Khám phá chân trời mới trong khoa học – Tập 5

ADVENTURE NEW HORIZON

KHAI PHÁ CHÂN TRỜI MỚI TRONG KHOA HỌC

Tập 5: Agarose và những ứng dụng đa dạng trong phòng thí nghiệm

Chào mừng bạn đến với hành tinh Biochemistry với chuỗi bài viết mang đến những thông tin hữu ích về các sản phẩm và ứng dụng trong lĩnh vực sinh hoá. Trong điểm dừng đầu tiên ở hành tinh Biochemistry, chúng tôi sẽ mang đến những thông tin về Agarose – một loại sinh phẩm cơ bản, được sử dụng rất nhiều trong phòng thí nghiệm với nhiều ứng dụng đa dạng.

1. Agarose là gì?

Agarose là một polysaccharide tự nhiên được chiết xuất và tinh chế tảo biển. Về mặt cấu trúc, agarose là một polyme mạch thẳng được tạo thành từ các đơn vị lặp lại của agarobiose là β-D-galactose xen kẽ với 3,6-anhydro-L-galactose, liên kết thành các chuỗi sợi mềm dẻo và cấu thành một mạng lưới có đường kính từ 50 nm đến 200 nm (tùy thuộc vào hàm lượng agarose).

Công thức cấu tạo của Agarose

Agarose không độc và sở hữu một số đặc tính độc đáo giúp cho chúng được ứng dụng trong các kỹ thuật như điện di axit nucleic, kỹ thuật khuếch tán miễn dịch, tạo màng gel hoặc lớp phủ trong kỹ thuật nuôi cấy tế bào, thành phần cơ bản trong môi trường nuôi cấy tế bào, sắc ký gel, sắc ký ái lực và sắc ký trao đổi ion.

Một trong các ứng dụng rất phổ biến của agarose có thể kể đến là kỹ thuật điện di trên gel agarose. Đây là kỹ thuật giúp phân tách các phân tử sinh học dựa trên kích thước của chúng, ví dụ như phân tách các phân tử DNA, RNA, protein, …

2. Các thuộc tính chủ yếu của agarose

Hàm lượng sulfat: Được sử dụng để nhận biết độ tinh khiết của agarose, vì sulfat là nhóm ion chính có mặt trong agarose và có thể ảnh hưởng đến độ bền của gel.

Độ bền của gel: Thể hiện lực tác dụng lên gel làm gel bị đứt gãy.

Điểm hóa gel: Thể hiện nhiệt độ mà tại đó dung dịch agarose tạo thành gel khi nguội đi. Điểm hóa gel của agarose không phải là nhiệt độ nóng chảy của gel.

Sự điện thẩm (Electroendosmosis – EEO): Sự chuyển động biến đổi của chất lỏng qua gel. Các nhóm anion trong gel agarose được gắn vào chất nền và không thể di chuyển, nhưng các cation có thể phân ly và di chuyển về phía cực âm, tạo nên sự điện thẩm. Vì quá trình điện di của các polymer sinh học thường hướng về phía cực dương, hiện tượng điện thẩm có thể phá vỡ sự phân tách do hiện tượng đối lưu bên trong lòng gel.

