PCR Si Elecroforeza

12
5/19/2015 1 Biotehnologii Biotehnologii PCR Polymerase Chain Reaction reacţia în lanţ a polimerazei Polymerase Chain Reaction reacţia de polimerizare în lanţ Definiţie “PCR Xeroxing DNA” “PCR Molecular Photocopier” Reacţia PCR este o tehnică in vitro prin care se realizează amplificarea (replicarea, multiplicarea) enzimatică selectivă a unei anumite regiuni de ADN localizată între două secvenţe ADN cunoscute. Definiţie Este un proces de multiplicare a ADN-ului in vitro bazat pe replicarea ADN ului in vivo Principiu Kary Mullis et al. (1983/1985) Premiul Nobel pentru chimie (1993) Principiul replicării unui segment de ADN utilizînd doi primeri a fost descris de Gobind Khorana, încă din 1971. ADN-ului in vivo. Înainte de apariţia acestei tehnici puteau fi obţinute doar cantităţi infime de copii ale unei anumite secvenţe. Importanţă Invenţia lui Mullis a revoluţionat acest domeniu oferind posibilitatea multiplicării unui fragment de ADN de interes. Poate fi utilizată ca tehnică Tehnicile PCR sunt esenţiale pentru multe procedee utilizate astăzi: • clonarea unor fragmente specifice de ADN, • secvenţierea fragmentlor de interes • detecţia şi identificarea genelor pentru Aplicaţii pregătitoare sau analitică diagnosticare sau investigaţie medicală sau criminalistică, • investigarea modelelor de expresie genică • etc. În ultimii ani, au fost iniţiate cercetări în domenii noi precum: • controlul autenticităţii produselor alimentare, • detecţia ADN-ului modificat genetic, • detecţia microbiologică.

description

Reactia PCR si Electroforeza

Transcript of PCR Si Elecroforeza

Page 1: PCR Si Elecroforeza

5/19/2015

1

BiotehnologiiBiotehnologiiPCR

Polymerase Chain Reaction ≡ reacţia în lanţ a polimerazeiPolymerase Chain Reaction ≡ reacţia de polimerizare în lanţ

Definiţie

“PCR ≡ Xeroxing DNA”

“PCR ≡ Molecular Photocopier”

Reacţia PCR este o tehnică in vitroprin care se realizează amplificarea (replicarea, multiplicarea) enzimatică selectivă a unei anumite regiuni de ADN localizată între două secvenţe ADN cunoscute.

Definiţie

Este un proces de multiplicare a ADN-ului in vitro bazat pe replicarea ADN ului in vivo

Principiu

Kary Mullis et al.(1983/1985)

Premiul Nobel pentru chimie (1993)

Principiul replicării unui segment de ADN utilizînd doi primeri a fost descris de Gobind Khorana, încă din 1971.

ADN-ului in vivo.

Înainte de apariţia acestei tehnici puteau fi obţinute doar cantităţi infime de copii ale unei anumite secvenţe.

Importanţă

Invenţia lui Mullis a revoluţionat acest domeniu oferind posibilitatea multiplicării unui fragment de ADN de interes.

Poate fi utilizată ca tehnică

Tehnicile PCR sunt esenţiale pentru multe procedee utilizate astăzi: • clonarea unor fragmente specifice de ADN, • secvenţierea fragmentlor de interes• detecţia şi identificarea genelor pentru

Aplicaţii

pregătitoare

sau

analitică

diagnosticare sau investigaţie medicală sau criminalistică,

• investigarea modelelor de expresie genică • etc.

În ultimii ani, au fost iniţiate cercetări în domenii noi precum:• controlul autenticităţii produselor

alimentare,• detecţia ADN-ului modificat genetic,• detecţia microbiologică.

Page 2: PCR Si Elecroforeza

5/19/2015

2

AplicaţiiMarkerii moleculari

Markerul molecular este reprezentat de un fragment (regiune) dinmolecula de ADN care permite deosebirea/identificarea• unui individ (separarea de alţi indivizi sau apartenenţa la un anumit

grup sau categorie)• unui caracter fenotipic (anatomic, morfologic)• unui caracter biochimic• unui caracter molecular (alt fragment/regiune de ADN).

