Elektrophorese

Theorie und Praxis

Budin Michov

• Verlag: De Gruyter
• Jahr: 2011
• ISBN drucken: 9783110136609
• eBook-ISBN: 9783110819427
• Auflage: 1
• Thema: Scienze fisiche
• Thema: Chimica analitica

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Inhaltsverzeichnis

• Abkürzungen
• Wörterbuch der elektrophoretischen Termini
• 1 Theorie und Grundlagen der Elektrophorese
• 1.1 Die Elektrophorese und ihre Systematik
• 1.1.1 Überblick über die Elektrophorese
• Auflösung der Elektrophorese
• Vergleich zwischen der Elektrophorese und anderen Trennmethoden
• 1.1.2 Wichtigste elektrophoretische Methoden
• Zonenelektrophorese
• Isotachophorese
• Isoelektrische Fokussierung
• Kombinationen zwischen den wichtigsten elektrophoretischen Methoden
• Blotting
• 1.2 Die Elektrophorese wird in Puffern durchgeführt
• 1.2.1 Elektrolyte
• Konzentrationsdissoziationskonstante und Ionenstärke
• 1.2.2 Puffer
• Pufferkapazität
• 1.2.3 Puffer, die bei der Elektrophorese häufig verwendet werden
• 1.3 Die Proteine und Nukleinsäuren bilden in Lösung Polyionen
• 1.3.1 Elektrische Doppelschicht eines geladenen Teilchens
• Modell von Helmholtz
• Modell von Gouy-Chapman
• Theorie von Debye-Hückel
• Modell von Stern
• 1.3.2 Struktur und Konformation der Proteine und Nukleinsäuren
• Struktur der Proteine
• Struktur der Nukleinsäuren
• 1.3.3 Massen und Ladungen der Proteine und Nukleinsäuren
• Massen und Ladungen der Proteine
• Isoelektrischer Punkt eines Proteins
• Massen und Ladungen der Nukleinsäuren
• 1.3.4 Native und denaturierte Proteine und Nukleinsäuren
• Denaturierung der Proteine
• Denaturierung (Schmelzen) der Nukleinsäuren
• 1.4 Die Polyionen bewegen sich in einem elektrischen Feld
• 1.4.1 Gleichung von Smoluchowski
• 1.4.2 Gleichung von Hückel
• 1.4.3 Funktion von Henry
• 1.4.4 Gleichung von Onsager
• 1.4.5 Gleichung von Robinson-Stokes
• 1.4.6 Parameter der Ionenmobilität
• 1.4.7 Quadratische Gleichung der Ionenmobilität
• 1.5 Theorie der Elektrophorese
• 1.5.1 Wovon hängt die Polyionenmobilität ab?
• Einfluß der Natur des Polyions
• Einfluß des Puffers
• Einfluß des Trägers
• 1.5.2 Wovon hängt die Stärke des elektrischen Feldes ab?
• 1.5.3 Theorie der isoelektrischen Fokussierung
• Auflösung der isoelektrischen Fokussierung
• IEF mit Trägerampholyten
• IEF in immobilisierten pH-Gradienten
• 1.5.4 Entwicklung Joulescher Wärme während der Elektrophorese
• 1.6 Die Elektrophorese benötigt spezielle Geräte
• 1.6.1 Elektrophoretische Kammern
• Horizontalkammern
• Vertikalkammern
• 1.6.2 Stromversorger
• 1.6.3 Thermostate
• 1.6.4 Densitometer
• Optik eines Densitometers
• 1.6.5 Gelgießsystem
• Gießkassette
• Gradientenmischer
• 1.6.6 Puffermischer
• 1.6.7 Blotter
• 1.6.8 Geräte für halbautomatische Elektrophorese
• 1.6.9 Geräte für präparative Elektrophorese
• 1.7 Die Elektrophorese wird in unterschiedlichen Trägern durchgefühlt
• 1.7.1 Papier und Dünnschichten
• 1.7.2 Acetylcellulose und Cellogel - Struktur und Eigenschaften
• Acetylcellulose-Folien und Cellogel-Streifen
• 1.7.3 Gele
• 1.7.4 Stärkegel - Struktur und Eigenschaften
• 1.7.5 Agarosegel - Struktur und Eigenschaften
• Herstellung von Agarosegelen
• 1.7.6 Polyacrylamidgel - Struktur und Eigenschaften
• Der Trennbereich hängt von der Polyacrylamidkonzentration ab - Ferguson-Plots
• Dünne und ultradünne Polyacrylamidgele
• Herstellung von homogenen foliengestützten Polyacrylamidgelen
• Kassettentechnik
• Klapptechnik
• Schiebetechnik
