معلومة

لماذا يعني التيار الثابت في الرحلان الكهربائي أن الجزيء يتحرك بنفس المعدل؟


سؤال من جزأين:

الجزء 1:

لقد تعلمت دائمًا أنه عند تشغيل SDS-PAGE الحالي هو ما يقرر مدى سرعة انتقال جزيئات الماكرو.

ومع ذلك ، إذا كانت القوة المثارة على الجزيء تساوي الشحنة مضروبة في المجال الكهربائي.

إذن ، ألا تعتمد السرعة التي يهاجر بها البروتين على الجهد أكثر من التيار؟ حيث أن المجال الكهربائي هو مقياس للجهد عبر منطقة ما.

أيضًا ، هل يعتمد هذا التغيير على نوع الرحلان الكهربائي؟ (على وجه التحديد ، Agarose / DNA ، والصفحة الأصلية)

الجزء 2:

كيف تحسب الوقت الذي يستغرقه الجزيء للوصول إلى نهاية الهلام بناءً على طول الهلام والجهد أو التيار؟


الكهربائي

مبادئ

الرحلان الكهربائي هو مصطلح عام يصف انتقال وفصل الجسيمات المشحونة (الأيونات) تحت تأثير المجال الكهربائي. يتكون النظام الكهربي من قطبين من الشحنة المعاكسة (الأنود ، الكاثود) ، متصلين بواسطة وسيط موصل يسمى الإلكتروليت. ينتج تأثير الفصل على الجسيمات الأيونية عن الاختلافات في سرعتها ( الخامس) ، وهو نتاج حركة الجسيم & # x27s (م) وشدة المجال (ه):

التنقل (م) من الجسيم الأيوني من خلال حجم الجسيم وشكله وشحنته ودرجة الحرارة أثناء الفصل ، ويكون ثابتًا في ظل ظروف كهربية محددة.

تتميز الظروف الكهربية بالمعلمات الكهربائية (التيار ، الجهد ، الطاقة) ، وعوامل مثل القوة الأيونية ، وقيمة الأس الهيدروجيني ، واللزوجة ، وحجم المسام ، وما إلى ذلك ، والتي تصف الوسط الذي تتحرك فيه الجسيمات.

تعد إزالة الحرارة الناتجة عن مرور التيار الكهربائي من المشكلات الرئيسية في معظم أشكال الرحلان الكهربي. يتسبب أي اختلاف في درجات الحرارة في تغيرات في معدلات الهجرة عبر الوسط ، مما يؤدي إلى تشويه نطاقات الجزيئات المنفصلة. من الواضح أنه سيكون من المثالي إجراء التحليلات الكهربي عند درجة حرارة ثابتة.

تم تلخيص أوضاع الفصل المختلفة وخصائصها الأساسية في الجدول 1 ، وتتبع مناقشة أكثر تفصيلاً في الأقسام اللاحقة.

الجدول 1 . طرق الرحلان الكهربائي والخصائص الأساسية للأنظمة

الوضعمميزات
الرحلان الكهربائي للمنطقةأنظمة الإلكتروليت المستمرة ، الأس الهيدروجيني المستمر والقوة الأيونية ، تأثير النخل ممكن اعتمادًا على وسيط الدعم
الرحلاننظام المنحل بالكهرباء غير المستمر ، تأثير التركيز ، الهجرة بنفس السرعة
التركيز الكهروضوئينظام إلكتروليت مستمر ، تدرج أس هيدروجيني مستقر وخطي ، لا يوجد تأثير غربلة جزيئية

تستخدم العديد من التقنيات البيوكيميائية المختلفة مبادئ الرحلان الكهربائي لتحديد المركبات ذات الأهمية في العينة وفهم التفاعلات على المستوى الجزيئي والأيوني. يستخدم المفهوم الأساسي للتقنيات مجالًا كهربائيًا يجذب أو يطرد أيونات معينة ، وقياسات لحركة الأيونات عبر الوسط (الشكل ( فهرس الصفحة <1> )). تتحرك الكاتيونات نحو القطب السالب وتتحرك الأنيونات نحو الأنود. تتحرك الأيونات الأثقل أو الأكبر حجمًا بشكل أبطأ عبر الوسط. يمكن تحليل الأنماط المرئية المتكونة على الوسائط المختلفة (من خلال استخدام الأصباغ والتقنيات الأخرى ، مثل صبغة Coomassie Brilliant Blue G 250) للحصول على معلومات مفيدة.

الشكل ( PageIndex <1> ): رسم توضيحي للرحلان الكهربي. (CC-SA-BY 3.0 دانييل بوجليسي)

تُعطى سرعة الأيون بالمعادلة التالية:

  • (v ) هي السرعة ،
  • (f ) هو معامل الاحتكاك ،
  • (E ) هو المجال الكهربائي المطبق (فولت / سم) ، و
  • (q ) هو صافي شحنة الأيون

ال معامل الاحتكاك تم تقديم ( (f )) في المعادلة ( المرجع <1> ) نظرًا لحقيقة أنه عندما يتحرك الأيون عبر الوسط ، فإن الوسط يمارس قوة احتكاكية على الأيون تمنع حركة الأيون. عادةً ما يكون الجهد المطبق ثابتًا ، لذا فإن إمكانية التنقل ( (& eta )) من أيون يمكن قياسه على النحو التالي:

  • (v ) هي السرعة
  • (E ) هو المجال الكهربائي المطبق (فولت / سم) تحدد خصائص المجال الكهربائي و rsquos فصل الأيونات ، وتتأثر بالمقاومة والتيار والجهد.

كلما ارتفع التيار ، زادت سرعة هجرة الأيونات (بسبب زيادة عوامل الجذب الكولومبية). لأن التيار يتأثر بالجهد ، فكلما زاد الاختلاف في الجهد بين الأقطاب الكهربائية ، يزداد معدل الهجرة. تعتمد المقاومة على خصائص الوسط ، وسيؤخر الوسط الأكثر كثافة أو الأكثر تشبعًا الترحيل ، وكذلك الوسط الأطول أو الأضيق. يمكن صنع الوسائط ذات الكثافة المختلفة من نفس المركب ، وهي مفيدة جدًا لفصل وتحديد الجزيئات (من خلال الغربلة الجزيئية ، على سبيل المثال). الوسائط الأكثر شيوعًا هي المواد الهلامية أجار وبولي أكريلاميد.

من الأهمية بمكان استخدام المخزن المؤقت. المركبات المختلفة لها ظروف استقرار مختلفة ، ويجب اختيار المخزن المؤقت بعناية حتى لا & ldquoharm & rdquo الجزيئات والحالات الأصلية. العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها عند اختيار المخزن المؤقت هي تركيزه ودرجة حموضته. يشير التركيز من حيث العزل الكهربائي إلى القوة الأيونية للمخزن المؤقت ، حيث يقوم المخزن المؤقت ذو القوة الأيونية الأعلى بتوصيل التيار أكثر من العينة ، مما يؤدي إلى إبطاء هجرة الجزيئات. بالنسبة للمركبات التي لها أشكال تأين مختلفة ، فإن الأس الهيدروجيني عامل رئيسي في اختيار المخزن المؤقت. يجب أن يحتوي المخزن المؤقت على درجة حموضة تتطابق مع أشكال التأين المحددة ونطاق الأس الهيدروجيني.


اشرح الرحلان الكهربائي ومبدأه والعوامل التي تحكمه

س 5. (ج) شرح الرحلان الكهربائي ومبدأه والعوامل التي تحكمه
الإجابة 5. (ج) الرحلان الكهربائي: هو أسلوب يستخدم لفصل الجزيئات الكبيرة وتنقيتها في بعض الأحيان - وخاصة البروتينات والأحماض النووية - التي تختلف في الحجم والشحنة والتشكيل. على هذا النحو ، فهي واحدة من أكثر التقنيات استخدامًا في الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية.

يُعرَّف الرحلان الكهربائي بأنه هجرة الأيونات المشحونة في مجال كهربائي. في الموصلات المعدنية ، يتم نقل التيار الكهربائي عن طريق حركة الإلكترونات ، إلى حد كبير على طول سطح المعدن. في الحلول ، يتدفق التيار الكهربائي بين الأقطاب الكهربائية وتحمله الأيونات. تسمى الأيونات التي تهاجر نحو الأنود ، بسبب هجرتها الأنودية ، "الأنيونات". تسمى الأيونات التي ستنتقل إلى الكاثود "الكاتيونات".

