26.02.2013 Views

opracowała dr A. Żylicz-Stachula I. ELEKTROFOREZA ...

opracowała dr A. Żylicz-Stachula I. ELEKTROFOREZA ...

opracowała dr A. Żylicz-Stachula I. ELEKTROFOREZA ...

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

I. <strong>ELEKTROFOREZA</strong> - PODSTAWY TEORETYCZNE.<br />

1<br />

<strong>opracowała</strong> <strong>dr</strong> A. <strong>Żylicz</strong>-<strong>Stachula</strong><br />

Elektroforeza - ruch cząstek obdarzonych ładunkiem w roztworze wodnym w polu<br />

elektrycznym.<br />

Naładowane cząsteczki poruszają się w kierunku elektrody o przeciwnym ładunku.<br />

Różnorodność ich ładunków i mas, zdolność do dysocjacji lub tworzenia kompleksów<br />

z obdarzonymi ładunkiem składnikami środowiska sprawia, iż w rezultacie różne<br />

cząstki mieszaniny poruszają się z różną prędkością.<br />

Jeżeli w trakcie doświadczenia zachowane zostaną stałe parametry:<br />

� różnica potencjałów<br />

� natężenie prądu<br />

� pH środowiska<br />

� temperatura roztworu<br />

� przewodność roztworu<br />

� lepkość roztworu<br />

to dana cząstka będzie poruszać się ze stałą prędkością.<br />

Siła F działająca na cząstkę w polu elektrycznym jest proporcjonalna natężenia pola<br />

E [V/cm] i ładunku cząstki Q [C].<br />

(1)<br />

Natężenie pola elektrycznego E, definiowane jest jako iloraz napięcia elektrycznego<br />

U (różnicy potencjałów) oraz odległości pomiędzy potencjałami l.<br />

(2) skąd<br />

(3)<br />

Im większe napięcie U - tym większa siła działa na cząsteczkę i szybsza jej migracja,<br />

i odwrotnie im większa odległość l pomiędzy potencjałami (elektrodami), tym<br />

mniejsze natężenie pola E i wolniejsza migracja cząsteczek.<br />

Dlatego aby zapewnić optymalne natężenie pola elektrycznego E w aparatach<br />

większych, o większej odległości pomiędzy elektrodami zwykle prowadzi się<br />

elektroforezę przy wyższym napięciu niż w aparatach małych – o małej odległości<br />

pomiędzy elektrodami.<br />

Im większy jest wypadkowy ładunek elektryczny cząsteczki i natężenie pola<br />

elektrycznego – tym większa jest siła działająca na cząsteczkę. Cząstka osiąga<br />

prędkość graniczną, która jest wypadkową oporu środowiska i pola elektrycznego.<br />

Dla cząsteczki o kształcie kulistym (zgodnie z prawem Stokesa):<br />

E·Q = 6 η r ν (4)<br />

gdzie: η- lepkość środowiska


- promień cząstki<br />

ν- prędkość ruchu cząstki<br />

Ważnym parametrem naładowanych cząstek jest ruchliwość elektroforetyczna, która<br />

zależy od wartości pK naładowanych grup oraz od wielkości cząstek.<br />

Ruchliwość elektroforetyczna (U): jest prędkością ν mierzoną w warunkach<br />

standardowych, wyrażoną na jednostkę pola E.<br />

U = (5)<br />

Czynniki wpływające na ruchliwość elektroforetyczną:<br />

� rodzaj buforu<br />

� stężenie buforu<br />

� pH buforu<br />

� temperatura<br />

� natężenie pola elektrycznego<br />

� właściwości i rodzaj rozdzielanego materiału<br />

Zazwyczaj określa się względną ruchliwość elektroforetyczną Rf, czyli stosunek<br />

odległości migracyjnej badanej substancji od odległości migracyjnej odnośnika.<br />

