Agarozes gēls ir viela, ko bioķīmijā un biotehnoloģijā izmanto gēla elektroforēzes un izmēru izslēgšanas hromatogrāfijā, kas ir lielu molekulu šķirošanas metodes pēc to izmēra un elektriskā lādiņa. Šajos procesos proteīnu un DNS atdalīšanai un analīzei izmanto agarozi. Tas ir ļoti piemērots šiem lietojumiem, pateicoties tā molekulārajai struktūrai, kas ļauj dažāda izmēra molekulām pārvietoties pa to ar dažādu ātrumu. Materiālu iegūst no dažāda veida jūraszālēm, un laboratorijās to parasti atrod pulvera veidā. Lai izveidotu konkrētam testam piemērotu barotni, pulveri atbilstošā koncentrācijā pievieno ūdenim, uzvāra un pēc tam ļauj atdzist līdz želejai.
Ražot
Agarozi agara veidā ekstrahē no vairākām sarkano jūras aļģu vai jūras aļģu sugām, kas sastopamas Kalifornijā un Āzijas austrumos. Agars, termins, kas atvasināts no malajiešu vārda agar-agar, kas nozīmē želeju, parasti tiek iegūts no Gelidium tipa jūraszālēm. Tas sastāv no divām dažādām vielām, kas pazīstamas kā agaroze un agaropektīns, un nodrošina atbalstu jūras aļģu šūnu sieniņām. Noņemot, agaru var izmantot kā pārtikas biezinātāju, līdzīgi kā želatīnu, vai kā caurejas līdzekli. Ja to attīra, to var izmantot kā barotni baktēriju, sēnīšu vai citu mikroorganismu audzēšanai.
Agarozi no agaropektīna agarā ir diezgan viegli atdalīt, jo agarozes molekulas cieši saistās viena ar otru, bet agaropektīns slikti saželējas. Ir vairākas metodes, kā panākt agarozes izolāciju. Vienā no metodēm agaram pievieno karaginānu, citu molekulu, kas atrodama sarkanajās jūraszālēs, un sāli. Tas izraisa agaropektīna nogulsnēšanos vai cietas vielas veidošanos, ko var noņemt no agara šķīduma. Vēl viena metode pievieno fermentu pektināzi, ķīmisku vielu, kas sadala agaropektīnu, ļaujot tam izšķīst ūdenī.
Gēla elektroforeze
Agarozes želeja visbiežāk ir saistīta ar elektroforēzi. Šajā procedūrā zinātnieki pielieto elektrisko lauku pāri materiāla plāksnei, kas satur izšķīdušu DNS, RNS vai olbaltumvielu fragmentus. Tas liek šīm lielajām molekulām pārvietoties to elektrisko lādiņu dēļ: pozitīvi lādētie veidi virzīsies uz negatīvo pusi un otrādi. DNS un RNS fragmentiem ir negatīvs lādiņš, un tāpēc tie virzīsies uz pozitīvo galu, savukārt olbaltumvielu fragmenti var būt negatīvi vai pozitīvi.
Ātrums, ar kādu molekulas pārvietojas, ir atkarīgs no to lieluma un no to lādiņa. Agarozes gēls ir strukturēts tā, ka tas veido sava veida sietu ar caurumiem, caur kuriem var pārvietoties citas molekulas. Mazākiem ir vieglāk iziet cauri caurumiem, un tāpēc tie pārvietojas ātrāk. Starp lielākām molekulām nozīme ir arī formai, jo kompaktākās molekulas vieglāk iziet cauri. Šo paņēmienu izmanto gan paraugu analīzei, gan noteiktu DNS sekvenču izolēšanai izmantošanai biotehnoloģijās.
Pirms elektroforēzes DNS paraugs tiktu apstrādāts ar īpašiem enzīmiem, kas noteiktās vietās sagriež garās, pavedieniem līdzīgās molekulas, veidojot mazākus fragmentus. Agarozes želeju sagatavo, izšķīdinot pulveri buferšķīdumā, kas iztur pH izmaiņas — skābumu/sārmainību —, kas citādi varētu rasties elektroķīmiskas iedarbības rezultātā. Dažādiem molekulu diapazoniem tiek izmantoti dažādi pulvera daudzumi, bet parasti koncentrācija ir no 0.7 līdz 1.2%. Šajā brīdī parasti pievieno fluorescējošu krāsvielu, ko sauc par etīdija bromīdu, jo tā krāso DNS un padara to viegli redzamu ultravioletajā gaismā. Pēc tam šo maisījumu ievieto mikroviļņu krāsnī un ļauj sastingt.
DNS paraugus ievieto mazās gēla iedobēs, un tai tiek pievadīta tieša elektriskā strāva. Dažāda izmēra molekulas pārvietojas pa gēlu ar atšķirīgu ātrumu, tāpēc pēc noteikta laika tās parādīsies dažādās pozīcijās, un mazākie fragmenti atrodas tālāk pozitīvā gala virzienā. Tas ļauj zinātniekiem noteikt fragmentu izmērus un izolēt dažādas DNS sekvences.
Citi lietojumi
Agarozes želeju dažreiz izmanto saistītā tehnikā, kas neietver elektrību, ko sauc par izmēra izslēgšanas hromatogrāfiju. Izmantojot šo metodi, stikla kolonnu pilda ar lodītēm, kas izgatavotas no gēla, un tajā ielej šķīdumu, kas satur dažāda lieluma molekulas. Pretstatā elektroforēzei lielākās molekulas ātrāk pārvietojas pa kolonnu, lai parādītos apakšā, bet progresē. no mazākiem tiek palēnināts krelles. Tas ir tāpēc, ka mazās molekulas mēdz uzsūkties gela porās, savukārt lielākās ir pārāk lielas, lai iekļūtu šajās porās, un tās mēdz plūst starp pērlītēm. Gēla veidu un koncentrāciju var pielāgot, lai tas atbilstu atdalāmās molekulas izmēriem.