Agarose-Pulverist eine organische Substanz mit der chemischen Formel c24h38o19. Es ist ein weißes oder gelbes, kügelchenartiges Gelpartikel oder -pulver, das ein lineares Polymer ist, und die Grundstruktur ist 1,3-verknüpfte - D--Galactose und 1,4-verknüpfte 3,6--Endoether-L-Galactose, die abwechselnd verknüpft sind.
Agarpektin ist eine heterogene Mischung aus vielen kleineren Molekülen. Agarose wird im Allgemeinen auf über 90 Grad erhitzt, um sich in Wasser aufzulösen, und wenn die Temperatur auf 35-40 Grad sinkt, bildet es ein gutes halbfestes Gel, das das Hauptmerkmal und die Grundlage seiner verschiedenen Verwendungsmöglichkeiten darstellt. Die Leistung eines Agarosegels wird üblicherweise durch die Stärke des Gels ausgedrückt. Je höher die Festigkeit, desto besser ist die Leistung des Gels.
Agarose-Pulverwird aus den Polysacchariden von Rotalgen gewonnen und sein Hauptbestandteil ist hauptsächlich Laktose, von der etwa 70 % Agarose und 30 % verzweigtkettige Agarose sind.
Agarose hat eine lineare Struktur mit wiederholten Disaccharideinheiten, die abwechselnd aus D-Galactose und 3,6-dehydrierter Galactose Beta-1,4 und Alpha-1,3 gebildet werden.
Extrahieren Sie verzweigte Agarose aus -1, wobei drei Bindungen eine andere Kette trennen. Die mit heißem Wasser aus Meeresalgen extrahierte Substanz enthält etwa 40 % Agar.
Kommerzieller Agar (normalerweise als Agar bezeichnet) liegt normalerweise in Form dünner Blätter oder loser Stränge vor und wird häufig als essbarer Kaugummi, Arzneimittelverpackungsmittel oder Bakterienkulturmedium verwendet.
Reine Agarose wird häufig als halbfester Träger in biochemischen Labors, für Elektrophorese, Chromatographie und andere Techniken zur Trennung und Analyse von Biomolekülen oder kleinen Molekülen verwendet.
Agarose-Pulverist ein aus Meeresalgen gewonnenes Polysaccharid und der Hauptbestandteil von Agar. Seit seiner Entdeckung wird es aufgrund seiner einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften, wie z. B. Gelbildungsfähigkeit, thermische Stabilität, chemische Stabilität und Biokompatibilität, in vielen Bereichen weit verbreitet eingesetzt. Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Erläuterung seines Zwecks:
Anwendung in der biomedizinischen Forschung
Die Agarosegelelektrophorese ist eine der am häufigsten verwendeten Trenn- und Analysetechniken in der Molekularbiologie. Als Medium der Gelelektrophorese bietet Agarose die Vorteile einer großen Porengröße, eines großen Trennbereichs und einer einfachen Bedienung. Bei der Elektrophorese wandern biologische Makromoleküle wie DNA, RNA oder Protein unter Einwirkung eines elektrischen Feldes durch die Poren des Agarosegels. Aufgrund der Unterschiede in Ladung, Größe und Form verschiedener Moleküle ist ihre Migrationsgeschwindigkeit im Gel unterschiedlich, wodurch eine Trennung erreicht wird.
Die Agarosegelelektrophorese wird häufig beim Klonen von Genen, bei der Genexpressionsanalyse und beim Nachweis von Genmutationen eingesetzt. Es wird häufig als Träger oder Matrix in der Zellkultur verwendet. Aufgrund seiner hervorragenden Biokompatibilität und chemischen Stabilität kann Agarose eine stabile Wachstumsumgebung für Zellen bieten. Beispielsweise wird im Weichagar-Koloniebildungsexperiment Agarose zur Herstellung eines halbfesten Kulturmediums verwendet, um die Fähigkeit von Zellen zur Koloniebildung festzustellen, was für die Beurteilung des Grades der malignen Transformation von Zellen von großer Bedeutung ist.