Podstawę rozdzielenia cząstek za pomocą elektroforezy stanowi różnica prędkości<br />

migracji cząstek w elektrolicie.<br />

Rozdziały elektroforetyczne mogą być prowadzone:<br />

� w roztworach swobodnych np. elektroforeza kapilarna, elektroforeza<br />

konwekcyjna, elektroforeza swobodna według Tiseliusa<br />

� w nośnikach np. bibuła, płytki cienkowarstwowe, żele<br />

Metody rozdziału elektroforetycznego:<br />

Prosta elektroforeza:<br />

podczas której rozdział cząstek odbywa się na podstawie ich ruchliwości w danym<br />

stałym pH i w stałym polu elektrycznym.<br />

Izotachoforeza:<br />

Jest metoda służącą głównie do analizy jakościowej. Podczas izotachoforezy<br />

rozdział prowadzony jest w nieciągłym systemie buforów. Zjonizowana próbka<br />

wę<strong>dr</strong>uje pomiędzy „szybkim’ elektrolitem prowadzącym a „wolnym” elektrolitem<br />

kończącym. Cząstki o najwyższej ruchliwości elektroforetycznej poruszają się tuż za<br />

prowadzącymi jonami, a te o najmniejszej ruchliwości elektroforetycznej wę<strong>dr</strong>ują<br />

bezpośrednio przed elektrolitem kończącym. Tworzą się pasma zależne od stężenia<br />

rozdzielanych substancji.<br />

Ogniskowanie izoelektryczne:<br />

Jest to metoda stosowana do rozdzielania substancji amfoterycznych np. białek i<br />

peptydów. Rozdział prowadzony jest w gradiencie pH. Cząstki przesuwają się w<br />

kierunku anody lub katody do momentu osiągnięcia położenia w gradiencie pH, w<br />

2


którym ich sumaryczny ładunek będzie wynosił zero. Ta wartość pH to tzw. punkt<br />

izoelektryczny.<br />

Istotnym kryterium wyboru metody elektroforetycznej jest rodzaj i charakter<br />

analizowanej substancji. Makrocząsteczki takie jak białka są często wrażliwe na<br />

pewne wartości pH i bufory. Źle dobrane warunki mogą powodować zmiany<br />

konformacji, denaturację, tworzenie kompleksów i interakcje wewnątrzcząsteczkowe.<br />

Należy również unikać efektu przeładowania (zbyt wysokiego stężenia rozdzielanej<br />

substancji w roztworze). Odpowiednio dobrane stężenie odgrywa ważną rolę w<br />

momencie przejścia substancji z roztworu w żel. Do elektroforezy w warunkach<br />

denaturujących (z solą sodową siarczanu dodecylu (SDS)) próbki muszą być<br />

denaturowane, czyli przekształcone w micelle cząsteczka-detergent. Rodzaj<br />

stabilizującego środowiska, np. żelu zależy od rozmiaru cząstki, która ma być<br />

analizowana.<br />

Istotnym czynnikiem jest również dobór odpowiedniego buforu. Elektroforetyczny<br />

rozdział prowadzi się w buforze o ściśle określonym pH i stałej sile jonowej.<br />

Siła jonowa roztworu µ dla mocnych elektrolitów wyraża się równaniem:<br />

(6)<br />

gdzie:<br />

– liczba rodzajów jonów<br />

– stężenie i-tego jonu w mol∙dcm -3<br />

– wartościowość i-tego jonu<br />

Siła jonowa powinna być jak najniższa. Im wyższa jest siła jonowa, tym więcej prądu<br />

przenoszą jony buforu i ruchliwość rozdzielanych cząstek maleje. Duże<br />

rozcieńczenie buforu może powodować wypadanie niektórych białek z roztworu.<br />

Konsekwencją przepływu prądu przez roztwór jest wydzielanie ciepła Joul’a, które<br />

powoduje powstawanie prądów konwekcyjnych, utrudniających należyty rozdział.<br />

Jeśli natomiast roztwór jest stabilizowany (np. bibułą czy żelem), to wywiązujące się<br />

ciepło powoduje zagęszczenie elektrolitu na pasku, czego konsekwencją są znaczne<br />

zmiany natężenia pola elektrycznego zachodzące wzdłuż paska w czasie trwania<br />

elektroforezy. Dlatego lepiej stosować w zasilaczu stałe natężenie (mA) niż stałe<br />

napięcie prądu (V).<br />

Do elektroforezy powinno się stosować bufory o minimalnej pojemności, żeby pH<br />

analizowanej próbki nie miało wpływu na cały system. Ważny jest też rozmiar<br />

naczynia do elektroforezy. Odpowiednio dobrany umożliwi zachowanie stałego i<br />

stałej siły jonowej. W systemach kapilarnych i pionowych wartość pH buforu ustala<br />

się w ten sposób, aby wszystkie cząsteczki badanej próbki były naładowane albo<br />

ujemnie albo dodatnio i wę<strong>dr</strong>owały w polu elektrycznym w określonym kierunku.<br />

