ELETTROFORESI

L’elettroforesi è una tecnica analitica di laboratorio ampiamente utilizzata in biochimica, biologia molecolare e altre discipline scientifiche per separare molecole in base alle loro dimensioni, forma e carica elettrica. Questo metodo è applicato per analizzare campioni biologici, come proteine, acidi nucleici (DNA e RNA) e altri composti chimici.

Il principio alla base dell’elettroforesi si basa sulla migrazione differenziale di particelle cariche in un campo elettrico. Durante il processo, un campione viene caricato su un supporto solido, come gel di agarosio o poliacrilammide, che funge da matrice porosa attraverso la quale le molecole si muovono. Questo supporto viene poi immerso in un tampone elettroforetico che consente il passaggio di una corrente elettrica.

Quando viene applicato un campo elettrico, le molecole cariche presenti nel campione iniziano a muoversi verso l’elettrodo con carica opposta. La velocità di migrazione delle molecole dipende da diversi fattori, tra cui la carica, la forma e le dimensioni delle molecole stesse, oltre alle proprietà del gel e alla forza del campo elettrico applicato. In generale, le molecole più piccole e più cariche migrano più velocemente rispetto a quelle più grandi e meno cariche.

Esistono diverse varianti di elettroforesi che si differenziano per il tipo di supporto utilizzato, il campo elettrico applicato e la preparazione del campione. Alcuni esempi includono:

1. Elettroforesi su gel di agarosio: comunemente utilizzata per separare DNA e RNA, la matrice di agarosio è caratterizzata da pori più ampi che consentono una separazione efficace delle molecole più grandi.

2. Elettroforesi su gel di poliacrilammide: adatta per la separazione di proteine e acidi nucleici di dimensioni ridotte, il gel di poliacrilammide presenta pori più piccoli che offrono una maggiore risoluzione.

3. Elettroforesi bidimensionale (2D): combinando l’elettroforesi isoelettrica (IEF) e l’elettroforesi su gel di poliacrilammide-SDS (SDS-PAGE), questa tecnica consente di separare proteine basandosi sia sul loro punto isoelettrico che sulle loro dimensioni.

4. Capillary electrophoresis (CE): una tecnica ad alta risoluzione in cui le molecole vengono separate in un capillare riempito con un polimero viscoso, offrendo una maggiore efficienza e velocità di separazione.

L’elettroforesi è spesso accoppiata con altre tecniche analitiche, come la spettrometria di massa e la Western blot, per identificare e quantificare le molecole separate. Grazie alla sua versatilità e sensibilità, l’elettroforesi è diventata uno strumento fondamentale per la ricerca e l’analisi in svariati campi scientifici, tra cui la genetica, la biologia molecolare, la biochimica e la diagnostica medica.

Nella diagnostica medica, l’elettroforesi viene utilizzata per identificare e quantificare le proteine plasmatiche e le frazioni proteiche del siero, come albumina e globuline. Queste analisi possono rivelare anomalie nella composizione delle proteine, che possono essere associate a diverse patologie, come malattie del fegato, renali, infiammatorie e immunologiche.

Inoltre, l’elettroforesi è impiegata nella ricerca sulle malattie genetiche, permettendo di analizzare mutazioni nel DNA e RNA, così come nell’ingegneria genetica e nella biologia sintetica, dove viene utilizzata per la verifica e la purificazione di sequenze di DNA ricombinante. L’elettroforesi è inoltre impiegata per analizzare campioni ambientali e alimentari, contribuendo a monitorare la qualità e la sicurezza di prodotti e risorse naturali.

Per migliorare ulteriormente la risoluzione e l’accuratezza dell’elettroforesi, sono state sviluppate diverse tecniche di perfezionamento, tra cui:

1. Pulsed-field gel electrophoresis (PFGE): una variante dell’elettroforesi su gel che utilizza campi elettrici pulsati per separare molecole di DNA di grandi dimensioni. Questa tecnica è particolarmente utile per il fingerprinting di DNA e l’analisi di genomi complessi.

2. Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) e temperature gradient gel electrophoresis (TGGE): queste tecniche utilizzano gradienti di denaturazione o di temperatura per separare acidi nucleici sulla base della loro stabilità termodinamica e del loro punto di fusione.

3. Native gel electrophoresis: a differenza delle tecniche denaturanti, questa tecnica permette di analizzare le proteine mantenendo le loro strutture tridimensionali native, consentendo la separazione sulla base di forma e carica elettrica.

In sintesi, l’elettroforesi è una tecnica analitica versatile e potente che consente la separazione di molecole in base alle loro dimensioni, forma e carica elettrica. Viene utilizzata in un’ampia gamma di applicazioni scientifiche e mediche, contribuendo significativamente alla comprensione dei meccanismi biologici, alla diagnosi e al monitoraggio delle malattie, nonché al controllo della qualità e alla sicurezza di prodotti e risorse naturali.