Klíčový rozdíl – kapilární elektroforéza vs gelová elektroforéza
Elektroforéza je technika, která se používá k separaci biomolekul na základě náboje částic, velikosti částic a tvaru částic. Migrace molekuly, známá jako elektroforetická mobilita, závisí na typu použitého polymeru/gelu, jeho velikosti pórů, dodávaném napětí, době chodu a poměru povrchu k objemu. Existují různé typy elektroforézních technik založených na typu použité biomolekuly. Prvním vynalezeným typem elektroforézy byla papírová elektroforéza, kde byl jako médium pro separaci biomolekul použit nitrocelulózový papír. Princip gelové elektroforézy, kdy byly k separaci biomolekul použity gely o různé velikosti pórů, byl vynalezen později. Technika gelové elektroforézy byla dále modifikována pro zlepšení přesnosti techniky a jednou z takových modifikací je kapilární elektroforéza. Klíčový rozdíl mezi kapilární elektroforézou a gelovou elektroforézou je v tom, že gelová elektroforéza se provádí ve vertikální nebo horizontální rovině pomocí polymerního gelu standardní velikosti pórů, zatímco kapilární elektroforéza se provádí v kapilární trubici s polymerní kapalinou nebo gelem.
Co je gelová elektroforéza?
Gelová elektroforéza je technika používaná k separaci zejména nukleových kyselin, proteinů nebo aminokyselin na základě jejich náboje, velikosti a tvaru. Tato technika používá jako separační médium fyzikální gel, což je polymerní látka. Nejčastěji používanými gely jsou agaróza (pro separaci nukleových kyselin) a polyakrylamid (pro separaci proteinů). Gelová elektroforetická aparatura obsahuje odlévací misku na přípravu gelu, licí hřebeny pro přípravu jamek, vyrovnávací nádrž, elektrody – pozitivní (anoda) a negativní (katoda) a napěťovou jednotku. Molekuly jako DNA nebo RNA, které jsou záporně nabité, se pohybují od katody k anodě a molekuly, které jsou nabité kladně, se pohybují naopak. Příprava gelu se provádí podle požadavku. Pokud je požadováno vysoké rozlišení nebo separace molekul, měl by být připraven gel o vysoké koncentraci s menší velikostí pórů. Molekuly separované na gelové matrici jsou pozorovány po technice barvení. Oddělené molekuly se objevují jako pruhy na gelové matrici.
Obrázek 01: Gelová elektroforéza
Gelová elektroforéza se používá v molekulární diagnostice, jako je DNA fingerprinting k určení přítomnosti konkrétního fragmentu DNA/RNA nebo proteinu. Gelová elektroforéza také určuje čistotu extrahovaného vzorku biomolekuly. Gelová elektroforéza se provádí jako předběžný krok pro in a hybridizaci a jako konfirmační analýza po sekvenování.
Co je kapilární elektroforéza?
Kapilární elektroforéza je modifikace gelové elektroforézy, která využívá stejný princip separace na základě náboje, velikosti molekuly, ale provádí se v kapilární trubici buď s gelovou látkou nebo kapalným polymerem. Kapiláry jsou připraveny z taveného oxidu křemičitého a každá kapilára má vnitřní průměr 50-100 μm a je 25-100 cm dlouhá. Vzorky se vstřikují do kapiláry obsahující polymerní materiál a oddělují se mnohem rychleji než běžná gelová elektroforéza. Kapilární systém je dobře chráněn uvnitř izolačního pláště, který chrání vzorek před jakoukoli kontaminací. Kapiláry mohou být naplněny kapalnými polymery, jako je hydroxyethylcelulóza nebo gely s vysokým rozlišením, jako je polyakrylamid. Kapilární elektroforéza poskytuje větší rozlišení; proto je separace přesnější. Kapilární elektroforéza využívá automatizovaný detekční systém prostřednictvím spektrofotometrické analýzy. To je způsobeno vyšším poměrem povrchové plochy k objemu.
Obrázek 02: Kapilární elektroforéza
Kapilární elektroforéza se používá v situacích, jako je kriminalistika, kde je vyžadována vyšší přesnost, a běžně se nepoužívá, protože je to nákladná technika.
Jaké jsou podobnosti mezi kapilární elektroforézou a gelovou elektroforézou?
- Separace molekul v obou technikách je založena na náboji a velikosti molekuly.
- Obě techniky lze použít k separaci nukleových kyselin i proteinů.
- Objem vzorku obou technik je stejný.
- Obě techniky používají vyrovnávací paměť pro usnadnění oddělení.
Jaký je rozdíl mezi kapilární elektroforézou a gelovou elektroforézou?
Kapilární elektroforéza vs gelová elektroforéza |
|
| Kapilární elektroforéza je technika, která odděluje biomolekuly na kapilární trubici pomocí kapalného nebo gelového polymerního média. | Gelová elektroforéza je technika, která odděluje biomolekuly ve vertikální nebo horizontální rovině pomocí polymerního gelového média. |
| Oddělení | |
| Při kapilární elektroforéze se separace provádí uvnitř kapiláry. | Při gelové elektroforéze se separace provádí ve vertikální nebo horizontální rovině. |
| Střední oddělení | |
| Kapalné polymery jako hydroxyethylcelulóza se používají v kapilární elektroforéze. | Gely, buď agarózové nebo polyakrylamidové, se používají jako médium v gelové elektroforéze. |
| Cross Linkage | |
| Vysoké rozlišení lze získat kapilární elektroforézou. | U gelové elektroforézy je rozlišení nízké. |
| Poměr plochy k objemu | |
| Poměr povrchu k objemu je při kapilární elektroforéze vysoký. | Poměr povrchu k objemu je při gelové elektroforéze nízký. |
| Detekční technika | |
| Detekce se provádí pomocí spektrofotometrických automatických detektorů v kapilární elektroforéze. | Barvení a pozorování pomocí UV transiluminátoru se provádějí jako detekční techniky v gelové elektroforéze. |
Shrnutí – Kapilární elektroforéza vs gelová elektroforéza
Molekulární diagnostika hraje ve vědeckém světě velkou roli. Identifikace a purifikace DNA, RNA a proteinů jsou kritickými kroky v diagnostických postupech. Elektroforéza je technika, která odděluje a identifikuje biomolekuly jak v gelové elektroforéze, tak v mnohem pokročilé kapilární gelové elektroforéze. Gelová elektroforéza se provádí ve vertikální nebo horizontální rovině pomocí polymerního gelu standardní velikosti pórů, zatímco kapilární elektroforéza se provádí v kapilární trubici s polymerní kapalinou nebo gelem. To je rozdíl mezi kapilární elektroforézou a gelovou elektroforézou. Po dokončení techniky elektroforézy se biomolekuly dále zpracovávají, aby se získaly informace vyšší úrovně hybridizací nebo technikami, jako je otisky prstů.
Stáhnout PDF verzi kapilární elektroforézy vs gelové elektroforézy
Můžete si stáhnout PDF verzi tohoto článku a použít ji pro offline účely podle citace. Stáhněte si PDF verzi zde Rozdíl mezi gelovou elektroforézou a kapilární elektroforézou.