Ciepło Joul’a:<br />

Podczas elektroforezy prąd wykonuje w żelu pracę, która powoduje wzrost<br />

temperatury żelu. Efekt ten zwiększa dyfuzję polijonów podczas elektroforezy i<br />

dlatego limituje użycie bardzo wysokich napięć podczas elektroforezy.<br />

Ciepło Joul’a w – definiujemy jako moc wydzielaną w objętości podczas elektroforezy<br />

3


(7)<br />

gdzie w- ciepło Joul’a P - moc prądu [W], V- objętość w której wydzielana jest moc<br />

[m 3 ]<br />

Ponieważ moc to iloczyn napięcia i natężenia prądu<br />

(8)<br />

gdzie U - napięcie [V], I - natężenie prądu [A],<br />

a z prawa Ohma wynika:<br />

(9)<br />

gdzie I natężenie prądu [A], U napięcie prądu [V] , R – opór żelu [Ω],<br />

Z równań (7), (8) i (9) otrzymujemy<br />

(10)<br />

Ciepło Joul’a jest więc proporcjonalne do kwa<strong>dr</strong>atu napięcia prądu.<br />

Aby nie przegrzać żelu i nie doprowadzić do denaturacji lub nadmiernej dyfuzji<br />

biomolekuł (wzrastającej wraz z temperaturą) – rozmyte prążki - stosuje się podczas<br />

elektroforezy ograniczone napięcia.<br />

Dla elektroforezy agarozowej DNA/RNA napięcie nie powinno przekraczać 5V/cm.<br />

Dla elektroforezy w żelach poliakrylamidowych moc P wydzielana podczas<br />

elektroforezy nie powinna przekraczać 5 [W]. Prowadzenie elektroforezy przy<br />

wyższej mocy w aparatach nie posiadających efektywnego systemu odbierania<br />

ciepła może powodować dużą dyfuzję bierną cząsteczek (nieostre prążki),<br />

nierównomierną migrację związaną z przegrzewaniem się środka żelu (efekt<br />

uśmiechu), utratę różnic konformacyjnych (SSCP) lub w przypadku natywnej<br />

elektroforezy białek – denaturację białek.<br />

Prowadzenie elektroforezy przy niskim napięciu redukuje moc wydzielaną w żelu – a<br />

więc obniża ciepło Joul’a i wpływa pozytywnie na jakość rozdziału<br />

elektroforetycznego. W niższej temperaturze dyfuzja bierna biomolekuł podczas<br />

elektroforezy jest mniejsza – prążki są bardziej ostre. Prowadzenie elektroforezy przy<br />

niskim napięciu (małej mocy) wydłuża jednak proporcjonalnie czas elektroforezy,<br />

dlatego dużą zaletą jest możliwość schłodzenia żelu podczas elektroforezy, którą<br />

dają aparaty z chłodzeniem.<br />

Rozdział elektroforetyczny ze stałą mocą.<br />

Rozwiązaniem problemu niekontrolowanego przegrzewania się żeli jest prowadzenie<br />

rozdziału elektroforetycznego ze stałą mocą (W=const.).<br />

Zasilacze umożliwiające utrzymywanie stałej mocy podczas rozdziału<br />

elektroforetycznego automatycznie dobierają napięcie U w czasie trwania<br />

elektroforezy, aby utrzymać moc W na stałym zaprogramowanym poziomie.<br />

4


Z równań (8) i (9) wynika:<br />

(11) gdzie P- moc [W], U- napięcie [V], R- opór [Ω]<br />

Ponieważ opór żelu R zazwyczaj rośnie w trakcie elektroforezy, prowadzenie<br />

elektroforezy przy stałym napięciu prowadzi do niekontrolowanych zmian mocy<br />

wydzielanej w postaci ciepła Joul’a, zaś prowadzenie elektroforezy przy stałej mocy<br />

wymaga korekt napięcia.<br />

Czas elektroforezy:<br />

Podczas prowadzenia rozdziału elektroforetycznego ze stałą mocą długość<br />

elektroforezy mierzona w czasie (np. w minutach) nie jest miarodajną wielkością<br />

