ინფორმაცია

რატომ ნიშნავს ელექტროფორეზში მუდმივი დენი, რომ მოლეკულა მოძრაობს ერთი და იმავე სიჩქარით?


ორი ნაწილის კითხვა:

Ნაწილი 1:

მე ყოველთვის ვისწავლე, რომ SDS-PAGE დენის გაშვებისას ის წყვეტს, თუ რამდენად სწრაფად მიგრირებენ მაკრომოლეკულები.

თუმცა, თუ მოლეკულაზე გაჟღენთილი ძალა ტოლია ელექტრული ველის დატვირთვაზე.

მაშინ ცილის მიგრაციის სიჩქარე უფრო მეტად ძაბვაზე არ იქნება დამოკიდებული ვიდრე დენი? როგორც ელექტრული ველი არის ძაბვის ზომა მთელ ტერიტორიაზე.

ასევე, იცვლება თუ არა ეს ელექტროფორეზის ტიპზე დაყრდნობით? (კონკრეტულად, აგაროზა/დნმ და მშობლიური გვერდი)

Მე -2 ნაწილი:

როგორ გამოვთვალოთ დრო, რომელიც დასჭირდება მოლეკულის მიღწევას გელის ბოლომდე, გელის სიგრძისა და ძაბვის ან დენის საფუძველზე?


ელექტროფორეზი

პრინციპები

ელექტროფორეზი არის ზოგადი ტერმინი, რომელიც აღწერს დატვირთული ნაწილაკების (იონების) მიგრაციას და გამოყოფას ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ. ელექტროფორეზული სისტემა შედგება საპირისპირო მუხტის ორი ელექტროდისგან (ანოდი, კათოდი), რომლებიც დაკავშირებულია გამტარი საშუალებით, რომელსაც ეწოდება ელექტროლიტი. იონურ ნაწილაკებზე განცალკევების ეფექტი ხდება მათი სიჩქარის განსხვავებების გამო ( v), რომელიც არის ნაწილაკების მობილობის პროდუქტი () და ველის სიძლიერე ():

მობილურობა () იონური ნაწილაკი განისაზღვრება ნაწილაკების ზომით, ფორმით და მუხტით და გამოყოფის დროს ტემპერატურით და მუდმივია განსაზღვრული ელექტროფორეზული პირობების პირობებში.

ელექტროფორეზული პირობები ხასიათდება ელექტრული პარამეტრებით (დენი, ძაბვა, სიმძლავრე) და ფაქტორები, როგორიცაა იონური სიძლიერე, pH მნიშვნელობა, სიბლანტე, ფორების ზომა და ა.შ., რომლებიც აღწერს იმ ადგილს, რომელშიც ნაწილაკები მოძრაობენ.

ელექტრული დენის გავლით წარმოქმნილი სითბოს მოცილება ერთ -ერთი მთავარი პრობლემაა ელექტროფორეზის უმეტეს ფორმებში. ტემპერატურის ნებისმიერი სხვაობა იწვევს შუალედში მიგრაციის სიჩქარის ცვალებადობას, რაც იწვევს დამახინჯებას გამოყოფილი მოლეკულების ზოლში. ცხადია, იდეალური იქნება, თუკი ელექტროფორეზული ანალიზები შეიძლება განხორციელდეს მუდმივ ტემპერატურაზე.

განცალკევების სხვადასხვა რეჟიმი და მათი ძირითადი მახასიათებლები შეჯამებულია ცხრილში 1, უფრო დეტალური განხილვა კი შემდეგ სექციებში.

ცხრილი 1. ელექტროფორეზის რეჟიმები და სისტემების ძირითადი მახასიათებლები

რეჟიმიმახასიათებლები
ზონის ელექტროფორეზიუწყვეტი ელექტროლიტური სისტემები, უწყვეტი pH და იონური სიძლიერე, საცრის ეფექტი შესაძლებელია დამხმარე საშუალების მიხედვით
იზოტაქოფორეზიუწყვეტი ელექტროლიტური სისტემა, კონცენტრაციის ეფექტი, მიგრაცია იმავე სიჩქარით
იზოელექტრული ფოკუსირებაუწყვეტი ელექტროლიტური სისტემა, pH სტაბილური და წრფივი გრადიენტი, მოლეკულური საცრის ეფექტი არ არის

მრავალი განსხვავებული ბიოქიმიური ტექნიკა იყენებს ელექტროფორეზის პრინციპებს ნიმუშში საინტერესო ნაერთების დასადგენად და ურთიერთქმედების გასაგებად მოლეკულურ და იონურ დონეზე. ტექნიკის ძირითადი კონცეფცია იყენებს ელექტრულ ველს, რომელიც იზიდავს ან მოგერიებს გარკვეულ იონებს და იონების მობილობის გაზომვას საშუალო საშუალებით (სურათი ( PageIndex <1> )). კატიონები მოძრაობენ კათოდისკენ, ანიონები კი ანოდისკენ. უფრო მძიმე ან მოცულობითი იონები უფრო ნელა მოძრაობენ მედიუმში. სხვადასხვა მედიაზე წარმოქმნილი ვიზუალური ნიმუშები (საღებავებისა და სხვა ტექნიკის გამოყენებით, როგორიცაა Coomassie Brilliant Blue G 250 საღებავი) შეიძლება გაანალიზდეს სასარგებლო ინფორმაციისთვის.

