Abstrakt
Technika izoelektrické fokusace slouží k separaci látek,
které mají zároveň kyselé i bazické skupiny. Využívá se toho, že při dosažení
izoelektrického bodu je pohyblivost těchto látek nulová. Separace probíhá na gelech
s vytvořeným gradientem pH.
Související informace
Elektroforéza-v
polyakrylamidovém gelu
Text
Izoelektrická fokusace (IEF)
Technika izoelektrické fokusace (izoelektrického
zaostřování) patří k rovnovážným technikám, kinetický proces určuje pouze
rychlost dosažení rovnováhy. Při separaci částic, které obsahují zároveň kyselé
i basické skupiny (bílkoviny, peptidy, aminokyseliny) je dosažením
izoelektrického bodu pohyblivost iontu nulová.
Oblast izoelektrické fokusace - amfolyty
Velmi důležitými sloučeninami v elektroforéze jsou
aminokyseliny. Podle volby pH mohou migrovat jak katodicky tak anodicky, což je
dáno tím, že se jedná o amfolyty.
Příklad:
b-alanin rozpuštěn ve vodě při pH = 7 existuje jako "zwitterion"
(NH2-CH2-CH2–COOH)
NH3+-CH2-CH2-COO-
Amfolytický charakter aminokyselin je popsán disociačními
konstantami číslovanými od kyselé oblasti do zásadité. Disociační konstanta K1
charakterizuje v kyselé oblasti protonizaci karboxylu, tedy proces, kdy se ze
zwitteriontu tvoří kation, druhá disociační konstanta K2 se vztahuje
k disociaci aminoskupiny, kdy se ze zwitteriontu tvoří anion. Pro b-alanin
jsou hodnoty pK1 = 3,8 a pK2 = 9,6. Iontová mobilita
kationtu (pro pH nižší než 3,8) je 36 * 10-5 cm2 V-1
s-1 a aniontu (pro pH vyšší než 9,6) 31 * 10-5 cm2
V-1 s-1. Je zřejmé, že aminokyseliny typu
mono-amino-mono-karboxy v kyselém prostředí migrují katodicky (jako kationty) a
v zásaditém prostředí migrují anodicky. Oblast prakticky nulové mobility (v
uvedeném příkladu pro pH 6 - 8) je oblastí izoelektrické fokusace.
V oblasti pH = pI (pI =
Působením elektrického proudu je vytvořen podél migrační
dráhy v separačním loži stacionární pH gradient a amfolyty dávkované do
libovolného místa migrační dráhy se pohybují směrem k té oblasti pH, kde jsou
izoelektrické a stanou se z makroskopického hlediska nepohyblivé. Výsledkem
analýzy je vytvoření série zón izoelektrické spektrum, které je stacionární
podél separačního lože.
Nejčastěji je používán způsob tzv. přirozeného gradientu
pH. Gradient je tvořen elektrolýzou směsi amfoterních látek. Vytvoří se
kvazistacionární stav, v němž se amfolyty uspořádají podle rostoucí hodnoty
izoelektrického bodu pI od nejnižší hodnoty u anody (v elektrodové komoře je
silná kyselina) k nejvyšší hodnotě poblíž katody (v elektrodové komoře je silná
báze). Syntetické směsi amfoterních látek (ampholiny) jsou alifatické
polyaminopolykarboxylové sloučeniny s molekulovou hmotností 300 - 1000 a s pI od 3 do 10. Jde o látky
připravené kondenzací polyethylenaminů s kyselinou akrylovou.
|
Izoelektrická fokusace se provádí většinou v
polyakrylamidovém gelu v tenkých vrstvách a užívají se pro ni stejná zařízení
jako pro zónovou elektroforézu. Pracovní postup zahrnuje prefokusaci (bez
vzorku), kdy se vytváří gradient pH, a následnou analytickou fokusaci se
vzorkem. Pro IEF lze použít jako vhodný nosič také agarózu,
která má nulovou elektroosmózu. Její výhodou je snadná příprava gelu a
zdravotní nezávadnost. |
Analytické využití izoelektrické fokusace je velmi rozsáhlé
a leží především v oblastech proteinů (proteiny jsou amfolyty).
Poznámky
Appendixy
Literatura
Autorské poznámky
Jaroslava Vávrová