ג'ל אלקטרופורזה

שיטה להפרדת תערובות בעזרת חשמל

מהי אלקטרופורזה וכיצד היא פועלת?

אלקטרופורזה היא שיטה שבה נעשה שימוש בכימיה ובביולוגיה הנועדה להפרדת תערובות, וזוהי אחת השיטות הנפוצות ביותר.

בשיטה הזו, התערובת מונחת כשהיא מומסת במים (או נוזלית בעצמה) על ג'ל מיוחד, ודרך הג'ל מעבירים מטען חשמלי.

צד אחד של הג'ל מקבל מטען חיובי, והצד השני מקבל מטען שלילי, וכך המולקולות בתערובות נמשכות למטען החשמלי המנוגד להן בג'ל.
המולקולות בתערובת אינן נודדות בקצב זהה. מולקולות כבדות יותר נודדות באיטיות, ואילו מולקולות קלות נודדות
במהירות ומגיעות רחוק יותר בג'ל. גם אם לשתי מולקולות שונות משקל זהה, הרי שצורתן המרחבית משפיעה אף היא על קצב הנדידה.

(מימין בתמונה- תוצאות של הפרדה בלאקטרופורזה)

ההבדל בין אלקטרופורזה וכרומטוגרפיה

שתי השיטות משמשות להפרדת תערובות, אך ההבדל הוא שבכרומטוגרפיה לא נעשה שימוש בחשמל, והחומרים נפרדים בעזרת כוחות כימיים בלבד, בזמן שבאלקטרופורזה החומרים נפרדים בעזרת כוח חשמלי בלבד.

השימוש הנפוץ ביותר של האלקטרופורזה הוא בביולוגיה, ובמיוחד בביוכימיה, בביולוגיה מולקולרית ובגנטיקה. חלבונים וגדילי DNA ו-RNA מתאימים מאוד להפרדה באלקטרופורזה, וזוהי השיטה העיקרית להפרדתם.

וריאציות של אלקטרופורזה

ב 1975 פותחה האלקטרופורזה הדו ממדית המשלבת מיקוד איזואלקטרי עם אלקטרופורזה. ציר ה-Y של הג'ל מבוסס על אלקטרופורזה, והשדה החשמלי משתנה לאורכו. ציר ה-X מבוסס על מיקוד איזואלקטרי, ודרגת החומציות (ה-pH) משתנה לאורכו. החלבונים מופרדים באופן כפול, לפי גודלם ולפי הנקודה האיזואלקטרית שלהם. בשיטה זו ניתן לבודד בהצלחה אלפי חלבונים על-גבי ג'ל אחד.
באלקטרופורזה בְנִים מתרחש כל התהליך בצינור גמיש, ארוך (עד 100 מטרים) ודק ביותר (קוטרו הפנימי פחות ממילימטר). התערובת מוזרקת בלחץ או תוך שימוש בוואקום אל הנים, אשר אינו מכיל ג'ל, כי אם מצופה בצידו הפנימי בסיליקה או בחומר דומה. התוצאות מפוענחות על ידי גלאי ומוצגות באופן גרפי על-גבי צג או מודפסות על-גבי נייר. בניגוד לאלקטרופורזה הפשוטה, הפרימיטיבית והזולה, מכשירי אלקטרופורזה בנים הם יקרים מאוד ונמצאים בחזית הטכנולוגיה העכשווית. השיטה מהירה ומדויקת ביותר.
Gel electrophoresis