مبدأ: عندما توضع الجزيئات المشحونة في مجال كهربائي ، فإنها تهاجر نحو القطب الموجب أو السالب وفقًا لشحنتها. على النقيض من البروتينات ، التي يمكن أن يكون لها شحنة موجبة أو سالبة صافية ، فإن الأحماض النووية لها شحنة سالبة ثابتة من خلال العمود الفقري للفوسفات ، وتهاجر نحو الأنود.

أيون يوضع في مثل هذا المجال الكهربائي سيختبر قوة:
أين،
F = القوة الكهربية
ك = ثابت
q = صافي الشحنة على البروتين (الشحنات الذرية / جزيء البروتين)

ستؤدي هذه القوة إلى تسريع البروتين نحو الكاثود أو الأنود ، اعتمادًا على علامة شحنته. بالطبع هناك قوى أخرى مثل قوة الاحتكاك عندما تتحرك الأيونات في المجال الكهربائي. لا يمكن فهم تأثيرها بسهولة من خلال صيغة ، لذلك نحذفها.
يستغل الرحلان الكهربائي حقيقة أن الأيونات المختلفة لها حركة مختلفة في مجال كهربائي وبالتالي يمكن فصلها بهذه الطريقة.

يتم نقل البروتينات والأحماض النووية إلى داخل مصفوفة أو "هلام". الأكثر شيوعًا ، يتم صب الجل على شكل لوح رفيع ، مع وجود آبار لتحميل العينة. يتم غمر الجل داخل محلول رحلان كهربي يوفر أيونات لتحمل تيار ونوع من المخزن المؤقت للحفاظ على الرقم الهيدروجيني عند قيمة ثابتة نسبيًا.

يتكون الجل نفسه إما من agarose أو polyacrylamide ، ولكل منهما سمات مناسبة لمهام معينة.

العوامل المؤثرة في الرحلان الكهربائي:
تعتمد حركة البروتينات على جوانب مختلفة. يجب أن تمر الجزيئات داخل الهلام أثناء انتقالها من قطب إلى آخر. يمكن للجزيئات الأصغر أن تنسج داخل وخارج مصفوفة الهلام بسهولة أكبر ، مقارنة بالجزيئات الأكبر. كقاعدة عامة ، تتحرك الجزيئات بسرعة إذا كانت تحتوي على شحنة صافية أكبر ، ولها شكل كرة وقطر أقصر

1) درجة الحموضة العازلة
سوف يؤثر على اتجاه وسرعة هجرة البروتين.
تعتمد حركة البروتينات على جوانب مختلفة أحدها الشحنات على البروتينات. البروتينات هي سلسلة من الأحماض الأمينية التي يمكن أن تتأين وتعتمد على حمضها أو طبيعتها الأساسية. صافي الشحنة الكهربائية للبروتين هو مجموع الشحنات الكهربائية الموجودة على سطح الجزيء كدالة للبيئة.
سيعتمد معدل الهجرة على قوة الشحنات السطحية الصافية: سيتحرك البروتين الذي يحمل أكثر من خمس شحنات نحو الكاثود بمعدل أسرع. على العكس من ذلك ، فإن البروتين الذي يحمل المزيد من الشحنات سيتحرك نحو القطب الموجب بمعدل أسرع. في هذا الصدد ، يمكن فصل البروتينات بناءً على شحناتها الكهربائية.
اعتمادًا على درجة الحموضة في المخزن المؤقت ، ستحمل البروتينات في العينة شحنات مختلفة. عند النقطة الكهربية (pI) لبروتين معين ، لا يحمل جزيء البروتين أي شحنة صافية ولا ينتقل في مجال كهربائي. عند درجة الحموضة أعلى من pI ، يكون للبروتين شحنة سالبة صافية وينتقل نحو القطب الموجب. عند درجة الحموضة أقل من pI ، يحصل البروتين على شحنة موجبة صافية على سطحه وينتقل نحو الكاثود.

