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Elektrophorese in der Labormedizin

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Steckbrief

Die Elektrophorese ist eine Analysemethode zur Trennung und Quantifizierung geladener Teilchen (Ionen). Durch das Anlegen einer Gleichspannung bewegen die Ionen sich im elektrischen Feld und trennen sich u.a. anhand Ihrer Größe und Ladungsdichte auf (siehe physikalische Grundlagen).

Bei der Serumproteinelektrophorese werden die Proteine des Serums mittels nativer Gelelektrophorese aufgetrennt. Sie wird auf einem Trägermaterial (Zelluloseacetat- oder Agarosegel) durchgeführt.

Mithilfe der SDS-Gelelektrophorese können Proteine anhand ihrer Molekülmassen aufgetrennt werden. Hierzu wird ein diskontinuierliches Acrylamidgel (bestehend aus Sammel- und Trenngel) als Trägermaterial genutzt.

Image description
Aufbau einer SDS-Gelelektrophorese

Zur Auftrennung von Proteinen werden diese in Taschen des Sammelgels (oberer Teil des Gels) aufgetragen. Die durch SDS negativ geladenen Proteine wandern in Abhängigkeit von ihrem Molekulargewicht mehr oder weniger schnell in Richtung der Anode (positive Elektrode).

(Quelle: Horn, Biochemie des Menschen, Thieme, 2020)

Bei der isoelektrischen Fokussierung werden die Proteine entsprechend ihrem isoelektrischen Punkt aufgetrennt.

Bei der Kapillarelektrophorese erfolgt die elektrische Substanztrennung in einer feinen Kapillare, an die eine Spannung von mehr als 1000 V angelegt wird.

Mithilfe der Immunfixationselektrophorese, die im Anschluss an die Serumelektrophorese durchgeführt wird, können monoklonale Antikörper mit hoher Empfindlichkeit nachgewiesen werden.

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    Physikalische Grundlagen

    Definition:
    Elektrophorese

    Unter Elektrophorese versteht man die Auftrennung von in Lösung befindlicher Teilchen (Moleküle) beim Anlegen einer Gleichspannung durch Wanderung in einem Trägermedium.

    Wirkt in einer Lösung ein elektrisches Feld auf geladene Teilchen, dann bewegen sich diese. Bei kleinen Ionen nennt man diese Wanderung im elektrischen Feld Ionophorese, bei großen Teilchen (Proteinen, Nukleinsäuren) Elektrophorese. Die Elektrophorese ist ein wichtiges Werkzeug in der Labormedizin, insbesondere zur Charakterisierung und Trennung von Proteinen.

    Proteine besitzen aufgrund des unterschiedlichen Gehaltes an sauren Aminosäuren (Glutaminsäure und Asparaginsäure) und basischen Aminosäuren (Lysin und Arginin) eine bestimmte, vom pH-Wert der Lösung abhängige Gesamtladung. Bei der isoelektrischen Fokussierung werden Proteine abhängig von ihrer Gesamtladung elektrophoretisch getrennt.

    Densitometrie

    Die Densitometrie ist ein digitales Verfahren zur Messung der Farbdichte, also der Farbmenge pro Flächeneinheit. Im Labor dient sie beispielsweise zur semi-quantitativen Auswertung von (Gel-)Elektrophoresen.

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      zuletzt bearbeitet: 26.01.2023
      Fachlicher Beirat: Dr. rer. nat. Jürgen Hallbach, 24.01.2021
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