• Herstellung von Gradienten-Polyacrylamidgelen auf Haftfolien
• Lineare Gradientengele
• Exponentielle Gradientengele
• Herstellung von netzgestützten Polyacrylamidgelen
• Herstellung von Polyacrylamidgelen mit erhöhter Polyolkonzentration
• Herstellung von rehydratisierbaren Polyacrylamidgelen
• Aufgaben 1
• 2 Elektrophorese der Proteine
• Papier- und Dünnschicht-Zonenelektrophorese
• Stärkegel-Zonenelektrophorese
• 2.1 Acetylcellulose- und Cellogel-Zonenelektrophorese der Proteine
• 2.1.1 Acetylcellulose-Zonenelektrophorese
• Acetylcellulose-Zonenelektrophorese von Serumproteinen
• 2.1.2 Cellogel-Zonenelektrophorese
• Problemlösungen
• 2.2 Agarosegel-Zonenelektrophorese der Proteine
• 2.2.1 Agarosegel-Zonenelektrophorese von Serumproteinen
• Probenvorbereitung
• Elektrophoretische Trennbedingungen
• 2.2.2 Immunelektrophorese
• Immundiffusions-Elektrophorese nach Grabar und Williams
• Rocket-Immunelektrophorese nach Laurell
• Gegenstrom-Immunelektrophorese nach Estela und Heinrichs
• Immunfixation
• Immunprinting
• 2D-Immunelektrophorese
• 2.2.3 Affinitätselektrophorese
• Problemlösungen
• 2.3 Polyacrylamidgel-Zonenelektrophorese der Proteine
• Probenvorbereitung
• 2.3.1 Homogengel-Zonenelektrophorese
• 2.3.2 Gradientengel-Zonenelektrophorese
• Effekt des Molekülsiebes
• 2.3.3 Ermittlung der Radien und Massen von nativen Proteinen
• 2.3.4 Polyacrylamidgel-Zonenelektrophorese von ladungs- und massenisomeren Proteinen
• Problemlösungen
• 2.4 Isotachophorese der Proteine
• 2.4.1 "Beharrliche" Funktion von Kohlrausch
• 2.4.2 Gleichungen eines diskontinuierlichen Puffersystems
• Problemlösungen
• 2.5 Kapillarelektrophorese der Proteine
• 2.5.1 Injektion
• 2.5.2 Trennung
• 2.5.3 Detektion
• 2.5.4 Anwendungsbeispiele
• Problemlösungen
• 2.6 Disk-Elektrophorese der Proteine
• 2.6.1 Disk-Elektrophorese nach Ornstein und Davis
• Puffer-Gel-Systeme für die Disk-Elektrophorese nach Ornstein und Davis
• 2.6.2 Disk-Elektrophorese nach Allen et al
• Effekt von Hjerten
• 2.6.3 Disk-Elektrophorese in einem Puffer bei zwei pH-Werten
• Problemlösungen
• 2.7 SDS-Elektrophorese der Proteine
• Vertikale und horizontale SDS-Elektrophorese
• 2.7.1 SDS-Zonenelektrophorese
• Nichtreduzierende Probenvorbereitung
• Reduzierende Probenvorbereitung
• Reduzierende Probenvorbereitung mit Alkylierung
• 2.7.2 SDS-Disk-Elektrophorese - die verbreitetste elektrophoretische Methode
• SDS-Disk-Elektrophorese in homogenen Gelen
• SDS-Disk-Elektrophorese in einem TRIS-Chlorid-Glycinat-Puffersystem
• SDS-Disk-Elektrophorese in einem TRIS-Formiat-Taurinat-Puffersystem
• SDS-Disk-Elektrophorese in Gradientengelen
• SDS-Disk-Elektrophorese in einem TRIS-Acetat-TRICINat-Puffersystem
• 2.7.3 Färbung der Proteinbanden
• 2.7.4 Blotting nach der SDS-Elektrophorese
• 2.7.5 Bestimmung der Molekülmassen von SDS-denaturierten Proteinen
• Problemlösungen
• 2.8 Isoelektrische Fokussierung der Proteine - eine besondere Art von Elektrophorese
• 2.8.1 Isoelektrische Fokussierung mit Trägerampholyten
• Eigenschaften der Trägerampholyte
• IEF mit Trägerampholyten in Polyacrylamidgelen
• Dünne und ultradünne Polyacrylamidgele für IEF mit Trägerampholyten
• Rehydratisierbare Polyacrylamidgele für IEF mit Trägerampholyten
• IEF mit Trägerampholyten in Agarosegelen
• Dünne und ultradünne Agarosegele für IEF
• Durchführung der IEF in Gelen mit Trägerampholyten
• 2.8.2 Isoelektrische Fokussierung in immobilisierten pH-Gradienten
