Agarose, une substance en forme de gel dérivée des algues, est devenu un outil indispensable dans biologie moléculaire laboratoires du monde. Mais qu'est-ce que l'agarose, Et pourquoi est-il si largement utilisé? Nous explorerons les bases de l'agarose, y compris sa composition, applications clés, et signification.
Qu'est-ce que l'agarose?
L'agarose est un polymère polysaccharide qui forme un gel poreux lorsqu'il est dissous dans des solutions d'eau bouillante ou tampon. Les gels ont des tailles de pores variables en fonction de la concentration d'agarose, Permettre la séparation des molécules biologiques par taille.
Qu'est-ce qu'un gel d'agarose?
L'application la plus courante de l'agarose est une matrice pour l'électrophorèse sur gel, utilisé pour séparer les molécules chargées comme ADN, ARN, et les protéines en appliquant un champ électrique à travers le gel. Les pores créés dans le gel agissent comme un tamis moléculaire – Des molécules plus petites peuvent passer facilement et se déplacer plus loin vers l'électrode à charte opposée, Alors que les plus grands ont plus de difficulté à se déplacer dans la matrice. Cela permet une séparation précise par taille.
Comment utilisé la concentration et l'optimisation du gel d'agarose?
Les gels d'agarose utilisés pour l'électrophorèse sont généralement 0.2% à 3% agarose. La concentration peut être optimisée pour analyser les tailles de fragments – Pourcentages plus faibles pour résoudre des fragments plus importants et des pourcentages plus élevés pour une meilleure séparation des fragments plus petits. Les échelles de marqueurs de poids moléculaire de l'ADN et de l'ARN contenant des fragments connus sont exécutés à côté d'échantillons pour permettre une détermination de taille approximative.
Quelles sont les propriétés du gel d'agarose?
Les gels d'agarose sont optiquement transparents, facilitant la visualisation des molécules biologiques séparées à l'aide de techniques de coloration comme le bromure d'éthidium. Ils peuvent également être manipulés sans dommage, permettant la récupération des biomolécules séparées. L'absence de liaison aux protéines et d'inertie générale fournit un milieu idéal pour la séparation analytique sensible et la caractérisation des acides nucléiques et des protéines.
De quoi est fait de l'agarose?
L'agarose consiste à répéter des sous-unités d'agarose composées de sucres de galactose. Les longues chaînes de molécules d'agarose s'associent à la liaison hydrogène pour former des structures hélicoïdales qui s'assemblent en faisceaux superroulés, Créer des pores lorsque le gel se déroule. La modification de la concentration d'agarose change la taille des pores – L'utilisation de pourcentages plus élevés entraîne des pores plus petits pour mieux séparer les minuscules molécules.
D'où vient l'agarose?
L'agarose est dérivée de l'agar, Une substance semblable à une gelée est naturellement présente dans les parois cellulaires de certaines espèces d'algues rouges comme le gelidium et le gracilaria. Il est extrait et purifié de l'agar à travers une série d'étapes impliquant une filtration du solvant, précipitation, et chromatographie d'échange d'ions. Cela produit une fraction polysaccharide neutre constituée d'agarose avec de petites quantités d'agaropectine.
Comment l'agarose est-elle fabriquée?
La production commerciale d'agarose commence généralement par laver et broyer la biomasse d'algues rouges, suivi de plusieurs étapes d'extraction avec de l'eau chaude ou une solution alcaline. L'extrait est ensuite purifié pour enlever les sels, protéines, et autres composés. L'hydrolyse contrôlée convertit l'agar purifiée en une fraction d'agarose, qui subit une nouvelle purification avancée produisant des poudres d'agarose de recherche ou de qualité analytique.
Qu'est-ce que la poudre d'agarose?
Les poudres d'agarose sont constituées de particules finement moulues qui se dissolvent facilement dans des solutions aqueuses bouillantes. Ils sont disponibles dans différentes électroendosmose (EEO) grades en fonction de l'application prévue. La poudre d'agarose EEO faible est couramment utilisée pour la séparation des biomolécules comme les acides nucléiques et les protéines. Les additifs sont souvent incorporés dans des gels d'agarose préfabriqués.
Quels facteurs affectent les propriétés du gel d'agarose?
