Wie trennt Gelelektrophorese DNA-Fragmente?

Gelelektrophorese ist eine Technik, mit der Makromoleküle wie DNA, RNA und Proteine ​​getrennt werden. Sowohl DNA- als auch RNA-Moleküle werden nach ihrer Größe getrennt, während Proteine ​​nach Größe und Ladung getrennt werden. Agarosegelelektrophorese ist die Technik, mit der sowohl DNA als auch RNA voneinander getrennt werden. DNA-Fragmente von 100 bp bis 25 kb können durch Agarosegelelektrophorese aufgetrennt werden. Im Allgemeinen sind DNA positiv geladene Moleküle, da sie in ihren Phosphatgruppen negative Ladungen besitzen. So wandert DNA während der Gelelektrophorese zur positiven Elektrode.

Wichtige Bereiche

1. Was ist Gelelektrophorese?
      - Definition, Agarosegelelektrophorese, PAGE
2. Wie trennt Gelelektrophorese DNA-Fragmente?
     - Prinzip der DNA-Trennung

Schlüsselbegriffe: Agarosegelelektrophorese, migrierte Entfernung, DNA, PAGE, Poren, positive Elektrode, Größe

Was ist Gelelektrophorese?

Gelelektrophorese ist eine Technik, mit der Fragmente von Makromolekülen wie DNA, RNA und Proteinen basierend auf ihrer Größe und Ladung getrennt werden. Sowohl DNA als auch RNA besitzen aufgrund des Vorhandenseins negativ geladener Phosphatgruppen im gesamten Molekül die gleiche negative Ladung. Daher wandern sowohl DNA als auch RNA unter einem elektrischen Feld zur positiven Elektrode. In Ergänzung, Agarose-Gelelektrophorese ist die Technik, mit der DNA und RNA nach ihrer Größe getrennt werden. Die Trennung von DNA-Fragmenten durch Gelelektrophorese ist in gezeigt Abbildung 1.

Abbildung 1: Getrennte DNA-Fragmente

Die gelelektrophoretische Technik zur Trennung von Proteinen ist Polyacrylamid-Gelelektrophorese (PAGE). Die bei dieser Technik verwendeten Proteine ​​werden nach Größe und Ladung getrennt. PAGE kann auch verwendet werden, um DNA-Fragmente mit Unterschieden auf Basenpaaren zu trennen, da die Trennkraft der PAGE höher ist als die der Agarosegelelektrophorese.

Wie trennt Gelelektrophorese DNA-Fragmente?

Während der Agarosegelelektrophorese werden die DNA-Proben mit dem Beladungsfarbstoff gemischt und in die Vertiefungen des Agarosegels geladen. Der Ladepuffer enthält Tracking-Farbstoffe, die die Bewegung der DNA-Probe auf dem Gel visualisieren. Dann wird ein elektrisches Feld an beide Enden des Gels angelegt. Die DNA-Probe wandert zur positiven Elektrode. Die Migrationsgeschwindigkeit im elektrischen Feld hängt von der Größe des DNA-Fragments ab. DNA-Moleküle mit einer großen Anzahl von Basenpaaren wandern langsam, während Moleküle mit weniger Basenpaaren schnell durch das Gel wandern. Daher ermöglicht die Gelelektrophorese die Trennung von DNA-Fragmenten nach ihrer Größe. Dies erzeugt eine Reihe von DNA-Fragmenten mit Größen in absteigender Reihenfolge. Die Beziehung zwischen der Migrationsentfernung und der Größe des DNA-Fragments ist in gezeigt Figur 2.

Abbildung 2: Beziehung zwischen der umgelagerten Entfernung und der Größe des DNA-Fragments

Das Agarosegel enthält gleich große Poren, durch die die DNA-Fragmente wandern. Daher wandern kleine DNA-Fragmente schnell durch die Pore, große DNA-Fragmente brauchen jedoch etwas Zeit, um durch sie zu wandern. Nach einer beträchtlichen Entfernung wird das Agarosegel unter UV-Licht sichtbar gemacht. Da das Agarosegel mit einem DNA-Farbstoff unter UV-Licht namens Ethidiumbromid versetzt wird, werden DNA-Fragmente mit dem Farbstoff verschränkt, wodurch die Sichtbarkeit ermöglicht wird. Zur Bestimmung der Größe des DNA-Fragments werden die Proben zusammen mit einer Leiter durchlaufen, die eine Reihe von DNA-Fragmenten mit bekannter Größe enthält.

Fazit

Gelelektrophorese ist eine Technik, mit der DNA-, RNA- oder Proteinmoleküle nach ihrer Größe und Ladung getrennt werden. Die Agarosegelelektrophorese ist die weit verbreitete Technik zur Trennung von DNA basierend auf der Größe des Moleküls. Während der Migration von DNA-Molekülen durch die Poren des Agarosegels werden sie nach Größe sortiert.

Referenz:

1. "Gelelektrophorese". Khan Akademie, Hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. "DNA fragmendid etiidiumbromiidiga värvitud agaroosgeelis" Von Rainis Venta - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
2. "Gelelektrophorese" von Mckenzielower - Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia