Elektrophorese ist ein elektrokinetischer Prozess, der geladene Teilchen in einer Flüssigkeit mithilfe eines elektrischen Ladungsfeldes trennt. Es wird am häufigsten in den Biowissenschaften verwendet, um Proteinmoleküle oder DNA zu trennen und kann durch verschiedene Verfahren erreicht werden, abhängig von der Art und Größe der Moleküle. Die Verfahren unterscheiden sich in einigen Punkten, aber alle benötigen eine Quelle für die elektrische Ladung, ein Trägermedium und eine Pufferlösung. Die Elektrophorese wird in Laboratorien zur Trennung von Molekülen nach Größe, Dichte und Reinheit eingesetzt.
Wie funktioniert sie?
Ein elektrisches Feld wird an die Moleküle angelegt, und da sie selbst elektrisch geladen sind, wirkt eine Kraft auf sie ein. Je größer die Ladung des Moleküls ist, desto größer ist die Kraft, die durch das elektrische Feld ausgeübt wird, und desto weiter bewegt sich das Molekül im Verhältnis zu seiner Masse durch das Trägermedium.
Zu den Anwendungsbeispielen der Elektrophorese gehören die DNA- und RNA-Analyse sowie die Protein-Elektrophorese, ein medizinisches Verfahren, das zur Analyse und Trennung der Moleküle in einer Flüssigkeitsprobe (meist Blut- und Urinproben) verwendet wird.
Arten der Elektrophorese
Als Trägermedium für die Elektrophorese werden in der Regel verschiedene Arten von Gelen verwendet, die in Platten- oder Röhrenform vorliegen können, je nachdem, was vorteilhafter ist. Gel-Slabs ermöglichen die gleichzeitige Durchführung vieler Proben und werden daher häufig in Laboren eingesetzt. Röhrchengele liefern jedoch eine bessere Auflösung der Ergebnisse und werden daher oft für die Proteinelektrophorese gewählt.
Agarosegel wird häufig für die Elektrophorese von DNA verwendet. Es hat eine große Porenstruktur, die es größeren Molekülen ermöglicht, sich leicht zu bewegen, aber es ist nicht für die Sequenzierung kleinerer Moleküle geeignet.
Die Polyacrylamid-Gelelektrophorese (PAGE) hat eine deutlichere Auflösung als das Agarose-Gel und eignet sich daher besser für quantitative Analysen. So lässt sich feststellen, wie Proteine an die DNA binden. Sie kann auch verwendet werden, um das Verständnis dafür zu entwickeln, wie Bakterien durch die Analyse von Plasmiden gegen Antibiotika resistent werden.
2D-Elektrophorese trennt Moleküle entlang einer x-Achse und einer y-Achse – eine trennt sie nach Ladung und die andere nach Größe.