Practic, se poate afirma că markerul molecular este asociat individului/caracterului.

Fragmentul de ADN poate avea• mărime (număr de nucleotide)• structură (secvenţă nucleotidică)• rol genetic (codificator sau ne-)• localizare la nivelul genomului (poziţie/locus)foarte variabile.

Poziţia markerului la nivelul genomului poate sau nu să fie cunoscută.

Metodele de studiu/analiză bazate pe markeri moleculari sunt deasemenea foarte variate.

AplicaţiiMarkerii moleculari

AplicaţiiMarkerii moleculari

AplicaţiiMarkerii moleculari

AplicaţiiMarkerii moleculari

AplicaţiiMarkerii

Page 3: PCR Si Elecroforeza

5/19/2015

3

Aplicaţii Aplicaţii

Markeri moleculari

Tehnică

Multiplicarea fragmentului de interes se realizează prin repetarea unui ciclu de amplificare/PCR, de 30-50 ori.

Ciclul PCR

Ciclul PCR este compus dintr-o succesiune de 3 etape:

1 – denaturare (denaturation)2 – alipire (annealing)3 – extensie (extension)

• denaturarea ADN-ului – temperaturi înalte pentru transformarea ADN-ului dublu

catenar în ADN monocatenar

• alipirea (hibridarea moleculară) a două secvenţe oligonucleotidice folosite ca

primeri, la regiunea de ADN ţintă

~ 95 °C

~ 50-60 °C

Ciclul PCR

• extensia lanţului ADN prin adiţie de nucleotide la primeri

Aceste etape constituie un ciclu

~ 72 °C

... repetitiv... de diferite niveluri de temperatură

x

30-45(în general)

Ciclul PCR

Denaturarea iniţială 95 °C câteva minute (2-5-10)

Denaturarea 94-95 °C 30’’Alipirea 50-65 °C 30’’Extensia 72 (60) °C 60’’

Extensia finală 72 (60) °C câteva minute (5-10)

x 30-45

Page 4: PCR Si Elecroforeza

5/19/2015

4

Secvenţa/segmentul ţintă de ADN

MgCl2

+

Reactivi

Nucleotide libere (dNTPs)

ADN polimerază termostabilă (frecvent Taq DNA polymerase)

Primeri

> 90 °C

Cele două catene complementare se separă odată cu creşterea temperaturii - ruperea legăturilor de hidrogen existente între bazele azotate.

Ciclul 1Denaturarea

Reacţia este completă atunci când întreg ADN-ul dublu catenar devine monocatenar.

Temperatura de renaturare/alipire este influenţată de lungimea segmentului, tipul de solvent, concentraţia sărurilor şi pH-ul,proporţia C/G şi T/A .

Ciclul 1‘Alipirea’

!!! Temperatura de alipire

Cei doi primeri au secvenţe relativ scurte, diferite între ele şi complementare unor situri de recunoaştere ce flanchează segmentul de ADN ţintă care trebuie amplificat.

hibridare moleculară prin formarea legăturilor de hidrogen

Ciclul 1‘Alipirea’

Cu cât aceste legături sunt mai stabile, cu atât vor rezista mai mult (este cazul primerilor care se potrivesc perfect pe secvenţa matriţă de ADN). După hibridare ADN polimeraza începe ataşarea nucleotidelor în continuarea primerilor. După ataşarea câtorva nucleotide, legăturile devin foarte stabile.

hibridare moleculară prin formarea legăturilor de hidrogen

Etapa presupune extinderea primerilor de-a lungul secvenţei ţintă.Extinderea este realizată de ADN polimerază în prezenţa nucleotidelor libere.Are loc duplicarea materialului ţintă iniţial.

Ciclul 1Extensia

Temperatura ideală pentru activitatea Taq ADN polimerazei este de 72 °C.

Ciclul 1Extensia

Page 5: PCR Si Elecroforeza

5/19/2015

5

Denaturarea

Ciclul 2

AlipireaExtensia

Ext

ensi

a

Ciclul 3

Ciclul 4 Ciclurileulterioare

vs.

