Gelelektroforese is een methode om DNA- of eiwitmoleculen te sorteren. Het is een kwalitatieve analyse, wat betekent dat het wordt gebruikt om de inhoud van een monster te bepalen, niet de hoeveelheid. Deze methode wordt gebruikt als tussenstap in bijvoorbeeld DNA-onderzoek. In dit geval moet eerst de hoeveelheid DNA worden verhoogd door gebruik te maken van de polymerase-ketenreactie, kortweg PCR (Polymerase Chain Reaction). Na deze stap kan het DNA worden gebruikt in gelelektroforese. Na afloop zijn de moleculen op grootte gesorteerd. Dit is nodig voor verder onderzoek.
Hoe gelelektroforese werkt
Gelelektroforese wordt gedaan in een speciaal apparaat. Het apparaat bestaat uit een groot reservoir gevuld met een bufferoplossing (Tris-boraat-EDTA) waarin je een gel kunt plaatsen. Meestal zijn de gels die bij gelelektroforese worden gebruikt, gemaakt van polyacrylamide of agarose. Welke wordt gebruikt, hangt af van de moleculen die in de monsters moeten worden gevonden, DNA of eiwit. Terwijl Polyacrylamide vaak wordt gebruikt voor eiwitten, gebruiken we Agarose voor DNA-monsters. De grootte van de moleculen is ook belangrijk bij het kiezen van de meest geschikte gel.
Zowel Polyacrylamide als Agarose zijn polymeren. Deze polymeren zijn verbonden met “cross links”; atomaire bindingen tussen de polymeerstrengen. Door deze structuur is de gel erg sterk, hoewel we kleine gaatjes kunnen vinden tussen elke streng en kleine gaatjes tussen elke cross-link. Om deze reden zijn Polyacrylamide en Agarose poreuze gels. De moleculen kunnen door de poriën bewegen.
Aan beide uiteinden van het reservoir wordt een elektrode geplaatst, positief aan de ene kant, negatief aan de andere. Wanneer de gel is geladen met monsters en de stroom is ingeschakeld, zullen de moleculen door de gel gaan bewegen. Grote moleculen blijven dicht bij hun oorspronkelijke positie omdat ze te groot zijn om door de gaten in de gel te bewegen. Kleinere moleculen zullen naar de andere kant van de gel bewegen, in de richting van de negatieve elektrode. De DNA- of eiwitmoleculen worden ingekleurd met bijvoorbeeld Ethidium Bromide, dat zichtbaar is bij gebruik van UV-straling. Na het runnen van de gel kun je een UV-lamp gebruiken om het resultaat te zien.
Het kleine experiment dat ik gedaan heb
Hoewel polyacrylamide- en agarosegels een geweldige uitvinding zijn, zijn ze niet de eerste gels die werden gebruikt voor gelelektroforese. Vroeger werden aardappelzetmeel en aardbeiengelei gebruikt. Deze zijn lang niet hetzelfde als Polyacrylamide of Agarose, maar er was niets anders, dus het werd goed genoeg geacht.
Met een van mijn vrienden probeerde ik gelelektroforese uit te voeren met deze oude gels. Voordat we dit konden doen, moesten we eerst kijken of het zelfs mogelijk was om de juiste gel te maken, anders kon de rest van het experiment niet worden gedaan.
We hebben geprobeerd om verschillende gels te maken met verschillende hoeveelheden poeder en TBE-buffer. Dit doen was niet alleen leuk en interessant, het was ook informatief. Deze experimenten waren nodig om de beste verhoudingen te vinden. De gels die we hadden gemaakt bleken goed genoeg om te worden gebruikt in een gelelektroforese-apparaat, dus we konden een run uitvoeren.
Na het runnen van de zelfgemaakte gels en een Agarose-gel ter vergelijking, was het duidelijk dat Agarose de meest geschikte gel is voor de DNA-gelelektroforese. De andere gels leverden helaas geen resultaat op, maar deze uitkomst is niet verwonderlijk. Als deze gels zouden werken, zouden we de nieuwere niet gebruiken omdat het niet nodig zou zijn geweest om ze uit te vinden. Om deze reden wisten we al dat Agarose de beste zou blijken te zijn. Het was echter nog steeds de moeite waard om dit experiment te doen, omdat we veel inzichten en nieuwe ervaringen hebben opgedaan, die we niet hadden kunnen krijgen als we het niet hadden gedaan. Gelelektroforese als studieproject wordt vaak gedaan door eerstejaars scheikundestudenten. Ik heb de kans gekregen om dit te doen, hoewel ik in het laatste jaar van de middelbare school zit. Dit was zo'n toffe ervaring!