Darüber hinaus kann Agarose auch mit anderen Biomaterialien kombiniert werden, um Verbundgerüstmaterialien für den Einsatz im Tissue Engineering und in der regenerativen Medizin herzustellen. Agarosegel spielt auch eine wichtige Rolle bei der Immundiffusion und Immunelektrophorese. Bei diesen Technologien kann Agarosegel als Medium der Antigen- und Antikörperreaktion klare Niederschlagslinien oder -ringe bilden, die zum Nachweis und zur Analyse des Vorhandenseins und der Konzentration von Antigenen oder Antikörpern verwendet werden können. Die Porengröße und die Ladungseigenschaft des Agarosegels können die Diffusionsrate und die Bindungseffizienz von Antigen und Antikörper beeinflussen, sodass die Versuchsbedingungen durch Anpassung der Konzentration und Art der Agarose optimiert werden können.
Anwendung in molekularbiologischen Experimenten
Die Agarosegelelektrophorese kann nicht nur zur Trennung von DNA und RNA eingesetzt werden, sondern auch mit anderen Technologien kombiniert werden, um deren Reinigung zu erreichen. Beispielsweise kann im Prozess der DNA-Extraktion die Agarosegelelektrophorese zum Nachweis der Integrität und Reinheit der DNA eingesetzt werden, und anschließend kann das Ziel-DNA-Segment durch Gelschneiden und Rückgewinnung vom Gel abgetrennt werden. Diese Methode bietet die Vorteile einer einfachen Bedienung und einer hohen Wiederherstellungsrate. In Nukleinsäure-Hybridisierungsexperimenten kann Agarosegel als Festphasenträger verwendet werden, um DNA- oder RNA-Sonden auf dem Gel zu fixieren und dann mit der markierten Zielnukleinsäure zu hybridisieren.
Durch den Nachweis des Vorhandenseins und der Intensität von Hybridisierungssignalen können das Vorhandensein und die Konzentration von Zielnukleinsäuren bestimmt werden. Die Porengröße und die Ladungseigenschaft des Agarosegels können die Bindungseffizienz von Sonde und Zielnukleinsäure beeinflussen, sodass die Hybridisierungsbedingungen durch Anpassung der Konzentration und Art der Agarose optimiert werden können. Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist eine der am häufigsten verwendeten Techniken in der Molekularbiologie zur DNA-Amplifikation. Bei der Analyse von PCR-Produkten ist die Agarosegelelektrophorese eine der am häufigsten eingesetzten Methoden. Durch die Trennung von PCR-Produkten mittels Elektrophorese können die Größe und Reinheit der amplifizierten Fragmente ermittelt werden, wodurch festgestellt werden kann, ob die PCR-Reaktion erfolgreich ist und ob unspezifische Amplifikationsprobleme vorliegen.
Anwendung in der biochemischen Analyse
Obwohl die Porengröße von Agarosegel relativ groß ist, eignet es sich nicht zur Trennung niedermolekularer Proteine, kann aber in einigen Fällen dennoch zur Proteintrennung und -reinigung verwendet werden. Beispielsweise kann bei der präparativen Gelelektrophorese Agarosegel zur Trennung und Reinigung von Proteinen mit größeren Molekulargewichten verwendet werden.
Darüber hinaus kann Agarose auch mit anderen Materialien kombiniert werden, um ein Verbundgel herzustellen, um dessen Trennbereich zu erweitern und die Trenneffizienz zu verbessern. In einigen Experimenten zur Bestimmung der Enzymaktivität kann Agarosegel als Träger für die Enzymimmobilisierung verwendet werden. Die Immobilisierung des Enzyms auf einem Agarosegel kann die Aktivität und Stabilität des Enzyms aufrechterhalten und die Trennung und Rückgewinnung des Enzyms von den Reaktanten erleichtern. Diese Methode findet breite Anwendung im Bereich des Enzym-Engineerings.