Aparatură

Secvenţa ţintă de ADN/Extractul de ADN

Primerii

Elementele principale ale PCR

ADN polimeraza

Soluţia tampon

MgCl2

dNTPs

Numărul de cicluri şi efectul de plafonare

Laborator

Page 6: PCR Si Elecroforeza

5/19/2015

6

Două mari inovaţii au permis automatizarea procesului PCR:

• crearea (1986) unor băi termice, a căror temperatură poate fi rapid

Aparatură

crescută sau coborâtă în mod automat şi programat; aceste instrumente se numesc “thermal cyclers” sau maşini PCR şi pot avea la bază principii de funcţionare diferite

• introducerea (1988) ADN polimerazelor termostabile; astfel, cantitatea de ADN polimerază repartizată iniţial poate acţiona de-a lungul mai multor cicluri PCR ale unui protocol; de asemenea, nivelurile de temperatură utilizate sunt mai mari favorizând specificitatea reacţiei de amplificare

În principiu, amplificarea PCR se poate desfăşura dacă există cel puţin o copie intactă a secvenţei ţintă.

Orice defect al moleculei ţintă va bloca amplificarea.

Secvenţa ţintă/matriţă(template)

Mărimea secvenţei ţintă poate fi cuprinsă între 0,1 până la câteva kilobaze.

Deşi o probă nu trebuie să fie înalt purificată, eliminarea unor contaminanţi ca formalină, agenţi de chelatizare cu Mg2+ şi detergenţi este esenţială pentru desfăşurarea procesului de amplificare.

Sunt construcţii oligonucleotidice (16-30 nucleotide)

• cu secvenţă complementară unor situri de recunoaştere ce flanchează fragmentul de ADN ţintă (capetele 5’)

PrimeriiDefiniţie şi rol

• care prezintă un capăt 3’OH liber, necesar pentru iniţierea activităţii ADN polimerazei

PrimeriiSpecificitate

Primerii reprezintă una dintre componentele ce oferă specificitate reacţiei PCR.

Secvenţa primerilor determină: • poziţia şi lungimea produsului de amplificare

PrimeriiDesign

poziţia şi lungimea produsului de amplificare• temperatura de hibridare/alipire• cantitatea de produs obţinută (Innis şi Gelfand, 1994)

Un design necorespunzător al primerilor poate duce la:• obţinerea unor cantităţi reduse de produs • amplificare nespecifică • lipsa produsului aşteptat • obţinerea unor rezultate fals pozitive/negative

Concentraţiile de 1 μM în reacţiile PCR sunt suficient pentru 30 cicluri de amplificare.

Page 7: PCR Si Elecroforeza

5/19/2015

7

Lungimea primerilorSecvenţa de la capătul 3’Temperatura de denaturare (Tm)Selecţia primerilorSpecificitateaPrimeri cu secvenţe complementareConţinutul G/C şi secvenţele polipirimidinice (T C) sau polipurinice (A G)

PrimeriiDesign

Conţinutul G/C şi secvenţele polipirimidinice (T, C) sau polipurinice (A, G)

La proiectarea primerilor trebuie evitată:utilizarea secvenţelor polibazice (ex. poli G) • secvenţelor complementare în cadrul aceluiaşi primer• motivelor repetitive• secvenţele invers repetate• utilizarea secvenţelor complementare altor primeri• utilizarea primerilor cu secvenţe complementare (determină

formarea primer-dimerilor)

Capătul 3’ al primerilor trebuie să conţină baze G/C.

Temperatura de alipire a primerilor, calculată în momentul proiectării acestora, trebuie confirmată în mod practic (prin

!!! Temperatura de alipire trebuie să fie suficient de ridicată astfelîncât hibridarea (primeri – ADN ţintă) să se realizeze doar întresecvenţe perfect complementare.*

PrimeriiDesign

trebuie confirmată în mod practic (prin amplificări).

Optimizarea acestui parametru se face empiric – reacţii cu niveluri ale temperaturii de alipire care cresc/scad cu 2 °C.

