Điện di là thuật ngữ được sử dụng để mô tả chuyển động của các hạt trong gel hoặc chất lỏng trong một điện trường tương đối đồng đều. Điện di có thể được sử dụng để tách các phân tử dựa trên điện tích, kích thước và ái lực liên kết. Kỹ thuật này chủ yếu được áp dụng để tách và phân tích các phân tử sinh học, chẳng hạn như DNA , RNA, protein, nucleic acid s, plasmid và các đoạn của các đại phân tử này . Điện di là một trong những kỹ thuật được sử dụng để xác định nguồn DNA, như trong xét nghiệm quan hệ cha con và khoa học pháp y.
Sự điện di của các anion hoặc các hạt mang điện tích âm được gọi là điện di . Sự điện di của các cation hoặc các hạt mang điện tích dương được gọi là điện di .
Điện di được quan sát lần đầu tiên vào năm 1807 bởi Ferdinand Frederic Reuss thuộc Đại học Bang Moscow, người đã nhận thấy các hạt đất sét di chuyển trong nước chịu tác động của một điện trường liên tục.
Bài học rút ra chính: Điện di
- Điện di là một kỹ thuật được sử dụng để tách các phân tử trong gel hoặc chất lỏng bằng cách sử dụng điện trường.
- Tốc độ và hướng chuyển động của hạt trong điện trường phụ thuộc vào kích thước và điện tích của phân tử.
- Thông thường điện di được sử dụng để tách các đại phân tử, chẳng hạn như DNA, RNA hoặc protein.
Cách hoạt động của điện di
Trong điện di, có hai yếu tố chính kiểm soát tốc độ di chuyển của một hạt và theo hướng nào. Đầu tiên, phí trên mẫu quan trọng. Các loài mang điện tích âm bị hút về cực dương của điện trường, trong khi các loài mang điện tích dương bị hút về cực âm. Một loài trung tính có thể bị ion hóa nếu trường đủ mạnh. Nếu không, nó không có xu hướng bị ảnh hưởng.
Yếu tố khác là kích thước hạt. Các ion và phân tử nhỏ có thể di chuyển qua gel hoặc chất lỏng nhanh hơn nhiều so với các ion và phân tử lớn hơn.
Trong khi một hạt mang điện bị hút bởi một điện tích trái dấu trong điện trường, thì có những lực khác ảnh hưởng đến cách một phân tử chuyển động. Ma sát và lực làm chậm tĩnh điện làm chậm sự chuyển động của các hạt qua chất lỏng hoặc gel. Trong trường hợp điện di trên gel, nồng độ của gel có thể được kiểm soát để xác định kích thước lỗ xốp của nền gel, ảnh hưởng đến độ linh động. Một chất đệm lỏng cũng có mặt, kiểm soát độ pH của môi trường.
Khi các phân tử được kéo qua chất lỏng hoặc gel, môi trường sẽ nóng lên. Điều này có thể làm biến tính các phân tử cũng như ảnh hưởng đến tốc độ chuyển động. Điện áp được kiểm soát để cố gắng giảm thiểu thời gian cần thiết để phân tách các phân tử, đồng thời duy trì sự phân tách tốt và giữ nguyên vẹn các loại hóa chất. Đôi khi điện di được thực hiện trong tủ lạnh để giúp bù nhiệt.
Các loại điện di
Điện di bao gồm một số kỹ thuật phân tích liên quan. Những ví dụ bao gồm:
- điện di ái lực – Điện di ái lực là một loại điện di trong đó các hạt được tách ra dựa trên sự hình thành phức hợp hoặc tương tác đặc hiệu sinh học
- điện di mao quản – Điện di mao quản là một loại điện di dùng để tách các ion phụ thuộc chủ yếu vào bán kính nguyên tử, điện tích và độ nhớt. Như tên cho thấy, kỹ thuật này thường được thực hiện trong một ống thủy tinh. Nó mang lại kết quả nhanh chóng và độ phân giải cao.
- điện di gel – Điện di gel là một loại điện di được sử dụng rộng rãi, trong đó các phân tử được phân tách bằng chuyển động thông qua một lớp gel xốp dưới tác động của điện trường. Hai chất liệu gel chính là agarose và polyacrylamide. Điện di trên gel được sử dụng để tách các axit nucleic (DNA và RNA), các đoạn axit nucleic và protein.
- điện di miễn dịch – Điện di miễn dịch là tên chung được đặt cho một loạt các kỹ thuật điện di được sử dụng để xác định đặc tính và phân tách các protein dựa trên phản ứng của chúng với các kháng thể.
- Electroblotting – Electroblotting là một kỹ thuật được sử dụng để thu hồi các axit nucleic hoặc protein sau quá trình điện di bằng cách chuyển chúng lên màng. Các polyme polyvinylidene florua (PVDF) hoặc nitrocellulose thường được sử dụng. Sau khi mẫu đã được phục hồi, nó có thể được phân tích thêm bằng cách sử dụng các vết bẩn hoặc đầu dò. Western blot là một dạng ghi đông điện được sử dụng để phát hiện các protein cụ thể bằng cách sử dụng các kháng thể nhân tạo.
- điện di gel trường xung – Điện di trường xung được sử dụng để tách các đại phân tử, chẳng hạn như DNA, bằng cách thay đổi định kỳ hướng của điện trường áp dụng cho nền gel. Lý do điện trường bị thay đổi là do phương pháp điện di trên gel truyền thống không thể tách các phân tử rất lớn một cách hiệu quả mà tất cả đều có xu hướng di chuyển cùng nhau. Thay đổi hướng của điện trường cung cấp cho các phân tử thêm hướng di chuyển, do đó chúng có một đường đi qua gel. Điện áp thường được chuyển đổi giữa ba hướng: một chạy dọc theo trục của gel và hai ở 60 độ về hai bên. Mặc dù quá trình này mất nhiều thời gian hơn so với điện di trên gel truyền thống, nhưng nó tốt hơn trong việc tách các đoạn DNA lớn.
- tập trung đẳng điện – Tập trung đẳng điện (IEF hoặc electrofocusing) là một hình thức điện di phân tách các phân tử dựa trên các điểm đẳng điện khác nhau. IEF thường được thực hiện trên protein vì điện tích của chúng phụ thuộc vào độ pH.