ფიგურა ( PageIndex <1> ): ელექტროფორეზის ილუსტრაცია. (CC-SA-BY 3.0 Daniele Pugliesi)

იონის სიჩქარე მოცემულია შემდეგი განტოლებით:

  • (v ) არის სიჩქარე,
  • (f ) არის ხახუნის კოეფიციენტი,
  • (E ) არის გამოყენებული ელექტრული ველი (ვოლტი/სმ) და
  • (q ) არის წმინდა მუხტი იონზე

ის ხახუნის კოეფიციენტი ( (f )) განტოლებაში ( ref <1> ) შემოღებულია იმის გამო, რომ როდესაც იონი გადადის მედიუმში, საშუალო ახდენს იონზე ხახუნის ძალას, რომელიც აფერხებს იონის მოძრაობას. ჩვეულებრივ, გამოყენებული ძაბვა მუდმივია, ასე რომ მობილურობა ( (& eta )) იონის გაზომვა შესაძლებელია შემდეგნაირად:

  • (v ) არის სიჩქარე
  • (E ) არის გამოყენებული ელექტრული ველი (ვოლტი/სმ) ელექტრული ველის & rsquos თვისებები განსაზღვრავს იონების გამიჯვნას და მასზე გავლენას ახდენს წინააღმდეგობა, დენი და ძაბვა.

რაც უფრო მაღალია დენი, მით უფრო სწრაფია იონების მიგრაცია (გაზრდილი კულონული მიმზიდველობების გამო). იმის გამო, რომ დენი გავლენას ახდენს ძაბვაზე, რადგან ელექტროდებს შორის პოტენციალის სხვაობა იზრდება, მიგრაციის მაჩვენებელი იზრდება. წინააღმდეგობა დამოკიდებულია საშუალო თვისებებზე, უფრო მკვრივი ან გაჯერებული საშუალო შეანელებს მიგრაციას, ისევე როგორც გრძელი ან ვიწრო საშუალო. სხვადასხვა სიმკვრივის მქონე საშუალებები შეიძლება გაკეთდეს ერთი ნაერთისგან და საკმაოდ სასარგებლოა მოლეკულების გამოყოფისა და იდენტიფიკაციისათვის (მაგალითად, მოლეკულური გაცრით). ყველაზე გავრცელებული საშუალებებია აგარი და პოლიაქრილამიდის გელები.

გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს გამოყენებულ ბუფერს. სხვადასხვა ნაერთებს აქვთ სტაბილურობის განსხვავებული პირობები და ბუფერი უნდა შეირჩეს ფრთხილად ისე, რომ არ მოხდეს მოლეკულების მოშლა და არ მოხდეს მშობლიური მდგომარეობები. ძირითადი ფაქტორები, რომლებიც გასათვალისწინებელია ბუფერის არჩევისას არის მისი კონცენტრაცია და მისი pH. ელექტროფორეზის ბუფერის თვალსაზრისით კონცენტრაცია გულისხმობს ბუფერის იონურ სიძლიერეს, უფრო მაღალი იონური სიძლიერის მქონე ბუფერი შეასრულებს მიმდინარეობას ნიმუშზე მეტს, რაც იწვევს მოლეკულების ნელ მიგრაციას. ნაერთებისთვის, რომლებსაც აქვთ განსხვავებული იონიზაციის ფორმა, pH არის მთავარი ფაქტორი ბუფერის არჩევისას. ბუფერს უნდა ჰქონდეს pH, რომელიც შეესაბამება იონიზაციის სპეციფიკურ ფორმებს და rsquo pH დიაპაზონს.


განმარტეთ ელექტროფორეზი, მისი პრინციპი და მისი მარეგულირებელი ფაქტორები

Q.5. გ) განმარტეთ ელექტროფორეზი, მისი პრინციპი და მისი მარეგულირებელი ფაქტორები
პასუხი 5. გ) ელექტროფორეზი: არის ტექნიკა, რომელიც გამოიყენება მაკრომოლეკულების - განსაკუთრებით ცილებისა და ნუკლეინის მჟავების - გამოყოფისა და ზოგჯერ გასაწმენდად, რომლებიც განსხვავდება ზომით, მუხტით ან კონფორმირებით. როგორც ასეთი, ეს არის ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ გავრცელებული ტექნიკა ბიოქიმიასა და მოლეკულურ ბიოლოგიაში.

ელექტროფორეზი განისაზღვრება, როგორც დამუხტული იონების მიგრაცია ელექტრულ ველში. ლითონის გამტარებში ელექტრული დენი ხორციელდება ელექტრონების მოძრაობით, მეტწილად ლითონის ზედაპირის გასწვრივ. ხსნარებში ელექტრული დენი მიედინება ელექტროდებს შორის და ხორციელდება იონებით. ანოდისკენ მიგრირებულ იონებს, მათი ანოდიური მიგრაციის გამო, ეწოდება "ანიონები". იონებს, რომლებიც მიგრირებენ კათოდზე, ეწოდება "კატიონები".

პრინციპი: როდესაც დამუხტული მოლეკულები მოთავსებულია ელექტრულ ველში, ისინი გადაადგილდებიან პოზიტიური ან უარყოფითი პოლუსისაკენ მათი მუხტის მიხედვით. პროტეინებისაგან განსხვავებით, რომლებსაც შეიძლება ჰქონდეთ წმინდა დადებითი ან წმინდა უარყოფითი მუხტი, ნუკლეინის მჟავებს აქვთ მუდმივი უარყოფითი მუხტი, რომელიც გადაეცემა მათ ფოსფატის ხერხემალს და მიგრირებენ ანოდისკენ.