Utilizarea:• unei temperaturi de alipire prea mici determină apariţia produşilor nespecifici• unei temperaturi de alipire prea mari are ca rezultat imposibilitatea alipirii primerilor şi deci lipsa amplificării

Iniţial a fost folosită o polimerază izoltă din E. coli. Nivelul redus de temperatură (37 °C) favoriza hibridarea nespecifică a primerilor şi obţinerea produşilor nedoriţi.

Utilizarea ADN polimerazei rezistentă la temperaturi ridicate uşurează mult desfăşurarea reacţiei PCR deoarece adăugarea enzimei după fiecare ciclu nu mai este necesară.

ADN polimeraza

Prima ADN polimerază termostabilă utilizată a fost Taq ADN polimeraza (descrisă pentru prima dată în 1988).

izolată din bacteria Thermus aquaticus

Yellowstone National Park (SUA) la temp. ~ 85 °C

temperatura optimă de lucru pentru această enzimă este de 70-80 °C

ADN polimerazele comerciale sunt recombinate ex. AmpliTaq DNA Polymerase – gena Taq DNA polimerazei introdusă în E. coli

ADN polimeraza

AmpliTaq Gold DNA Polymerase (Hot Start PCR)

Pyrococcus furiosus - Pfu polimeraza

Pe lângă reactivii direct implicaţi în reacţia PCR, este necesară prezenţa unei soluţii tampon în mediul de reacţie.

Compoziţia acestei soluţii variază în funcţie de caracteristicile enzimei utilizate, majoritatea producătorilor de enzime comercializând şi soluţia tampon optimă pentru acestea.

l i i li b f (

Soluţia tampon(reaction buffer)

Soluţia tampon se comercializează sub formă concentrată (10x sau 5x).

Cele mai utilizate soluţii tampon pentru ADN polimeraza conţin: 10 mM Tris, pH 8,3; ioni de amonui şi/sau potasiu (ex. 50 mM KCl); ioni de magneziu (1,5-2,5 mM MgCl2); bovine serum albumine (BSA).

Se mai pot adăuga şi alte substanţe (ex. PVP, DMSO, PEG 6000, formamidă, glicerol, detergenţi neionici) care au rolul de a creşte specificitatea (doar produsul dorit) şi eficienţa reacţiei (cantitate mai mare de produs PCR).BSA oferă rezultate mai bune decât alţi adjuvanţi (DMSO sau glicerol) şi nu prezintă efecte inhibitoare.

Prezenţa cationilor divalenţi este critică. Concentraţia de MgCl2 în amestecul final de reacţie este cuprinsă de obicei între 0,5 şi 5,0 mM, concentraţia optimă determinându-se empiric pentru fiecare caz în parte.

Ionii de Mg2+:

MgCl2

• formează un complex solubil cu nucleotidele, care este esenţial pentru încorporarea acestora

• stimulează activitatea polimerazei.

În general, o concentraţie redusă de Mg2+ are ca rezultat acumularea în cantităţi reduse a produsului de reacţie în timp ce concentraţia ridicată de Mg2+ favorizează acumularea produşilor nespecifici (datorită alipirii greşite a primerilor) sau poate inhiba activitatea polimerazei.

Este importantă evitarea concentraţiilor ridicate de agenţi de chelatizare (ex. EDTA) sau gupări ionice încărcate negativ (ex. fosfaţi în soluţia ADN) – blochează ionii de Mg2+.

Page 8: PCR Si Elecroforeza

5/19/2015

8

Nucleotidele constituie elementele de bază ale moleculei de ADN-ului.

Concentraţia acestora trebuie să fie cuprinsă între 20 şi 200 μM pentru fiecare din cele patru tipuri (A, T, C, G), iar concentraţiile acestora trebuie să fie echivalente pentru a reduce erorile de incorporare.

dNTPs

Numărul de cicluri necesar pentru producerea unei cantităţi detectabile dintr-o secvenţă ţintă de ADN depinde, în principal, de concentraţia iniţială a secvenţei respective.

