Gel-Elektrophorese

Aufgrund unterschiedlicher Oberflächenladungsdichte können Komponenten A_i in einem Spannungsfeld aufgrund ihrer unterschiedichen Beweglichkeit voneinander getrennt werden.

Bei angelegter Spannung wandern die Probenkomponenten A_i mit einer spezifischen Geschwindigkeit v_i, die von der Grösse der Spannung (U) und der effektiven spezifischen Beweglichkeit der Komponenten u_i^eff abhängt, von der Kathode (-) zur Anode (+).

In erster Näherung kann dabei davon ausgegangen werden, dass v_i mit steigender Oberflächenladungsdichte, unabhängig von der Partikelgeometrie steigt. Sehr häufig wird auch davon ausgegangen, dass v_i, bei gleichbleibender oberflächenladungsdichte, indirekt mit dem Molekulargewicht zusammenhängt und so eine Trennung nach dem Molekulargewicht erzielbar ist.

Um tatsächlich alle konstituierenden Komponenten einer Mischung (z.B. eines Proteinkomplexes) in Hinblick auf Oberflächenladungsdichte zu charakterisieren, wreden üblicherweise dem Trennmedium Poly-Acryl-Gel-Electrophorese (PAGE) denaturierende Reagenzien (z.B. Mercaptoethanol) zugesetzt. Im Vergleich mit Referenzsubstanzen (Standards) wird dann beispielsweise eine relative Molekulargewichtsbestimmung durchgeführt. Üblicherweise wird diese Technik vor allem zur Reinheitsprüfung eingesetzt.

Wenn die aufzutrennenden Komponenteneiner weiteren Verwendung zugeführt werden sollen, also präparative Elektrophorese betrieben wird, kommt oft die sogenannte Native Gel-Elektrophorese zum Einsatz. Dabei wird auf die Zugabe denaturierender Reagenzien verzichtet - Komplexe sind dadurch oft nicht in ihre konstituierenden Komponenten zerlegbar.

Dem Trennprozess wirkt vor allem die mit dem Anlegen der Spannung verbundene Wärmeproduktion (Joule’sche Wärme) entgegen. Diese Wärme führt zum Aufbau eines Temperaturgradienten im Trennsystem der sich auf die unterschiedlichen Komponenten A_I als

• Dichtegradient
• Viskositätsgradient
• elektrophoretische Beweglichkeitsgardient

in unterschiedlichem Masse auswirkt und der einfachen Oberflächenladungsdichte-kontrollierten Wanderung von Kathode zu Anode in komplexer Form überlagert wird.