Gelelektrophorese

Wenn Wissenschaftler beispielsweise Proben untersuchen möchten, die DNA-Fragmente unterschiedlicher Länge enthalten, dann verwenden sie die Gelelektrophorese. Mit dieser Metohde lassen sich die Fragmente ihrer Größe nach trennen und anschließend durch Färbung sichtbar machen. Dabei enstehen Muster, die man nach der entsprechenden Zielsetzung auswerten kann.

 

Worum gehts?

 

Wie lassen sich mit der Gelelektrophorese Molekülgemische der Größe nach auftrennen und darstellen?

 

Agarosegel

Agarosegel

  • Als erstes benötigt man etwas zum Trennen der unterschiedlich großen Moleküle.
  • Häufig verwendet wird das Polysaccharid Agarose, das aus Meeresalgen gewonnen wird.
  • Durch Aufkochen von Agarose erhält man ein Agarosegel .
  • Durch Ausgießen und Abkühlen entsteht ein 6 mm flaches Gel (Konsistenz von Götterspeise).
  • Vor dem Abkühlen wird an einem Ende ein Kamm eingeschoben, der nach dem Aushärten wieder entfernt wird, dadurch entstehen Vertiefungen (a: Probetaschen), die sich beispielsweise mit DNA-Proben befüllen lassen.
 

Gerät zur Durchführung der Gelelektrophorese

Gelelektrophoresegerät
  • Die Abbildung zeigt ein Gerät zur Durchführung der Agarose-Gelelektrophorese
    • Rot: Pluspol (Anode)
    • Schwarz: Minuspol (Katode)
  • Die Trennung der DNA-Fragmente erfolgt mithilfe eines elektrischen Feldes.
  • Das Gel befindet sich in einer Kammer mit einer positiven und negativen Elektrode.
  • Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wandern die DNA-Fragmente durch das elektrische Feld.
  • Da das Phosphatrückgrat der DNA negativ geladen ist, wandern die Fragmente zum Pluspol (Anode: rotes Kabel).
 

Agarosegel nach der Gelelektrophorese

Agarosegel

  • Die unterschiedlich großen DNA-Fragmente können die Lücken im Agarosegel mit unterschiedlicher Geschwindigkeit passieren, so dass es zu Auftrennung kommt.
  • Kleine Moleküle bewegen sich schneller, größere langsamer durch das Gel.
  • Anschließend wird das Gel in Ethidiumbromid getaucht, um die Nucleinsäuren im UV-Licht sichtbar zu machen.
  • DNA-Moleküle gleicher Größe bilden in der Regel eine scharfe Bande (c).
  • Die Größe der Moleküle lässt sich mit einem mitlaufenden Molekülmassenstandard (b: Standard-DNA-Fragmente) abschätzen.
  • Die Bandenmuster stehen einer Analyse zur Verfügung.
 

Simulation der Gelelektrophorese

Bei den beiden Bandenmustern aus den Probentaschen lassen sich keine übereistimmenden Merkmale finden.

Bei übereinstimmenden Banden könnte man von einer Gemeinsamkeit, Übereinstimmung ausgehen.

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Anwendungsgebiete

  • Die Größe der untersuchten Fragmente bestimmt die Art des Gels, das für die Auftrennung verwendet wird.
  • Agarosegel wird für sehr große Fragmente mit einer Länge von (DNA-Größen: 10 Kilobasen bis 10 Megabasen) verwendet.
  • Sehr kleine Moleküle (DNA-Größeh von 50 – 1000 bp) werden mithilfe von Polyacrylamidgelen getrennt.
  • Diese Gele trennen beispielsweise DNA-Fragmente, die sich in ihrer Länge nur durch ein Basenpaar bzw. Base unterscheiden (Vgl. DNA-Sequenzierung)
 

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