ასეთ ელექტრულ ველში მოთავსებული იონი განიცდის ძალას:
სად,
F = ელექტროფორეზული ძალა
K = მუდმივი
q = ცილის წმინდა მუხტი (ატომური მუხტი/ცილის მოლეკულა)

ეს ძალა გამოიწვევს ცილის აჩქარებას ან კათოდზე ან ანოდზე, რაც დამოკიდებულია მისი მუხტის ნიშნულზე. რა თქმა უნდა, არსებობს სხვა ძალები, როგორიცაა ხახუნის ძალა, როდესაც იონები მოძრაობენ ელექტრულ ველში. მათი გავლენის ფორმულა ადვილად გასაგები არ არის, ამიტომ ჩვენ გამოვტოვებთ მას.
ელექტროფორეზი იყენებს იმ ფაქტს, რომ სხვადასხვა იონებს აქვთ განსხვავებული მობილურობა ელექტრულ ველში და ამიტომ შეიძლება გამოყოფილი იყოს ამ გზით.

ცილები და ნუკლეინის მჟავები ელექტროფორეზირებულია მატრიცაში ან "გელში". ყველაზე ხშირად, ლარი არის ჩამოსხმული თხელი ფილის ფორმით, ჭაბურღილებით ნიმუშის დატვირთვისთვის. გელი ჩაეფლო ელექტროფორეზის ბუფერში, რომელიც უზრუნველყოფს იონებს მიმდინარე და ზოგიერთი ტიპის ბუფერის გადასატანად, რათა შეინარჩუნონ pH შედარებით მუდმივი მნიშვნელობით.

გელი თავისთავად შედგება აგაროზის ან პოლიაკრილამდისგან, რომელთაგან თითოეულს აქვს კონკრეტული ამოცანების შესაბამისი ატრიბუტები.

ელექტროფორეზზე გავლენის ფაქტორები:
ცილების მოძრაობა დამოკიდებულია სხვადასხვა ასპექტზე. გელის შიგნით მოლეკულები უნდა გაიარონ, როდესაც ისინი გადადიან ერთი პოლუსიდან მეორეზე. უფრო მცირე მოლეკულებს შეუძლიათ უფრო ადვილად მოქსოვონ გელის მატრიცა და გარეთ, უფრო დიდ მოლეკულებთან შედარებით. როგორც წესი, მოლეკულები სწრაფად მოძრაობენ, თუ მას აქვს მეტი წმინდა მუხტი, აქვს ბურთის ფორმა და უფრო მოკლე დიამეტრი

1) ბუფერული pH
ეს გავლენას მოახდენს ცილების მიგრაციის მიმართულებას და სისწრაფეს.
ცილების მოძრაობა დამოკიდებულია სხვადასხვა ასპექტზე, მათგან ერთ -ერთი არის მუხტი ცილებზე. ცილები არის ამინომჟავების თანმიმდევრობა, რომელთა იონიზაცია შესაძლებელია მათი მჟავის ან ძირითადი მახასიათებლების მიხედვით. ცილის წმინდა ელექტრული მუხტი არის მოლეკულის ზედაპირზე არსებული ელექტრული მუხტების ჯამი, როგორც გარემოს ფუნქცია.
მიგრაციის სიჩქარე დამოკიდებული იქნება მათი წმინდა ზედაპირული მუხტების სიძლიერეზე: ცილა, რომელიც უფრო მეტ +ve მუხტს ატარებს, უფრო სწრაფად გადაადგილდება კათოდისკენ. პირიქით, ცილა, რომელიც უფრო მეტ მუხტს ატარებს, უფრო სწრაფად გადაადგილდება ანოდისკენ. ამ მხრივ, ცილები შეიძლება განცალკევდეს მათი ელექტრული მუხტების საფუძველზე.
ბუფერის pH- ის მიხედვით, ნიმუშში შემავალი ცილები სხვადასხვა მუხტს ატარებენ. კონკრეტული ცილის pI (იზოელექტრული წერტილი), ცილის მოლეკულა არ ახორციელებს წმინდა მუხტს და არ მიგრირდება ელექტრულ ველში. PH– ზე pI– ზე მაღლა, ცილს აქვს წმინდა უარყოფითი მუხტი და მიგრირდება ანოდისკენ. PI– ზე დაბალ pH– ზე ცილა იღებს მის ზედაპირზე წმინდა დადებით მუხტს და მიგრირდება კათოდისკენ.

2) ბუფერული იონური სიძლიერე
ეს გავლენას ახდენს პროტეინების მიერ მიმდინარე დენის პროპორციაზე
დაბალი იონური სიძლიერის დროს ცილები ატარებენ დინების შედარებით დიდ ნაწილს და შესაბამისად ექნებათ შედარებით სწრაფი მიგრაცია. მაღალი იონური სიძლიერის დროს, დენის უმეტესი ნაწილი ბუფერულ იონებს გადააქვს და, შესაბამისად, ცილები შედარებით ნელა მიგრირებენ. ანალოგია შეიძლება სასარგებლო იყოს იონური სიძლიერის ამ ეფექტის ვიზუალიზაციაში. წარმოიდგინეთ ბანკი, სადაც არის ორი მრიცხველი - ერთი ანადის ანაბრისთვის) და ერთი ამოღებისათვის (= კათოდის), ელექტრონების სახით არის ფული. იონები შეიძლება ჩაითვალოს კლიენტებად, რომლებიც ელოდებიან მომსახურებას ნებისმიერ დახლთან, რაც შეიძლება ვიზუალიზდეს როგორც საბანკო დარბაზის მოპირდაპირე ბოლოებში.

