Elektroforeesi vs. elektroosmoosi
Fysikaaliset erotusmenetelmät, kuten suodatus, tislaus, pylväskromatografia, eivät ole helppoja menetelmiä joidenkin molekyylien erottamisessa. Elektroforeesi ja sähköosmoosi ovat kaksi muuta erotustekniikkaa, joita voidaan käyttää varautuneiden hiukkasten erottamiseen.
Mikä on elektroforeesi?
Elektroforeesi on tekniikka molekyylien erottamiseksi niiden koon perusteella. Tämän erottamisen perustana on molekyylin varaus ja niiden kyky liikkua sähkökentässä. Tämä on molekyylibiologian yleisin ja tärkein tekniikka molekyylien, erityisesti DNA:n ja proteiinien, erottamiseksi. Tämä on enimmäkseen käytössä, koska se on suhteellisen helppoa ja edullista. Elektroforeesin laitteisto voi olla hieman monimutkainen ja sen valmistelu vie jonkin aikaa. Mutta voimme helposti tehdä elektroforeesilaitteen niistä tavaroista, joita meillä on laboratoriossa. Elektroforeesitekniikat voivat vaihdella käyttötarkoitustemme mukaan. Voimme käyttää yksiulotteista elektroforeesia DNA:n tai proteiinin erottamiseen. Kaksiulotteista elektroforeesia käytetään, kun tarvitaan enemmän erotettuja näytteitä (kuten sormenjälkien tapauksessa). Geeliä käytetään tukiväliaineena molekyylien erottamiseen. Tämä geeli voidaan valmistaa litteinä levyinä tai putkissa. Tämän menetelmän perustana on erottaa molekyylejä riippuen niiden liikenopeudesta geelin läpi, kun sähkökenttä syötetään. Negatiivisesti varautuneilla molekyyleillä, kuten DNA:lla, on taipumus matkustaa kohti positiivista napaa tässä sähkökentässä, kun taas positiivisesti varautuneilla molekyyleillä on taipumus matkustaa negatiiviseen napaan. Elektroforeesissa käytetään kahden tyyppisiä geelejä agaroosina ja polyakryyliamidina. Näillä kahdella on erilaiset ratkaisuvoimat. Geeli toimii seulana erikokoisten molekyylien suodattamiseksi. Geeliin muodostuneet sähköstaattiset varaukset toimivat voimana.
Erotus riippuu ionien liikkuvuudesta.
F=fv=ZeE
V=ZeE/ f
F=hiukkaseen vaikuttava voima
f=kitkakerroin
V=keskimääräinen siirtymisnopeus
Z=liikkuvan hiukkasen varaus
e=alkuvaraus
E=sähkökentän voimakkuus
Elektroforeesin tarvittavat olosuhteet ovat suhteellisen yksinkertaiset. Geeliä valmistettaessa ja näytettä ajettaessa käytetään puskuria. Merkkejä ja väriaineita käytetään visualisointitarkoituksiin.
Mikä on sähköosmoosi?
Tämä on prosessi, jossa nestettä siirretään materiaalin läpi käyttämällä sähkökenttää. Liike voi tapahtua huokoisen materiaalin läpi, pitkin kapillaaria, kalvoa jne. Tätä voidaan käyttää erotustekniikkana (erityisesti kapillaarisähköosmoosina). Nesteen nopeus on lineaarisesti verrannollinen käytettyyn sähkökenttään. Se riippuu myös kanavan rakentamiseen käytetystä materiaalista ja käytetystä ratkaisusta. Rajapinnassa liuos ja materiaali ovat saaneet vastakkaiset varaukset ja tämä tunnetaan sähköisenä kaksoiskerroksena. Kun liuokseen kohdistetaan sähkökenttä, sähköinen kaksoiskerros liikkuu tuloksena olevan Coulombin voiman vaikutuksesta. Tätä kutsutaan sähköosmoottiseksi virtaukseksi.
Mitä eroa on elektroforeesilla ja elektroosmoosilla?
• Elektroforeesissa kiinteitä hiukkasia (makromolekyylejä, kuten nukleiinihappoja tai proteiineja) siirretään sähkökentän avulla. Mutta sähköosmoosissa neste liikkuu.
• Elektroforeesissa tukikiinteä materiaali on geeli. Mutta se sähköosmoosi, se voi olla geeli, kalvo, kapillaari jne.
