Le processus d’électrophorèse utilise un champ de charge électrique pour séparer les particules chargées. Il est couramment utilisé en biologie pour séparer des molécules d’ADN ou de protéines. Diverses procédures peuvent être utilisées, selon le type et la taille des molécules à séparer, mais toutes les procédures nécessitent une source de charge, un support et une solution tampon.
Toutes les procédures d’électrophorèse séparent les molécules en fonction de leur charge et de leur taille. Un champ électrique est appliqué aux molécules et, comme les molécules sont chargées électriquement, il en résulte une force agissant sur les molécules. Plus la charge de la molécule est élevée, plus la force appliquée par le champ électrique est grande et plus la molécule se déplacera loin dans le support. La taille affecte également la distance à laquelle une molécule se déplacera – une grosse molécule ne se déplacera pas aussi loin qu’une petite molécule avec la même charge. Le rapport charge/masse d’une molécule détermine la distance à laquelle elle se déplace dans le support.
Divers types de gels sont le support le plus couramment utilisé pour l’électrophorèse. Les gels peuvent être sous forme de plaque ou de tube. Les plaques de gel permettent d’analyser de nombreux échantillons en même temps, c’est donc la méthode la plus couramment utilisée dans les laboratoires. Les gels en tube, cependant, permettent une meilleure résolution des résultats des échantillons, ils sont donc parfois un meilleur choix pour l’électrophorèse des protéines.
Le gel d’agarose est une substance couramment utilisée pour l’électrophorèse de l’ADN et d’autres acides nucléiques. L’agarose crée une grande structure de pores, de sorte que les grosses molécules qui doivent souvent traverser le gel pour analyser l’ADN peuvent se déplacer plus facilement. Cependant, un type de gel différent est généralement utilisé si l’objectif est de séquencer des molécules d’ADN plus petites. Ce gel, appelé gel de polyacrylamide dénaturant ou simplement gel de séquençage, donne des résultats avec une résolution beaucoup plus élevée. Les résultats permettent à un scientifique de distinguer deux segments d’ADN qui ne diffèrent que par une paire de bases.
Les gels d’acrylamide sont généralement utilisés pour la séparation des protéines. Le processus le plus courant est appelé électrophorèse sur gel de polyacrylamide et de dodécyl sulfate de sodium (SDS-PAGE). Le SDS est un détergent qui dénature les protéines. Le gel est traité avec un tampon qui contient une couche d’ions à faible mobilité et une couche d’ions à haute mobilité. Ces couches aident à séparer les protéines en fonction de leur taille. Les protéines sont également parfois traitées dans des gels natifs, qui ne dénaturent pas les protéines.
Deux techniques plus avancées sont l’électrophorèse capillaire et 2-D. La procédure capillaire force les molécules à travers un tube capillaire avec la charge électrique et donne des résultats très précis. L’électrophorèse 2-D sépare les molécules le long d’un axe x et d’un axe y. Les molécules sont séparées par taille le long d’un axe et par charge le long de l’autre axe.