2) القوة الأيونية العازلة
يؤثر على نسبة التيار الذي تحمله البروتينات
في القوة الأيونية المنخفضة ، ستحمل البروتينات نسبة كبيرة نسبيًا من التيار وبالتالي سيكون لها هجرة سريعة نسبيًا. في القوة الأيونية العالية ، سيتم نقل معظم التيار بواسطة الأيونات العازلة وبالتالي ستهاجر البروتينات ببطء نسبيًا. قد يكون القياس مفيدًا في تصور تأثير القوة الأيونية. تخيل بنكًا يوجد به عدادان - أحدهما لإيداع الأنود) والآخر للسحب (= الكاثود) ، حيث تكون الإلكترونات هي المال. يمكن اعتبار الأيونات على أنها عملاء ينتظرون تقديمهم في أي من العدادات ، والتي يمكن للمرء أن يتخيلها على طرفي نقيض من القاعة المصرفية.

لذلك ، في الرحلان الكهربائي ، يفضل استخدام القوة الأيونية المنخفضة لأنها تزيد من معدل هجرة البروتينات. يُفضل أيضًا استخدام القوة الأيونية المنخفضة لأنها تعطي توليدًا أقل للحرارة. بافتراض وجود جهد ثابت ، إذا زادت القوة الأيونية ، تقل المقاومة الكهربائية ولكن التيار سيزداد. وبالتالي ، سيؤدي المخزن المؤقت ذو القوة الأيونية العالية إلى توليد حرارة أكبر ، وبالتالي يفضل استخدام قوة أيونية منخفضة.

3) انحدار الجهد
سيعتمد معدل الهجرة على تدرج الجهد: هناك المزيد من انحدار الجهد في المجال الكهربائي ، وسينتقل البروتين نحو القطب الموجب (أو الكاثود) بمعدل أسرع.

4) التناضح الكهربائي
يسمى التحرك النسبي للسائل على وسط صلب في مجال كهربائي بالتناضح الكهربائي. في المجال الكهربائي المطبق ، يشوه التناضح الكهربائي تيار العينة ويحد من الفصل. على سبيل المثال ، يكون التفريد الكهربي للورق ضعيفًا بسبب التناضح الكهربائي. يحتوي سطح الورق على -e ، لذا فإن المخزن المؤقت يحتوي على + e مشتق من أيونات الهيدروجين بسبب الحث الكهروستاتيكي.
ثم محرك + e إلى الكاثود في المجال الكهربائي ، فإن هذه التدفقات تشوه الهجرة الكهربي للعينة عن طريق التسبب في اختلاف وقت الإقامة. وبالتالي ، فإن العينة ستتحرك أكثر أو أقل من المعتاد.


& quot؛ نعلم أنه [عند] النقطتين A و B يوجد نفس الجهد. & quot؛ لا يوجد. سيكون هناك فرق جهد كافي بين A و B لدفع تيار عبر السلك. نفترض أن مقاومة السلك بين A و B منخفضة جدًا ، لذا ستكون هناك حاجة إلى فرق جهد صغير جدًا.

لنفس السبب ، يمكن أن ينزلق الجسم نظريًا بسرعة ثابتة على سطح لا يحتوي على أي احتكاك بدون تطبيق قوة ، يمكن للإلكترونات أن تتدفق نظريًا بين النقطتين A و B بدون جهد بين A و B إذا كانت هناك مقاومة صفرية بين النقطتين. المقاومة الكهربائية مماثلة للاحتكاك الميكانيكي.

ومع ذلك ، في العالم الحقيقي لا يوجد شيء مثل الاحتكاك الصفري ولا يوجد شيء مثل المقاومة الصفرية (الاستثناء هو الموصلات الفائقة منخفضة الحرارة). في مخططات الدوائر الكهربائية ، يُفترض أن الأسلاك الموصلة للمكونات الكهربائية تتمتع بمقاومة أقل بكثير من المكونات بحيث يمكن تجاهلها بحيث لا توجد فروق في الجهد على طول الأسلاك.

ثم تصبح سرعة الإلكترون أقل بعد المرور عبر المقاوم؟

لا ، وهذا مفهوم خاطئ شائع.

التيار في المقاوم (معدل نقل الشحنة عبر أي منطقة مقطعية للمقاوم) هو نفسه في جميع أنحاء المقاوم. لا تبطئ الإلكترونات في المتوسط ​​لأنها تتحرك عبر المقاوم. إذا خرج عدد أقل من الإلكترونات لكل وحدة زمنية من المقاوم عن دخوله ، فإن الإلكترونات تتراكم في المقاوم ، وهذا لا يحدث. ومع ذلك ، بالنسبة لجهد معين بين نقطتين ، كلما زادت المقاومة بين النقطتين ، قل التيار (الأبطأ الكل سوف تتحرك الإلكترونات عبر المقاوم).

