전기영동

전기영동 (Electrophoresis)은 전기장 내에서 하전된 입자가 이동하는 현상을 말하며, 특히 생화학 및 분자생물학 분야에서 DNA, RNA, 단백질 등의 생체 분자를 분리하고 분석하는 데 널리 사용되는 기술이다. 분자의 크기, 전하, 모양 등에 따라 이동 속도가 다르기 때문에, 이를 이용하여 복잡한 혼합물에서 특정 분자를 분리하거나 분자의 순도를 평가할 수 있다.

원리

전기영동은 하전된 입자가 전기장 내에서 받는 힘에 의해 이동하는 원리에 기반한다. 양전하를 띤 입자는 음극으로 이동하고, 음전하를 띤 입자는 양극으로 이동한다. 이동 속도는 전기장의 세기, 입자의 전하량, 크기, 모양, 그리고 매질의 점성 등에 영향을 받는다. 일반적으로 작은 분자, 높은 전하량, 낮은 점성을 가진 매질에서 더 빠른 이동 속도를 보인다.

방법

전기영동은 지지체 유무에 따라 크게 자유 전기영동과 지지체 전기영동으로 나눌 수 있다.

• 자유 전기영동 (Free Electrophoresis): 지지체 없이 용액 내에서 전기영동을 수행하는 방법으로, 주로 이론적인 연구나 특정 분리의 정밀도를 높이기 위해 사용된다. 모세관 전기영동(Capillary Electrophoresis)이 대표적인 예이다.

• 지지체 전기영동 (Zone Electrophoresis): 겔(gel) 또는 종이와 같은 지지체를 사용하여 전기영동을 수행하는 방법으로, 분리 효율을 높이고 분리된 분자를 시각화하기 용이하게 한다. 대표적인 예로 아가로스 겔 전기영동(Agarose Gel Electrophoresis)과 폴리아크릴아마이드 겔 전기영동(Polyacrylamide Gel Electrophoresis, PAGE)이 있다. 아가로스 겔 전기영동은 주로 DNA나 RNA와 같이 비교적 큰 분자를 분리하는 데 사용되며, PAGE는 단백질과 같이 작은 분자를 분리하는 데 사용된다.

응용

전기영동은 다양한 분야에서 응용된다.

• 분자생물학: DNA, RNA, 단백질의 분리, 정제, 분석. 유전자 지문 분석, DNA 시퀀싱, 단백질 발현 분석 등.
• 생화학: 효소 활성 분석, 단백질 상호작용 연구.
• 임상화학: 혈액 단백질 분석, 질병 진단.
• 환경과학: 환경 오염 물질 분석.
• 법의학: DNA 분석을 통한 범죄 수사.

고려 사항

전기영동을 수행할 때에는 완충 용액의 종류, 전기장의 세기, 겔의 농도, 온도 등 여러 요인들을 신중하게 고려해야 한다. 이러한 조건들은 분리 결과에 큰 영향을 미치므로, 실험 목적에 맞는 최적의 조건을 설정하는 것이 중요하다.