ელექტროფორეზში, ამრიგად, დაბალი იონური სიძლიერე სასურველია, რადგან ის ზრდის ცილების მიგრაციის სიჩქარეს. დაბალი იონური სიძლიერე ასევე სასურველია, რადგან ის იძლევა დაბალ სითბოს წარმოქმნას. ვთქვათ მუდმივი ძაბვა, თუ იონური სიძლიერე გაიზარდა, ელექტრული წინააღმდეგობა მცირდება, მაგრამ დენი გაიზრდება. ამიტომ მაღალი იონური სიძლიერის ბუფერი გამოიწვევს უფრო მეტ სითბოს წარმოქმნას და ამიტომ სასურველია დაბალი იონური სიძლიერე.

3) ძაბვის გრადიენტი
მიგრაციის სიჩქარე დამოკიდებული იქნება ძაბვის გრადიენტზე: ელექტრულ ველში უფრო მეტი ძაბვის გრადიენტია, ცილა უფრო სწრაფად მოძრაობს ანოდის (ან კათოდის )კენ.

4) ელექტროოსმოსი
სითხის ნათესავი მოძრაობა მყარ გარემოზე ელექტრული ველში ეწოდება ელექტროოსმოსს. გამოყენებულ ელექტრულ ველში, ელექტროოსმოსი ამახინჯებს ნიმუშის ნაკადს და ზღუდავს გამოყოფას. მაგალითად, ქაღალდის ელექტროფორეზს აქვს ცუდი რეზოლუცია ელექტრო-ოსმოსის გამო. ქაღალდის ზედაპირს აქვს -e, ამიტომ ბუფერს აქვს +e წყალბადის იონებისგან მიღებული ელექტროსტატიკური ინდუქციის გამო.
შემდეგ +e დისკის ბუფერი კათოდისკენ ელექტრული ველში, ეს ნაკადები ამახინჯებს ნიმუშის ელექტროფორეტულ მიგრაციას საცხოვრებლის სხვადასხვა დროის გამოწვევით. ამრიგად, ნიმუში გადავა ჩვეულებრივზე მეტ -ნაკლებად.


ჩვენ ვიცით, რომ [A] და B წერტილებში არის იგივე ძაბვა. & quot არ არსებობს. საკმარისი იქნება A და B შორის ძაბვის სხვაობა მავთულის მეშვეობით დენის გადასატანად. მავთულის წინააღმდეგობა A და B შორის ჩვენ ვვარაუდობთ, რომ ძალიან დაბალია, ასე რომ საჭიროა მხოლოდ ძალიან მცირე ძაბვის სხვაობა.

იმავე მიზეზით, ობიექტს შეუძლია თეორიულად გადაადგილდეს მუდმივი სიჩქარით ზედაპირზე, რომელსაც აქვს ნულოვანი ხახუნები ძალის გამოყენების გარეშე, ელექტრონებს შეუძლიათ თეორიულად მიედინონ A და B წერტილებს შორის A და B შორის ძაბვის გარეშე, თუ წერტილებს შორის არის ნულოვანი წინააღმდეგობა. ელექტრული წინააღმდეგობა არის მექანიკური ხახუნის ანალოგი.

თუმცა, რეალურ სამყაროში არ არსებობს ნულოვანი ხახუნი და არც ნულოვანი წინააღმდეგობა (გამონაკლისი არის დაბალი ტემპერატურის სუპერ გამტარები). ელექტრული წრიული დიაგრამების მიხედვით, ელექტრული კომპონენტების დამაკავშირებელ მავთულს აქვს წინააღმდეგობა იმდენად ნაკლები, ვიდრე კომპონენტები, რომლის იგნორირება შესაძლებელია ისე, რომ არ არსებობდეს ძაბვის სხვაობა მავთულის გასწვრივ.

მაშინ ელექტრონის სიჩქარე შემცირდება რეზისტორში გავლის შემდეგ?

არა და ეს ჩვეულებრივი მცდარი აზრია.

დენი რეზისტორში (მუხტის გადატანის სიჩქარე რეზისტორის ნებისმიერ განივი მონაკვეთზე) იგივეა რეზისტორის მასშტაბით. ელექტრონები საშუალოდ არ შენელდება, როდესაც მოძრაობენ რეზისტორში. თუ ერთეულზე ნაკლები ელექტრონი გამოდის რეზისტორიდან, ვიდრე მასში შედის, ელექტრონები დაგროვდება რეზისტორში, რაც არ ხდება. ამასთან, მოცემულ ძაბვას ორ წერტილს შორის, რაც უფრო დიდია წინააღმდეგობა წერტილებს შორის, მით უფრო დაბალია დენი (რაც უფრო ნელია ყველა ელექტრონები გადაადგილდებიან რეზისტორში).

