11.25
التهجير الكهربي هو تقنية فصل تحليلية قوية تعتمد على التهجير التفاضلي للجسيمات المشحونة عند تعرضها لمجال كهربي. تكمن القوة الأساسية للتهجير الكهربائي ف…
يستخدم الرحلان الكهربائي معدل الهجرة التفاضلي للأنواع المشحونة في مجال كهربائي مطبق. كلما زادت نسبة الشحن إلى الحجم ، زادت سرعة معدل الهجرة عبر الجل.
يتم إجراء الرحلان الكهربائي للبلاطة على طبقة رقيقة ومسطحة من الجل شبه الصلب المسامي الذي يحتوي على محلول عازل مائي.
يتم وضع العينات على شكل بقع أو أشرطة في بئر العينة ، ويتم تطبيق مجال كهربائي عبر البلاطة. بعد الفصل ، يتم تصور المكونات المميزة باستخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية أو تقنيات التلوين الأخرى.
يستخدم على نطاق واسع في تسلسل الحمض النووي وتحليل المخاليط.
الرحلان الكهربائي الشعري ، أو CE ، أكثر ملاءمة للتحليل الكمي.
يستخدم CE عازلة موصلة داخل أنبوب شعري. يتم حقن العينة في أحد طرفي الأنبوب.
تتأثر مكونات العينة المهاجرة بالحركة الكهربية ، وهي استجابة المذاب للمجال الكهربائي.
كما أنها تتأثر بالتدفق الكهربائي الناشئ عن حركة المحلول العازل عبر الشعيرات الدموية بسبب المجال الكهربائي.
يتم تسجيل المكونات المهاجرة التي تخرج من الشعيرات الدموية في أوقات مختلفة في مخطط كهربية.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What is the basic principle behind electrophoresis?
Electrophoresis separates charged species based on their differential migration rates in an applied electric field. The greater the charge-to-size ratio, the faster a molecule migrates through the medium. This principle enables separation of high-molecular-weight species like proteins, nucleotides, and amino acids in complex mixtures with excellent resolution.
Q2: How does slab electrophoresis work?
Slab electrophoresis uses a thin, flat porous gel matrix containing aqueous buffer solution. Samples are placed as spots or bands in sample wells, and an electric field is applied across the gel. The gel acts as a sieve, allowing molecules to move through pores at different rates. Post-separation, distinct components are visualized using UV light or staining techniques.
Q3: What are the key differences between electrophoretic mobility and electroosmotic flow?
Electrophoretic mobility is the solute's direct response to the applied electric field, with cations moving toward the cathode and anions toward the anode. Electroosmotic flow occurs when the buffer solution itself moves through the capillary in response to the electric field, typically toward the cathode. Both forces influence the migration of sample components in capillary electrophoresis.
Q4: Why is capillary electrophoresis preferred for quantitative analysis?
Capillary electrophoresis employs a narrow capillary tube filled with conducting buffer, providing high-resolution separation with rapid analysis time and minimal sample requirements. All separated species elute from the same end of the capillary, allowing detection using quantitative detectors. The resulting electropherogram resembles a chromatogram but features narrower peaks, enabling precise quantitative measurements.
Q5: What determines the separation order of species in capillary electrophoresis?
Under normal conditions, capillary electrophoresis separates cations first, followed by neutral species, and finally anions. This order is based on their respective electrophoretic mobilities and electroosmotic flow velocities. The migration rate of each analyte depends on its charge and size, with smaller, more highly charged ions migrating faster than larger, less charged ones.
Q6: How are separated components detected and recorded in electrophoresis?
In slab electrophoresis, distinct components are visualized using UV light or staining techniques after separation. In capillary electrophoresis, migrating components are detected as they elute from the capillary at different times using quantitative detectors. The detector signals produce an electropherogram that records the separated species, providing both qualitative and quantitative information about the mixture.
Q7: What types of samples can be analyzed using electrophoresis?
Electrophoresis is widely employed for DNA sequencing and analysis of mixtures containing high-molecular-weight species. It effectively separates compounds like amino acids, nucleotides, carbohydrates, and proteins. The technique's strength lies in its ability to handle complex biochemical mixtures with excellent resolution, making it invaluable in biochemistry, molecular biology, and analytical chemistry applications.