Tipos de electrofóresis, ¿cuales existen?

La biología molecular es una disciplina de la biología que estudia la estructura, composición, función y relaciones de las moléculas celulares en los seres vivos. Esta disciplina se aplica en diferentes áreas como en la medicina, mejorando la eficacia en los diagnósticos; la agricultura, mejorando la calidad de ciertos productos y en la nutrición, estudiando diversos desórdenes metabólicos de origen genético.

Una necesidad básica en muchos experimentos de biología molecular es la electroforesis y, precisamente en este artículo, te explicaremos qué es esta técnica y cuáles son los principales tipos de electroforesis.

Antes de entrar en cuáles son los tipos de electroforesis, ¿qué es la electroforesis?

La electroforesis es una técnica de laboratorio celular que sirve para separar moléculas según su movilidad en un campo eléctrico. La electroforesis se define como el movimiento o dispersión de partículas tras ser sometidas a un campo eléctrico. Generalmente se realiza en una matriz o gel y suele utilizarse para separar fragmentos de ADN, ARN, moléculas o proteínas en base a su tamaño y carga eléctrica.

Las moléculas cargadas se mueven a través de un gel cuando pasa una corriente eléctrica a través de él. Un extremo del gel tiene carga negativa y el otro carga positiva. El movimiento de moléculas cargadas se llama migración. Las moléculas migran hacia la carga opuesta. Por lo tanto, una molécula con una carga negativa será atraída hacia el extremo positivo.

El gel consiste en una matriz permeable, un poco como un tamiz, a través del cual las moléculas pueden viajar cuando pasa una corriente eléctrica a través de él. Las moléculas más pequeñas migran a través del gel más rápidamente y, por lo tanto, viajan más lejos que los fragmentos más grandes que migran más lentamente y, por lo tanto, recorrerán una distancia más corta. Como resultado, las moléculas se separan por tamaño.

Los estudiantes de las FP laboratorio clínico y biomédico y biotecnología aprenden a realizar la electroforesis, detectando en una muestra presencia de fragmentos de moléculas biológicas.

Estas FP son parte de las alternativas al MIR y puedes explorarlas, junto con otras opciones, si quieres enfocar tu camino profesional en estas disciplinas.

¿Para qué pueden servir todos los tipos de electroforesis y qué miden?

La electroforesis tiene una variedad de usos prácticos, como en la medicina forense para determinar la identidad de las personas que puedan haber participado en un delito, en el proyecto del genoma humano, la investigación de proteínas y de mutaciones genéticas y en pruebas de diagnóstico clínico.

La electroforesis puede ser realizada con diversas finalidades tanto en proyectos de investigación como en diagnóstico, puesto que se trata de una técnica simple y de bajo costo. De esta forma, esta técnica puede servir para:

• Identificar virus, hongos, bacterias y parásitos, siendo más común esta aplicación en proyectos de investigación.
• Prueba de paternidad.
• Verificar la expresión de proteínas.
• Identificar mutaciones, siendo útil en el diagnóstico de leucemias.
• Analizar los tipos de hemoglobina circulantes, siendo útil en el diagnóstico de anemia falciforme.
• Evaluar la cantidad de proteínas presentes en la sangre.

Tipos de electroforesis

Ahora que conoces qué es y para qué sirve la electroforesis, es momento de que conozcas los principales tipos de esta importante técnica.

Electroforesis en papel de filtro y en acetato de celulosa

Se trata de un tipo de electroforesis en la que el soporte es un papel de filtro que se coloca horizontalmente en un medio hidratado. Su utilización permite la separación de proteínas de una forma rápida. Este soporte se utiliza muy poco y su uso queda reducido a la separación de aminoácidos.

En cambio, la electroforesis en acetato de celulosa tiene una serie de ventajas respecto al papel de filtro porque permite la separación de proteínas, migraciones más rápidas y posee mayor resolución.

Electroforesis en gel de agarosa

El gel de agarosa es un buen soporte electroforético. Su naturaleza le otorga la característica de poder separar las moléculas en función de su tamaño y se utiliza para separar moléculas grandes.

La electroforesis en gel de agarosa es uno de los métodos más empleados para separar ácidos nucleicos, como por ejemplo, fragmentos de ADN. Esta técnica se basa en el hecho de que los ácidos nucleicos se encuentran cargados negativamente debido a los grupos fosfato. Como consecuencia, cuando se aplica un campo eléctrico, se desplazan desde el polo negativo hacia el polo positivo. Esta separación se lleva a cabo en una matriz sólida como lo es el gel de agarosa.

Electroforesis en gel de poliacrilamida

El gel de poliacrilamida es considerado como el mejor soporte para la electroforesis. Son geles transparentes químicamente inertes, uniformes y de preparación rápida. Además, poseen una gran estabilidad mecánica y son insolubles en agua. Sin embargo, uno de sus inconvenientes es que es neurotóxico, lo que limita su uso. Se utiliza para la separación de proteínas y, al igual que el gel de agarosa, permite la separación de las moléculas en función de su tamaño. 

La electroforesis en geles de poliacrilamida es uno de los métodos más utilizados para la purificación, análisis y caracterización de proteínas. La técnica permite separar moléculas cargadas y explota diferencias en movilidad cuando se les somete a la acción de un campo eléctrico.

Electroforesis capilar

Esta técnica difiere bastante de las anteriores. El soporte es distinto, ya que utiliza capilares de sílica fundida cubiertos con una capa de polimina. La visualización de los resultados se hace a través de la pantalla de un ordenador. Los detectores transmiten la información directamente al dispositivo para ser tratada adecuadamente con un software específico. El resultado es la visualización de un electroferograma. La cantidad de muestra y reactivos necesarios es menor que en otras técnicas. Es una técnica versátil, eficiente y económica, que permite la separación simultánea de distintas moléculas utilizando cantidades pequeñas de muestras y reactivos.

Isoelectroenfoque

El isoelectroenfoque cuenta con una diferencia fundamental respecto al resto de tipos de electroforesis. La separación de las moléculas viene determinada por la acción de un campo eléctrico y de un gradiente de pH. El gradiente de pH se crea con una solución tampón constituida con anfolitos, que son sustancias que crean un gradiente de pH decreciente desde el cátodo hasta el ánodo. El anfolito utilizado en el extremo anódico es el ácido ortofosfórico. Mientras que el anfolito utilizado en el extremo catódico es el ácido acético. Una vez creadas las condiciones del gradiente, las moléculas se movilizan bajo la acción del campo eléctrico.

Se desplazan a lo largo del soporte hasta que alcanzan la zona en la que el pH es igual a su punto isoeléctrico. En ese momento su carga neta se convierte en nula y la molécula deja de desplazarse. La principal ventaja de esta técnica es su resolución, ya que incrementa la capacidad de separación de las moléculas respecto a las técnicas electroforéticas de zona. En cambio, su principal inconveniente es la temperatura, ya que el sistema necesita voltajes muy altos, incrementando la temperatura y haciendo necesaria la aplicación de un sistema de refrigeración.

Electroforesis bidimensional

Esta es una técnica resultante de la combinación de un isoelectroenfoque y una electroforesis en gel de poliacrilamida. La electroforesis bidimensional es una técnica de alta resolución cuyo objetivo es la separación de mezclas muy complejas de proteínas y que permite separar mejor soluciones con una gran cantidad de proteínas diferentes.

¿Cómo se pueden aplicar los tipos de electroforesis?

Una de las principales aplicaciones de la electroforesis es el diagnóstico de diferentes enfermedades. Por ejemplo, en el caso de las enfermedades causadas por expansiones de trinucleótidos, es posible saber si una persona es susceptible a presentar dicha enfermedad en algún momento de su vida. Esto se hace comparando la migración del fragmento de ADN de la persona con un marcador de peso molecular estandarizado.

También se utiliza en el campo de la oncología porque durante el desarrollo del cáncer pueden producirse fallos en la replicación del ADN, que lleven a la multiplicación de ciertos microsatélites únicamente en las células cancerosas y este concepto puede servir para monitorear la progresión de un tumor.

Existen otros ámbitos en los que la electroforesis puede ser de gran utilidad, como en estudios de poblaciones o en estudios filogenéticos.

Es momento de despedirnos. ¿Qué te pareció esta interesante información? Esperamos que ahora tengas un conocimiento más profundo de los tipos de electroforesis y que si todo este mundo te llama la atención, te animes a encontrar la FP perfecta para que te conviertas en un gran profesional.