11.27
להפרדות בקפילר אלקטרופורזה קיימים מצבים שונים, שכל אחד מהם מיועד ליישומים ייחודיים. מצבים אלו כוללים אלקטרופורזה באזור קפילרי (Capillary zone electrop…
אלקטרופורזה נימית מפרידה מולקולות טעונות באמצעות שדה חשמלי בתוך נימים. יש לו מספר מצבים עבור יישומים מגוונים.
אלקטרופורזה של ג'ל נימי משתמשת במטריצת פולימר ג'ל נקבובי כדי להפריד אנליטים על בסיס גודל, מה שהופך אותה לשימושית לניתוח ביומולקולות כמו דנ"א וחלבונים.
באלקטרופורזה של אזור נימי, ההפרדה מתרחשת על בסיס הבדלים בניידות אלקטרופורטית.
הוא מפריד ביעילות מינים טעונים כמו יונים אנאורגניים, חומצות אורגניות, אמינים וביומולקולות גדולות כמו חלבונים.
כרומטוגרפיה אלקטרוקינטית מיסלרית מפרידה מינים ניטרליים בהתבסס על יכולת החלוקה שלהם למיצלה טעונה, צבירה של מולקולות עם ראשים יוניים וזנבות הידרופוביים.
אלקטרוכרומטוגרפיה קפילרית משתמשת בצינורות נימים נייחים לא קוטביים, המאפשרים הפרדת מינים ניטרליים באמצעות חלוקה בין הפאזה הנייחת לתמיסת החיץ.
איזוטכופרזה נימית מפרידה קטיונים או אניונים עם להקות אנליטיות הנודדות באותה מהירות.
מיקוד איזואלקטרי נימי מפריד בין מינים אמפיפרוטיים התורמים ומקבלים פרוטונים באמצעות תערובות חיץ הדרגתיות pH.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What is capillary gel electrophoresis and what types of molecules does it separate?
Capillary gel electrophoresis uses a porous gel polymer matrix to separate analytes based on size, providing molecular sieving action. It effectively separates macromolecules like proteins, DNA fragments, and oligonucleotides that have similar charges but differ in size. This technique played a significant role in DNA sequencing, particularly in the Human Genome Project.
Q2: How does capillary zone electrophoresis differ from other electrophoresis modes?
Capillary zone electrophoresis separates ionic components based on differences in electrophoretic mobility rather than size. It efficiently separates charged species like inorganic ions, organic acids, amines, and large biomolecules such as proteins. This mode has been used to separate proteins, amino acids, and carbohydrates in minimum time, making it a major technique in proteomics.
Q3: Why is micellar electrokinetic chromatography used for separating neutral species?
Micellar electrokinetic chromatography overcomes capillary zone electrophoresis's limitation of not separating neutral species by adding a surfactant like sodium dodecyl sulfate to the buffer solution. The separation mechanism depends on differences in distribution constants between the mobile aqueous phase and the hydrocarbon pseudo-stationary phase. This technique has separated pharmaceutical compounds, vitamins, and explosives.
Q4: What role does the isoelectric point play in capillary isoelectric focusing?
Capillary isoelectric focusing separates amphiprotic species, such as amino acids and proteins containing weak carboxylic acid and amine groups. A zwitterion does not migrate in an electric field when the solution's pH equals its isoelectric point, making the isoelectric point a key characteristic for separating such molecules. Separations are based on differences in equilibrium properties rather than migration rates.
Q5: How does capillary electrochromatography compare to high-performance liquid chromatography?
Capillary electrochromatography uses nonpolar stationary phase-packed capillary tubing to separate neutral species through partitioning between the stationary phase and buffer solution. The separation process is similar to high performance liquid chromatography, yet it does not require high-pressure pumps. Capillary electrochromatography offers superior efficiency and reduced analysis times compared to high performance liquid chromatography.
Q6: What is the separation principle in capillary isotachophoresis?
Capillary isotachophoresis separates cations or anions based on equal velocity migration of all analyte bands. Analyte ions migrate with unique velocities initially, forming adjacent bands that ultimately move at the same velocity. This mode separates either cations or anions but not both simultaneously.
Q7: How does capillary array electrophoresis enable DNA sequencing?
Capillary array electrophoresis operates multiple capillaries in parallel for DNA sequencing applications. DNA is fragmented and labeled with fluorescent dyes, with the sequence determined by the dye color sequence of the eluting fragments. This parallel processing approach significantly accelerates DNA sequencing workflows.