Teoretic, numărul de copii ale unei secvenţe ţintă se dublează la

Nr. de cicluriEfectul de plafonare

fiecare ciclu de amplificare. Astfel, după n cicluri vom avea 2n copii ale moleculei iniţiale. În practică, eficienţa amplificării este de peste 90%.

Teoretic, pentru amplificarea a 50 de molecule ţintă sunt recomandate 40-45 cicluri PCR, în timp ce doar 25-30 cicluri sunt suficieante pentru amplificarea a 3x105 molecule.

Un alt fenomen caracteristic amplificării PCR este efectul de plafonare (plateau effect) – modificarea ratei exponenţiale de acumulare a produsului PCR.

Cauzele plafonării: • degradarea reactivilor (ex. polimerază, nucleotide), • consumarea acestora (ex. primeri - în cazul produşilor scurţi,

nucleotide - în cadrul produşilor lungi), • concurenţa produşilor nespecifici

Nr. de cicluriEfectul de plafonare

• concurenţa produşilor nespecifici• etc.

În practică, chiar şi mai puţin de 10 copii ale secvenţei ţintă pot fi amplificate, necesitând însă mai multe cicluri de amplificare pentru detectarea unui semnal în urma electroforezei în gel.

În cazul în care concentraţia secvenţei ţintă este redusă reamplificarea poate da rezultate mai bune decât adăugarea unor cicluri suplimentare.

Nr. de cicluriEfectul de plafonare

Contăminări foarte reduse cu ADN pot determina amplificarea unor secvenţe nedorite care determină apariţia erorilor (rezultate fals pozitive).

De aceea, este esenţială desfăşurarea activităţilor într-un mediu (laborator) lipsit de ADN.

Contaminarea“Good laboratory practice”

Surse potenţiale de contaminare pot fi uşor întâlnite în laborator: probele, personalul, instalaţia de aer condiţionat, echipamentele şi reactivii.

Agenţii contaminanţi pot fi reprezentaţi de:• produşi de amplificare rezultaţi din reacţiile PCR anterioare (carry-over

contamination)• contaminare între probe înainte de analiză (cross-contamination)• ADN rezultat din pregătirea probelor anterioare• diferite substanţe (reactivi) specifice unor activităţi desfăşurate în cadrul

laboratorului, dar care constituie inhibitori pentru reacţia PCR • produşi degradaţi rezultaţi în urma proceselor de decontaminare• etc.

Primele trei tipuri de agenţi contaminanţi produc rezultate fals pozitive, în timp ce ultimele două cauzează rezultate fals negative.

Măsuri de prevenire a contaminărilor:• existenţa spaţiilor de lucru separate fizic, dotate cu echipament dedicat,

reduce riscul contaminării;• respectarea strictă a normelor de decontaminare (decontaminare cu UV,

curăţarea suprafeţelor cu hipoclorit/etanol, prevenirea aerosolilor etc.) este o condiţie esenţială pentru reducerea ratei de apariţie a rezultatelor fals pozitive; utilizarea metodelor biochimice de

i ( U il DNA l d DN I)

Contaminarea“Good laboratory practice”

prevenire (ex. Uracil-DNA glycosydase, DNaza I).• utilizarea corespunzătoare a mănuşilor şi halaltelor de laborator, • utilizarea soluţiilor, reactivilor, materialelor, echipamentelor şi

consumabilelor libere de contaminanţi;• protocoalele de lucru trebuie să includă întodeauna probe de control.

Probele de control corespunzătoare permit validarea rezultatelor analitice obţinute:• probe de control pozitive – eficienţa extracţiei şi amplificării ADN-ului;• probe de control negative – contaminarea poate avea loc în timpul izolării şi

purificării ADN-ului ţintă, precum şi în timpul pregătirii amestecului de reacţie. Introducerea probelor de control negative pentru amestecul de reacţie este necesară pentru a indica tipurile de contaminare menţionate anterior.

Page 9: PCR Si Elecroforeza

5/19/2015

9

Reactivii esenţiali sunt: apă, soluţie tampon de reacţie, ADN polimerază termostabilă, primeri oligonucleotidici, nucleotide, secvenţă ţintă şi ioni de magneziu.

