Pcr fingerprint.png gewonnenen DNA-Fragmenten, wobei (1) der Vater, (2) das Kind und (3) die Mutter ist]] Elektrophorese bezeichnet die Wanderung elektrisch geladener Teilchen durch einen als Trägermaterial dienenden Stoff in einem elektrischen Feld.

Die Wanderungsgeschwindigkeit v ist dabei proportional der Feldstärke E und der Ionenladung Q, umgekehrt proportional dem Teilchenradius r und der Viskosität η des Stoffes. Bei der Gelelektrophorese spielt auch das Verhältnis zwischen dem Teilchenradius und der Porenweite des als Trägermedium dienenden Gels eine Rolle, weil das Gel als Molekularsieb wirkt, so dass sich ein größerer Teilchenradius stärker hemmend auf die Wanderungsgeschwindigkeit auswirkt, als nur durch die Viskosität alleine zu erwarten wäre. Durch die unterschiedliche Ionenladung und den Teilchenradius bewegen sich die einzelnen Stoffe (Moleküle) unterschiedlich schnell durch das Trägermaterial und erreichen eine Auftrennung entsprechend ihrer elektrophoretischen Mobilität. Damit eignet sich die Elektrophorese sehr gut zur Trennung von Stoffgemischen (insbesondere Molekülgemischen). Als Trägermaterial können Flüssigkeiten, Gele (Gelelektrophorese) (vor allem mit Polyacrylamid, Agarose) oder Feststoffe zum Einsatz kommen.

Eine wichtige Unterart der Gelelektrophorese ist die SDS-PAGE (sodium dodecylsulfate polyacrylamide gel electrophoresis). Durch Zugabe von SDS werden die Ladungsunterschiede der Ionen ausgeglichen: sie werden nun nur nach ihrem Teilchenradius aufgetrennt. Den gleichen Effekt erreicht man auch mit speziellen Trägermaterialien, deren Poren von einem Ende zum Anderen immer dichter werden.

Angewandt wird die Elektrophorese vor allem als Analyseverfahren in der Biologie und Medizin (z.B. mit verschiedenen Proteinen). Eine der wichtigsten Anwendungen ist die, der DNA-Test. Die Elektrophorese dient hier dazu, DNA-Fragmente unterschiedlicher Länge voneinander zu trennen.

Elektrophoretische Mobilität

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Die elektrophoretische Mobilität von zwei zu trennenden Teilchen muss unterschiedlich sein, um eine Trennung mittels Elektrophorese zu erreichen. Die elektrophoretische Mobilität ist die Summe vieler physikalischer Faktoren die letztendlich die Wanderungsgeschwindigkeit eines Teilchens während der Elektrophorese beeinflussen. Die generell treibende Kraft, die die Bewegung der Teilchen hervorruft, ist die Kraft, die auf ein Teilchen mit bestimmter Ladung (q) innerhalb eines elektrischen Feldes mit gegebener Feldstärke (E) wirkt.

$F\; =\; q\; \backslash cdot\; E$

Dem entgegen wirkt zunächst eine Kraft, die sich durch die Viskosität ($\backslash eta$) und die Größe des Teilchens (idealisiert für sphärische Teilchen: $6\; \backslash cdot\; \backslash pi\; \backslash cdot\; r$) ergibt, und nach dem Gesetz von Stokes berechnet werden kann.

$F\; =\; 6\; \backslash cdot\; \backslash pi\; \backslash cdot\; r\; \backslash cdot\; \backslash eta\; \backslash cdot\; \backslash nu$

Aus diesen beiden Gleichungen ergibt sich die theoretische elektrophoretische Mobilität ($\backslash mu\_\{e,p\}^0$). Theoretisch aus dem Grund, da diese beiden Gleichungen nur für einen idealisierten, trägerfreien Zustand mit unendlich verdünntem (praktisch salzfreien, was jedoch dem Prinzip der Elektrophorese widerspricht, da Salzionen als bewegliche Ladungsträger benötigt werden) Elektrolyten gelten.

$\backslash mu\_\{e,p\}^0\; =\; \{\backslash nu\; \backslash over\; E\}\; =\; \{q\; \backslash over\; 6\; \backslash cdot\; \backslash pi\; \backslash cdot\; r\; \backslash cdot\; \backslash eta\}$

In realen Systemen kommen weitere Faktoren wie die Hydrathülle, die Ionenatmosphäre, der Dissoziationsgrad des Elektrolyten und Effekte durch das Trägermaterial (Molekularsieb-, Elektroosmose- und Adsorptionseffekte) zum tragen.

Arten

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• Diskontinuierliche Elektrophorese
• Gelelektrophorese
• Kapillarelektrophorese
• Gradientenelektrophorese
• Pulsed-Field Elektrophorese
• Dichtegradientenelektrophorese (trägerfreie Elektrophorese)
• Elektrofokussierung
• Lipidelektrophorese
• Serumelektrophorese
• zweidimensionale Elektrophorese

Laborrichtwerte

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Albumin

55,3-68,9

%

-

Alpha1-Globulin

1,6 - 5,8

%

-

Alpha2-Globulin

5,9 - 11,1

%

-

Beta-Globulin

7,9 - 13,9

%

-

Gamma-Globulin

11,4 - 18,2

%

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