Что такое электрофорез? - коротко
Электрофорез — метод разделения и перемещения заряженных молекул в электрическом поле, широко применяемый в биохимии, медицине и аналитической химии. Он позволяет быстро определить молекулярный вес белков и нуклеиновых кислот, а также проводить диагностику заболеваний.
Что такое электрофорез? - развернуто
Электрофорез — это физико‑химический метод, позволяющий разнести молекулы, обладающие электрическим зарядом, под действием внешнего электрического поля. При подаче напряжения на электролитический раствор частицы мигрируют к электродам с противоположным зарядом: катионы движутся к катоду, а анионы — к аноду. Скорость перемещения определяется величиной заряда, размером частицы, её формой и свойствами среды, в которой происходит процесс.
Принцип работы основан на том, что в растворе или геле образуется электрический ток, создающий градиент потенциала. Молекулы, находящиеся в этом градиенте, испытывают электрофоретическую силу, которая преодолевает сопротивление среды и приводит к их перемещению. При этом более мелкие и более заряженные частицы перемещаются быстрее, чем крупные и с меньшим зарядом, что и обеспечивает их разделение.
Существует несколько основных вариантов электрофореза:
- Гелевая электрофореза – применяется гелевые матрицы (обычно агароза или полиакриламид), которые фиксируют молекулы и позволяют отделять их по размеру.
- Капиллярный электрофорез – используется узкий капилляр, заполненный электролитом; благодаря высокой площади поверхности достигается высокая разрешающая способность.
- Микроэлектрофорез – реализуется в микрофлюидных устройствах, где потоки жидкости управляются электрическим полем на микромасштабных каналах.
Ключевыми элементами любой установки являются источник напряжения, электродные системы, резервуар для электролита и система контроля температуры, поскольку нагрев может исказить результаты. Для точного измерения перемещения используют детекторы, фиксирующие светопоглощение, флюоресценцию или радиоактивные метки, прикреплённые к исследуемым молекулам.
Применение электрофореза охватывает широкий спектр областей:
- Биохимия и молекулярная биология – разделение ДНК, РНК и белков, определение их чистоты и молекулярной массы.
- Медицинская диагностика – анализ сывороточного белка, идентификация патологических фракций, исследование иммуноглобулинов.
- Фармацевтика – контроль качества лекарственных препаратов, оценка стабильности и чистоты активных веществ.
- Экология – мониторинг загрязнителей, разделение и идентификация ионов в водных образцах.
Преимущества метода включают высокую чувствительность, возможность работы с малыми объёмами образца, относительную простоту настройки и быстрый процесс получения результатов. Ограничения связаны с необходимостью предварительной подготовки образцов, влиянием ионной силы среды на точность разделения и требованием к контролю температуры и pH.
Таким образом, электрофорез представляет собой универсальный и надёжный инструмент, способный решать задачи аналитического разделения и идентификации заряженных молекул в самых разных научных и прикладных сферах.