Агароза: Важный инструмент в молекулярной биологии

Агароза, гелеобразное вещество, полученное из морских водорослей, стал незаменимым инструментом в молекулярная биология лаборатории по всему миру. Но что такое агароза?, и почему это так широко используется? Мы изучим основы агарозы, включая его состав, ключевые приложения, и значение.

Что такое агароза?

Агароза представляет собой полисахаридный полимер, образующий пористый гель при растворении в кипящей воде или буферных растворах.. Гели имеют переменный размер пор в зависимости от концентрации агарозы., позволяющий разделять биологические молекулы по размеру.

Что такое агарозный гель?

Наиболее распространенное применение агарозы — в качестве матрицы для гель-электрофореза., используется для разделения заряженных молекул, таких как ДНК, РНК, и белки путем приложения электрического поля к гелю.. The pores created in the gel act like a molecular sieve – smaller molecules can pass through easily and travel farther towards the oppositely charged electrode, в то время как более крупным сложнее перемещаться по матрице. Это обеспечивает точное разделение по размеру..

Как используется концентрация и оптимизация агарозного геля?

Агарозные гели, используемые для электрофореза, обычно 0.2% к 3% агароза. The concentration can be optimized to the fragment sizes being analyzed – lower percentages for resolving larger fragments and higher percentages for better separation of smaller fragments. Маркеры молекулярной массы ДНК и РНК, содержащие известные размеры фрагментов, анализируются вместе с образцами, чтобы обеспечить приблизительное определение размера..

Каковы свойства агарозного геля?

Агарозные гели оптически прозрачны., облегчая визуализацию разделенных биологических молекул с использованием методов окрашивания, таких как бромистый этидий.. Ими также можно манипулировать без ущерба., возможность восстановления разделенных биомолекул. Отсутствие связывания с белками и общая инертность обеспечивают идеальную среду для чувствительного аналитического разделения и характеристики нуклеиновых кислот и белков..

Из чего состоит агароза?

Агароза состоит из повторяющихся субъединиц агарозы, состоящих из сахаров галактозы.. Длинные цепи молекул агарозы соединяются посредством водородных связей, образуя спиральные структуры, которые собираются в сверхспиральные пучки., создание пор при застывании геля. Altering the concentration of agarose changes the pore size – using higher percentages results in smaller pores to better separate tiny molecules.

Откуда берется агароза?

Агарозу получают из агара, желеобразное вещество, естественным образом присутствующее в клеточных стенках некоторых видов красных водорослей, таких как Gelidium и Gracilaria.. Его экстрагируют и очищают из агара посредством ряда стадий, включающих фильтрацию растворителем., атмосферные осадки, и ионообменная хроматография. В результате образуется нейтральная полисахаридная фракция, состоящая из агарозы и небольшого количества агаропектина..

Как делается агароза?

Коммерческое производство агарозы обычно начинается с промывки и измельчения биомассы красных морских водорослей., с последующими несколькими этапами экстракции горячей водой или щелочным раствором. Затем экстракт очищают от солей., белки, и другие соединения. Контролируемый гидролиз превращает очищенный агар во фракцию агарозы., который подвергается дальнейшей глубокой очистке с получением порошков агарозы исследовательского или аналитического качества..

Что такое порошок агарозы?

Порошки агарозы состоят из мелкоизмельченных частиц, которые легко растворяются в кипящих водных растворах.. Они доступны в различных электроэндосмосах. (РЭО) сорта в зависимости от предполагаемого применения. Порошок агарозы с низким содержанием ЭЭО обычно используется для разделения биомолекул, таких как нуклеиновые кислоты и белки.. Добавки часто включаются в готовые агарозные гели..

Какие факторы влияют на свойства агарозного геля?