În general, toţi reactivii cu excepţia ADN-ului, sunt amestecaţi separat, obţinându-se un volum total suficient pentru toate reacţiile. Acest amestec se numeşte master mix.

Pregătirea amestecului de reacţie (master mixul)

Master mixul este apoi distribuit în medii de reacţie seperate, pentru fiecare probă în parte.

Activităţile specifice trebuie să se desfăşoare în spaţii (cât mai) curate şi sterile, iar temperatura la nivelul reactivilor trebuie să fie redusă.

PROs:• se poate asigura uniformitatea calitativă şi canttativă pentru fiecare reacţie

dintr-o serie de analize;• se reduce riscul contaminării volumului iniţial şi implicit a celor distribuite;• se utilizează volume mai mari;• scade numărul operaţiunilor scade, economisindu-se timp şi materiale.

Utilizarea unei soluţii mastermix reduce riscul de contaminare şi îmbunătăţeşte performanţele.

Pregătirea amestecului de reacţie (master mixul)

Produşii de amplificare sunt copii ale secvenţei/ segmentului ţintă.

Lungimea produsului de

Produşii de reacţie/produşii PCR/ampliconii

g pamplificare este dată de distanţa dintre cei doi primeri.

Principalii produşi ai acestei reacţii - copiile secvenţei ţintă - sunt segmente dublu catenare de ADN a căror terminaţii corespund capetelor 5’ ale primerilor oligonucleotidici.

Produşii nespecifici

Produşii specifici şi nespecifici

Produşii specifici Primer-dimeri

BiotehnologiiElectroforeza înElectroforeza în

gel şi marcarea cuEtBr

Electroforeza în gel şimarcarea cu EtBr

Page 10: PCR Si Elecroforeza

5/19/2015

10

Electroforeza în gel este o metodă de separare a (macro)moleculelor (ex. ADN, proteine) în funcţie de mărime, structură, încărcătură electrică (precum şi alte proprietăţi fizice).

se realizează într-o

Separarea electroforeticăDefiniţie

electrophoresis (lb. engleză)

electro ≡ electricitate phoros (lb. greacă) ≡ “to carry across”

se realizează într omatrice poroasă (gel),

sub influenţa curentului electric

Mărimea (macro)moleculelor separate se determină prin comparare cu molecule de mărimi cunoscute.

Electroforeza în gel este o tehnică în cadrul căreia (macro)moleculele sunt forţate să străbată o matrice poroasă (i.e. gelul), sub influenţa curentului electric. Mişcarea este determinată de curentul electric (V, mA) aplicat electrozilor poziţionaţi la ambele capete ale gelului.

Separarea electroforeticăDefiniţie

Separarea/distanţa străbătută în unitatea de timp şi implicit viteza de deplasare depind de:• (macro)moleculelor ce trebuie separate – mobilitatea electroforetică

determinată în principal de încărcătura electrică şi mărime, dar şi de configuraţia spaţială etc.

• mediului de electroforeză – tipul şi concentraţia gelului şi a soluţiei tampon

• intensitatea/tensiunea c.e. aplicat.

... proces similar trecerii particulelor printr-o sită

(moleculară)

Electroforeza în gelPrincipiu

O gamă largă de macromolecule biologice importante (ex. aminoacizi, peptide, proteine, nucleotide şi acizi nucleici) posedă grupări ionizate care, la orice valoare a pH-ului, sunt prezente în soluţii sub formă de cationi (+) sau anioni (-). Sub influenţa curentului electric particulele vor migra înspre catod (-) sau înspre anod (+), în funcţie de natura încărcăturii.

Sarcina electronegativă a ADN-ului este dată de moleculele dezahar şi radicalii fosfaţi din cadrul nucleotidelor.

Viteza de deplasare a moleculelor în interiorul aceleiaşi matrici poroase (i.e. gelul de agaroză) este determinată proprietăţile molecululelor respective.

Electroforeza în gelPrincipiu

Tehnica este relativ simplă şi rapidă.

Matricea poroasă (gelul) are rolul de a încetini mişcarea (macro)moleculelor – apare forţa de frecare. Încetinirea mişcării determină separarea particulelor în funcţie de mărime, moleculele de ADN de dimensiuni mici străbătând mai uşor matricea (gelul) comparativ cu cele de dimensiuni mari.