მიზეზი, რის გამოც ელექტრონები არ შენელდება რეზისტორში არის ის, რომ ისინი კინეტიკურ ენერგიას კარგავენ რეზისტორის ატომებთან და მოლეკულებთან შეჯახებისას, რადგანაც სითბო უწყვეტად ივსება იმ მუშაობით, რასაც ასრულებს ელექტრული ველის ძალა რეზისტორზე. , ისე, რომ ელექტრონების საშუალო კინეტიკური ენერგია რჩება მუდმივი (ელექტრონების საშუალო დრიფტის სიჩქარე რჩება მუდმივი). მექანიკური ანალოგია უბიძგებს ობიექტს მუდმივი სიჩქარით ზედაპირზე ხახუნის საშუალებით.


რა ფაქტორები მოქმედებს დიფუზიის სიჩქარეზე?

მოლეკულები მუდმივად მოძრაობენ თავიანთი თერმული ენერგიის რაოდენობის გამო. ეს მოძრაობა გავლენას ახდენს ნაწილაკის ზომაზე და გარემოში, რომელშიც ნაწილაკია. ნაწილაკები ყოველთვის გადაადგილდებიან გარემოში, მაგრამ დიფუზიის საერთო სიჩქარეზე შეიძლება გავლენა იქონიოს ბევრმა ფაქტორმა.

კონცენტრაცია: მოლეკულების დიფუზია მთლიანად დამოკიდებულია უფრო მაღალი კონცენტრაციის არედან ქვედა კონცენტრაციის არეზე გადასვლაზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, დიფუზია ხდება მოლეკულის კონცენტრაციის გრადიენტის ქვემოთ. თუ განსხვავება კონცენტრაციაში უფრო მაღალია, მაშინ მოლეკულები უფრო სწრაფად დაიწევს კონცენტრაციის გრადიენტზე. თუ კონცენტრაციაში არ არის ისეთი დიდი განსხვავება, მოლეკულები არ გადაადგილდებიან სწრაფად და დიფუზიის სიჩქარე შემცირდება.

ტემპერატურა: ნაწილაკები მოძრაობენ მათთან დაკავშირებული კინეტიკური ენერგიის გამო. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, იზრდება თითოეული ნაწილაკის კინეტიკური ენერგია. შედეგად, ნაწილაკები უფრო სწრაფად გადაადგილდებიან. თუ მათ შეუძლიათ უფრო სწრაფად გადაადგილება, მაშინ მათ ასევე შეუძლიათ უფრო სწრაფად გავრცელება. პირიქით, როდესაც მოლეკულებთან დაკავშირებული კინეტიკური ენერგია მცირდება, მცირდება მათი მოძრაობაც. შედეგად, დიფუზიის სიჩქარე უფრო ნელი იქნება.

ნაწილაკების მასა: უფრო მძიმე ნაწილაკები უფრო ნელა გადაადგილდებიან და ასე უფრო ნელი დიფუზია ექნებათ. უფრო მცირე ნაწილაკები უფრო სწრაფად გავრცელდება, რადგან მათ შეუძლიათ უფრო სწრაფად გადაადგილება. როგორც გასაღები ყველა ფაქტორზე, რომელიც გავლენას ახდენს დიფუზიაზე, ნაწილაკების მოძრაობა უმთავრესია დიფუზიის შენელებისა თუ დაჩქარების განსაზღვრისათვის.

გამხსნელის თვისებები: სიბლანტე და სიმკვრივე დიდ გავლენას ახდენს დიფუზიაზე. თუ საშუალო, რომლის მეშვეობითაც მოცემულ ნაწილაკს უნდა გაავრცელოს, არის ძალიან მკვრივი ან ბლანტი, მაშინ ნაწილაკს უფრო გაუჭირდება მისი გავრცელება. ასე რომ დიფუზიის სიჩქარე უფრო დაბალი იქნება. თუ საშუალო ნაკლებად მკვრივი ან ნაკლებად ბლანტიანია, მაშინ ნაწილაკები შეძლებენ უფრო სწრაფად გადაადგილებას და უფრო სწრაფად გავრცელდებიან.

დიფუზიაზე მოქმედ ყველა ფაქტორს შეიძლება ჰქონდეს კომბინირებული ეფექტი. მაგალითად, პატარა იონი შეიძლება უფრო სწრაფად გავრცელდეს ბლანტი ხსნარის მეშვეობით, ვიდრე შაქრის დიდი მოლეკულა. იონს აქვს უფრო მცირე ზომა და, შესაბამისად, შეუძლია უფრო სწრაფად იმოძრაოს. შაქრის დიდი მოლეკულა უფრო ნელა მოძრაობს მისი ზომის გამო. ხსნარის სიბლანტე გავლენას ახდენს ორივეზე, მაგრამ გააერთიანებს შენელებულ დიფუზიას, რომელსაც განიცდის უფრო დიდი მოლეკულა.

ნებისმიერი ფაქტორი, რომელიც აჩქარებს ნაწილაკების მოძრაობას საშუალო საშუალებით, გამოიწვევს დიფუზიის უფრო სწრაფ სიჩქარეს.


როგორ გააკეთოთ გელის ფირფიტა

Აბსტრაქტული

ელექტროფორეზი მოიცავს დატვირთულ მოლეკულებს, რომლებიც მოძრაობენ ჩახლართული მოლეკულების გელის მატრიცაში. ამ შემთხვევაში ლარი არის აგაროზა, ზღვის მცენარეების წარმოებული. მოამზადეთ გელი მყარი რაოდენობის გაზომვით და ბუფერულ ხსნარში დამატებით. მას შემდეგ, რაც მყარი ნივთიერება იხსნება, თქვენ უნდა დაასხით ცხელი სითხე შუშის ფირფიტაზე და შემდეგ ჩამოაყალიბოთ პატარა ნაჭრები გელში, რომელსაც ჭაბურღილებს უწოდებენ. ლარი გამკვრივდება და მისი გამოყენება ხვალ შეიძლება.

