?
A: Scheiding wordt bereikt door een elektrisch veld op de gel aan te brengen, waardoor moleculen er doorheen migreren en op basis van hun lading en grootte worden gescheiden.
V: Waarom is gelelektroforese nuttig?
A: Gelelektroforese is nuttig voor het scheiden en analyseren van mengsels van DNA en eiwitten, waardoor onderzoekers biologische processen beter kunnen begrijpen en ziekten kunnen diagnosticeren.
Gerelateerde artikelen
Auteur
AlegsaOnline.com Gelelektroforese: scheiding van biomoleculen in een gel Leandro Alegsa
URL: https://nl.alegsaonline.com/art/37854