Różnica między elektroforezą kapilarną a elektroforezą żelową

Kluczowa różnica - elektroforeza kapilarna vs. elektroforeza żelowa
 

Elektroforeza jest techniką stosowaną do oddzielania biocząsteczek w oparciu o ładunek cząstek, wielkość cząstek i kształt cząstek. Migracja cząsteczki, znana jako ruchliwość elektroforetyczna, zależy od rodzaju zastosowanego polimeru / żelu, jego wielkości porów, dostarczonego napięcia, czasu pracy oraz stosunku powierzchni do objętości. Istnieją różne rodzaje technik elektroforezy w zależności od rodzaju zastosowanej biomolekuły. Pierwszym wynalazkiem elektroforezy była elektroforeza bibułowa, w której jako medium do rozdziału biomolekuł zastosowano papier nitrocelulozowy. Zasada elektroforezy żelowej, w której do oddzielenia biocząsteczek zastosowano żele o różnych porach, została wynaleziona później. Technikę elektroforezy żelowej zmodyfikowano w celu poprawy dokładności techniki, a jedną z takich modyfikacji jest elektroforeza kapilarna. Kluczowa różnica między elektroforezą kapilarną a elektroforezą żelową polega na tym elektroforezę żelową wykonuje się w płaszczyźnie pionowej lub poziomej przy użyciu żelu polimerowego o standardowym rozmiarze porów, natomiast elektroforezę kapilarną wykonuje się w rurce kapilarnej z płynem polimerowym lub żelem.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest elektroforeza żelowa
3. Co to jest elektroforeza kapilarna
4. Podobieństwa między elektroforezą kapilarną a elektroforezą żelową
5. Porównanie obok siebie - elektroforeza kapilarna vs elektroforeza żelowa w formie tabelarycznej
6. Podsumowanie

Co to jest elektroforeza żelowa?

Elektroforeza żelowa jest techniką stosowaną do oddzielania głównie kwasów nukleinowych, białek lub aminokwasów w oparciu o ich ładunek, rozmiar i kształt. W tej technice jako medium rozdzielającym stosuje się żel fizyczny, który jest substancją polimerową. Najczęściej stosowanymi żelami są agaroza (do rozdziału kwasu nukleinowego) i poliakryloamid (do rozdziału białka). Żelowy aparat elektroforetyczny zawiera żelową tacę do odlewania do przygotowania żelu, grzebienie do odlewania do przygotowania studzienek, zbiornik buforowy, elektrody - dodatnią (anodę) i ujemną (katodę) oraz zasilacz napięcia. Cząsteczki takie jak DNA lub RNA, które są naładowane ujemnie, przemieszczają się z katody na anodę, a cząsteczki, które są naładowane dodatnio, poruszają się na odwrót. Przygotowanie żelu odbywa się zgodnie z wymaganiami. Jeśli wymagana jest wysoka rozdzielczość lub rozdział cząsteczek, należy przygotować żel o wysokim stężeniu o mniejszym rozmiarze porów. Cząsteczki oddzielone na matrycy żelowej obserwuje się po technice barwienia. Oddzielone cząsteczki pojawiają się w postaci pasm na matrycy żelowej.

Ryc. 01: Elektroforeza żelowa

Elektroforeza żelowa jest stosowana w diagnostyce molekularnej, takiej jak pobieranie odcisków palców DNA, w celu ustalenia obecności określonego fragmentu DNA / RNA lub białka. Elektroforeza żelowa określa również czystość ekstrahowanej próbki biomolekuł. Elektroforezę w żelu przeprowadza się jako wstępny etap wi hybrydyzacji oraz jako analizę potwierdzającą po sekwencjonowaniu.

Co to jest elektroforeza kapilarna?

Elektroforeza kapilarna jest modyfikacją elektroforezy żelowej, która wykorzystuje tę samą zasadę rozdziału w oparciu o ładunek, wielkość cząsteczki, ale jest wykonywana w rurce kapilarnej z substancją żelową lub ciekłym polimerem. Kapilary są przygotowywane ze stopionej krzemionki, a każda rurka kapilarna ma wewnętrzną średnicę 50-100 μm i długość 25-100 cm. Próbki wstrzykuje się do kapilary zawierającej materiał polimerowy i oddziela się znacznie szybciej niż konwencjonalna elektroforeza żelowa. System kapilarny jest dobrze chroniony w płaszczu izolacyjnym, który chroni próbkę przed wszelkimi zanieczyszczeniami. Kapilary mogą być wypełnione ciekłymi polimerami, takimi jak hydroksyetyloceluloza lub żelami o wysokiej rozdzielczości, takimi jak poliakryloamid. Elektroforeza kapilarna zapewnia większą rozdzielczość; stąd separacja jest dokładniejsza. Elektroforeza kapilarna wykorzystuje zautomatyzowany system detekcji za pomocą analizy spektrofotometrycznej. Wynika to z wyższego stosunku powierzchni do objętości.

