Unterschied zwischen Kapillarelektrophorese und Gelelektrophorese

Hauptunterschied - Kapillarelektrophorese vs. Gelelektrophorese

Elektrophorese ist eine Technik, mit der Biomoleküle nach Partikelladung, Partikelgröße und Partikelform getrennt werden. Die Migration des Moleküls, bekannt als Elektrophoretische Mobilität, hängt von der Art des verwendeten Polymers / Gels, seiner Porengröße, der bereitgestellten Spannung, der Laufzeit und dem Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ab. Es gibt verschiedene Arten von Elektrophoresetechniken, basierend auf dem Typ des verwendeten Biomoleküls. Der erste Typ der erfundenen Elektrophorese war die Papierelektrophorese, bei der ein Nitrocellulosepapier als Medium zur Trennung von Biomolekülen verwendet wurde. Das Prinzip der Gelelektrophorese, bei der Gele mit unterschiedlichen Porengrößen zur Trennung von Biomolekülen verwendet wurden, wurde später erfunden. Die Gelelektrophoresetechnik wurde weiter modifiziert, um die Genauigkeit der Technik zu verbessern, und eine solche Modifikation ist die Kapillarelektrophorese. Der Hauptunterschied zwischen Kapillarelektrophorese und Gelelektrophorese ist der Die Gelelektrophorese wird in einer vertikalen oder horizontalen Ebene unter Verwendung eines Polymergels mit Standardporengröße durchgeführt, während die Kapillarelektrophorese in einem Kapillarrohr mit einer Polymerflüssigkeit oder einem Gel durchgeführt wird.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist Gelelektrophorese?
3. Was ist Kapillarelektrophorese?
4. Ähnlichkeiten zwischen Kapillarelektrophorese und Gelelektrophorese
5. Side-by-Side-Vergleich - Kapillarelektrophorese vs. Gelelektrophorese in tabellarischer Form
6. Zusammenfassung

Was ist Gelelektrophorese??

Gelelektrophorese ist eine Technik, mit der hauptsächlich Nukleinsäuren, Proteine oder Aminosäuren nach Ladung, Größe und Form getrennt werden. Diese Technik verwendet ein physikalisches Gel, das eine Polymersubstanz ist, als Trennmedium. Die am häufigsten verwendeten Gele sind Agarose (zur Nukleinsäuretrennung) und Polyacrylamid (zur Proteintrennung). Die elektrophoretische Gelvorrichtung enthält die Gelgießschale zur Vorbereitung des Gels, Gießkämme zur Vorbereitung der Vertiefungen, den Puffertank, die positiven Elektroden (Anode) und die negative (Kathode) sowie die Spannungsversorgungseinheit. Moleküle wie DNA oder RNA, die negativ geladen sind, bewegen sich von der Kathode zur Anode und positiv geladene Moleküle bewegen sich umgekehrt. Die Gelvorbereitung erfolgt je nach Anforderung. Wenn eine hohe Auflösung oder Trennung von Molekülen erforderlich ist, sollte ein Gel mit hoher Konzentration und geringerer Porengröße hergestellt werden. Die auf der Gelmatrix abgetrennten Moleküle werden nach einer Färbetechnik beobachtet. Die getrennten Moleküle erscheinen als Banden auf der Gelmatrix.

Abbildung 01: Gelelektrophorese

Gelelektrophorese wird in der molekularen Diagnostik wie DNA-Fingerprinting verwendet, um das Vorhandensein eines bestimmten DNA / RNA-Fragments oder eines Proteins zu bestimmen. Die Gelelektrophorese bestimmt auch die Reinheit der extrahierten Biomolekülprobe. Die Gelelektrophorese wird als vorläufiger Schritt für die In- und Hybridisierung und als Bestätigungsanalyse nach der Sequenzierung durchgeführt.

Was ist Kapillarelektrophorese??

Die Kapillarelektrophorese ist eine Modifikation der Gelelektrophorese, die dasselbe Trennungsprinzip auf der Grundlage der Ladung und der Größe des Moleküls verwendet, jedoch in einem Kapillarröhrchen entweder mit einer Gelsubstanz oder einem flüssigen Polymer durchgeführt wird. Kapillaren werden aus Quarzglas hergestellt, und jedes Kapillarrohr hat einen Innendurchmesser von 50-100 um und eine Länge von 25-100 cm. Proben werden in das Kapillarröhrchen injiziert, das das Polymermaterial enthält, und werden viel schneller als bei der herkömmlichen Gelelektrophorese getrennt. Das Kapillarsystem ist gut geschützt in einem Isolatormantel, der die Probe vor jeglicher Verunreinigung schützt. Kapillaren können mit flüssigen Polymeren wie Hydroxyethylcellulose oder hochauflösenden Gelen wie Polyacrylamid gefüllt werden. Die Kapillarelektrophorese sorgt für eine höhere Auflösung. daher ist die Trennung genauer. Die Kapillarelektrophorese verwendet ein automatisiertes Detektorsystem mittels spektrophotometrischer Analyse. Dies ist auf das höhere Verhältnis von Oberfläche zu Volumen zurückzuführen.