السبب في عدم تباطؤ الإلكترونات في المقاوم هو أن الطاقة الحركية التي تفقدها في تصادمها مع ذرات وجزيئات المقاوم حيث يتم تجديد الحرارة باستمرار من خلال العمل الذي تقوم به قوة المجال الكهربائي المطبق على المقاوم ، بحيث يظل متوسط ​​الطاقة الحركية للإلكترونات ثابتًا (يظل متوسط ​​سرعة الانجراف للإلكترونات ثابتًا). التناظر الميكانيكي هو دفع الجسم بسرعة ثابتة على سطح به احتكاك.


ما العوامل التي تؤثر على معدل الانتشار؟

تتحرك الجزيئات باستمرار بسبب كمية الطاقة الحرارية التي تمتلكها. تتأثر هذه الحركة بحجم الجسيم والبيئة التي يوجد فيها الجسيم. ستتحرك الجسيمات دائمًا في وسط ولكن معدل الانتشار الإجمالي يمكن أن يتأثر بالعديد من العوامل.

تركيز: يعتمد انتشار الجزيئات كليًا على الانتقال من منطقة ذات تركيز أعلى إلى منطقة تركيز أقل. بمعنى آخر ، يحدث الانتشار أسفل تدرج تركيز الجزيء المعني. إذا كان الاختلاف في التركيز أعلى ، فإن الجزيئات ستنخفض في تدرج التركيز بشكل أسرع. إذا لم يكن هناك اختلاف كبير في التركيز ، فلن تتحرك الجزيئات بالسرعة نفسها وسيقل معدل الانتشار.

درجة حرارة: تتحرك الجسيمات بسبب الطاقة الحركية المرتبطة بها. مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد أيضًا الطاقة الحركية المرتبطة بكل جسيم. نتيجة لذلك ، سوف تتحرك الجسيمات بشكل أسرع. إذا كان بإمكانهم التحرك بشكل أسرع ، فيمكنهم أيضًا الانتشار بشكل أسرع. على العكس من ذلك ، عندما تتناقص الطاقة الحركية المرتبطة بالجزيئات ، تقل حركتها. نتيجة لذلك ، سيكون معدل الانتشار أبطأ.

كتلة الجسيمات: سوف تتحرك الجسيمات الأثقل بشكل أبطأ وبالتالي سيكون لها معدل انتشار أبطأ. من ناحية أخرى ، ستنتشر الجسيمات الأصغر بشكل أسرع لأنها يمكن أن تتحرك بشكل أسرع. كما هو الحال مع جميع العوامل التي تؤثر على الانتشار ، فإن حركة الجسيم لها أهمية قصوى في تحديد ما إذا كان الانتشار يتباطأ أو يتسارع.

خصائص المذيب: تؤثر اللزوجة والكثافة بشكل كبير على الانتشار. إذا كان الوسط الذي يجب أن ينتشر من خلاله جسيم ما كثيفًا جدًا أو لزجًا ، فسيواجه الجسيم وقتًا أصعب في الانتشار خلاله. لذا فإن معدل الانتشار سيكون أقل. إذا كان الوسط أقل كثافة أو أقل لزوجة ، فستكون الجزيئات قادرة على التحرك بسرعة أكبر وستنتشر بشكل أسرع.

يمكن أن يكون لجميع العوامل التي تؤثر على الانتشار تأثير مشترك. على سبيل المثال ، قد ينتشر أيون صغير بسرعة أكبر من خلال محلول لزج من جزيء السكر الكبير. الأيون ذو حجم أصغر وبالتالي فهو قادر على التحرك بشكل أسرع. يتحرك جزيء السكر الكبير بشكل أبطأ بسبب حجمه. تؤثر لزوجة المحلول على كليهما ولكنها ستؤدي إلى تفاقم الانتشار البطيء الذي يخضع له الجزيء الأكبر.

أي عامل يسرع حركة الجسيمات عبر وسيط سيؤدي إلى معدل انتشار أسرع.


كيفية صنع طبق جل

الملخص

يتضمن الرحلان الكهربائي جزيئات مشحونة تتحرك داخل مصفوفة هلامية من الجزيئات المتشابكة. في هذه الحالة يكون الجل هو الاغاروز ، مشتق من الأعشاب البحرية. قم بإعداد الجل الخاص بك عن طريق قياس كمية المادة الصلبة وإضافتها إلى محلول عازل. بعد التسخين لإذابة المادة الصلبة ، تحتاج إلى صب السائل الساخن على طبق زجاجي ثم تكوين فتحات صغيرة في الجل تسمى الآبار. سيتصلب الجل ويمكن استخدامه غدًا.

المواد

ميزان Centigram ، وزن القوارب أو الورق ، مسحوق agarose ، 1X TAE buffer ، خريج ، ميكروويف أو لوح تسخين ، قفازات ساخنة ، قضيب تحريك زجاجي ، دورق أو قارورة 125 مل ، نظارات واقية ، لوح زجاجي 5 & quot × 5 & quot ، مشط لتشكيل الآبار ، كمية صغيرة من المخزن المؤقت

بروتوكول

  1. أضف 0.50 جرام من مسحوق الاغاروز الصلب إلى 50 مل من المخزن المؤقت في دورق أو دورق.
  2. سخن حتى تذوب جميع الجزيئات - حوالي 30 ثانية إلى دقيقة واحدة بعد، بعدما يغلي المحلول لإزالة كل الغازات. (استخدم طبقًا ساخنًا أو ميكروويف.) إذا كنت تستخدم تسخين الميكروويف لمدة 45 ثانية أولاً ، فقم بالتسخين بزيادات قدرها 10 ثوانٍ لمنع السائل من الغليان.
  3. احتفظ بالقارورة في حمام مائي 60 درجة مئوية حتى تصبح جاهزة للاستخدام.
  4. قم بتسمية الجانب السفلي من اللوح الزجاجي لتحديد الهوية. ضع طبقًا زجاجيًا على سطح مستوٍ ، بحيث يكون جانب الملصق لأسفل.
  5. باستخدام قضيب التحريك الزجاجي كدليل ، اسكب محلول الاغاروز الساخن بعناية أسفل القضيب بحيث يتم وضع الجل على الحواف الخارجية أولاً. املأ المركز أخيرًا. يبرد الجل الموجود على الحافة أولاً ويسمح التوتر السطحي بمزيد من الهلام في المنتصف. إذا لم تكن حريصًا ، فسوف يسيل الجل من الزجاج. إذا تعرضت لحادث ، اتركه يبرد قليلًا ثم اكشطه. ضع الجل مرة أخرى في الدورق وأعد تسخينه.
  6. ضع المشط في الجل على الفور في منتصف الطريق من أحد طرفيه. استخدم الرسم التخطيطي الموجود على ورقة فصل الصبغة كدليل.
  7. دع الجل يتصلب لمدة 10 دقائق. أضف بضع مل من المخزن المؤقت على سطح الهلام المتصلب وقم بإزالة المشط برفق من جانب واحد أولاً واحتفظ بالمشط بشكل مائل.
  8. احفظه في حاوية أو كيس Ziploc لاستخدامه غدًا وفقًا للإرشادات.

البروتينات التنظيمية

عندما تكون العضلة في حالة راحة ، يتم فصل الأكتين والميوسين. لمنع الأكتين من الارتباط بالموقع النشط على الميوسين ، تحجب البروتينات التنظيمية مواقع الارتباط الجزيئي. تروبوميوسين يمنع مواقع ارتباط الميوسين على جزيئات الأكتين ، ويمنع تكوين الجسر المتقاطع ويمنع الانقباض في العضلات دون مدخلات عصبية. تروبونين يرتبط مع تروبوميوسين ويساعد على وضعه على جزيء الأكتين كما أنه يربط أيونات الكالسيوم.

لتمكين تقلص العضلات ، يجب على التروبوميوسين تغيير الشكل ، وكشف موقع ارتباط الميوسين على جزيء أكتين والسماح بتكوين الجسر المتقاطع. يمكن أن يحدث هذا فقط في وجود الكالسيوم ، والذي يتم الاحتفاظ به بتركيزات منخفضة للغاية في الساركوبلازم. في حالة وجودها ، ترتبط أيونات الكالسيوم بالتروبونين ، مما يتسبب في تغيرات توافقية في التروبونين التي تسمح للتروبوميوسين بالابتعاد عن مواقع ربط الميوسين في الأكتين. بمجرد إزالة التروبوميوسين ، يمكن أن يتشكل جسر متقاطع بين الأكتين والميوسين ، مما يؤدي إلى الانكماش. يستمر ركوب الدراجات عبر الجسور حتى تصبح أيونات Ca 2+ و ATP غير متوفرة ويغطي تروبوميوسين مرة أخرى مواقع الربط على الأكتين.