• Eigenschaften der Immobiline
• Dünne und ultradünne IPG-Gele
• Rehydratisierbare IPG-Gele
• Durchführung der IEF in IPG-Gelen
• Problemlösungen
• 2.9 Free-Flow-Elektrophorese der Proteine
• Theorie der Free-Flow-Elektrophorese
• 2.9.1 Free-Flow-Zonenelektrophorese
• 2.9.2 Free-Flow-Isotachophorese
• 2.9.3 Free-Flow-Isoelektrische-Fokussierung
• 2.9.4 Detektion
• Problemlösungen
• 2.10 Die Proteine können in zwei Richtungen getrennt werden - die zweidimensionale Elektrophorese
• 2.10.1 Isoelektrische Fokussierung in der ersten Dimension
• Herstellung von Polyacrylamidgelen mit Trägerampholyten oder IPG-Gelen für die isoelektrische Fokussierung
• Probenvorbereitung für die erste Dimension
• Isoelektrische Fokussierung
• 2.10.2 SDS-Elektrophorese in der zweiten Dimension
• Herstellung von Gelen für die SDS-Elektrophorese
• SDS-Äquilibrierung der IEF-Gelstreifen für die zweite Dimension
• SDS-Elektrophorese
• 2.10.3 Nachweis der Proteine und Auswertung der 2D-Pherogramme
• Problemlösungen
• 2.11 Präparative Elektrophorese der Proteine
• 2.11.1 Elution der Proteine während der Elektrophorese
• 2.11.2 Elution der Proteine nach der Elektrophorese
• Problemlösungen
• 2.12 Präparative isoelektrische Fokussierung
• 2.12.1 Präparative IEF mit Trägerampholyten in granulierten Gelen
• Herstellung eines granulierten Gels
• Einlegen einer Probe ins granulierte Gel
• Isoelektrische Fokussierung
• Isolieren und Elution der Proteine
• Rezyklisierende isoelektrische Fokussierung
• 2.12.2 Präparative IEF in immobilisierten pH-Gradienten
• Präparative IEF in dicken IPG-Gelen
• Kanalfokussierung
• Problemlösungen
• 2.13 Qualitative Auswertung der Protein-Pherogramme
• Fixieren
• Färben
• Entfärben
• Trocknen
• 2.13.1 Coomassie-Färbung
• 2.13.2 Silberfärbung der Proteine
• 2.13.3 Glykoproteinfärbung
• 2.13.4 Lipoproteinfärbung
• 2.13.5 Enzymfärbung
• 2.13.6 Immunologische Nachweismethoden
• 2.13.7 Autoradiographie und Fluorographie der Proteine
• 2.13.8 Dokumentation der Protein-Pherogramme
• Problemlösungen
• 2.14 Quantitative Auswertung der Protein-Pherogramme - Densitometrie
• 2.14.1 Grundlagen der Densitometrie
• 2.14.2 Auflösung eines Densitometers
• 2.14.3 Basislinie und Bandenintegration
• 2.14.4 Auswertung eines Densitogramms
• 2.14.5 Zweidimensionale Densitometrie
• 2.14.6 Densitometriefehler
• Problemlösungen
• 2.15 Blotting der Proteine - Western-Blotting
• 2.15.1 Blotmembranen
• 2.15.2 Transfer
• Elektroblotting der Proteine
• Tankblotting
• Semidry-Blotting
• Transferbedingungen
• 2.15.3 Blockierung
• 2.15.4 Detektion durch Sonden und Farbstoffe
• Problemlösungen
• 2.16 Fertiggele und -kits für Protein-Elektrophorese
• 2.16.1 Fertigkits für Acetylcellulose-Zonenelektrophorese
• 2.16.2 Agarose-Fertiggele und -kits
• Fertiggele und -kits für Agarosegel-Zonenelektrophorese der Proteine
• Fertiggele und -kits für Immunfixation und Affinitätselektrophorese
• 2.16.3 Polyacrylamid-Fertiggele und -kits
• Fertiggele und -kits für Disk-Elektrophorese der Proteine
• Fertiggele und -kits für SDS-Disk-Elektrophorese der Proteine
• Fertiggele und -kits für isoelektrische Fokussierung mit Trägerampholyten
• Fertiggele und -kits für isoelektrische Fokussierung mit Immobilinen
• Fertigkits für Blotting der Proteine
• Problemlösungen
• 2.17 Klinische Anwendungen der Protein-Elektrophorese
• 2.17.1 Serumprotein-Elektrophorese
• Albumin
• Alpha1-Globuline
• Alpha2-Globuline
• Beta-Globuline
• Gamma-Globuline