Particulele încărcate electric (ionii) se deplasează între doi electrozi în funcţie de încărcătura electrică:• cationii (ionii +) spre catod (electrodul -)• anionii (ionii -) spre anod (electrodul +).

Electroforeza în gelPrincipiu

( ) p ( )

Moleculele se deplasează prin mediul poros (reprezentat de gel).

Viteza (rata) de migrare depinde în principal de mărimea moleculelor (fragmentele de ADN).

Proba analizată (produsul PCR etc.)AgarozăSoluţie tampon (buffer) de electroforezăSoluţie tampon de încărcare (loading buffer)ADN standard (marker/ladder)

l d

Electrof. în gel de agarozăMateriale şi metodă

Pregătirea geluluiÎncărcarea probelor

Migrarea (electroforeza ppz.)Marcarea

Vizualizarea

Soluţie de EtBr

+

FlaconCuptor cu microundeTava pentru gel (rack, gel casting tray)Matriţă pentru godeuri (comb)Pipete micrometrice şi vărfuri sterileCuva (tancul) de electroforezăSursa de c.e.MănuşiRecipient pentru vopsireAparat de vizualizare (transiluminator) şi

înregistrare (fotografiere)

Page 11: PCR Si Elecroforeza

5/19/2015

11

Electrof. în gel de agarozăMateriale şi metodă

Încărcarea probelor

Separarea se poate desfăşura la tensiuni diferite, în funcţie de gradul de separare dorit şi de timpul disponibil.

Orientativ, valoarea voltajului aplicat este de ~5-10 V/cm, raportat la distanţa dintre cei doi electrozi). Odată cu creşterea voltajului aplicat, rata de migrare creşte. Rata de migrare a fragmentelor mari creşte mai mult comparativ cu cea a fragmentelor mai mici.

Separarea

În cazul produşilor PCR mici, separarea este mai bună şi benzile sunt mai clare dacă migrarea se face rapid. Migrarea la tensiuni mici determină difuzarea macromoleculelor în gel, iar separarea este mai slabă.

Pentru vizualizarea/identificarea moleculelor separate prin electroforeză este necesară marcarea acestora.

Marcarea (staining)

Substanţe de intercalare • bromură de etidiu (EtBr), GelRed, GelGreen, SYBR Safe etc.

il t i iMarcarea

Sonde de hibridare

• silver staining

• izotopi radioactivi (32P)• antigeni/anticorpi (digoxigenina)• fluorocromi

EtBr are proprietatea de a se intercala în cadrul unei molecule de ADNdc. Odată cu intercalarea, fluorescenţa moleculeor de EtBr creşte semnificativ.

EtBr este o substanţă mutagenă/teratogenă, deci trebuie

Marcarea (staining)

manipulată cu foarte mare atenţie. Utilizare:• se poate adăuga la pregătirea gelului• după migrare gelul este introdus într-o soluţie de EtBr.

Soluţie stoc 10 mg/ml

concentraţie finală: • 0,5 µg/ml• 1 µg/ml• etc.

Cuvă şi soluţie de marcare

cu EtBr

Marcarea (staining)

Page 12: PCR Si Elecroforeza

5/19/2015

12

Vizualizarea

Cantitatea minimă de ADN care poate fi detectată prin fotografierea gelurilor marcate cu EtBr este de aproximativ 2 ng dispuse într-o bandă de 0,5 cm lăţime. Dacă într-o bandă de această dimensiune sunt mai mult de 500 ng ADN, banda este supraîncărcată iar rezultatul vizualizării este o pată (smearing).

Moleculele de EtBr devin florescente în prezenţa luminii (radiaţiei) UV.

• Sisteme digitale • Camere foto speciale

Documentarea rezultatelor

Interpretarearezultatelor

Benzile corespunzătoare unor probe diferite care parcurg aceeaşi distanţă conţin molecule care au străbătut gelul cu aceeaşi viteză. Aceasta înseamnă că moleculele au auproximativ aceeaşi mărime.