STEP #26 - La chimica e gli strumenti scientifici

tipica struttura ad elica di una molecola di DNA

Una delle applicazioni principali dell'elettroforesi è quella della separazione ed analisi dei segmenti di DNA. L'elettroforesi su gel di agarosio permette di individuare segmenti di DNA in un range da 100bp  25kbp, (coppie di basi). Questo metodo ha rivoluzionato le metodologie per questo tipo di operazioni, che prima si basavano sulla centrifugazione che forniva risultati approssimativi.

risultati sperimentali di elettroforesi su campione di DNA 

Lo strumento permette di separare i segmenti di DNA applicando una tensione elettrica al gel in cui la molecola è immersa. La carica negativa della struttura del DNA interagisce con il campo elettrico per migrare all'interno del gel, con velocità proporzionale al suo peso. Dopo la separazione è possibile visualizzare i segmenti tramite l'utilizzo di un colorante e sotto luce UV, avranno raggiunto posizioni diverse a seconda della loro lunghezza e massa.

-Fonti:

-https://www.jove.com, "Jove" scientific video journal

STEP #05-Il principio fisico

 L'elettroforesi avviene in un fluido, liquido o gel, in cui siano presenti cariche elettriche libere dotate quindi di una certa mobilità. Essa dipende dalle loro dimensioni, dalla carica, dalla natura e dalla loro concentrazione.  La mobilità elettroforetica, ovvero la grandezza che quantifica l'attitudine di una sostanza a sottoporsi al trattamento è espressa dalla formula:                                       

                                                            μ = v/E, con: v = E*q/f

e dipende quindi dalle seguenti grandezze:

v = velocità di migrazione 

E = gradiente di voltaggio del campo elettrico 

q = carica della particella 

f = coefficiente frizionale del mezzo

STEP #04- La scienza

Lo strumento permette di sfruttare le cariche elettriche esistenti in alcune sostanze per individuarle e separarle all'interno di un sistema. Il fenomeno dell'elettroforesi fu descritto per la prima volta nel 1807 da Ferdinand Friedrich Reuss, che osservò la migrazione di particelle di argilla immerse in acqua in presenza di un campo elettrico esterno. 

Il primo dispositivo per svolgere l'elettroforesi fu realizzato nel 1937 dal biochimico svedese Arne Tiselius, che grazie alle sue ricerche sull'elettroforesi delle proteine vinse il Premio Nobel per la chimica nel 1948 con la pubblicazione:“The moving-boundary method of studying the electrophoresis of proteins”.