Was ist Elektrophorese - wozu wird sie genutzt

Elektrophorese bezeichnet die Wanderung elektrisch geladener Teilchen durch einen als Trägermaterial dienenden Stoff in einem elektrischen Feld.

Die Wanderungsgeschwindigkeit v ist dabei proportional der Feldstärke E und der Ionenladung Q, umgekehrt proportional dem Teilchenradius r und der Viskosität ? des Stoffes. Bei der Gelelektrophorese spielt auch das Verhältnis zwischen dem Teilchenradius und der Porenweite des als Trägermedium dienenden Gels eine Rolle, weil das Gel als Molekularsieb wirkt, so dass sich ein größerer Teilchenradius stärker hemmend auf die Wanderungsgeschwindigkeit auswirkt, als nur durch die Viskosität alleine zu erwarten wäre. Durch die unterschiedliche Ionenladung und den Teilchenradius bewegen sich die einzelnen Stoffe (Moleküle) unterschiedlich schnell durch das Trägermaterial und erreichen eine Auftrennung entsprechend ihrer elektrophoretischen Mobilität. Damit eignet sich die Elektrophorese sehr gut zur Trennung von Stoffgemischen (insbesondere Molekülgemischen). Als Trägermaterial können Flüssigkeiten, Gele (Gelelektrophorese) (vor allem mit Polyacrylamid, Agarose) oder Feststoffe zum Einsatz kommen.

Agarosegele kommen vor allem bei der Auftrennung von DNA-Fragmenten zum Einsatz, während Proteine meist in Polyacrylamid-Gelen aufgetrennt werden. Dieses Verfahren wird als SDS-PAGE (sodium dodecylsulfate polyacrylamide gel electrophoresis) bezeichnet. Durch Zugabe von SDS werden die Ladungsunterschiede der Proteine durch Denaturierung aufgehoben: sie werden dann nur nach ihrer Molekülmasse aufgetrennt. SDS ist ein negativ geladenes Detergenz und heftet sich mit dem aliphatischen Ende an die Proteinmoleküle, mit der negativ geladenen Seite stößt es sich von in der Nachbarschaft gebundenen ebenfalls negativen SDS Molekülen ab, was zur völligen Auffaltung (Linearisierung) der Proteinmoleküle führt. Je größer ein Proteinmolekül, desto länger die entstehenden mit SDS beladenen Ketten. Da mehrere hundert negativ geladene SDS Moleküle an die Proteinmoleküle binden, kann die Eigenladung der Proteine im weiteren vernachlässigt werden.

Angewandt wird die Elektrophorese vor allem als Analyseverfahren in der Biologie und Medizin. Eine der wichtigsten Anwendungen ist der DNA-Test. Die Elektrophorese dient hier dazu, DNA-Fragmente unterschiedlicher Länge voneinander zu trennen. Zur Bestimmung der Messwerte eines Geles wie z.B. Laufweiten, Molmassen, Quantifizierungen oder Normalisierung wird eine spezialisierte 1D Auswertesoftware genutzt.

 Quelle: Wikipedia, 2008, http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrophorese