전기영동(electrophoresis)의 원리

전기영동(electrophoresis)은 생체 고분자들의 성질을 연구하고, 그것들 을 분석, 분리, 정제하는 중요한 방법 중에 하나이다. 전기영동법으로 DNA, RNA나 단백질 등을 분리할 수 있는 것은 이들 분자가 고유의 전 하를 띠고있어 전기장(electric field)에 놓이게 되면 서로 다른 속도로 이 동할 수 있다는 것에 근거하고 있다. 전기영동의 원리 완충용액 속에서 거대분자(macromolecule)들은 전하를 띠게 된다. 

예를 들어 DNA는 음전하를 띠며 단백질은 용액의 pH가 등전점(pI)보다 높으면 즉, 수소이온의 농도가 낮으면 음전하를 띠고, pH가 pI보다 낮으면 (즉, 수소이온 농도가 높으면) 양전하를 띤다. pI는 단백질의 순전하(net charge)가 0이 되는 pH이다. 용질 혼합물에 전기장을 걸면 양전하를 띤 물질은 음극으로 이동하며 음전하를 띤 물질은 양극으로 이동한다. 이 거대분자들을 전기장(E)에 놓으면 분자의 전하(q)에 따라 힘(F= qE) 을 받아 이동한다. 

이 운동에 대한 항력(drag force)과 이 전기장의 힘이 균형을 이루면 분자는 일정한 속도(v)로 이동하게 된다. 

즉, 전기장에서 종단속도(v)로 이동하는 하전된 입자에 대한 힘의 균형은 다음 식으로 표 시된다. 

여기서, r 은 입자의 반지름, μ는 용액의 점도이다. 

이 식을 변형하면,

즉, 거대분자가 움직이는 속도는 전하의 크기 및 전기장의 세기에 비례 하고, 분자의 크기와 용액의 점도에 반비례한다. 

현재 널리 쓰이는 전기영동법은 겔(gel) 전기영동법으로 아가로오스 겔, 폴리아크릴아미드 겔 및 SDS-PAGE(sodium dodecyl sulfate-polyacryl amide gel eletrophoresis) 겔을 사용한다.