określającą przebieg elektroforezy ze względu na zmiany napięcia U. Parametrem<br />

pozwalającym na w sposób powtarzalny określić długość elektroforezy są<br />

woltogodziny. Jest to iloczyn napięcia U oraz czasu mierzony przez zasilacze<br />

posiadające integrator Vh.<br />

(11)<br />

gdzie Vh- woltogodziny [V*min], U- napięcie [V], T- czas [min]<br />

Prowadzenie elektroforezy przy stałej mocy oraz pomiar długości jej trwania przy<br />

pomocy woltogodzin, umożliwia prowadzenie rozdziałów elektroforetycznych<br />

charakteryzujących się wysoką jakością i dużą powtarzalnością.<br />

Zastosowanie elektroforezy:<br />

� preparatywne i ilościowe wydzielenie z badanych mieszanin czystych frakcji<br />

� określenie czystości i jednorodności badanych substancji<br />

� oznaczanie punktu izoelektrycznego badanych substancji<br />

� oznaczenie masy cząsteczkowej badanych substancji<br />

� zastosowanie do celów diagnostycznych i badawczych<br />

� zakres zastosowania rozciąga się od całych komórek i cząstek przez kwasy<br />

nukleinowe, białka, peptydy, aminokwasy, organiczne kwasy i zasady do<br />

narkotyków, pestycydów, nieorganicznych kationów i anionów (czyli<br />

wszystkiego, co może nosić ładunek)<br />

II. <strong>ELEKTROFOREZA</strong> POLIAKRYLAMIDOWA BIAŁEK W WARUNKACH<br />

NATYWNYCH.<br />

Elektroforeza natywna:<br />

Pozwala na rozdział elektroforetyczny białek ze względu na ich gęstość ładunku.<br />

Bufory użyte podczas elektroforezy natywnej pozwalają na utrzymanie białek w<br />

stanie niedenaturowanym. Enzymy po elektroforezie zachowują swoją aktywność.<br />

Elektroforeza natywna jest używana głównie do określenia czystości białek – np.<br />

oznaczenia czystości preparatyki enzymów. W elektroforezie natywnej białek używa<br />

się nieciągłego systemu buforowego. Stosowane są dwa żele – zagęszczający o<br />

niższym stężeniu akrylamidów i niższym pH, oraz rozdzielający o mniejszych porach<br />

(wyższe stężenie akrylamidów) i wyższe pH. Rozwiązanie to, stosowane także w<br />

żelach denaturujących, umożliwia uzyskanie zagęszczenia preparatu na styku żeli i<br />

5


migracji białek w żelu rozdzielającym w postaci ostrych prążków. Dodatkowym<br />

zabiegiem pozwalającym na poprawienie jakości rozdziałów – uzyskanie ostrych<br />

prążków jest naniesienie na górną krawędź żelu rozdzielającego wody nasączonej nbutanolem.<br />

Na górną krawędź żelu rozdzielającego, przed wylaniem żelu<br />

zagęszczającego, należy ostrożnie pipetą (tak aby nie spowodować zmieszania<br />

niespolimeryzowanego akrylamidu) nakropić niewielką 0,1-0,5 ml ilość wody<br />

nasączonej n-butanolem. Odetnie to dostęp powietrza do górnej krawędzi żelu<br />

rozdzielającego, umożliwi jego pełna polimeryzację i zapewni ostry gradient pH. Ten<br />

prosty zabieg wpływa w znacznym stopniu na poprawienie rozdzielczości rozdziałów<br />

elektroforetycznych białek.<br />

III. <strong>ELEKTROFOREZA</strong> POLIAKRYLAMIDOWA BIAŁEK W WARUNKACH<br />

DENATURUJĄCYCH (SDS-PAGE).<br />

Elektroforeza w żelu poliakrylamidowym jest użyteczną i powszechnie stosowaną<br />

metodą rozdziału i charakterystyki białek. Jest to stosunkowo prosta i szybka<br />

technika. Na jednym żelu można przeprowadzić jednocześnie analizę wielu próbek, a<br />

rozdzielane białka można skutecznie wykrywać w żelu np. metodami barwienia,<br />

immunoprecypitacji czy autoradiografii. Można więc stosować tę technikę na przykład<br />

przy analizie białek we frakcjach zbieranych w trakcie rozdziału na kolumnie<br />

chromatograficznej.<br />

Żel poliakrylamidowy powstaje w wyniku polimeryzacji monomerów akrylamidowych<br />

w długie łańcuchy, które następnie łączone są kowalencyjnie przez N,N’-metylenobis-akrylamid<br />

(Rys. 2,3). Gęstość żelu zależy od całkowitego stężenia obu<br />

składników, natomiast stopień usieciowania zależy od stężenia bis-akrylamidu.<br />

Reakcja polimeryzacji jest inicjowana przez wolne rodniki dostarczone przez<br />

N,N,N’,N’-czterometylo-etylenodwuaminę (TEMED) i stabilizowane przez<br />

nadsiarczan amonu (Rys. 1). Polimeryzacja zachodzi bez dostępu tlenu, który jest<br />

inhibitorem tej reakcji. Możliwa jest także fotopolimeryzacja, czynnikiem inicjującym<br />

reakcję polimeryzacji jest wówczas UV.<br />

Rys. 1 Chemiczne struktury związków stosowanych do przygotowania żeli poliakrylamidowych.<br />

6


Rys.2 Polimeryzacja bez udziału bisakrylamidu.<br />

Rys. 3 Polimeryzacja z udziałem bisakrylamidu.<br />

Utworzony żel służy jako nośnik do rozdziału elektroforetycznego, funkcjonując<br />

jednocześnie jak sito molekularne, co wpływa na skuteczny rozdział<br />

makrocząsteczek.<br />

Parametrami charakteryzującymi mieszankę akrylamidów są:<br />

� stężenie akrylamidu oznaczane jako T – jest to oznaczona % (w/v) ilość<br />

akrylamidu i bisakrylamidu w objętości roztworu.<br />

� stężenie cross-linker'ów oznaczane jako C - jest to % (w/w) wyrażony<br />

stosunek ilości cross-linkerów do ilości akrylamidu i cross-linkerów. Np.<br />

oznaczenie 20% T, 5 % C oznacza że roztwór zawiera 20% (w/v) akrylamidów<br />

w stosunku akrylamidu do bisakrylamidu jak 19:1.<br />

Wielkość porów tego sita uwarunkowana jest zarówno przez stężenie akrylamidu (ze<br />

wzrostem stężenia wielkość porów maleje), jak i poprzez stopień usieciowania.<br />

Wielkość ta musi być właściwie dobrana do wielkości rozdzielanych cząsteczek.<br />

Najczęściej używa się żeli o stężeniu akrylamidu 7.5% - 10%, lecz przy rozdziale<br />

7


cząsteczek bardzo dużych (rzędu 100 kDa), stosuje się żele o bardzo niskim<br />

stężeniu akrylamidu, nawet 2.5%. Do rozdziału bardzo małych białek (m.cz. rzędu<br />

2000 Da) używa się żeli zawierających 20% a nawet 30% akrylamidu. Ze wzrostem<br />

czynnika sieciującego wielkość porów również maleje; stężenie to decyduje także o<br />

własnościach mechanicznych żelu, jego elastyczności i przejrzystości.<br />

Żel poliakrylamidowy może być formowany w rurkach lub jako żel płytowy o grubości<br />

najczęściej 0.75-1.5 mm. Ze względu na możliwość naniesienia jednocześnie na<br />

jeden żel wielu próbek, obecnie preferowana jest forma płytowa. Najczęściej stosuje<br />

się elektroforezę w tzw. żelu nieciągłym, w którym próbkę nanosi się na żel<br />

zagęszczający (o dużych porach) spolimeryzowany na wierzchu żelu rozdzielającego<br />

(o małych porach). W tej technice bufor używany jako bufor elektrodowy oraz bufory<br />

wchodzące w skład obu żeli różnią się składem i pH. Zaletą tego systemu jest<br />

koncentracja białek podczas wę<strong>dr</strong>ówki przez żel zagęszczający, co powoduje, że<br />

niezależnie od objętości próbki białka wchodzą w żel rozdzielający w postaci<br />

wąskiego, zatężonego pasma.<br />

Użycie anionowego detergentu soli sodowej kwasu dodecylosiarkowego (SDS – ang.<br />

