Agarozni gel je tvar koja se koristi u biokemiji i biotehnologiji za gel elektroforezu i kromatografiju isključivanja veličine, što su metode razvrstavanja velikih molekula prema njihovoj veličini i električnom naboju. Ovi procesi koriste agarozu za odvajanje i analizu proteina i DNK. Vrlo je prikladan za ove primjene zbog svoje molekularne strukture, koja omogućuje molekulama različitih veličina da se kreću kroz njega različitim brzinama. Materijal se dobiva od raznih vrsta morskih algi, a obično se nalazi u laboratorijima u obliku praha. Kako bi se napravio prikladan medij za dani test, prašak se dodaje u vodu odgovarajuće koncentracije, prokuha i zatim ostavi da se ohladi u gel.
Proizvodnja
Agaroza se ekstrahira u obliku agara iz nekoliko vrsta crvenih morskih algi, ili morskih algi, koje se nalaze u Kaliforniji i istočnoj Aziji. Agar, izraz koji potječe od malajske riječi agar-agar, što znači žele, obično se dobiva od vrste morskih algi Gelidium. Sastoji se od dvije različite tvari, poznate kao agaroza i agaropektin, i pruža potporu staničnim stijenkama unutar morskih algi. Kada se ukloni, agar se može koristiti kao zgušnjivač hrane, slično kao želatina, ili kao laksativ. Ako se pročisti, može se koristiti kao medij za uzgoj bakterija, gljivica ili drugih mikroorganizama.
Prilično je lako odvojiti agarozu od agaropektina u agaru jer se molekule agaroze snažno vežu jedna za drugu, dok se agaropektin slabo želi. Postoji nekoliko metoda za postizanje izolacije agaroze. U jednoj metodi, agaru se dodaju karagenan, druga molekula koja se nalazi u crvenim morskim algama i sol. To uzrokuje taloženje agaropektina ili stvaranje krutine koja se može ukloniti iz otopine agara. Druga metoda dodaje enzim pektinazu, kemikaliju koja razgrađuje agaropektin, dopuštajući mu da se otopi u vodi.
Gel elektroforeza
Agarozni gel se najčešće povezuje s elektroforezom. U ovom postupku znanstvenici primjenjuju električno polje na ploču materijala koji sadrži otopljene fragmente DNA, RNA ili proteina. To uzrokuje pomicanje ovih velikih molekula zbog njihovih električnih naboja: pozitivno nabijeni tipovi će se kretati prema negativnoj strani, i obrnuto. Fragmenti DNA i RNA imaju negativan naboj, pa će se kretati prema pozitivnom kraju, dok fragmenti proteina mogu biti negativni ili pozitivni.
Brzina kojom se molekule kreću ovisi o njihovoj veličini i o tome koliko naboja imaju. Agarozni gel je strukturiran na takav način da tvori neku vrstu mreže, s rupama kroz koje mogu putovati druge molekule. Manji lakše prolaze kroz rupe i tako brže putuju. Među većim molekulama, oblik također igra ulogu, jer one kompaktnije prolaze lakše. Tehnika se koristi i za analizu uzoraka i za izolaciju određenih sekvenci DNK za upotrebu u biotehnološkim primjenama.
Prije elektroforeze, uzorak DNK bi se tretirao posebnim enzimima koji režu dugačke molekule nalik na niti na određenim mjestima, stvarajući manje fragmente. Agarozni gel se priprema otapanjem praha u puferskoj otopini, koja je otporna na promjene pH – kiselost/lužnatost – koje bi inače mogle proizaći iz elektrokemijskih učinaka. Za različite raspone molekula koriste se različite količine praha, ali obično je koncentracija između 0.7 i 1.2%. U ovom trenutku obično se dodaje fluorescentna boja koja se zove etidijev bromid, jer boji DNK i čini je lako vidljivom pod ultraljubičastim svjetlom. Ova smjesa se zatim u mikrovalnoj pećnici i ostavi da se stegne.
Uzorci DNK stavljaju se u male jažice u gelu, a preko njih se primjenjuje istosmjerna električna struja. Molekule različite veličine putuju kroz gel različitim brzinama, tako da će se nakon određenog vremena pojaviti na različitim pozicijama, s manjim fragmentima dalje prema pozitivnom kraju. To omogućuje znanstvenicima da odrede veličine fragmenata i da izoliraju različite sekvence DNK.
Ostale namjene
Agarozni gel se ponekad koristi u srodnoj tehnici koja ne uključuje struju, poznatoj kao kromatografija isključivanja veličine. U ovoj se metodi stakleni stupac puni kuglicama napravljenim od gela i ulijeva se otopina koja sadrži molekule različite veličine. Za razliku od elektroforeze, veće se molekule brže kreću niz stupac da bi izašle na dno, dok se manjih je usporen u kuglicama. To je zato što se male molekule teže apsorbiraju u pore u gelu, dok su veće prevelike da uđu u te pore i umjesto toga teže teći između zrnaca. Vrsta i koncentracija gela mogu se podesiti tako da odgovaraju veličini molekule koja se odvaja.