La composition et la concentration d'un gel d'agarose ont un impact sur ses propriétés physiques, y compris la taille des pores, force de gel, et performance de séparation. La concentration d'agarose est le principal facteur déterminant la taille des pores, tandis que l'introduction de substituants comme les groupes de méthyle ou d'hydroxyéthyle influence la stabilité du gel. Les additifs tels que les sucres ont un impact sur la viscosité et la conductivité. Tous ces facteurs interdépendants doivent être équilibrés pour une résolution optimale.
Pourquoi l'agarose est-elle utilisée pour l'électrophorèse?
Les gels d'agarose optimisent l'efficacité de séparation des molécules biologiques tout en permettant une préparation facile, chargement, et manipulation. Le milieu non toxique et non dénaturant maintient l'intégrité de l'échantillon. La flexibilité dans la manipulation de la concentration d'agarose donne un bon équilibre entre la vitesse de séparation et la résolution à travers une plage de taille large. L'absence de débit électroosmotique et le manque d'adsorption de surface sont des avantages supplémentaires sur les autres matrices.
La récupération des macromolécules intactes à partir de gels d'agarose permet de nombreuses applications en aval. La purification sans radical protège les molécules délicates, tandis que la transparence permet une documentation de gel simple. Ces caractéristiques bénéfiques expliquent l'utilisation durable de l'électrophorèse sur gel d'agarose.
À quoi sert d'agarose pour?
En plus de l'électrophorèse de gel d'agarose omniprésente, Agarose a de nombreuses utilisations en biotechnologie et applications médicales:
- Les billes d'agarose fournissent des matrices de support solides pour la purification ou l'immobilisation de enzymes, anticorps, et d'autres protéines.
- Les hydrogels d'agarose peuvent imiter les tissus naturels et permettre la croissance cellulaire, ce qui en fait des échafaudages utiles en ingénierie tissulaire.
- Des microparticules d'agarose poreuses ont été utilisées dans des systèmes d'administration de médicaments pour fournir une libération prolongée.
- L'agarose peut séparer les protéines par diverses techniques de chromatographie basées sur des différences de taille ou de charge.
La faible toxicité intrinsèque, stabilité thermique, et les conditions de manipulation douces des gels d'agarose ont considérablement permis une séparation analytique sensible, caractérisation, et manipulation des biomolécules vitales. Les progrès technologiques continuent de révéler de nouvelles applications qui reposent sur les propriétés chimiques et physiques uniques de cet extrait d'algues.
Quels sont les principaux avantages de l'utilisation d'agarose?
Voici quelques avantages de l'utilisation d'agarose dans les laboratoires:
- Biocompatible et intrinsèquement non toxique, permettant une manipulation et une analyse sûres des molécules biologiques délicates
- Les gels thermiquement stables simplifient les procédures de préparation et résiste aux conditions d'électrophorèse sans distorsion
- Un doux, L'environnement sans radicule préserve l'intégrité des protéines purifiées et des acides nucléiques
- L'absence d'électroendosmose aide à la migration uniforme des molécules sans entrave par les effets de surface du gel
- Le manque de liaison des protéines permet une séparation et une visualisation sans distorsion
- Les tailles de pores réglables en modulant la concentration d'agarose fournissent une résolution optimale à travers une large plage de poids moléculaire
- Porosité élevée en gel et transparence optique Aide à la récupération et à la documentation de l'échantillon simple
- Les formats de gel moulé sont facilement manipulés et compatibles avec les instrumentations de séparation
- Un faible débit électroosmotique minimise l'élargissement de la bande pour une résolution nette
- La fonctionnalisation par les modifications chimiques étend la sélectivité de séparation et la sensibilité à la détection
- Moulage d'aide à la réversibilité et à la réversibilité thermique de cisaillement dans diverses formes comme les microbilles et les hydrogels pour de nouvelles applications
Conclusion
De l'empreinte digitale de l'ADN en médecine légale à l'analyse de médecine de précision, L'agarose est devenue omniprésente dans la biologie moléculaire moderne et la biotechnologie. Le milieu polysaccharide polyvalent permet une analyse électrophorétique à haute résolution des acides et protéines nucléiques. En avant, Des systèmes de gel d'agarose robustes et accessibles ainsi que des configurations nanostructurées émergentes continueront d'alimenter les découvertes clés en permettant une étude approfondie des biomolécules fondamentales sous-jacentes aux subtilités de la vie.