Anwendung in der Mikrobiologie
Agarose wird häufig als Gerinnungsmittel in mikrobiellen Kulturmedien verwendet. Im Vergleich zu Agar weist Agarose eine höhere Reinheit und einen geringeren Gehalt an Verunreinigungen auf, wodurch sie sich besser für die mikrobielle Kultivierung eignet. Wenn Sie ein festes Kulturmedium vorbereiten, lösen Sie Agarose in heißem Wasser auf, fügen Sie dann andere Nährstoffe und Antibiotika hinzu und lassen Sie es abkühlen, um ein festes Kulturmedium zu bilden.
Diese Art von Kulturmedium kann eine stabile Wachstumsumgebung für Mikroorganismen bieten und ihre Isolierung, Reinigung und Identifizierung erleichtern. In mikrobiologischen Identifizierungsexperimenten kann Agarosegel zur Herstellung spezifischer Identifizierungsmedien verwendet werden. Beispielsweise kann bei der Identifizierung von Darmbakterien ein Agarose-Kulturmedium, das bestimmte Zucker enthält, verwendet werden, um verschiedene Arten von Bakterien zu unterscheiden, indem die Fermentation von Zuckern beobachtet wird. Darüber hinaus kann Agarosegel auch zur Herstellung biochemischer Reaktionsmedien für Mikroorganismen verwendet werden, um deren Stoffwechseleigenschaften und Enzymaktivitäten zu erfassen.
Der Agarose-Produktionsprozess kann in vier Teile unterteilt werden: Vorbehandlung, Extraktion, DEAE-Zellulosebehandlung und Dehydrierung.
Die vorbehandelten pulverförmigen Rohstoffe werden direkt 1/2 h bei 80°C getrocknet. Die Streifen- und Blockrohstoffe werden mit Wasser gewaschen, in kleine Stücke geschnitten und eingebrannt.
Extraktion: Nach mehrstündigem Rühren und Extrahieren mit gemischter Essigsäure-Natriumacetat-Esterlösung das Wasser durch Absaugen entfernen, waschen, dann mehrere Stunden lang rühren und mit Natriumcarbonat-Natriumbicarbonat-Pufferlösung extrahieren und dann pumpen, filtrieren und mit Wasser waschen.
Das durch die Pufferlösung extrahierte Agargel wird durch Erhitzen mit Wasser in einer 4 %igen Lösung aufgelöst und dann mit DEAE-Cellulose zum Rühren für 3–4 Stunden unter Wärmekonservierung versetzt und dann zentrifugiert. Das Filtrat wird gesammelt und filtriert, um eine weiße Lösung im kolloidalen Zustand zu erhalten.
Dehydrierung: Nach dem Erhitzen des weißen Filtrats unter Rühren schnell 95 %iges Ethanol zugeben, bis kein sichtbarer Niederschlag mehr vorhanden ist, auf Raumtemperatur abkühlen lassen, die Lösung der oberen Schicht abgießen, den Niederschlag waschen und trocknen, um das Produkt mit einer Ausbeute von 71 % zu erhalten.
Reagenzrückgewinnung DEAE-Zelluloserückgewinnung: Nach der Zentrifugation wird der Niederschlag mit Wasser gekocht, auf einem 100-Mesh-Seidentuch filtriert, mehrmals wiederholt, bis das Filtrat klar ist, dann mit 0,5 mol/1 HCl, 0,5 mol/1 NaOH und Wasser gewaschen und getrocknet. Die Rückgewinnungsrate beträgt 95 %. Die 80 °C-Fraktion wurde durch direkte Destillation einer wässrigen ethanolischen Lösung gesammelt, die aus einer wässrigen Yichun-Lösung gewonnen wurde. Dann wurde festes Natriumchlorid bis zur Sättigung zugegeben und die Destillation wurde mit . 70 % fortgesetzt. Nachdem das Natriumchlorid in der Flasche verdampft ist, kann diese auch per Ventil nachgefüllt werden.