Состав и концентрация агарозного геля влияют на его физические свойства, включая размер пор., прочность геля, и производительность разделения. Концентрация агарозы является основным фактором, определяющим размер пор., в то время как введение заместителей, таких как метильные или гидроксиэтильные группы, влияет на стабильность геля.. Добавки, такие как сахар, влияют на вязкость и проводимость.. Все эти взаимозависимые факторы должны быть сбалансированы для достижения оптимального разрешения..

Почему агароза используется для электрофореза?

Агарозные гели оптимизируют эффективность разделения биологических молекул, обеспечивая при этом простоту приготовления., загрузка, и обработка. Нетоксичная и неденатурирующая среда сохраняет целостность образца.. Гибкость в управлении концентрацией агарозы обеспечивает хороший баланс между скоростью разделения и разрешением в широком диапазоне размеров.. Отсутствие электроосмотического потока и отсутствие поверхностной адсорбции являются дополнительными преимуществами по сравнению с другими матрицами..

Восстановление неповрежденных макромолекул из агарозных гелей позволяет использовать множество последующих приложений.. Безрадикальная очистка защищает деликатные молекулы, а прозрачность позволяет легко документировать гель. Эти полезные характеристики объясняют постоянное широкое использование электрофореза в агарозном геле..

Для чего используется агароза?

В дополнение к повсеместному электрофорезу в агарозном геле, агароза имеет множество применений в биотехнологии и медицине.:

• Гранулы агарозы обеспечивают твердую основу для очистки или иммобилизации ферменты, антитела, и другие белки.
• Агарозные гидрогели могут имитировать естественные ткани и обеспечивать рост клеток., делая их полезными каркасами в тканевой инженерии.
• Пористые микрочастицы агарозы используются в системах доставки лекарств для обеспечения замедленного высвобождения..
• Агароза может разделять белки с помощью различных методов хроматографии на основе различий в размерах или зарядах..

Характерная низкая токсичность, термическая стабильность, и щадящие условия обращения с агарозными гелями значительно способствовали чувствительному аналитическому разделению., характеристика, и манипулирование жизненно важными биомолекулами. Технологические достижения продолжают открывать новые возможности применения, основанные на уникальных химических и физических свойствах этого экстракта морских водорослей..

Каковы основные преимущества использования агарозы?

Вот некоторые преимущества использования агарозы в лабораториях.:

• Биосовместим и по своей природе нетоксичен., обеспечение безопасного обращения и анализа деликатных биологических молекул
• Термически стабильные гели упрощают процедуру приготовления и выдерживают условия электрофореза без искажений.
• Нежный, безрадикулярная среда сохраняет целостность очищенных белков и нуклеиновых кислот
• Отсутствие электроэндосмоса способствует равномерной миграции молекул без препятствий со стороны поверхности геля.
• Отсутствие связывания с белками обеспечивает разделение и визуализацию без искажений.
• Регулируемые размеры пор за счет регулирования концентрации агарозы обеспечивают оптимальное разрешение в широком диапазоне молекулярных масс.
• Высокая пористость геля и оптическая прозрачность облегчают извлечение образцов и документирование.
• Форматы формованных гелей легко манипулируются и совместимы с приборами для разделения.
• Низкий электроосмотический поток минимизирует расширение полосы, обеспечивая четкое разрешение.
• Функционализация посредством химических модификаций расширяет селективность разделения и чувствительность обнаружения.
• Утончение при сдвиге и термическая обратимость помогают формовать различные формы, такие как микрошарики и гидрогели, для новых применений.

Заключение

От ДНК-отпечатков пальцев в криминалистике до точной медицинской аналитики, агароза стала повсеместно использоваться в современной молекулярной биологии и биотехнологии.. Универсальная полисахаридная среда позволяет проводить электрофоретический анализ нуклеиновых кислот и белков с высоким разрешением.. Заглядывая вперед, надежные и доступные системы агарозного геля, а также новые наноструктурированные конфигурации будут продолжать способствовать ключевым открытиям, позволяя углубленно изучать фундаментальные биомолекулы, лежащие в основе сложностей жизни..