მასალები

სანტიგრამის წონასწორობა, წონა ნავები ან ქაღალდი, აგაროს ფხვნილი, 1X TAE ბუფერი, დამამთავრებელი, მიკროტალღური ან ცხელი ფირფიტა, ცხელი ხელთათმანები, შუშის ამრევი ჯოხი, 125 მლ ჭიქა ან კოლბა, სათვალე, 5 & quot x 5 & quot; მინის ფირფიტა, სავარცხელი ჭაბურღილების შესაქმნელად, მცირე რაოდენობით ბუფერის

Ოქმი

  1. დაამატეთ 0.50 გ მყარი აგაროზის ფხვნილი 50 მლ ბუფერში ჭიქაში ან კოლბაში.
  2. გაათბეთ სანამ ყველა ნაწილაკი არ დაიშლება --- დაახლოებით 30 წამიდან 1 წუთამდე შემდეგ ხსნარი ადუღებს, რათა ამოიღოს ყველა გაზი. (გამოიყენეთ ცხელი ფირფიტა ან მიკროტალღური ღუმელი.) თუ პირველად იყენებთ მიკროტალღურ ღუმელს 45 წამის განმავლობაში, შემდეგ გაათბეთ 10 წმ -ით თანდათანობით, თხევადი დუღილის თავიდან ასაცილებლად.
  3. შეინახეთ კოლბა 60 ° C წყლის აბაზანაში გამოყენებამდე.
  4. ეტიკეტი შუშის ფირფიტის იდენტიფიკაციისთვის. შუშის ფირფიტა დადეთ ბრტყელ ზედაპირზე, ეტიკეტი კი ქვემოთ.
  5. შუშის ამრევი ჯოხის გამოყენებით როგორც სახელმძღვანელო, ფრთხილად დაასხით აგაროზის ცხელი ხსნარი ძირში ისე, რომ გელი ჯერ გარე კიდეებზე იყოს განლაგებული. ბოლოს შეავსეთ ცენტრი. ზღვარზე გელი ჯერ გაცივდება და ზედაპირული დაძაბულობა უფრო მეტ გელს იძლევა შუაში. თუ არ ხართ ფრთხილად, გელი ჩამოიშლება მინისგან. თუ უბედური შემთხვევა მოხდა, მიეცით საშუალება ოდნავ გაცივდეს და გაწურეთ. მოათავსეთ გელი ჭიქაში და კვლავ გააცხელეთ.
  6. დაუყოვნებლივ ჩადეთ სავარცხელი გელში ერთი ბოლოდან შუა გზაზე. გამოიყენეთ დიაგრამა საღებავის გამოყოფის ფურცელზე, როგორც სახელმძღვანელო.
  7. გააჩერეთ ლარი 10 წუთის განმავლობაში. დაამატეთ რამოდენიმე მლ ბუფერი გამაგრებული გელის ზედაპირზე და ამოიღეთ სავარცხელი ნაზად ჯერ ერთი მხრიდან და შეინახეთ სავარცხელი დახრილად.
  8. შეინახეთ კონტეინერში ან ზიპლოკის ჩანთაში ხვალ გამოსაყენებლად, მითითებების შესაბამისად.

მარეგულირებელი ცილები

როდესაც კუნთი დასვენების მდგომარეობაშია, აქტინი და მიოსინი განცალკევებულია. იმისათვის, რომ აქტინი არ იყოს მიოზინზე აქტიურ უბანთან შეკავშირებული, მარეგულირებელი ცილები ბლოკავს მოლეკულურ შეკავშირების ადგილებს. ტროპომიოსინი ბლოკავს მიოსინის სავალდებულო ადგილებს აქტინის მოლეკულებზე, ხელს უშლის ჯვრის ფორმირებას და ხელს უშლის კუნთში შეკუმშვას ნერვული შეყვანის გარეშე. ტროპონინი უკავშირდება ტროპომიოზინს და ეხმარება მის პოზიციონირებას აქტინის მოლეკულაზე ის ასევე აკავშირებს კალციუმის იონებს.

კუნთების შეკუმშვის გასააქტიურებლად ტროპიომიოზინმა უნდა შეცვალოს კონფორმაცია, გამოავლინოს მიოსინთან შემაკავშირებელი ადგილი აქტინის მოლეკულაზე და დაუშვას ჯვარედინი ხიდის წარმოქმნა. ეს შეიძლება მოხდეს მხოლოდ კალციუმის თანდასწრებით, რომელიც ინახება სარკოპლაზმში უკიდურესად დაბალი კონცენტრაციით. თუ არსებობს, კალციუმის იონები უკავშირდება ტროპონინს, იწვევს ტროპონინის კონფორმულ ცვლილებებს, რაც საშუალებას აძლევს ტროპომიოზინს მოშორდეს აქტინოზე მიოსინის სავალდებულო ადგილებიდან. ტროპიომიოზინის ამოღების შემდეგ, აქტინსა და მიოსინს შორის შეიძლება შეიქმნას ჯვარი, რაც იწვევს შეკუმშვას. ველოსიპედის გადაკვეთა გრძელდება მანამ, სანამ Ca 2+ იონები და ATP აღარ იქნება ხელმისაწვდომი და ტროპომიოზინი კვლავ ფარავს აქტინზე შემაერთებელ ადგილებს.


