Elektroforéza

Elektroforéza je soubor separačních metod, které využívají k dělení látek jejich odlišnou pohyblivost ve stejnosměrném elektrickém poli. Na principu rozdílných elektroforetických mobilit se při ní dělí nabité molekuly (ionty).

Při separaci látek v kapiláře se zde vedle elektroforetického principu (pohyb nabitých molekul v elektrickém poli) uplatňuje též elektroosmotický tok (angl. electroosmotic flow, EOF), což je spontánní tok kapaliny v kapiláře v důsledku náboje (obvykle záporného) na vnitřní stěně kapiláry.

Historie

V roce 1892 bylo publikováno, že anorganické částice v koloidním roztoku pod vlivem elektrického pole nenáhodně putují. Nedlouho poté byl tento jev popsán i u proteinů ve vodných roztocích.

V roce 1948 byl Nobelovou cenou oceněn švédský chemik Arne Tiselius, který ve 30. letech minulého století postavil aparaturu separující proteiny krevního séra na základě jejich elektroforetických mobilit.

Dělení

Podle prostředí, ve kterém k separaci dochází, se elektroforetické metody dále dělí na:

Kapilární zónová elektroforéza (CZE)
Kapilární gelová elektroforéza (CGE)
Elektroforéza v plynné fázi
Iontová mobilní spektrometrie (IMS)
Kapilární izotachoforéza (CITP)
Kapilární izoelektrická fokusace (CIEF)
Micelární elektrokinetická kapilární elektrochromatografie (MEKC)
Kapilární elektrochromatografie (CEC)

Metody

Kapilární zónová elektroforéza

schema kapilární zónové elektroforézy

Kapilární zónová elektroforéza (též CZE z angl. Capillary Zone Electrophoresis) je druh elektroforézy, při níž jsou nabité molekuly unášeny elektroosmotickým tokem separačního pufru uvnitř kapiláry až k detektoru. Protože tyto ionty migrují v pufru rozdílnými elektroforetickými rychlostmi, dochází k separaci. Během jediného experimentu lze dělit a detekovat jak kladně, tak záporně nabité molekuly (ionty), ale také neutrální částice.

Kapilární gelová elektroforéza

schema elektroforézy

Kapilární gelová elektroforéza ( též CGE z angl. Capillary Gel Electrophoresis) je druh elektroforézy, při níž se látky rozdělují na základě pohyblivosti v gelu. V kapiláře se nachází gel, jenž maximalizuje diference mezi elektroforetickými rychlostmi velkých iontů různých tvarů, které různě úspěšně migrují póry gelu. Gel zabraňuje vzniku elektroosmotického toku, a proto jen jeden druh kladných či záporných iontů putuje směrem k detektoru.

Pohyblivost v gelu závisí na náboji separované molekuly a její molekulové hmotnosti, intenzitě elektrického pole a samozřejmě typu a porozitě gelu (k nejběžnějším gelům patří polyakrylamidový a agarosový gel).

Na rozdíl od CZE při CGE může být separován a detekován během jednoho experimentu pouze jeden typ iontů. Kapilární gelová elektroforéza se využívá zejména pro velké ionty, jakými jsou sacharidy, peptidy, bílkoviny, sestřihy DNA a RNA.

Existují i varianty této metody (elektroforéza v polyakrylamidovém gelu v přítomnosti dodecylsíranu sodného, angl. sodium-dodecyl-sulphate-polyacrylamide-gel-electrophoresis, SDS-PAGE), kde se molekuly bílkovin dělí téměř výhradně podle své molekulové hmotnosti.

Gelová elektroforéza je v současnosti nejrozšířenější elektroforetickou metodou.

Rychlost

Rychlost elektroforézy lze vyjádřit následujícím vztahem:

υ = C.E.ζ.ε_r.ε₀/η

kde

υ je lineární rychlost pohybu částice,
C je parametr závisející na tvaru částic a tloušťce elektrické dvojvrstvy
E je intenzita elektrického pole
ζ je elektrokinetický potenciál
ε_r je relativní permitivita kapaliny
ε₀ je permitivita vakua
η je viskozita prostředí

Odkazy

Literatura

GAŠ, Bohuslav. Kapilární elektroforéza. Vesmír. 2001, roč. 80, čís. 7, s. 370–373. Dostupné online. ISSN 1214-4029.
BARTOVSKÁ, Lída; Marie. Co je co v povrchové a koloidní chemii [online]. Praha: VŠCHT, 2005. Kapitola Elektroforéza. Dostupné online.
BARTOVSKÁ, Lída; Marie. Co je co v povrchové a koloidní chemii [online]. Praha: VŠCHT, 2005. Kapitola Měření elektrokinetických jevů. Dostupné online.

Související články

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu elektroforéza na Wikimedia Commons
(anglicky) Seznam relativní pohyblivosti
(německy) Odborný portál elektrophorese.de