Il processo di elettroforesi utilizza un campo di carica elettrica per separare le particelle cariche. È comunemente usato in biologia per separare DNA o molecole proteiche. Possono essere utilizzate varie procedure, a seconda del tipo e delle dimensioni delle molecole da separare, ma tutte le procedure richiedono una fonte di carica, un mezzo di supporto e una soluzione tampone.
Tutte le procedure di elettroforesi separano le molecole in base alla loro carica e dimensione. Un campo elettrico viene applicato alle molecole e, poiché le molecole sono caricate elettricamente, ne risulta una forza che agisce sulle molecole. Maggiore è la carica della molecola, maggiore è la forza applicata dal campo elettrico e più la molecola si muoverà attraverso il mezzo di supporto. Le dimensioni influenzano anche la distanza di spostamento di una molecola: una molecola grande non si muoverà fino a una piccola molecola con la stessa carica. Il rapporto tra carica e massa per una molecola determina quanto lontano si muove attraverso il mezzo di supporto.
Vari tipi di gel sono il mezzo di supporto più comunemente usato per l’elettroforesi. I gel possono essere sotto forma di lastre o tubi. Le lastre di gel consentono di eseguire molti campioni contemporaneamente, quindi sono il metodo più comunemente usato nei laboratori. I gel per provette, tuttavia, consentono una migliore risoluzione dei risultati del campione, quindi a volte sono una scelta migliore per l’elettroforesi delle proteine.
Il gel di agarosio è una sostanza comune utilizzata per l’elettroforesi del DNA e di altri acidi nucleici. L’agarosio crea una grande struttura a pori, quindi le grandi molecole che spesso devono essere fatte passare attraverso il gel per analizzare il DNA possono muoversi più facilmente. Tuttavia, di solito viene utilizzato un diverso tipo di gel se l’obiettivo è il sequenziamento di molecole di DNA più piccole. Questo gel, chiamato gel di poliacrilammide denaturante o semplicemente gel di sequenziamento, fornisce risultati con una risoluzione molto più elevata. I risultati consentono a uno scienziato di distinguere tra due segmenti di DNA che differiscono solo per una coppia di basi.
I gel di acrilammide sono generalmente utilizzati per la separazione delle proteine. Il processo più comune è chiamato elettroforesi su gel di poliacrilammide di sodio dodecil solfato (SDS-PAGE). SDS è un detergente che denatura le proteine. Il gel viene eseguito con un tampone che contiene uno strato di ioni a bassa mobilità e uno strato di ioni ad alta mobilità. Questi strati aiutano a separare le proteine in base alla loro dimensione. A volte le proteine vengono anche eseguite in gel nativi, che non denaturano le proteine.
Due tecniche più avanzate sono l’elettroforesi capillare e 2-D. La procedura capillare forza le molecole attraverso un tubo capillare con la carica elettrica e fornisce risultati altamente accurati. L’elettroforesi 2-D separa le molecole lungo un asse x e un asse y. Le molecole sono separate per dimensione lungo un asse e per carica lungo l’altro asse.