Sodium Dodecyl Sulfate) pozwala na rozdział elektroforetytczny białek zgodnie z ich<br />

masą cząsteczkową. Przed i w trakcie elektroforezy białka ulegają dysocjacji i<br />

denaturacji w obecności SDS, który łączy się z białkami specyficznie w stosunku<br />

masowym 4,1:1. Zapewnia to przejęcie przez białko ujemnego ładunku elektrycznego<br />

netto o stałej gęstości bez względu na jego długość. Dla całkowitego rozwinięcia<br />

polipeptydu, zapewnienia mu pierwszorzędowej struktury, niezbędne jest dodatkowo<br />

zniszczenie mostków dwusiarczkowych (β-merkaptoetanol lub ditiotretiol).<br />

Opłaszczenie białka przez SDS oraz redukcja mostków dwusiarczkowych pozwala<br />

na separację białek w żelu poliakrylamidowym ze względu na ich wielkość, a zatem<br />

pośrednio masę cząsteczkową. Szybkość migracji w SDS-PAGE nie jest<br />

determinowana przez ładunek elektryczny białka zależny od pH i jego konformację<br />

ale przez masę białka.<br />

Dzięki możliwości rozdziału białek na podstawie ich wielkości możemy oznaczyć<br />

masę cząsteczkową nieznanego białka, porównując jego położenie w żelu w<br />

stosunku do innych białek (tzw. białek wzorcowych) po zakończonej migracji i<br />

wybarwieniu.<br />

Próbki nanosi się na żel po 5 minutowym ogrzaniu w 100 o C (we wrzącej łaźni wodnej<br />

lub w bloku grzejnym) w buforze denaturującym. Wchodząca w skład buforu<br />

denaturującego sacharoza obciąża próbki, ułatwiając ich umieszczenie w studzience.<br />

W obecności SDS i czynnika redukującego wiązania dwusiarczkowe (βmerkaptoetanolu)<br />

białka ulegają denaturacji (rozdzielają się na podjednostki) a ich<br />

wiązania niekowalencyjne ulegają rozkładowi. Początkowo rozdział prowadzi się przy<br />

małym napięciu (60 V), aby białka jak najlepiej weszły w pory żelu. Następnie<br />

zwiększa się napięcie (do 120 V), przyspieszając przepływ białek. Rozdział prowadzi<br />

się w buforze glicynowym. Odpowiednie napięcie wraz z użyciem żelu o mniejszym<br />

stężeniu akrylamidów w stosunku do żelu dolnego pozwala na zagęszczenie próbek.<br />

Efekt taki uzyskujemy dzięki glicynie i jonom chlorkowym zawartym w buforze<br />

elektrodowym. Glicyna w pH 6.8 górnego żelu (wyższym od jej punktu<br />

izoelektrycznego pI 6.3) przyjmuje ładunek lekko ujemny. W porównaniu z silnym<br />

ładunkiem ujemnym jonów chlorkowych i białka (dzięki obecności SDS) jest to<br />

ładunek znikomy. Glicyna jako cząsteczka o najmniejszym ładunku wypadkowym<br />

8


ujemnym wę<strong>dr</strong>uje więc najwolniej ku anodzie. Przed nią przemieszczają się białka<br />

poprzedzone przez jony chlorkowe, charakteryzujące się dużą ruchliwością<br />

elektroforetyczną. Takie rozmieszczenie w żelu migrujących cząsteczek powoduje<br />

zagęszczenie próbki. Dzięki temu naniesione białka wchodzą równocześnie w żel<br />

dolny. Przejście białek z żelu górnego do dolnego rozpoczyna proces ich właściwego<br />

rozdziału. Żel dolny, poza stężeniem akrylamidów, a co się z tym wiąże wielkością<br />

porów, różni się od żelu górnego również pH, które wynosi 8.8. Takie pH jest<br />

znacznie wyższe od pI glicyny, co powoduje, że wypadkowy ładunek aminokwasu<br />

staje się bardziej ujemny (wraz ze zmniejszeniem liczby jonów H + zwiększa się ilość<br />

cząsteczek glicyny ze zjonizowanymi grupami karboksylowymi). Zmiana ładunku<br />

glicyny jest przyczyną zmiany opisanej wcześniej kolejności migracji. Białka wę<strong>dr</strong>ują<br />

za jonami chlorkowymi i glicyną, ulegając rozdziałowi pod względem masy<br />

cząsteczkowej.<br />

Białka w żelu można wybarwić następującymi metodami:<br />

1. Barwienie w roztworze Coomassie Brilliant Blue R-250.<br />

2. Barwienie srebrem (np. według metody: Nesterenko i wsp., 1994).<br />

3. Barwienie roztworem czerni amidowej.<br />

Pojawia się wówczas seria prążków (Rys.4). Po wybarwieniu błękitem Coomassiego<br />

już 0.1 g (około 2 pmol) białka daje wyraźny prążek, a jeszcze mniejszą ilość (około<br />

