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 # 22 - Un manuale d'uso

 Prendiamo in esame la procedura per effettuare elettroforesi su proteine.

Per effettuare il test è necessaria la disponibilità di diversi tipi di gel. In particolare servirà un running gel che permetterà la migrazione delle proteine, uno stacking gel in cui verranno disciolti inizialmente i campioni e un running buffer che catturerà le proteine.

Essi possono essere preparati nelle dosi indicate nel seguente link (clicca).

Si montano i vetri nello strumento come segue:

Si inserisce nei pozzetti il running gel, colmandoli poi con acqua distillata e si attende che il gel polimerizzi. Si asciuga poi l'acqua in eccesso sul gel e si cola lo stacking gel facendolo successivamente polimerizzare.

Quindi si montano i pozzetti sul supporto con gli elettrodi e si versa nel recipiente il running buffer nei pozzetti ed al loro esterno

A questo punto si "seminano" nei pozzetti i campioni proteici da analizzare, immergendoli prima in un "sample buffer", che li colorerà rendendone più semplice l'individuazione. Si collega ora lo strumento ad un generatore di corrente continua con tensione 180V. Quando i campioni colorati sono giunti al fondo dei pozzetti la prova risulterà terminata. Si possono estrarre i vetrini ed analizzare le tracce proteiche su di essi concentrate. Si otterrà un risultato del seguente tipo:

Le bande così generate permettono, se confrontate con molecole di massa nota, di individuare la massa delle molecole proteiche in studio.

Fonte:

- https://www.scienzeascuola.it/laboratorio/biologia/elettroforesi-di-proteine-sds-page

STEP #19 - L'abbecedario

 E - come elettrone

L - come laboratorio

E - come esecuzione

T - come Tiselius Arne

T - come tubo capillare

R - come ricerca

O - come operatore

F - come fisica

O - come organico

R - come rame

E - come elettrodo

S - come separazione

I - come individuazione

STEP #09 - Gli inventori

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.

Egli nacque a Stoccolma nel 1902, la sua attività scientifica prese il via quando divenne assistente di ricerca nel laboratorio del prof. Svedberg nel 1925 e conseguì la laurea in dottore nel 1930 con la tesi: “The moving-boundary method of studying the electrophoresis of proteins”

Divenne coordinatore presso l'istituto di biochimica dell'università di Upssala.

Sotto la guida di Tiselius questo istituto ha contribuito allo sviluppo e al miglioramento di una serie di metodi utili in biochimica, come l'elettroforesi, la cromatografia, la partizione di fase, la filtrazione su gel, ecc. Questi metodi e altri sono stati applicati a studi di sostanze di grande peso molecolare come principalmente proteine ​​ed enzimi, ma anche polisaccaridi (destrano) e acidi nucleici.

Grazie alle sue ricerche proprio sull'elettroforesi delle proteine, egli vinse il Premio Nobel per la chimica nel 1948

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”.