Elektrophorese

Unter Elektrophorese kann die Wanderung elektrisch geladener Teilchen durch einen als Trägermaterial dienenden Stoff in einem elektrischen Feld verstanden werden. Bei der Elektrophorese ist die Wanderungsgeschwindigkeit proportional zur Feldstärke und zur Ionenladung, jedoch umgekehrt proportional zum Teilchenradius und der Viskosität des Stoffes. Handelt es sich bei der Elektrophorese um eine ganz bestimmte Art, nämlich um die Gelelektrophorese, so spielt ebenfalls das Verhältnis zwischen dem Teilchenradius und der Porenweite des Trägermaterials eine Rolle. Hierbei wirkt sich der Teilchenradius stärker hemmend auf das Gel als Molekularsieb aus. Die Elektrophorese wird zur Trennung von Stoffgemischen, insbesondere Molekülgemischen, angewendet. Als Trägermaterial kommen bei der Elektrophorese Flüssigkeiten, Gele (Gelelektrophorese) oder Feststoffe zur Anwendung.

Typisches Verfahren der Elektrophorese

Ein typisches Verfahren der Elektrophorese ist das SDS-Page Verfahren. Die Zugabe des SDS dient bei dieser Art der Elektrophorese zur Aufhebung der Ladungsunterschiede der Proteine und somit zur Denaturierung der Raumstruktur. Die Auftrennung erfolgt folglich nur nach der Molekülmasse. SDS ist ein negativ geladenes Detergenz und heftet sich mit dem aliphatischen Ende an die Proteinmoleküle. Mit dem negativen Ende stößt es sich von den in der Nachbarschaft gebundenen negativen SDS Molekülen ab, was zur völligen Linearisierung der Proteinmoleküle führt, jedoch nur, wenn das Protein über keine Disulfidbrücke verfügt. Hieraus lässt sich bereits erkennen, je größer das Proteinmolekül, desto länger ist die entstehende mit SDS beladene Kette, wodurch die Eigenladung der Proteine vernachlässigt werden kann.

Mobilität der Elektrophorese

Die Voraussetzung, um eine Trennung anhand der Elektrophorese durchführen zu können, ist die unterschiedliche elektrophoretische Mobilität von zwei zu trennenden Teilchen. Die elektrophoretische Mobilität setzt sich aus der Summe vieler physikalischer Faktoren, die die Wanderungsgeschwindigkeit eines Teilchens während der Elektrophorese beeinflussen, zusammen. Die Bewegung der Teilchen wird bei der Elektrophorese durch eine treibende Kraft, die auf ein Teilchen mit einer bestimmten Ladung innerhalb eines elektrischen Feldes mit gegebener Feldstärke wirkt, hervorgerufen. Dieser Kraft wirkt zunächst eine andere Kraft, die sich aus der Viskosität und der Größe des Teilchens ergibt, entgegen. Diese lässt sich aus dem Stokeschen Gesetz ableiten. Diese Annahme gilt jedoch nur im idealen Zustand. In der Realität kommen weitere Faktoren, wie die Hydrathülle, die Ionenatmosphäre, der Dissoziationsgrad des Elektrolyten und die Effekte, die durch das Trägermaterial hervorgerufen werden zum Tragen.

Anwendung der Elektrophorese

Die Elektrophorese wird vor allem als Analyseverfahren in der Biologie und in der Medizin angewendet. Das Hauptanwendungsgebiet stellt hierbei die DNA-Analyse dar. Bei dieser Elektrophorese wird die Möglichkeit ausgenutzt, Moleküle unterschiedlicher Länge voneinander zu trennen. Die Elektrophorese kann zudem zur Trennung von Proteinen und in der Proteomforschung eingesetzt werden.

Literatur

• http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Elektrophorese&oldid=86841624 (Abgerufen: 31.03.11).
• http://www.uni-leipzig.de/~bioanaly/sem6/Biochem.Meth.Teil.3.Elektrophorese.040608.pdf (Abgerufen: 31.03.11).