Agarose-Pulverwird normalerweise auf über 90 Grad C erhitzt, um sich in Wasser aufzulösen. Wenn die Temperatur auf 35-40 Grad C sinkt, bildet es ein gutes halbfestes Gel, das auch sein Hauptmerkmal und die Grundlage für verschiedene Anwendungen ist. Die Leistung eines Agarosegels wird üblicherweise durch die Stärke des Gels ausgedrückt. Je höher die Konzentration, desto besser ist die Wirkung des Gels. Das Agarose-Gel entsteht durch die Existenz einer Wasserstoffbindung. Jeder Faktor, der die Wasserstoffbindung zerstören kann, kann zur Zerstörung des Gels führen. Agarose ist hydrophil und nahezu frei von geladenen Gruppen. Es führt selten zu Denaturierung und Adsorption an empfindlichen Biomolekülen. Es ist ein idealer inerter Träger.
Bei der Herstellung von Agarose ist es notwendig, Agarose-Pektin so weit wie möglich zu entfernen, da sonst eine sehr geringe Menge Sulfat und Pyruvat die ionisierten Gruppen in der Agarose ersetzen kann, was zu Elektroosmose (EEO) führen und die Partikelbewegung beeinträchtigen kann. Der Sulfatgehalt hochwertiger Agarose ist relativ niedrig, normalerweise unter 0,2 %, und ihre elektroosmotische Wirkung ist relativ gering, normalerweise unter 0,13. Deshalb ist Agar viel teurer als Agar.
Im Jahr 1937 isolierte Araki erstmals Agar aus Agar.
Erst 1961 entdeckte Hjertin erstmals die hervorragenden Eigenschaften von Agarose, was zunehmend Aufmerksamkeit erregte und mit der industriellen Produktion begann. Agarose wird häufig in klinischen Tests, biochemischen Analysen und der Trennung von Biomolekülen eingesetzt.
Agarosepulver ist ein grundlegendes Werkzeug in der Molekularbiologie und Biotechnologie. Es wird häufig in der Gelelektrophorese, Affinitätschromatographie, Immundiffusion, Immunelektrophorese und anderen Bereichen eingesetzt.
Seine einzigartigen Eigenschaften wie Benutzerfreundlichkeit, Multifunktionalität, geringe Toxizität und Kosteneffizienz machen es zu einem unverzichtbaren Bestandteil in der Laborforschung.
Trotz der Einschränkungen der begrenzten Auflösung und Sprödigkeit haben die neuesten Fortschritte in der Agar-Gel-Technologie, einschließlich hochauflösender Gele, vorgefertigter Gele und agarbasierter Mikrofluidikgeräte, ihre Praktikabilität erweitert und ihre Leistung verbessert.
Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der wissenschaftlichen Forschung wird Agarosepulver zweifellos auch weiterhin ein wertvolles und unverzichtbares Reagenz im Werkzeugkasten der Molekularbiologie und Biotechnologie bleiben.
FAQ
Was ist Agarose und wozu dient es?
Die Agarosegelelektrophorese hat sich als effiziente und effektive Methode zur Trennung von Nukleinsäuren erwiesen. Die hohe Gelstärke von Agarose ermöglicht die Handhabung von Gelen mit geringem Prozentsatz für die Trennung großer DNA-Fragmente.
Was ist Agarose und Agar?
Agarose ist ein Polysaccharid, das aus Meeresalgen (z. B. Rotalgen) gewonnen wird und dessen Hauptbestandteil Polygalactose ist. Agar besteht aus Agarose und Agarpektin und wird gereinigt, um Agarose zu erhalten. Agarose ist ein lineares Polymorph, während Agarpektin eine heterogene Mischung aus vielen kleineren Molekülen ist.
Was bedeutet Agarose?
Agarose ist definiert als ein Polysaccharid mit hohem-molekularem-Gewicht, das aus marinen Rotalgen, insbesondere Agarozyten von Rhodophyceae, extrahiert wird und aufgrund seiner Biokompatibilität und thermo-reversiblen Gelierungseigenschaften Gele bildet, die sich ideal für Zellstudien und Gelelektrophorese eignen.
Was ist der Hauptzweck von Agarosepulver?
Agarose wird hauptsächlich für die Gelelektrophorese verwendet und hat auch andere Anwendungen wie die Gelfiltrationschromatographie und die Affinitätsreinigung. Am häufigsten wird es bei der Herstellung von Agarosegelen eingesetzt, bei denen die Porengröße von der Agarosekonzentration abhängt.
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