Ποια είναι η διαφορά μεταξύ αγαρόζης και πολυακρυλαμιδίου

Η κύρια διαφορά μεταξύ αγαρόζης και πολυακρυλαμιδίου είναι ότι η αγαρόζη χρησιμοποιείται στην ηλεκτροφόρηση γέλης αγαρόζης (AGE) κυρίως για τον διαχωρισμό του DNA, ενώ το πολυακρυλαμίδιο χρησιμοποιείται στην ηλεκτροφόρηση γέλης πολυακρυλαμιδίου (PAGE) κυρίως για τον διαχωρισμό πρωτεϊνών. Επιπλέον, η αγαρόζη μπορεί να διαχωρίσει θραύσματα DNA μεγέθους 50-20.000 bp, ενώ το πολυακρυλαμίδιο έχει μεγαλύτερη ικανότητα διαχωρισμού, διαχωρίζοντας έως και 5-500 bp θραύσματα DNA. Επιπλέον, τα τζελ αγαρόζης βρίσκονται επίπεδα στο τραπέζι με οριζόντια διαδρομή, ενώ τα τζελ πολυακρυλαμιδίου στέκονται στο τραπέζι με κάθετη διαδρομή.

Η αγαρόζη και το πολυακρυλαμίδιο είναι οι δύο κύριοι τύποι πηκτωμάτων που χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό μακρομορίων, συμπεριλαμβανομένων του DNA, του RNA και των πρωτεϊνών με βάση το μέγεθος και το φορτίο τους.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται 

1. Τι είναι το Agarose
     – Ορισμός, Σύνθεση, Χρήσεις
2. Τι είναι το Πολυακρυλαμίδιο
     – Ορισμός, Σύνθεση, Χρήσεις
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ αγαρόζης και πολυακρυλαμιδίου
     – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ αγαρόζης και πολυακρυλαμιδίου
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι 

Αγαρόζη, DNA, ηλεκτροφόρηση γέλης, πολυακρυλαμίδιο, ικανότητα διάλυσης

Τι είναι το Agarose 

Η αγαρόζη είναι το φυσικό πολυμερές πολυσακχαρίτη που χρησιμοποιείται στην ηλεκτροφόρηση γέλης αγαρόζης (AGE). Ωστόσο, είναι ένα πολύπλοκο μείγμα μορίων και το κύριο συστατικό της αγαρόζης είναι το άγαρ. Είναι σημαντικό ότι σε ένα πήκτωμα αγαρόζης, είναι δυνατός ο διαχωρισμός μεγάλων θραυσμάτων DNA με βάση το μέγεθός τους. Συνήθως, το DNA είναι ένα αρνητικά φορτισμένο μόριο, το οποίο τρέχει προς το θετικό ηλεκτρόδιο κάτω από ένα ηλεκτρικό πεδίο. Επίσης, οι πόροι μέσα στο τζελ αγαρόζης είναι υπεύθυνοι για τον διαχωρισμό του DNA κατά μέγεθος.

Εικόνα 1:Ηλεκτροφόρηση γέλης αγαρόζης

Επιπλέον, η γέλη αγαρόζης είναι μια τρισδιάστατη μήτρα που αποτελείται από ελικοειδή μόρια αγαρόζης, τα οποία συσσωματώνονται σε κανάλια και πόρους. Ωστόσο, το μέγεθος των πόρων του δεν είναι ομοιόμορφο. Επομένως, τα αποτελέσματα είναι δύσκολο να αναπαραχθούν. Από την άλλη πλευρά, είναι εύκολο στο χειρισμό και στη χύτευση. Επίσης, η αγαρόζη πήζει όταν κρυώσει το τζελ.

Τι είναι το Πολυακρυλαμίδιο 

Το πολυακρυλαμίδιο είναι η ουσία που χρησιμοποιείται στην παρασκευή ηλεκτροφόρησης γέλης πολυακρυλαμιδίου (PAGE). Βασικά, είναι προϊόν διασύνδεσης δύο μορίων. ακρυλαμίδιο και δις-ακρυλαμίδιο. Επίσης, το ακρυλαμίδιο είναι προϊόν ενυδάτωσης του ακρυλονιτριλίου από το ένζυμο νιτρίλιο υδράση. Εκτός από αυτά, έχει τη μορφή σκόνης, η οποία είναι τοξική για το νευρικό σύστημα του ανθρώπου. Με την προσθήκη νερού, το ακρυλαμίδιο υφίσταται πολυμερισμό σε πολυακρυλαμίδιο.