როგორ შეიძლება გელის ელექტროფორეზის გამოყენება მუტაციების გამოსავლენად?

რადგანაც დნმ -ის თანმიმდევრობის ცვლილება წარმოქმნის ა უმნიშვნელო მუხტის ცვლილება, რომელიც გავლენას მოახდენს მიგრაციის სიჩქარეზე ელექტროფორეზში.

ელექტროფორეზი ძირითადად არის ნაწილაკების მოძრაობა სითხეში მუდმივი ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ. სადაც პოზიტიური ან უარყოფითი ნაწილაკები გადავა მათი საწინააღმდეგო ელექტროდებისკენ.

გამოყოფისთვის ფოროვანი საშუალების (გელის) დამატება ფუნქციონირებს როგორც შემაფერხებელი ან საცრის აგენტი. ეს შეანელებს მოძრაობას ან "მიგრაციაუფრო დიდი მოლეკულების და/ან ნაკლებად დამუხტული მოლეკულების სიჩქარე.

ამ გზით, სხვადასხვა ზომის მოლეკულები მიგრირდებიან სხვადასხვა სიჩქარით. და ერთი და იმავე ზომის მოლეკულები, მაგრამ განსხვავებული მუხტით, მიგრირდებიან სხვადასხვა სიჩქარითაც.

გარკვეული პერიოდის შემდეგ, ელექტრული ველი წყდება და გელი ამოღებულია თხევადიდან შეღებვისთვის. შეღებვის შემდეგ წარმოიქმნება მიგრირებადი მოლეკულები "შემსრულებლები"როგორც ქვემოთ მოცემულ სურათზე.


თითოეული ზოლი წარმოადგენს სხვადასხვა მოლეკულის აგრეგაციას, რომელსაც აქვს ერთი და იგივე ზომა ან მუხტი ან ორივე.

ახლა მას შემდეგ რაც მივიღეთ ზოგადი წარმოდგენა, თუ როგორ მუშაობს ელექტროფორეზი, მოდით გადავიდეთ მუტაციებზე.

მუტაციები არის დნმ -ის თანმიმდევრობის მუდმივი ცვლილებები. ნუკლეოტიდის თანმიმდევრობის ეს ცვლილება შეცვლის დნმ -ის თანმიმდევრობის საერთო მუხტს. ეს ცვლილება გავლენას მოახდენს მიგრაციის სიჩქარეს გელის ელექტროფორეზში, ქმნის განსხვავებულ ზოლებს, ვიდრე ნორმალური, არა-მუტანტური დნმ-ის თანმიმდევრობა.

ასე რომ, თქვენ ძირითადად იღებთ დნმ -ის ფრაგმენტებს, რომელთა შესამოწმებლად გსურთ მუტაციები და აწარმოოთ იგი გელის ელექტროფორეზში იმავე მიმდევრობის ნორმალური დნმ -ის ფრაგმენტის წინააღმდეგ.

რა თქმა უნდა, პროცედურა არ არის ისეთი მარტივი, როგორც ეს, მაგრამ ეს არის მისი ძირითადი არსი. შეამოწმეთ ცნობები უფრო დეტალურად.


ოსმოსი

ოსმოსი არის წყლის გადაადგილება მემბრანაზე დაბალი ხსნარის კონცენტრაციიდან მაღალი ხსნარის კონცენტრაციის არეზე.

სწავლის მიზნები

აღწერეთ ოსმოსის პროცესი და აუხსენით, როგორ მოქმედებს კონცენტრაციის გრადიენტი ოსმოსზე

ძირითადი Takeaways

საკვანძო პუნქტები

  • ოსმოსი ხდება მემბრანაზე წყლის კონცენტრაციის გრადიენტის მიხედვით, რაც უკუპროპორციულია ხსნარების კონცენტრაციასთან.
  • ოსმოსი ხდება მანამ, სანამ წყლის კონცენტრაციის გრადიენტი ნულამდე არ მიდის ან სანამ წყლის ჰიდროსტატიკური წნევა არ დააბალანსებს ოსმოსურ წნევას.
  • ოსმოსი ხდება მაშინ, როდესაც ხსნარში არის ხსნარის კონცენტრაციის გრადიენტი, მაგრამ მემბრანა არ იძლევა ხსნარის დიფუზიას.

ძირითადი პირობები

  • გამხსნელი: ნებისმიერი ნივთიერება, რომელიც იხსნება თხევად გამხსნელში ხსნარის შესაქმნელად
  • ოსმოსი: გამხსნელი მოლეკულების წმინდა მოძრაობა მაღალი გამხსნელი პოტენციალის რეგიონიდან გამხსნელის ქვედა პოტენციალის რეგიონში ნაწილობრივ გამტარი მემბრანის გავლით
  • ნახევრად გამტარი მემბრანა: ბიოლოგიური მემბრანის ტიპი, რომელიც საშუალებას მისცემს გარკვეულ მოლეკულებს ან იონებს გაიარონ იგი დიფუზიით და ზოგჯერ სპეციალიზირებული გამარტივებული დიფუზიით

ოსმოსი და ნახევარგამტარი მემბრანები

ოსმოსი არის წყლის მოძრაობა ნახევარგამტარი მემბრანის მეშვეობით წყლის კონცენტრაციის გრადიენტის მიხედვით მემბრანაზე, რაც უკუპროპორციულია ხსნარების კონცენტრაციასთან. ნახევრად გამტარი მემბრანა, რომელსაც ასევე უწოდებენ შერჩევით გამტარ მემბრანებს ან ნაწილობრივ გამტარიან მემბრანებს, საშუალებას აძლევს გარკვეულ მოლეკულებს ან იონებს გაიარონ დიფუზია.