Abbildung 02: Kapillarelektrophorese

Kapillarelektrophorese wird in Situationen wie in der Forensik verwendet, wo eine höhere Genauigkeit erforderlich ist, und wird üblicherweise nicht verwendet, da dies eine kostspielige Technik ist.

Was sind die Gemeinsamkeiten zwischen Kapillarelektrophorese und Gelelektrophorese??

Die Trennung von Molekülen in beiden Techniken basiert auf der Ladung und Größe des Moleküls.
Beide Techniken können verwendet werden, um sowohl Nukleinsäuren als auch Proteine zu trennen.
Das Probenvolumen beider Techniken ist das gleiche.
Beide Techniken verwenden einen Puffer, um die Trennung zu erleichtern.

Was ist der Unterschied zwischen Kapillarelektrophorese und Gelelektrophorese??

Kapillarelektrophorese vs. Gelelektrophorese
Die Kapillarelektrophorese ist eine Technik, bei der Biomoleküle auf einem Kapillarröhrchen unter Verwendung eines flüssigen oder Gelpolymermediums getrennt werden.	Gelelektrophorese ist eine Technik, bei der Biomoleküle auf einer vertikalen oder horizontalen Ebene unter Verwendung eines Polymergelmediums getrennt werden.
Trennung
Bei der Kapillarelektrophorese erfolgt die Trennung innerhalb eines Kapillarröhrchens.	Bei der Gelelektrophorese erfolgt die Trennung in einer vertikalen oder horizontalen Ebene.
Medium der Trennung
Flüssige Polymere wie Hydroxyethylcellulose werden bei der Kapillarelektrophorese verwendet.	Gele, entweder Agarose oder Polyacrylamid, werden als Medium bei der Gelelektrophorese verwendet.
Vernetzung
Hohe Auflösung kann durch Kapillarelektrophorese erhalten werden.	Die Auflösung der Gelelektrophorese ist gering.
Verhältnis Oberfläche zu Volumen
Das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ist bei der Kapillarelektrophorese hoch.	Das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ist bei der Gelelektrophorese gering.
Erkennungstechnik
Der Nachweis erfolgt durch spektrophotometrische automatisierte Detektoren in der Kapillarelektrophorese.	Anfärbung und Beobachtung durch UV-Transilluminator werden als Detektionstechniken in der Gelelektrophorese durchgeführt.

Zusammenfassung - Kapillarelektrophorese vs Gelelektrophorese

Molekulare Diagnostik spielt in der wissenschaftlichen Welt eine große Rolle. Die Identifizierung und Reinigung von DNA, RNA und Proteinen sind entscheidende Schritte bei den Diagnoseverfahren. Elektrophorese ist eine Technik, die Biomoleküle sowohl bei der Gelelektrophorese als auch bei der viel fortgeschrittenen Kapillargelelektrophorese trennt und identifiziert. Die Gelelektrophorese wird in einer vertikalen oder horizontalen Ebene unter Verwendung eines Polymergels mit Standardporengröße durchgeführt, während die Kapillarelektrophorese in einem Kapillarrohr mit einer Polymerflüssigkeit oder einem Gel durchgeführt wird. Dies ist der Unterschied zwischen Kapillarelektrophorese und Gelelektrophorese. Nach Abschluss der Elektrophoresetechnik werden die Biomoleküle weiter verarbeitet, um durch Hybridisierung oder durch Techniken wie Fingerprinting Informationen auf höherer Ebene zu erhalten.

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Verweise:

1. Durney, Brandon C. et al. "Auf die DNA angewendete Kapillarelektrophorese: Bestimmung und Nutzung von Sequenz und Struktur zur Weiterentwicklung der Bioanalysen (2009-2014)." Analytische und bioanalytische Chemie, Springer Berlin Heidelberg, 2015, Hier verfügbar. Abgerufen am 28. August 2017.
2. "Elektrophorese". Universität Leicester, 8. Januar 2009, Hier verfügbar. Abgerufen am 28. August 2017.
3. "Gelelektrophorese". Khan Academy, Hier verfügbar. Abgerufen am 28. August 2017.

Bildhöflichkeit:

1. "DNA-Agarosegelelektrophorese" von School of Natural Resources von Ann Arbor - DNA-Labor (CC BY 2.0) über Commons Wikimedia
2. "Kapillargelelektrophorese-Instrumentschema" Von Chem4066sp13 - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia

Molekularbiologie