elettroforesi su gel mappa concettuale

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L'elettroforesi su gel è una tecnica di laboratorio che separa molecole di DNA, RNA o proteine in base a dimensione e carica, sfruttando la migrazione in un campo elettrico attraverso una matrice porosa. La mappa illustra i principi fisici, i tipi di gel, il protocollo sperimentale, i marcatori di peso molecolare, i metodi di visualizzazione e le principali applicazioni, dalla verifica di estrazioni di DNA all'analisi dei frammenti di restrizione.

Come funziona la separazione
In un campo elettrico le molecole cariche si spostano verso l'elettrodo di segno opposto. Il DNA, grazie ai gruppi fosfato, ha carica negativa costante e migra verso l'anodo positivo. La matrice di agarosio forma una rete porosa che rallenta le molecole in modo proporzionale alla loro dimensione: i frammenti piccoli corrono più veloci, quelli grandi restano vicini ai pozzetti. Poiché il rapporto carica/massa del DNA è quasi costante, la separazione dipende soprattutto dalla lunghezza in coppie di basi. Per le proteine, invece, la carica nativa varia, quindi si usa il SDS che le denatura e conferisce una carica negativa uniforme, rendendo la migrazione proporzionale alla massa molecolare.

Agarosio o poliacrilamide
La scelta del gel dipende dal campione e dalla risoluzione richiesta. L'agarosio è semplice da preparare, poco costoso e ideale per acidi nucleici da alcune decine a migliaia di coppie di basi; aumentando la concentrazione si separano meglio i frammenti piccoli. Il poliacrilamide offre pori più fini e risoluzione molto più alta, adatto a distinguere molecole che differiscono di pochi nucleotidi o amminoacidi, ed è lo standard per le proteine con la tecnica SDS-PAGE. Il poliacrilamide richiede però più attenzione nella preparazione, perché il monomero è tossico prima della polimerizzazione, mentre l'agarosio fuso si versa direttamente nella vaschetta e solidifica raffreddandosi.

Leggere un gel
Dopo la corsa il gel viene colorato e fotografato. Le bande visibili rappresentano popolazioni di molecole della stessa dimensione; confrontando la loro posizione con quella delle bande del marcatore si stima la dimensione dei frammenti. Un ladder è una miscela di frammenti di dimensioni note che corre parallelamente ai campioni. Bande sfocate possono indicare troppa tensione o gel troppo concentrato; un alone diffuso può derivare da DNA degradato. Un segnale nel pozzetto suggerisce che il campione non è entrato nel gel, spesso per carica eccessiva o pozzetti danneggiati. L'interpretazione va sempre fatta confrontando campione e controlli nella stessa corsa.

Applicazioni tipiche
L'elettroforesi su gel è un passaggio quotidiano in biologia molecolare. Serve a verificare l'esito di un'estrazione di DNA o di una PCR, mostrando se la banda attesa è presente e della dimensione giusta. Nell'analisi dei frammenti di restrizione permette di confrontare profili di digestione, base del fingerprinting genetico usato in ambito forense e diagnostico. In preparazione al clonaggio, i frammenti separati possono essere recuperati dal gel e purificati. Nell'elettroforesi su gel in campo pulsato, con campo elettrico che cambia direzione, si separano anche molecole molto grandi come cromosomi interi di microrganismi.