電気泳動は、比較的均一な電場内でのゲルまたは液体中の粒子の動きを説明するために使用される用語です。電気泳動は、電荷、サイズ、および結合親和性に基づいて分子を分離するために使用できます。この技術は主に、DNA、RNA、タンパク質、核酸、プラスミド、およびこれらの高分子のフラグメントなどの生体分子を分離および分析するために適用されます。電気泳動は、父子鑑定や法医学のように、ソース DNA を特定するために使用される技術の 1 つです。
陰イオンまたは負に帯電した粒子の電気泳動はanaphoresisと呼ばれます .陽イオンまたは正に帯電した粒子の電気泳動は、電気泳動と呼ばれます .
電気泳動は、1807 年にモスクワ州立大学の Ferdinand Frederic Reuss によって最初に観察されました。彼は、粘土粒子が連続電場にさらされた水中で移動することに気付きました。
重要ポイント:電気泳動
- 電気泳動は、電界を使用してゲルまたは流体内の分子を分離するために使用される技術です。
- 電界内の粒子の移動速度と方向は、分子のサイズと電荷に依存します。
- 通常、電気泳動は、DNA、RNA、タンパク質などの高分子を分離するために使用されます。
電気泳動の仕組み
電気泳動では、粒子の移動速度と方向を制御する 2 つの主要な要因があります。まず、サンプルの電荷が重要です。負に帯電した種は電場の正極に引き寄せられ、正に帯電した種は負の端に引き寄せられます。フィールドが十分に強い場合、中性種はイオン化される可能性があります。それ以外の場合、影響を受ける傾向はありません。
もう 1 つの要因は粒子サイズです。小さなイオンや分子は、大きなイオンや分子よりもはるかに速くゲルや液体の中を移動できます。
荷電粒子は電界内の反対の電荷に引き付けられますが、分子の動きに影響を与える他の力があります。摩擦と静電遅延力により、流体またはゲル内の粒子の進行が遅くなります。ゲル電気泳動の場合、ゲルの濃度を制御して、移動度に影響を与えるゲルマトリックスのポアサイズを決定できます。環境の pH を制御する液体緩衝液も存在します。
分子が液体またはゲルを通って引っ張られると、媒体が熱くなります。これは、分子を変性させるだけでなく、移動速度に影響を与える可能性があります。電圧は、良好な分離を維持し、化学種をそのまま維持しながら、分子を分離するのに必要な時間を最小限に抑えるように制御されます。熱を補うために冷蔵庫で電気泳動が行われることもあります。
電気泳動の種類
電気泳動には、いくつかの関連する分析技術が含まれます。例:
- アフィニティ電気泳動 - アフィニティ電気泳動は、複合体形成または生体特異的相互作用に基づいて粒子を分離する一種の電気泳動です
- キャピラリー電気泳動 - キャピラリー電気泳動は、主に原子半径、電荷、および粘度に応じてイオンを分離するために使用される電気泳動の一種です。名前が示すように、この技術は一般的にガラス管で行われます。迅速な結果と高解像度の分離が得られます。
- ゲル電気泳動 - ゲル電気泳動は、広く使用されているタイプの電気泳動であり、電場の影響下で多孔質ゲルを移動することによって分子が分離されます。 2 つの主なゲル材料は、アガロースとポリアクリルアミドです。ゲル電気泳動は、核酸 (DNA および RNA)、核酸フラグメント、およびタンパク質を分離するために使用されます。
- 免疫電気泳動 - 免疫電気泳動とは、抗体に対する反応に基づいてタンパク質を特徴付け、分離するために使用されるさまざまな電気泳動技術の総称です。
- エレクトロブロッティング - エレクトロブロッティングは、核酸またはタンパク質を電気泳動後にメンブレンに転写することによって回収するために使用される技術です。ポリフッ化ビニリデン（PVDF）またはニトロセルロースのポリマーが一般的に使用されます。標本が回収されると、染色剤またはプローブを使用してさらに分析できます。ウエスタンブロットは、人工抗体を使用して特定のタンパク質を検出するために使用されるエレクトロブロッティングの 1 つの形式です。
- パルスフィールドゲル電気泳動 - パルスフィールド電気泳動は、ゲルマトリックスに印加される電場の方向を周期的に変化させることにより、DNA などの高分子を分離するために使用されます。電界が変化する理由は、従来のゲル電気泳動では、すべてが一緒に移動する傾向がある非常に大きな分子を効率的に分離できないためです。電場の方向を変更すると、分子が移動する方向が追加されるため、分子はゲルを通過する経路を持ちます。電圧は一般に 3 つの方向の間で切り替えられます。1 つはゲルの軸に沿って走り、2 つはどちらかの側に 60 度で動きます。このプロセスは従来のゲル電気泳動よりも時間がかかりますが、大きな DNA 断片の分離には優れています。
- 等電点電気泳動 - 等電点電気泳動 (IEF または電気集束) は、異なる等電点に基づいて分子を分離する電気泳動の一種です。タンパク質の電荷は pH に依存するため、IEF はタンパク質に対して最も頻繁に実行されます。
