겔 전기 영동은 생물학에서 핵산의 전하 및 크기 기반 분리를위한 기술이다. 이 분리는 여러 생물학적 실험의 기초를 형성합니다.
우리는 종종 DNA와 함께 일하고, 다른 샘플에서 DNA를 추출하고, 조작하고, 결합하고, 작은 조각으로 자르고, 효소를 사용하는 등을 읽습니다. 이 모든 기술의 전제 조건은 DNA를 정확하게 시각화 할 수 있습니다.
과학자들이 어떻게 작은 DNA 분자를 시각화 할 수 있는지 궁금한 적이 있습니까? 글쎄, 대답은“전기 영동”입니다.
이것은 전기를 사용하여 DNA, RNA 및 단백질과 같은 하전 된 생체 분자를 분리하는 방법입니다. Arne Tiselius는 전기 영동을 사용하여 1931 년에 처음으로 생물학적 분자를 분리했습니다. 거의 1 세기 였지만 전기 영동 기술은 여전히 중요한 기술이며 복잡한 생체 분자를 분리하는 유일한 방법입니다.
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이 기술의 원칙은 무엇입니까?
"전기 영동"의 주요 원칙은 전기를 사용하여 전하 및 크기 에 따라 생체 분자를 분리하는 것입니다. . 분리는 단순한 사실에 근거합니다.“요금이 서로를 격퇴하고 반대의 요금이 서로를 끌어들입니다.”
대부분의 생체 분자는 긍정적으로 또는 부정적으로 하전됩니다. DNA와 RNA는 그들의 구조에 존재하는 포스페이트 그룹으로 인해 음전하를 가지며, 단백질은 그들을 구성하는 아미노산에 따라 양성 또는 음수 일 수 있습니다.
이 분리가 일반적으로 아가 로스 (탄수화물 중합체)로 만들어진 젤리 매체에서 수행되면, 아가 로스 겔 전기 영동이라고합니다.
겔 전기 영동의 겔은 무엇입니까?
겔 전기 영동의 겔은 생체 분자가 분리되는 매트릭스를 지칭한다. 우리가 음식으로 소비하는 젤라틴처럼 그것은 분명하고 젤리 같은 자연입니다.
전기 영동에 가장 일반적으로 사용되는 매트릭스는 다당류 아가 로스입니다. 이 기술에 아가 로스가 왜 사용되는지 궁금 할 것입니다. 두 가지 이유가 있습니다. 하나는 메쉬 (가교)를 형성하는 능력입니다. 아가 로스 매트릭스는 체 또는 메쉬로서 작용하며,이를 통해 생체 분자가 크기에 따라 쉽게 이동할 수 있습니다. 두 번째 이유는 아가 로스와 생체 분자 사이에 분리 될 반응이 없음을 보장하는 중립적 특성이므로 허위 결과의 가능성을 최소화합니다.
분리가 어떻게 발생하는지 이해하기 위해 젤 전기 영동 설정을 살펴 보겠습니다.
이 다이어그램은 전해질 (버퍼) 용액에 캐소드와 양극이 배치 된 전기 영동 시스템을 보여줍니다. 샘플 웰은 분리 될 생물학적 샘플을로드하는 데 사용됩니다. (사진 크레디트 :M. Patthawee/Shutterstock)
이 시스템은 버퍼 용액에 세입 된 두 개의 전극 (양성 하전)과 음극 (음의 하전)이있는 작은 탱크입니다. 이 버퍼 용액은 종종 전기를 전도 할 수있는 용액 인 전해질입니다.
겔은 완충액에 침지된다. 샘플을로드 할 수있는 작은 우물이 있습니다. 샘플 웰은 음의 전극에 가깝기 때문에 전원 공급 장치가 켜질 때 음으로 하전 된 샘플이 양극 전극으로 이동합니다.
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Agarose의 반복 단위는 D- 갈 락토스 (설탕) 및 3,6- Anhydro L-Galactose (변형 설탕)로 구성됩니다. (사진 크레딧 :Wikimedia Commons)
생체 분자는 전하 에 따라 겔을 통해 움직입니다. 및 크기 . 음으로 하전 된 생체 분자는 양성 터미널을 향해 이동하고 그 반대도 마찬가지입니다.
작은 단편은 종종 분자량이 낮으므로 가벼워집니다. 이를 통해 젤을 통해 신속하게 이동하여 더 먼 거리를 덮을 수 있습니다. 반대로, 더 큰 단편은 분자량이 높기 때문에 아가 로스의 기공 크기가 더 큰 분자가 더 빨리 움직이지 않기 때문에 겔을 천천히 움직입니다.
.운동은 또한 겔에 사용 된 아가 로스의 백분율을 기반으로합니다. 낮은 비율의 아가 로스 겔은 더 큰 분자의 빠른 움직임을 촉진하기 위해 더 큰 기공 크기를 가지고 있습니다. 더 작은 DNA 분자의 분리의 경우, 작은 기공 크기가 더 나은 분리를 제공 할 수 있기 때문에 더 높은 비율의 아가 로스 겔이 더 좋습니다.
다이어그램은 다른 크기의 분자 혼합물이 아가 로스 겔을 통해 어떻게 움직이는지를 보여줍니다. 가장 작은 분자는 가장 큰 거리를 이동하는 반면, 가장 큰 분자는 덜 이동합니다. (사진 크레디트 :M. Tali Lavy/Shutterstock)
이미지는 아가 로스 겔 전기 영동의 전체 과정을 보여줍니다. 샘플은 버퍼에 보관 된 아가 로스 겔의 웰에 첨가되고 전원 공급 장치에 연결됩니다. 샘플이 겔에서 이동 한 후, DNA의 품질과 양을 결정하기 위해 UV 빛 아래에서 이미지화됩니다. (사진 크레딧 :Soleil Nordic/Shutterstock)
겔에서 DNA 이동에 영향을 줄 수 있습니까?
몇 가지 요인이 DNA가 겔 내에서 이동할 수있는 방식에 영향을 미칩니다. DNA 분자의 크기와 사용 된 아가 로스의 농도 사이에는 역의 관계가있다; 더 큰 DNA는 더 작은 농도의 아가 로스를 필요로하고 그 반대도 마찬가지입니다.
또한 적용된 전압에 따라 다릅니다. 샘플은 고전압 하에서 더 빠르게 움직이지만 DNA 밴드는 그대로 유지되지 않습니다. 낮은 전압은 DNA의 이동이 느려지지만 밴드는 뚜렷합니다. 따라서 적절한 DNA 분리를 위해 시간과 전압을 타협해야 할 수도 있습니다.
ETBR의 존재, 아가 로스의 품질 및 사용 된 완충제의 pH 및 조성은 또한 DNA 이동성에 영향을 미칩니다.
최종 단어
아가 로스 겔 전기 영동이 핵심이며, 아마도 생물학적 연구의 여러 분야에서 핵산의 품질과 크기를 결정하는 유일한 기술 일 것이다. 지난 20 년 동안이 기술의 진화와 발전의시기와 그것이 사용될 수있는 사례의 확장을 보았습니다.