Εικόνα 2:ΣΕΛΙΔΑ

Επιπλέον, τα πηκτώματα πολυακρυλαμιδίου μπορούν να είναι σε δύο στάδια. φυσικές γέλες πολυακρυλαμιδίου και μετουσιωτικές γέλες. Γενικά, στα φυσικά πηκτώματα πολυακρυλαμιδίου, η δομή υψηλότερης τάξης του βιομορίου διατηρείται ως έχει. Ωστόσο, σε ένα μετουσιωτικό πήκτωμα, ειδικά ο μετουσιωτικός παράγοντας, SDS (δωδεκυλοθειικό νάτριο) μετουσιώνει το βιομόριο, καθιστώντας την κινητικότητά του να εξαρτάται από το μέγεθος. Για παράδειγμα, τα πηκτώματα πολυακρυλαμιδίου είναι σημαντικά για τον διαχωρισμό πρωτεϊνών καθώς και μικρών νουκλεϊκών οξέων όπως ολιγονουκλεοτίδια, tRNA κ.λπ. 

Ομοιότητες μεταξύ Αγαρόζης και Πολυακρυλαμιδίου 

• Η αγαρόζη και το πολυακρυλαμίδιο είναι οι δύο κύριοι τύποι πηκτωμάτων που χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό βιομορίων, όπως το DNA, το RNA και τις πρωτεΐνες.
• Ως εκ τούτου, είναι σημαντικά στη μοριακή βιολογία και βιοχημείας.
• Αυτά τα βιομόρια κινούνται μεταξύ των ηλεκτροδίων μετά την εφαρμογή του ηλεκτρικό πεδίο, μετακινώντας τα φορτισμένα μόρια μέσα από τη μήτρα.
• Σε αυτόν τον λογαριασμό, και οι δύο τύποι gel επιτρέπουν τον διαχωρισμό των βιομορίων με βάση το μέγεθος και το φορτίο τους.

Διαφορά μεταξύ αγαρόζης και πολυακρυλαμιδίου 

Ορισμός 

Η αγαρόζη είναι το κύριο συστατικό του άγαρ που χρησιμοποιείται, ειδικά σε γέλες για ηλεκτροφόρηση. Το πολυακρυλαμίδιο είναι μια συνθετική ρητίνη που κατασκευάζεται με πολυμερισμό ακρυλαμιδίου. Είναι ένα υδατοδιαλυτό πολυμερές που χρησιμοποιείται για να σχηματίσει μια σταθεροποιημένη γέλη.

Δημιουργία 

Η αγαρόζη είναι ένας σύνθετος πολυσακχαρίτης που προέρχεται από φύκια, ενώ το ακρυλαμίδιο παράγεται με την πέψη του ακρυλονιτριλίου από την υδρατάση του νιτριλίου.

Σύνθεση 

Η αγαρόζη αποτελείται από πολλά μόρια, ενώ το πολυακρυλαμίδιο περιέχει ένα μεγάλο μόριο.

Ζελ

Τα πηκτώματα αγαρόζης περιέχουν μακριές αλυσίδες αλληλοσυνδεόμενων σακχάρων για να σχηματίσουν ένα πλέγμα, ενώ τα πηκτώματα πολυακρυλαμιδίου συνθέτουν χημική διασύνδεση ακρυλαμιδίου και δις-ακρυλαμιδίου, παράγοντας ένα μοριακό κόσκινο.

Ρύθμιση 

Η αγαρόζη πήζει καθώς ψύχεται ενώ το πολυακρυλαμίδιο πήζει μέσω μιας χημικής αντίδρασης μόλις συμβεί σταυροσύνδεση.

Εκτέλεση διαμόρφωσης 

Η αγαρόζη είναι μια οριζόντια γέλη ενώ το πολυακρυλαμίδιο είναι μια κάθετη γέλη.

