Gelelektroforese

Et gelelektroforeseapparat, bestående av en gelelektroforesekar med agarosegel og buffer, og en spenningskilde med strømkabler

Gelelektroforese er en mye brukt metode innen biokjemi og molekylærbiologi hvor man ved hjelp av et elektrisk felt separerer biologiske makromolekyler (DNA, RNA, proteiner og polysakkarider) etter størrelse eller ladning, enten for analytiske eller preparative formål. Gelelektroforese benyttes som oftest til å analysere DNA (agarosegel) eller proteiner (polyakrylamidgel).

Jo mindre partiklene er, og jo større ladning de har, jo raskere og lenger vil de vandre mot pluss polen. Elektroforesen foregår i en gel. Dette er et geléaktig medium, og er bygget opp av et nettverk av organiske polymere. Gelen hindrer at prøven beveger seg alt for fritt ved strømninger i væsken, og nettverket gir en viss motstand mot diffusjon.

Proteinelektroforese

Serumelektroforese er en standardundersøkelse i humanmedisinen hvor proteinene i serum registreres slik at det oppstår et bølgemønster der hver bølge representerer en type protein. En stor bølge representerer albumin som er et protein som bidrar mye til det økede osmotiske trykket i blodårene. alfa- beta og gamma globuliner er protein som har funksjon som antistoffer mot smittestoffer og forskjellige fremmedstoffer, for eksempel allergener, som er fremmedstoffer som gir allergisk reaksjon hos pasienten. Disse globulinene har egne bølger på elektroforese-kurven.

Myelomatose er en sykdom som danner mange celler som produserer det samme proteinet som på proteinelektroforesen viser en enkel høy topp på elektroforesekurven. Toppen kalles "monoklonal".

DNA-elektroforese

Elektroforese brukes til å separere DNA–fragmenter av ulik størrelse. Prinsippet er at man tar DNA ofte fra forskjellige personer, da metoden ofte brukes til å knytte DNA opp mot en person i kriminalsaker eller ved eventuelle slektskaps saker. DNAet putter man i en "brønn" i en Gel, altså et hull. Før DNAet blir lagt i brønnen tilsettes det et restriksjonsenzym, som kutter DNAet opp i fragmenter mellom gitte basepar (om det ikke oppstår noe signifikant avvik mellom de to forskjellige forsøkene benyttes et annet restriksjonsenzym som kutter annerledes, da vil sannsynligheten for feil bedømmelse reduseres drastisk). Når DNAet er kuttet opp vil det bestå av mange fragmenter av DNA lengden på disse vil varigere fra person til person, om personer er i familie vil lengden og antallet fragmenter variere mindre. En bufferløsning helles over gelen med DNAet i og det tilsettes strøm. DNA-fragmentene vil nå vandre i gelen og distansen/farten de vil vandre på er avhengig av størrelsen på DNA-fragmentet. Et lite DNA-fragment vil vandre lengre enn et langt da det har mindre motstand i gelen. Da alle DNA-fragmentene er negativt ladd vil de vandre mot pluss polen på spenningskilden, det er derfor viktig å bruke likestrøm. Da strømmen har stått på en stund kan de forskjellige prøvene sammenlignes, om DNAet har samlet seg på ca. de samme stedene i gelen på alle resultatene er det sannsynlig at DNAet stammer fra samme person, dette kan bekreftes med bruk av forskjellige restriksjonsenzym. DNAet er usynlig for det blotte øyet og man bruker derfor etidiumbromid (EtBr)for å visualisere DNAet. Stoffet binder seg mellom baseparene i DNAet og med UV-lys kan man se DNAet, andre fargestoff brukes òg.

Det finnes to hovedtyper av gelmateriale som brukes ved separasjon av DNA: polyakrylamid og agarose. Agarose er et polysakkarid som er isolert fra alger. For å skille store DNA-fragmenter brukes lav konsentrasjon av agarose. For eksempel 2% agarose kan separere DNA av størrelse 100-2000 basepar, mens 1% gel kan brukes til å separere DNA av størrelse 100-10000 basepar.

I mange tilfeller har man for lite DNA til å gjennomføre elektroforesen, da bruker man først PCR teknikk for å klone opp nok DNA til elektroforesen.