მიუხედავად იმისა, რომ დიფუზია გადააქვს მასალები მემბრანებსა და უჯრედებში, ოსმოსი მხოლოდ წყალს გადააქვს მემბრანაზე. ნახევრად გამტარი მემბრანა ზღუდავს წყალში ხსნარების დიფუზიას. გასაკვირი არ არის, რომ აკვაპორინის ცილები, რომლებიც ხელს უწყობენ წყლის მოძრაობას, დიდ როლს ასრულებენ ოსმოსში, ყველაზე მეტად სისხლის წითელ უჯრედებში და თირკმლის მილაკების გარსებში.

ოსმოსის მექანიზმი

ოსმოსი არის დიფუზიის განსაკუთრებული შემთხვევა. წყალი, ისევე როგორც სხვა ნივთიერებები, გადადის მაღალი კონცენტრაციის არედან დაბალ კონცენტრაციაზე. აშკარა კითხვაა, რა განაპირობებს წყლის მოძრაობას საერთოდ? წარმოიდგინეთ ჭიქა ნახევრად გამტარი გარსით, რომელიც ჰყოფს ორ მხარეს ან ნახევარს. მემბრანის ორივე მხარეს წყლის დონე ერთნაირია, მაგრამ არის დაშლილი ნივთიერების ან ხსნარის განსხვავებული კონცენტრაცია, რომელსაც არ შეუძლია გადალახოს მემბრანა (წინააღმდეგ შემთხვევაში, თითოეულ მხარეს კონცენტრაცია დააბალანსებს ხსნარის გარსზე გადაკვეთით). თუ ხსნარის მოცულობა მემბრანის ორივე მხარეს ერთნაირია, მაგრამ ხსნარის კონცენტრაცია განსხვავებულია, მაშინ სხვადასხვა რაოდენობითაა წყალი, გამხსნელი, მემბრანის ორივე მხარეს. თუ ერთ არეალში მეტი ნივთიერებაა, მაშინ ნაკლები წყალია, თუ ერთ ადგილას ნაკლები ნივთიერებაა, მაშინ მეტი წყალი უნდა იყოს.

ამის საილუსტრაციოდ წარმოიდგინეთ ორი სავსე ჭიქა წყალი. ერთს აქვს ერთი ჩაის კოვზი შაქარი, ხოლო მეორე შეიცავს მეოთხედი ჭიქა შაქარს. თუ ხსნარების საერთო მოცულობა ორივე ჭიქაში ერთნაირია, რომელი ჭიქა შეიცავს მეტ წყალს? იმის გამო, რომ მეორე ჭიქაში დიდი რაოდენობით შაქარი გაცილებით მეტ ადგილს იკავებს, ვიდრე პირველ ჭიქაში შაქრის კოვზი, პირველ ჭიქაში მეტი წყალია.

ოსმოსი: ოსმოსის დროს წყალი ყოველთვის გადადის წყლის უფრო მაღალი კონცენტრაციის არედან უფრო დაბალი კონცენტრაციით. ნაჩვენები დიაგრამაში, ხსნარი ვერ გაივლის შერჩევით გამტარიან მემბრანას, მაგრამ წყალს შეუძლია.

ჭიქის მაგალითს რომ დავუბრუნდეთ, გავიხსენოთ, რომ მას აქვს ხსნარის ნარევი მემბრანის ორივე მხარეს. დიფუზიის პრინციპი მდგომარეობს იმაში, რომ მოლეკულები მოძრაობენ და შეძლებისდაგვარად გავრცელდებიან მთელ ზედაპირზე. თუმცა, მხოლოდ მასალა, რომელსაც შეუძლია გარსით გაიაროს, გავრცელდება მასში. ამ მაგალითში, ხსნარი არ შეიძლება გავრცელდეს მემბრანაში, მაგრამ წყალს შეუძლია. ამ სისტემაში წყალს აქვს კონცენტრაციის გრადიენტი. ამრიგად, წყალი გაიფანტება მისი კონცენტრაციის გრადიენტით, გადაკვეთს გარსს იმ მხარეს, სადაც ის ნაკლებად კონცენტრირებულია. წყლის ეს დიფუზია მემბრანის მეშვეობით - ოსმოსი - გაგრძელდება მანამ, სანამ წყლის კონცენტრაციის გრადიენტი ნულამდე არ მიაღწევს ან სანამ წყლის ჰიდროსტატიკური წნევა არ დააბალანსებს ოსმოსურ წნევას. ჭიქის მაგალითში, ეს ნიშნავს რომ სითხის დონე უფრო მაღალი ხსნარის კონცენტრაციით იმ მხარეში გაიზრდება.


Უყურე ვიდეოს: რა არის ელექტრო დენი, დენის ძალა, ძაბვა, ვოლტი, ამპერი, წინაღობა, ომის კანონი (იანვარი 2022).