Πώς η ηλεκτροφόρηση γέλης διαχωρίζει θραύσματα DNA

Η ηλεκτροφόρηση γέλης είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό μακρομορίων όπως το DNA, το RNA και τις πρωτεΐνες. Τόσο τα μόρια DNA όσο και RNA διαχωρίζονται με βάση το μέγεθός τους, ενώ οι πρωτεΐνες διαχωρίζονται με βάση τόσο το μέγεθος όσο και το φορτίο. Η ηλεκτροφόρηση γέλης αγαρόζης είναι η τεχνική που χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό τόσο του DNA όσο και του RNA. Από 100 bp έως 25 kb θραύσματα DNA μπορούν να διαχωριστούν με ηλεκτροφόρηση σε πήκτωμα αγαρόζης. Γενικά, το DNA είναι θετικά φορτισμένα μόρια αφού έχουν αρνητικά φορτία στις φωσφορικές τους ομάδες. Έτσι, το DNA μεταναστεύει προς το θετικό ηλεκτρόδιο κατά την ηλεκτροφόρηση γέλης.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι η ηλεκτροφόρηση γέλης
      – Ορισμός, Ηλεκτροφόρηση γέλης αγαρόζης, ΣΕΛΙΔΑ
2. Πώς η ηλεκτροφόρηση γέλης διαχωρίζει θραύσματα DNA
     – Αρχή του διαχωρισμού του DNA

Βασικοί όροι:Ηλεκτροφόρηση γέλης αγαρόζης, μεταναστευτική απόσταση, DNA, PAGE, πόροι, θετικό ηλεκτρόδιο, μέγεθος

Τι είναι η ηλεκτροφόρηση γέλης

Η ηλεκτροφόρηση γέλης είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό θραυσμάτων μακρομορίων όπως το DNA, το RNA και τις πρωτεΐνες με βάση το μέγεθος και το φορτίο τους. Τόσο το DNA όσο και το RNA έχουν ίσο αρνητικό φορτίο σε όλο το μόριο λόγω της παρουσίας αρνητικά φορτισμένων φωσφορικών ομάδων. Ως εκ τούτου, τόσο το DNA όσο και το RNA μεταναστεύουν προς το θετικό ηλεκτρόδιο κάτω από ένα ηλεκτρικό πεδίο. Επιπλέον, ηλεκτροφόρηση γέλης αγαρόζης είναι η τεχνική που χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό του DNA και του RNA με βάση το μέγεθός τους. Ο διαχωρισμός των θραυσμάτων DNA με ηλεκτροφόρηση γέλης φαίνεται στο σχήμα 1 .

Εικόνα 1:Διαχωρισμένα θραύσματα DNA

Η τεχνική ηλεκτροφορητικής γέλης που χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό πρωτεϊνών είναι η ηλεκτροφόρηση γέλης πολυακρυλαμιδίου (PAGE) . Οι πρωτεΐνες που χρησιμοποιούνται σε αυτή την τεχνική διαχωρίζονται με βάση το μέγεθος και το φορτίο τους. Το PAGE μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον διαχωρισμό θραυσμάτων DNA με διαφορές στο επίπεδο του ζεύγους βάσεων, καθώς η ισχύς διαχωρισμού του PAGE είναι υψηλότερη από αυτή της ηλεκτροφόρησης γέλης αγαρόζης.

Πώς η ηλεκτροφόρηση γέλης διαχωρίζει θραύσματα DNA

Κατά τη διάρκεια της ηλεκτροφόρησης γέλης αγαρόζης, τα δείγματα DNA αναμιγνύονται με τη χρωστική ουσία φόρτωσης και φορτώνονται στα φρεάτια της γέλης αγαρόζης. Το ρυθμιστικό διάλυμα φόρτωσης περιέχει βαφές παρακολούθησης που οπτικοποιούν την κίνηση του δείγματος DNA στο πήκτωμα. Στη συνέχεια, ένα ηλεκτρικό πεδίο εφαρμόζεται και στα δύο άκρα της γέλης. Το δείγμα DNA μεταναστεύει προς το θετικό ηλεκτρόδιο. Η ταχύτητα μετανάστευσης στο ηλεκτρικό πεδίο εξαρτάται από το μέγεθος του θραύσματος DNA. Τα μόρια DNA με μεγάλο αριθμό ζευγών βάσεων μεταναστεύουν αργά, ενώ τα μόρια με λιγότερα ζεύγη βάσεων μεταναστεύουν γρήγορα μέσω της γέλης. Επομένως, η ηλεκτροφόρηση γέλης επιτρέπει τον διαχωρισμό των θραυσμάτων DNA με βάση το μέγεθός τους. Αυτό παράγει μια σειρά από θραύσματα DNA με μεγέθη σε φθίνουσα σειρά. Η σχέση μεταξύ της απόστασης μετανάστευσης και του μεγέθους του θραύσματος DNA φαίνεται στην εικόνα 2 .

Εικόνα 2:Σχέση μεταξύ της απόστασης που μετανάστευσε και του μεγέθους του θραύσματος DNA

Το πήκτωμα αγαρόζης περιέχει πόρους ίσου μεγέθους μέσω των οποίων μεταναστεύουν τα θραύσματα DNA. Επομένως, μικρά θραύσματα DNA μεταναστεύουν γρήγορα μέσω του πόρου, αλλά τα μεγάλα θραύσματα DNA χρειάζονται λίγο χρόνο για να μεταναστεύσουν μέσα από αυτά. Αφού τρέξετε μια σημαντική απόσταση, το πήκτωμα αγαρόζης οπτικοποιείται υπό υπεριώδη ακτινοβολία. Δεδομένου ότι η γέλη αγαρόζης προστίθεται με ουσίες χρώσης DNA υπό υπεριώδη ακτινοβολία που ονομάζεται βρωμιούχο αιθίδιο, θραύσματα DNA μπλέκονται με τη χρώση, επιτρέποντας την οπτικοποίηση. Για τον προσδιορισμό του μεγέθους του θραύσματος DNA, τα δείγματα εκτελούνται μαζί με μια σκάλα που περιέχει μια σειρά από θραύσματα DNA με γνωστό μέγεθος.

Συμπέρασμα

Η ηλεκτροφόρηση γέλης είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό μορίων DNA, RNA ή πρωτεΐνης με βάση το μέγεθος και το φορτίο τους. Η ηλεκτροφόρηση γέλης αγαρόζης είναι η ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνική για τον διαχωρισμό του DNA με βάση το μέγεθος του μορίου. Κατά τη μετανάστευση των μορίων DNA μέσω των πόρων της γέλης αγαρόζης, διαχωρίζονται με βάση το μέγεθος.

Αναφορά:

1. «Ηλεκτροφόρηση γέλης». Khan Academy , Διαθέσιμο εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. «DNA fragmendid etiidiumbromiidiga värvitud agaroosgeelis» Από τον Rainis Venta – Δικό έργο (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia
2. "Gel Electrophoresis" By Mckenzielower – Δική μου δουλειά (CC BY-SA 4.0) μέσω Commons Wikimedia