Rycina 02: Elektroforeza kapilarna

Elektroforeza kapilarna jest stosowana w sytuacjach takich jak kryminalistyka, w których wymagana jest większa dokładność i nie jest powszechnie stosowana, ponieważ jest to kosztowna technika.

Jakie są podobieństwa między elektroforezą kapilarną a elektroforezą żelową?

• Rozdzielanie cząsteczek w obu technikach opiera się na ładunku i wielkości cząsteczki.
• Obie techniki można zastosować do oddzielenia zarówno kwasów nukleinowych, jak i białek.
• Objętość próbki obu technik jest taka sama.
• Obie techniki wykorzystują bufor, aby ułatwić separację.

Jaka jest różnica między elektroforezą kapilarną a elektroforezą żelową?

Elektroforeza kapilarna vs. elektroforeza żelowa
Elektroforeza kapilarna to technika, która oddziela biomolekuły na rurce kapilarnej za pomocą ciekłego lub żelowego podłoża polimerowego.	Elektroforeza żelowa jest techniką, która oddziela biocząsteczki w płaszczyźnie pionowej lub poziomej za pomocą polimerowego podłoża żelowego.
Separacja
W elektroforezie kapilarnej rozdział odbywa się wewnątrz rurki kapilarnej.	W elektroforezie żelowej rozdział odbywa się w płaszczyźnie pionowej lub poziomej.
Medium separacji
Ciekłe polimery, takie jak hydroksyetyloceluloza, stosuje się w elektroforezie kapilarnej.	Żele, agarozowe lub poliakryloamidowe, stosuje się jako podłoże w elektroforezie żelowej.
Powiązanie krzyżowe
Wysoka rozdzielczość może być uzyskana z elektroforezy kapilarnej.	Rozdzielczość jest niska w elektroforezie żelowej.
Stosunek powierzchni do objętości
Stosunek powierzchni do objętości ma wysoką elektroforezę kapilarną.	Stosunek powierzchni do objętości ma niską elektroforezę w żelu.
Technika wykrywania
Wykrywanie odbywa się za pomocą spektrofotometrycznych automatycznych detektorów w elektroforezie kapilarnej.	Barwienie i obserwacja przez transiluminator UV są wykonywane jako techniki wykrywania w elektroforezie żelowej.

Podsumowanie - elektroforeza kapilarna vs. elektroforeza żelowa

Diagnostyka molekularna odgrywa ważną rolę w świecie naukowym. Identyfikacja i oczyszczanie DNA, RNA i białek to kluczowe etapy procedur diagnostycznych. Elektroforeza jest techniką, która oddziela i identyfikuje biocząsteczki zarówno w elektroforezie żelowej, jak i w znacznie zaawansowanej elektroforezie żelowej kapilarnej. Elektroforezę żelową przeprowadza się w płaszczyźnie pionowej lub poziomej przy użyciu żelu polimerowego o standardowym rozmiarze porów, natomiast elektroforezę kapilarną wykonuje się w rurce kapilarnej z cieczą polimerową lub żelem. Jest to różnica między elektroforezą kapilarną a elektroforezą żelową. Po zakończeniu techniki elektroforezy biomolekuły są dalej przetwarzane w celu uzyskania informacji na wyższym poziomie poprzez hybrydyzację lub za pomocą technik takich jak odcisk palca.

Pobierz wersję PDF elektroforezy kapilarnej vs elektroforezy żelowej

Możesz pobrać wersję PDF tego artykułu i używać go do celów offline zgodnie z cytatem. Pobierz wersję PDF tutaj Różnica między elektroforezą żelową a elektroforezą kapilarną.

Bibliografia:

1. Durney, Brandon C. i in. „Elektroforeza kapilarna zastosowana do DNA: określenie i wykorzystanie sekwencji i struktury w celu usprawnienia bioanalizy (2009-2014).” Chemia analityczna i bioanalityczna, Springer Berlin Heidelberg, 2015, dostępna tutaj. Dostęp 28 sierpnia 2017 r.
2. „Elektroforeza”. University of Leicester, 8 stycznia 2009, dostępny tutaj. Dostęp 28 sierpnia 2017 r.
3. „Elektroforeza żelowa”. Khan Academy, dostępna tutaj. Dostęp 28 sierpnia 2017 r.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Elektroforeza w żelu agarozowym DNA” autor School of Natural Resources z Ann Arbor - DNA lab (CC BY 2.0) przez Commons Wikimedia
2. „Schemat elektroforezy na żelu kapilarnym” Autor: Chem4066sp13 - Praca własna (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia