Elektroforeza żelu DNA to technika stosowana do rozdzielania i identyfikacji fragmentów DNA na podstawie ich wielkości.
Fragmenty DNA o różnych rozmiarach nanosi się na porowaty żel wykonany z agarozy – węglowodanu pozyskiwanego z czerwonych alg.
Po przyłożeniu pola elektrycznego fragmenty migrują przez żel dzięki ujemnie naładowanym grupom fosforanowym w nukleotydach DNA.
Mniejsze fragmenty DNA migrują przez żel łatwiej niż fragmenty większe, które napotykają większy opór podczas przemieszczania się przez matrycę żelu.
Po zakończeniu rozdzielania prób DNA można porównać z serią fragmentów lub prążków o znanych rozmiarach, nazywaną drabiną DNA.
Obecność poszukiwanego fragmentu można następnie potwierdzić na podstawie jego wielkości, którą określa się poprzez porównanie względnego położenia próbki badawczej z fragmentami drabiny.
Żele agarozowe przygotowuje się, stosując roztwór o stężeniu procentowym masa/objętość. Zatem 1 gram agarozy w 100 ml buforu pozwoli na przygotowanie żelu 1%. Żele o niższym stężeniu procentowym lepiej rozdzielają większe fragmenty, natomiast żele o wyższym stężeniu ułatwiają identyfikację mniejszych fragmentów. Aby rozpocząć procedurę przygotowania żelu, odważ odpowiednią masę agarozy do kolby Erlenmeyera.
Do kolby dodaj bufor do elektroforezy tak, aby objętość buforu nie przekraczała 1/3 pojemności kolby. Następnie zamieszaj roztwór ruchem obrotowym.
Rozpuść mieszaninę agarozy i buforu, podgrzewając ją w kuchence mikrofalowej z maksymalną mocą. Co trzydzieści sekund wyjmuj kolbę i zamieszaj zawartość, aby dokładnie połączyć składniki. Powtarzaj tę czynność do całkowitego rozpuszczenia agarozy.
Następnie dodaj bromek etydyny do uzyskania stężenia 0,5 mg/ml. Bromek etydyny jest związkiem aromatycznym, który wbudowuje się pomiędzy poszczególne pary zasad DNA (interkaluje), co powoduje emisję intensywnej pomarańczowej fluorescencji DNA pod wpływem światła UV. Należy pamiętać, że bromek etydyny jest substancją rakotwórczą, dlatego podczas pracy z żelami zawierającymi ten związek należy zawsze nosić rękawiczki.
Aby zapobiec odkształceniu tacy do żelu, pozwól agarozie ostygnąć, umieszczając ją w kąpieli wodnej o temperaturze 65ºC.
Podczas stygnięcia agarozy przygotuj formę do żelu, umieszczając tacę do żelu w aparacie do odlewania. Alternatywnie można użyć taśmy do uszczelnienia otwartych krawędzi tacy w celu utworzenia formy. Umieszczenie grzebienia w żelu pozwala na utworzenie studzienek, do których nanosi się DNA. Upewnij się, że grzebień utworzy studzienkę o rozmiarze odpowiednim dla Twojej próbki DNA.
Wlej stopioną agarozę do formy i pozostaw do stwardnienia w temperaturze pokojowej.
Po stwardnieniu agarozy wyjmij grzebień. Jeśli żel nie będzie użyty natychmiast, owiń go folią spożywczą i przechowuj w temperaturze 4ºC do momentu użycia.
Jeśli żel ma być użyty natychmiast, umieść go w komorze elektroforetycznej.
Aby rozpocząć procedurę, do próbek DNA przeznaczonych do rozdziału należy dodać barwnik do nakładania. Barwnik do nakładania przygotowuje się zazwyczaj w stężeniu 6X. Barwnik ten umożliwia wizualizację i nakładanie próbek do dołków oraz pomaga określić, jak daleko próbki przemieściły się podczas elektroforezy.
Ustaw zasilacz na pożądaną wartość napięcia.
Następnie wlej do komory elektroforetycznej wystarczającą ilość buforu do elektroforezy, aby pokrył powierzchnię żelu. Należy upewnić się, że użyto tego samego buforu, który służył do przygotowania żelu.
Podłącz przewody komory elektroforetycznej do zasilacza i włącz go. Należy pamiętać, że DNA jest naładowane ujemnie i będzie przemieszczać się w stronę anody, która jest dodatnia i zazwyczaj ma kolor czerwony. Należy dopilnować, aby nie podłączyć czarnego przewodu, czyli katody, do dolnej części komory. Aby o tym nie zapomnieć, warto zapamiętać, że czarne koty przynoszą pecha lub są „negatywne”, a czarna KAtoada (ang. CAThode) jest zatem ujemna. Elektroforezę prowadzi się w kierunku czerwonym, czyli do anody. Aby zweryfikować, czy zarówno komora, jak i zasilacz działają prawidłowo, należy sprawdzić, czy przy elektrodach pojawiają się pęcherzyki powietrza, co świadczy o przepływie prądu.
Zdejmij pokrywę komory elektroforetycznej. Powoli i ostrożnie nałóż próbki DNA do żelu. Ponownie przypominamy, że barwnik do nakładania zawarty w próbce pozwala jej opaść na dno dołka i pomaga śledzić dystans, jaki pokonała próbka. Wraz z próbkami eksperymentalnymi zawsze należy nałożyć marker wielkości DNA, tzw. drabinę.
Załóż pokrywę. Ponownie sprawdź, czy elektrody są podłączone do odpowiednich gniazd w zasilaczu.
Włącz zasilanie. Prowadź elektroforezę do momentu, aż barwnik przemieści się na odpowiednią odległość.
Po zakończeniu elektroforezy wyłącz zasilacz i zdejmij pokrywę komory do żelu.
Wyjmij żel z komory i odlej nadmiar buforu z jego powierzchni. Połóż tackę z żelem na ręcznikach papierowych, aby wchłonęły pozostały bufor do elektroforezy.
Aby zwizualizować fragmenty DNA, wyjmij żel z tacki i naświetl go światłem ultrafioletowym.
Fragmenty DNA powinny być widoczne jako pomarańczowe fluorescencyjne prążki. Wykonaj zdjęcie żelu.
Po zakończeniu eksperymentu zutylizuj żel oraz bufor do elektroforezy zgodnie z przepisami instytucji. Przypominamy, aby żel i bufory zawsze obsługiwać w rękawiczkach, aby uniknąć kontaktu z bromkiem etydyny.
Po zapoznaniu się ze sposobem przeprowadzania elektroforezy żelowej DNA, przyjrzyjmy się niektórym zastosowaniom i wariantom tej niezwykle użytecznej metody.
Tutaj widzimy wynik elektroforezy żelowej w agarozie po rozdziale produktów PCR. Fragmenty DNA naniesione na żel są widoczne jako wyraźnie zdefiniowane prążki. Standard DNA lub drabina powinna zostać rozdzielona w stopniu umożliwiającym praktyczne określenie wielkości prążków w próbce. W tym przykładzie fragmenty DNA o długości 765 bp, 880 bp i 1022 bp zostały rozdzielone w 1,5% żelu agarozowym przy użyciu drabiny DNA 2-log.
Oprócz potwierdzania obecności interesującego fragmentu DNA, elektroforeza żelowa DNA może być łączona z procedurami oczyszczania z żelu. Zazwyczaj do wycięcia interesującego fragmentu DNA używa się żyletki, aby można go było zebrać i odzyskać zawarty w nim materiał DNA.
Elektroforeza w żelu agarozowym może być również łączona z transferem (blottingiem), który polega na przeniesieniu DNA lub RNA na membranę celulozową, gdzie można zastosować sondy promieniotwórcze w celu identyfikacji specyficznych sekwencji DNA lub RNA w próbce rozdzielonej elektroforetycznie.
Standardowa elektroforeza żelowa DNA nie jest idealna do rozdzielania DNA o wysokiej masie cząsteczkowej, przekraczającej 15-20 kb, takiej jak DNA genomowe. Do rozdzielania dużych próbek DNA stosuje się elektroforezę w polu impulsowym (PFGE), która polega na poddawaniu żelu zmiennemu, pulsacyjnemu polu elektrycznemu skierowanemu w różnych kierunkach. Technika ta wymaga specjalistycznego urządzenia do elektroforezy, wyposażonego w pary elektrod rozmieszczonych w różnych orientacjach wokół żelu. Może być ona wykorzystywana do wykrywania różnic w wielkości genomów między populacjami organizmów, takimi jak widoczne tutaj połączone próbki DNA z różnych społeczności mikrobiologicznych, pobrane z różnych środowisk jeziornych.
Właśnie obejrzeli Państwo wprowadzenie do elektroforezy żelowej DNA. Przedstawiliśmy koncepcję stojącą za tą metodą, sposób przygotowania żelu agarozowego, sposób nakładania próbek, przeprowadzanie elektroforezy oraz analizę wyników, a także niektóre powszechne zastosowania elektroforezy w żelu agarozowym. Dziękujemy za oglądanie i życzymy powodzenia w przeprowadzaniu elektroforezy.
Elektroforeza żelu DNA jest techniką stosowaną do detekcji i rozdziału cząsteczek DNA. Do macierzy żelowej składającej się z agarozy przykłada się pol…
Rozdziały w tym filmie
0:00
Electrophorèse d'ADN sur gel: vue d'ensemble
1:10
Fonte de l'agarose et coulage du gel
3:35
Mise en place et exécution du gel
5:34
Visualisation de fragments d'ADN séparés
6:30
Utilisations et variations
8:55
Résumé
Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.