Ιδιότητες 

Το μέγεθος των πόρων της γέλης αγαρόζης γίνεται μικρότερο με την αυξανόμενη συγκέντρωση της αγαρόζης στο πήκτωμα. Όμως, η αναλογία ακρυλαμιδίου προς δι-ακρυλαμίδιο καθορίζει το μέγεθος πόρων της γέλης πολυακρυλαμιδίου.

Τυπικές συγκεντρώσεις του τζελ 

Οι τυπικές συγκεντρώσεις γέλης αγαρόζης είναι περίπου 0,5 έως 2%, ενώ οι τυπικές συγκεντρώσεις γέλης πολυακρυλαμιδίου είναι περίπου 6-15%.

Διαχωρισμός βιομορίων 

Τα πηκτώματα αγαρόζης είναι κυρίως σημαντικά για τον διαχωρισμό πολύ μεγαλύτερων θραυσμάτων DNA όπως τα προϊόντα της PCR, ενώ τα πηκτώματα πολυακρυλαμιδίου είναι σημαντικά για το διαχωρισμό πρωτεϊνών καθώς και μικρών νουκλεϊκών οξέων όπως π.χ. ολιγονουκλεοτίδια, miRNA, tRNA κ.λπ. 

Διαχωρισμός DNA 

Η αγαρόζη μπορεί να διαχωρίσει το DNA με μέγεθος περίπου 50-20.000 bp ενώ το πολυακρυλαμίδιο μπορεί να διαχωρίσει το DNA με μέγεθος περίπου 5-500 bp.

Ισχύς επίλυσης 

Τα τζελ αγαρόζης έχουν σχετικά χαμηλή ικανότητα διαχωρισμού ενώ τα πηκτώματα πολυακρυλαμιδίου έχουν υψηλή ικανότητα διαχωρισμού.

Διαμόρφωση DNA 

Τα πηκτώματα αγαρόζης συνήθως διαχωρίζουν το DNA σε δίκλωνη μορφή ενώ τα πηκτώματα πολυακρυλαμιδίου διαχωρίζουν το DNA σε μονόκλωνη μορφή.

Πλεονεκτήματα 

Τα τζελ αγαρόζης είναι μη τοξικά και εύκολα στο χειρισμό, ενώ τα τζελ πολυακρυλαμιδίου δίνουν αναπαραγώγιμα αποτελέσματα.

Μειονεκτήματα 

Τα τζελ αγαρόζης δεν έχουν ομοιόμορφο μέγεθος πόρων, ενώ τα πηκτώματα πολυακρυλαμιδίου περιέχουν μια ισχυρή νευροτοξίνη.

Συμπέρασμα 

Η αγαρόζη είναι ο πολυσακχαρίτης των φυκιών που είναι σημαντικός για την παραγωγή πηκτωμάτων κυρίως για τον διαχωρισμό μεγάλων θραυσμάτων DNA. Επίσης, είναι ένα οριζόντιο τζελ με σχετικά χαμηλή ικανότητα ανάλυσης. Από την άλλη πλευρά, το πολυακρυλαμίδιο είναι ένας άλλος τύπος γέλης που χρησιμοποιείται κυρίως στον διαχωρισμό πρωτεϊνών. Επίσης, είναι σημαντικό στον διαχωρισμό μικρών νουκλεϊκών οξέων λόγω της υψηλής ικανότητας διάλυσής του. Επιπλέον, αποτελείται από τη διασύνδεση ακρυλαμιδίου και δι-ακρυλαμιδίου μέσω μιας χημικής αντίδρασης. Από την άλλη πλευρά, το πολυακρυλαμίδιο είναι μια κάθετη γέλη. Επομένως, η κύρια διαφορά μεταξύ αγαρόζης και πολυακρυλαμιδίου είναι η σύνθεση, η πήξη και η ικανότητα διαχωρισμού.

Αναφορές:

1. Clore, Adam. «Τρέξε τζελ αγαρόζης και πολυακρυλαμιδίου». ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ DNA , Integrated DNA Technologies, Inc., 20 Σεπτεμβρίου 2017. Διαθέσιμο εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. "Ηλεκτροφόρηση – Μετακίνηση κατά μήκος γέλης" Από τον michael - κίνηση κατά μήκος (CC BY 2.0) μέσω του Commons Wikimedia    
2. "Gelelektrophoreseappatur" (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia