Биохимики и молекулярные биологи используют электрофорез для разделения макромолекул, таких как белки и нуклеиновые кислоты. Это позволяет ученым выделять и анализировать отдельные белки или последовательности нуклеиновых кислот в сложной смеси. Типичным примером электрофореза в лаборатории является микробиолог, использующий полимеразную цепную реакцию (ПЦР) для разделения фрагментов ДНК, образующихся в микробном сообществе. Независимо от цели, электрофорез всегда требует использования буферного раствора.

Принципы электрофореза

Электрофорез разделяет молекулы вдоль градиента в зависимости от их размера, заряда или других свойств. Этот градиент может представлять собой электрическое поле или, в случае электрофореза в денатурирующем градиентном геле (DGGE), денатурант, такой как смесь мочевины и формамида. Белки будут мигрировать к аноду, если он заряжен отрицательно, и к катоду, если он заряжен положительно. Поскольку более крупные молекулы мигрируют медленнее, чем более мелкие, ученые могут измерить пройденное расстояние и использовать логарифмы для определения размера фрагментов.

Денатурирующий градиентный гель-электрофорез

С DGGE, ДНК движется вдоль градиента возрастающей денатурирующей силы, пока сила не станет достаточной для денатурации или развертывания этого конкретного фрагмента ДНК полностью. На этом этапе миграция останавливается. Ученые могут использовать этот метод для разделения фрагментов на основе их индивидуальной склонности к денатурированию.

Что делает буфер

В случае электрофореза, который разделяется на основе заряда, ионы в буфере передают заряд, необходимый для разделения. Буфер, обеспечивая резервуар слабой кислоты и основания, также поддерживает pH в узком диапазоне. Это важно, потому что структура и заряд белка или нуклеиновой кислоты будут меняться, если подвергаться значительным изменениям рН, что препятствует надлежащему разделению.

Типичные буферы

Различные буферы идеально подходят для поддержания геля для электрофореза в различных желаемых диапазонах рН. Типичные буферы, используемые учеными для этой цели, включают уксусную кислоту, борную кислоту, фосфорную кислоту и лимонную кислоту, а также глицин и таурин. Как правило, значение pKa (константа диссоциации кислоты) должно быть близко к требуемому pH. Для нас предпочтительнее буферы, которые обеспечивают низкую величину заряда, чтобы не проводить слишком большой ток.