كيف يمكن استخدام الهلام الكهربائي للكشف عن الطفرات؟

لأن التغيير في تسلسل الحمض النووي سيولد a طفيف التغيير في الشحنة التي ستؤثر على معدل الهجرة في الرحلان الكهربي.

الرحلان الكهربائي هو في الأساس حركة الجزيئات في سائل تحت تأثير مجال كهربائي ثابت. حيث تتحرك الجسيمات الموجبة أو السالبة نحو أقطابها الكهربائية المضادة.

ستعمل إضافة وسيط مسامي (هلام) للفصل كعامل تثبيط أو نخل. سيؤدي ذلك إلى إبطاء الحركة أو "الهجرة"سرعة الجزيئات الأكبر و / أو الجزيئات الأقل شحنة.

بهذه الطريقة ، ستهاجر الجزيئات ذات الأحجام المختلفة بمعدلات مختلفة. والجزيئات من نفس الحجم ولكن بشحنات مختلفة ، سوف تهاجر بمعدلات مختلفة أيضًا.

بعد فترة زمنية معينة ، يتم إيقاف المجال الكهربائي وإزالة الجل من السائل للتلطيخ. بعد تلطيخ ، سوف تتشكل الجزيئات المهاجرة "يربط"مثل في هذه الصورة أدناه.


يمثل كل نطاق تجمعات جزيئية مختلفة لها نفس الحجم أو الشحنة أو كليهما.

الآن بعد الحصول على فكرة عامة عن كيفية عمل الرحلان الكهربائي ، دعنا ننتقل إلى الطفرات.

الطفرات هي تغييرات دائمة في تسلسل الحمض النووي بشكل عام. سيؤدي هذا التغيير في تسلسل النوكليوتيدات إلى تغيير الشحنة الإجمالية لتسلسل الحمض النووي. سيؤثر هذا التغيير في الشحنة على معدل الهجرة في الرحلان الكهربائي للهلام ، مما يؤدي إلى تشكيل نطاقات مختلفة عن تسلسل الحمض النووي الطبيعي غير المتحور.

لذا فأنت تأخذ قطع الحمض النووي التي تريد فحصها بحثًا عن الطفرات وتشغيلها في فصل كهربائي هلامي مقابل جزء عادي من الحمض النووي من نفس التسلسل.

بالطبع ، الإجراء ليس بهذه البساطة ولكن هذا هو جوهره الأساسي. تحقق من المراجع لمزيد من التفاصيل.


التنافذ

التناضح هو حركة الماء عبر غشاء من منطقة ذات تركيز منخفض الذائبة إلى منطقة ذات تركيز عالي الذائبة.

أهداف التعلم

صف عملية التناضح واشرح كيف يؤثر تدرج التركيز على التناضح

الماخذ الرئيسية

النقاط الرئيسية

  • يحدث التناضح وفقًا لتدرج تركيز الماء عبر الغشاء ، والذي يتناسب عكسًا مع تركيز المواد المذابة.
  • يحدث التناضح حتى يذهب تدرج تركيز الماء إلى الصفر أو حتى يوازن الضغط الهيدروستاتيكي للماء الضغط التناضحي.
  • يحدث التناضح عندما يكون هناك تدرج تركيز للمذاب داخل المحلول ، لكن الغشاء لا يسمح بانتشار المذاب.

الشروط الاساسية

  • المذاب: أي مادة مذابة في مذيب سائل لتكوين محلول
  • التنافذ: الحركة الصافية لجزيئات المذيب من منطقة ذات قدرة مذيب عالية إلى منطقة ذات جهد مذيب أقل من خلال غشاء منفذ جزئيًا
  • غشاء نصف نافذ: نوع من الغشاء البيولوجي يسمح لجزيئات أو أيونات معينة بالمرور عبره عن طريق الانتشار وأحيانًا عن طريق الانتشار الميسر المتخصص

التناضح والأغشية شبه منفذة

التناضح هو حركة الماء من خلال غشاء شبه نافذ وفقًا لتدرج تركيز الماء عبر الغشاء ، والذي يتناسب عكسًا مع تركيز المواد المذابة. تسمح الأغشية شبه النفاذة ، التي يطلق عليها أيضًا الأغشية النفاذة بشكل انتقائي أو الأغشية المنفصلة جزئيًا ، بمرور جزيئات أو أيونات معينة بالانتشار.

