Agarose Gel điện Di – Phần 1

Agarose gel electrophoresis là phương pháp điện di gel được sử dụng trong hóa sinh, sinh học phân tử, di truyền học và hóa học lâm sàng để phân tách một hỗn hợp các đại phân tử như DNA hoặc các protein trong một ma trận agarose, một trong hai thành phần chính của thạch. Các protein này có thể được phân tách bằng điện tích và / hoặc kích cỡ (điện di agarose tập trung kích thước cơ bản là kích thước độc lập), và các đoạn DNA và RNA theo chiều dài . Các phân tử sinh học được tách ra bằng cách sử dụng điện trường để di chuyển các phân tử tích điện qua một ma trận agarose, và các phân tử sinh học được phân tách theo kích thước trong ma trận gel agarose.

Agarose gel dễ dàng đúc, có các nhóm tích điện tương đối ít và đặc biệt thích hợp để tách ADN với phạm vi kích thước thường gặp nhất trong phòng thí nghiệm, điều này làm cho tính phổ biến của việc sử dụng nó. DNA tách ra có thể được nhìn thấy với vết bẩn, thông thường dưới ánh sáng UV, và các đoạn DNA có thể được chiết xuất từ ​​gel dễ dàng tương đối. Hầu hết các gel agarose được sử dụng là giữa 0,7-2% hòa tan trong một buồng điện di phù hợp.

Thuộc tính của gel agarose

Gel agarose đúc trong khay dùng cho điện di gel Agarose gel là một ma trận ba chiều được hình thành từ các phân tử agarose xoắn ốc trong các bó supercoiled được tổng hợp thành các cấu trúc ba chiều với các kênh và các lỗ thông qua các phân tử sinh học có thể đi qua . Cấu trúc 3-D được giữ cùng với các liên kết hydro và do đó có thể bị gián đoạn bằng cách nung nóng trở lại trạng thái lỏng. Nhiệt độ nóng chảy khác với nhiệt độ gel hóa, tùy thuộc vào nguồn, gel agarose có nhiệt độ gel hóa là 35-42 ° C và nhiệt độ nóng chảy 85-95 ° C. Các agarose nóng chảy thấp và thấp sẽ được tạo ra.

Agarose gel có kích thước lỗ chân lông lớn và độ bền gel tốt, làm cho nó thích hợp như một phương tiện chống nong cho quá trình điện di của DNA và các phân tử protein lớn. Kích thước lỗ của 1% gel đã được ước lượng từ 100 nm đến 200-500 nm,và gel gel cho phép gel pha loãng như 0,15% để tạo thành một tấm cho gel điện di.Tuy nhiên, gel có nồng độ thấp (0.1 – 0.2%) rất mỏng manh và do đó rất khó xử lý. Agarose gel có khả năng phân giải thấp hơn so với gel polyacrylamide cho DNA nhưng có khoảng cách lớn hơn, và do đó được sử dụng cho các đoạn DNA có kích thước thường từ 50 đến 20.000 bp. Hạn chế độ phân giải cho điện di agarose gel chuẩn là khoảng 750 kb, nhưng độ phân giải trên 6 Mb có thể thực hiện được bằng điện di gel trường xung (PFGE).  Nó cũng có thể được sử dụng để tách các protein lớn, và nó là ma trận được ưu tiên cho điện di gel của các hạt có bán kính hiệu dụng lớn hơn 5-10 nm. Một gel agarose 0,9% có lỗ chân lông đủ lớn để xâm nhập vào bacteriophage T4. 

Polyme agarose chứa các nhóm tích điện, đặc biệt là pyruvate và sulfat.  Các nhóm tích điện âm này tạo ra dòng nước theo hướng đối nghịch với chuyển động của DNA trong quá trình gọi là electroendosmosis (EEO) và do đó có thể làm chậm sự di chuyển của DNA và làm mờ các dải. Gel tập trung cao hơn sẽ có dòng điện cực cao. Vì thế, agarose EEO thấp thường được ưa thích để sử dụng trong quá trình điện di axit nucleic của agarose, nhưng agarose EEO cao có thể được sử dụng cho các mục đích khác. Hàm lượng sulfat thấp của agarose EEO thấp, đặc biệt là agarose LMP (low-melting point), cũng có ích trong trường hợp DNA chiết xuất từ ​​gel sẽ được sử dụng để thao tác thêm nữa vì sự hiện diện của chất sulfat bị ô nhiễm có thể ảnh hưởng đến một số quy trình tiếp theo, như ligation và PCR. Tuy nhiên, agarose Zero EEO rất không mong muốn đối với một số ứng dụng vì chúng có thể được tạo ra bằng cách cho các nhóm tích điện dương và những nhóm như vậy có thể ảnh hưởng đến các phản ứng enzym tiếp theo . Thấu kính điện giải là một lý do khiến agarose được sử dụng thay vì agar vì thành phần agaropectin trong thạch chứa một lượng đáng kể các nhóm sunfat và carboxyl. Việc loại bỏ agaropectin trong agarose làm giảm đáng kể EEO, cũng như giảm sự hấp phụ không phụ thuộc của các phân tử sinh học vào ma trận gel. Tuy nhiên, đối với một số ứng dụng như điện di của protein huyết thanh, một EEO cao có thể là mong muốn, và agaropeptin có thể được thêm vào gel được sử dụng