0.02 g) można uwidocznić wybarwiając srebrem. Tą metodą można na ogół<br />

rozdzielić białka różniące się masą cząsteczkową o około 2% (np. 40 i 41 kDa, co<br />

odpowiada różnicy około 10 reszt aminokwasowych). Znakowane białko można<br />

zlokalizować metodą autoradiografii, umieszczając na żelu błonę rentgenowską.<br />

Małe białka poruszają się w żelu szybko, natomiast duże zatrzymują się na górze,<br />

blisko miejsca nałożenia mieszaniny na żel. W tych warunkach ruchliwość większości<br />

łańcuchów polipeptydowych jest liniowo proporcjonalna do logarytmu ich masy<br />

cząsteczkowej. Jednak do tej empirycznej zależności stosują się nie wszystkie<br />

białka: np. niektóre białka bogate w reszty węglowodanowe i białka błonowe migrują<br />

nietypowo.<br />

Przykładowy rozdział białek w żelu poliakrylamidowym przedstawiono na Rys. 4. Żel<br />

barwiono Coomassie Brilliant Blue R-250.<br />

Elektroforezę typu SDS-PAGE możemy wykorzystać do sprawdzenia wydajności<br />

stosowanej procedury izolacji, poddając rozdziałowi każdą frakcję z poszczególnych<br />

etapów oczyszczania. Frakcje z pierwszych etapów rozdzielą się na dziesiątki, a<br />

nawet setki białek, a w miarę postępu procesu oczyszczania ich liczba będzie się<br />

zmniejszała, aż do pojawienia się jednego z nich, najbardziej intensywnego,<br />

odpowiadającemu białku, które oczyszczamy (Rys. 4).<br />

9


nr ścieżki<br />

1 2 3 4 5 6 7<br />

Rys. 4 Rozdział elektroforetyczny w żelu SDS-poliakrylamidowym (8%) białek uzyskanych z<br />

poszczególnych etapów izolacji rekombinowanej endonukleazy restrykcyjnej TspGWI.<br />

ścieżka 1: wzorzec masowy (Sigma)<br />

ścieżka 2: wzorzec masowy (Pharmacia)<br />

ścieżka 3: lizat białkowy<br />

ścieżka 4: preparat po wytrąceniu białek siarczanem amonu w przedziale 35-65%<br />

ścieżka 5: preparat po chromatografii na złożu Fosfocelulozy (P11)<br />

ścieżka 6: preparat po zagęszczaniu i dializie do buforu do przechowywania<br />

ścieżka 7: preparat natywnej REazy TspGWI<br />

PIŚMIENNICTWO:<br />

116 kDa<br />

84 kDa<br />

67 kDa<br />

1. Berg J.M, Tymoczko J.L, Stryer L. (2005) Biochemia. (według V wyd.<br />

amerykańskiego) Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.<br />

2. Jóźwiak Z., Bartosz G. Biofizyka. Wybrane zagadnienia wraz z ćwiczeniami.<br />

PWN (2007)<br />

3. Kur J. (1994) Podstawy inżynierii genetycznej. Wydawnictwo Politechniki<br />

Gdańskiej.<br />

4. http://www.kucharczyk.com.pl/ (Przepisy i porady)<br />

5. Maniatis T., Fritsch E.F., Sambrook J. (1982) Molecular Cloning. A Laboratory<br />

Manual. Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY.<br />

6. Nesterenko M.V., Tilley M., Upton S.J. (1994) A simple modification of Blum's<br />

silver stain method allows for 30 minute detection of proteins in polyacrylamide<br />

gels. J.Biochem.Biophys.Methods 28: 239-242.<br />

10<br />

TspGWI

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!