بينما ينقل الانتشار المواد عبر الأغشية وداخل الخلايا ، فإن التناضح ينقل الماء فقط عبر الغشاء. يحد الغشاء شبه القابل للنفاذ من انتشار المواد المذابة في الماء. ليس من المستغرب أن تلعب بروتينات الأكوابورين التي تسهل حركة الماء دورًا كبيرًا في التناضح ، وعلى الأخص في خلايا الدم الحمراء وأغشية الأنابيب الكلوية.

آلية التناضح

التناضح هو حالة خاصة من الانتشار. ينتقل الماء ، مثله مثل المواد الأخرى ، من منطقة عالية التركيز إلى منطقة ذات تركيز منخفض. السؤال الواضح هو ما الذي يجعل الماء يتحرك على الإطلاق؟ تخيل دورق به غشاء نصف نافذ يفصل بين الجانبين أو النصفين. على جانبي الغشاء ، يكون مستوى الماء متماثلاً ، ولكن توجد تركيزات مختلفة من مادة مذابة ، أو مادة مذابة ، لا يمكنها عبور الغشاء (وإلا فسيتم موازنة التركيزات على كل جانب بواسطة المذاب الذي يعبر الغشاء). إذا كان حجم المحلول على جانبي الغشاء متماثلًا ولكن تراكيز المذاب مختلفة ، فهناك كميات مختلفة من الماء ، المذيب ، على جانبي الغشاء. إذا كان هناك المزيد من الذائبة في منطقة واحدة ، فإن الماء يكون أقل إذا كان هناك القليل من الذوبان في منطقة واحدة ، فيجب أن يكون هناك المزيد من الماء.

لتوضيح ذلك ، تخيل كأسين كاملين من الماء. يحتوي أحدهما على ملعقة صغيرة من السكر ، بينما يحتوي الثاني على ربع كوب من السكر. إذا كان الحجم الإجمالي للمحلولين في كلا الكوبين هو نفسه ، فأي كوب يحتوي على كمية أكبر من الماء؟ نظرًا لأن كمية السكر الكبيرة في الكوب الثاني تشغل مساحة أكبر بكثير من ملعقة صغيرة من السكر في الكوب الأول ، فإن الكوب الأول يحتوي على كمية أكبر من الماء.

التنافذ: في التناضح ، ينتقل الماء دائمًا من منطقة ذات تركيز أعلى للمياه إلى منطقة ذات تركيز أقل. في الرسم البياني الموضح ، لا يمكن للمذاب أن يمر عبر الغشاء القابل للنفاذ بشكل انتقائي ، لكن الماء يمكنه ذلك.

بالعودة إلى مثال الدورق ، تذكر أنه يحتوي على خليط من المواد المذابة على جانبي الغشاء. مبدأ الانتشار هو أن الجزيئات تتحرك وستنتشر بالتساوي في جميع أنحاء الوسط إذا أمكن ذلك. ومع ذلك ، فإن المادة القادرة على المرور عبر الغشاء فقط هي التي ستنتشر من خلاله. في هذا المثال ، لا يمكن أن ينتشر المذاب عبر الغشاء ، لكن الماء يمكن أن ينتشر. الماء له تركيز متدرج في هذا النظام. وهكذا ، سوف ينتشر الماء أسفل تدرج تركيزه ، ويمر الغشاء إلى الجانب حيث يكون أقل تركيزًا. سوف يستمر هذا الانتشار للمياه عبر الغشاء - التناضح - حتى يذهب تدرج تركيز الماء إلى الصفر أو حتى يوازن الضغط الهيدروستاتيكي للماء الضغط التناضحي. في مثال الدورق ، هذا يعني أن مستوى السائل في الجانب الذي يحتوي على تركيز مذاب أعلى سيرتفع.


شاهد الفيديو: Licht: waarom wordt een lichtstraal gebroken? uitleg. natuurkunde (كانون الثاني 2022).