• 2.17.2 Lipoprotein-Elektrophorese
• Alpha-Lipoproteine
• Präbeta-Lipoproteine
• Beta-Lipoproteine
• Chylomikronen
• Hyperlipoproteinämien
• 2.17.3 Immunglobulin-Elektrophorese
• Struktur und Funktion der Immunglobuline
• 2.17.4 Hämoglobin-Elektrophorese
• Normale Hämoglobine
• Anomale und pathologische Hämoglobine
• Sichelzellanämie
• Thalassämien
• Durchführung der Hämoglobin-Elektrophorese
• 2.17.5 Elektrophorese der Kreatin-Kinase
• Isoenzyme der Kreatin-Kinase und ihre klinische Bedeutung
• 2.17.6 Elektrophorese der Lactat-Dehydrogenase
• Isoenzyme der Lactat-Dehydrogenase
• Klinische Bedeutung der LDH-Isoenzyme
• 2.17.7 Elektrophorese der alkalischen Phosphatase
• Isoenzyme der alkalischen Phosphatase
• 2.17.8 Liquorprotein-Elektrophorese
• Serumprotein-ähnliches Pherogramm
• Permeabiltäts-Pherogramm
• Gamma-Globulin-Pherogramm
• Laboruntersuchungen bei der multiplen Sklerose
• Degeneratives Pherogramm
• 2.17.9 Urinprotein-Elektrophorese
• Proteinurien
• Problemlösungen
• Aufgaben 2
• 3 Elektrophorese der Nukleinsäuren
• 3.1 Submarine-Zonenelektrophorese der Nukleinsäuren
• 3.1.1 Puffer für Submarine-Zonenelektrophorese
• 3.1.2 Herstellung von Agarosegelen für Submarine-Elektrophorese
• 3.1.3 Probenvorbereitung
• 3.1.4 Elektrophoretische Trennbedingungen
• 3.1.5 Ermittlung der Molekülmassen von DNA-Bruchstücken größer als 1 Kilobase
• 3.1.6 Pulsfeld-Zonenelektrophorese
• 3.1.7 Elution der DNA aus Agarosegelen
• Problemlösungen
• 3.2 Polyacrylamidgel-Zonenelektrophorese der Nukleinsäuren
• 3.2.1 Vertikal-Zonenelektrophorese
• 3.2.2 Horizontal-Zonenelektrophorese
• 3.2.3 Elution der DNA aus Polyacrylamidgelen
• Problemlösungen
• 3.3 Disk-Elektrophorese der Nukleinsäuren
• 3.3.1 Disk-Elektrophorese von PCR-Produkten
• Problemlösungen
• 3.4 SDS-Elektrophorese der Nukleinsäuren
• Problemlösungen
• 3.5 Temperaturgradientengel-Elektrophorese der Nukleinsäuren
• Problemlösungen
• 3.6 Auswertung der Nukleinsäure-Pherogramme
• 3.6.1 Fluoreszenz-Nachweismethode
• 3.6.2 Silberfärbung der Nukleinsäuren
• 3.6.3 Autoradiographie der Nukleinsäuren
• Problemlösungen
• 3.7 Blotting der Nukleinsäuren - Southern- und Northern-Blotting
• 3.7.1 Transfer
• Diffusionsblotting
• Kapillarblotting
• Vakuumblotting
• Elektroblotting der Nukleinsäuren
• 3.7.2 Blockierung
• 3.7.3 Detektion mit Sonden und Farbstoffen
• Problemlösungen
• 3.8 Fertiggele für die Nukleinsäure-Elektrophorese
• 3.8.1 Agarose-Fertiggele
• 3.8.2 Polyacrylamid-Fertiggele
• Problemlösungen
• Aufgaben 3
• 4 Gegenwart und Zukunft der Elektrophorese
• 4.1 Worauf ist bei der Elektrophorese zu achten?
• Gefahr durch Objekte, die zur Untersuchung anstehen
• Gefahr durch das Trennmedium
• Gefahr durch vor- oder nachelektrophoretische Behandlungen
• Gefahr durch elektrophoretische Bedingungen
• 4.2 Tendenzen in der Entwicklung der Elektrophorese
• Freie oder Träger-Elektrophorese?
• Vertikal- oder Horizontalelektrophorese?
• Welche Gele werden bevorzugt?
• Selbstproduzierte Gele und Kits, oder Fertiggele und -kits?
• Wird die Elektrophorese beschleunigt und automatisiert?
• Welche elektrophoretische Methoden haben eine Zukunft?
• Werden neue Auswertungsmethoden entwickelt?
• Wird die Bedeutung des Blottings steigen?
• Wird die Elektrophorese mit nichtelektrophoretischen Methoden verknüpft?
• Anhang
• Chronologie der Elektrophorese
• SI-Einheiten und physikalische Konstanten für die Elektrophorese
• Lösung der Aufgaben
• Stichwortverzeichnis