3. Các ứng dụng của agarose

Tất các ứng dụng của agarose đều tận dụng đặc tính đặc biệt của chúng chính là việc tạo thành mạng lưới trong hệ gel. Mạng lưới này đóng vai trò như một chiếc sàng, thông qua đó các đại phân tử sinh học như protein hoặc axit nucleic có thể đi qua. Các hạt kích thước lớn hơn, chẳng hạn như vi-rút và các mảnh nhỏ tiểu phần của tế bào, cũng có thể di chuyển qua mạng lưới này.
 • Khuếch tán miễn dịch: Trong kỹ thuật này, các đại phân tử di chuyển và kết tủa trong gel dựa trên khuếch tán phân tử.
 • Điện di: Agarose được sử dụng rộng rãi trong các quy trình điện di cũng như trong điện di miễn dịch và điện di protein với gradient pH. Được điều khiển bởi điện trường tĩnh, các đại phân tử di chuyển và phân tách khi vượt qua cấu trúc lưới lớn.
 • Sắc ký gel, sắc ký ái lực và sắc ký trao đổi ion: Trong các ứng dụng này, các đại phân tử chuyển động dựa trên sự dịch chuyển của dung môi dọc theo gel.
 • Hỗ trợ xúc tác sinh học. Agarose được dẫn xuất và kích hoạt bằng tổng hợp hữu cơ để hỗ trợ cho các phân tử enzym hoạt động. Các hạt gel hỗ trợ enzyme hoạt động tốt hơn vì khả năng gắn enzym bên trong các hạt. Cấu trúc này tạo khoảng trống đủ lớn cho phép coenzyme và chất nền chuyển động bên trong gel.
Môi trường nuôi cấy rắn. Agarose là thành phần không thể thiếu trong môi trường rắn hoặc bán rắn được sử dụng trong nuôi cấy tế bào thực vật, nuôi cấy vi sinh, …
Phát triển tinh thể protein. Gel agarose điều chỉnh sự khuếch tán của các phân tử protein, cho phép hình thành các tinh thể thích hợp cho nghiên cứu protein.

4. Điện di trên gel agarose

Điện di trên gel agarose là phương pháp phổ biến để phân tách DNA trong phòng thí nghiệm. Gel agarose có năng suất phân giải DNA thấp hơn gel acrylamide, nhưng có phạm vi tách lớn hơn, và do đó thường được ứng dụng để phân tách cho các đoạn DNA với độ dài 50-20,000 bp. Bên cạnh đó, agarose cũng được sử dụng để tách các phân tử protein lớn, đây là lựa chọn ưu tiên để điện di hiệu quả các hạt có bán kính lớn hơn 5-10 nm.

Kích thước lỗ của gel có thể gia giảm tuỳ thuộc vào kích thước của DNA. Nồng độ gel càng thấp thì kích thước lỗ càng lớn. Tuy nhiên, gel có nồng độ thấp (0,1 – 0,2%) rất mỏng manh và rất khó xử lý, và việc điện di các phân tử DNA kích thước lớn có thể mất đến vài ngày. Giới hạn độ phân giải của điện di gel agarose chuẩn là khoảng 750 kb. Giới hạn này có thể được khắc phục bằng kỹ thuật PFGE, là kỹ thuật tạo ra điện trường định kỳ thay đổi hướng. Trong kỹ thuật này, các phân tử DNA thay đổi hướng di chuyển khi điện trường chuyển hướng, các phân tử DNA lớn hơn mất nhiều thời gian hơn để điều chỉnh khi điện trường bị thay đổi so với các phân tử DNA kích thước nhỏ hơn và do đó ta có thể tách DNA theo kích thước.

Gel agarose được đúc trong khuôn và được đặt theo chiều ngang ngập trong dung dịch đệm. Các dung dịch đệm thường được sử dụng là Tris-acetate-EDTA và Tris-Borate-EDTA, và cũng có một số loại khác như Tris-phosphate, barbituric acid-sodium barbiturate hoặc Tris-barbiturate buffer.

Trong kỹ thuật điện di, DNA thường được quan sát bằng cách nhuộm với ethidium bromide (chất hóa học có khả năng gây ung thư) và sau đó được quan sát dưới ánh sáng tia cực tím. Bên cạnh đó, một số các phương pháp nhuộm màu DNA có thể được sử dụng ở bước quan sát này như SYBR Green, GelRed, xanh methylen và Crystal Violet. Trong trường hợp cần thu lại các đoạn DNA đã phân tách để ứng dụng cho các thí nghiệm tiếp theo, đoạn DNA được phân tách trong gel sẽ được cắt ra và đi qua các thao tác xử lý để được thu nhận lại.

5. Các bài viết kỹ thuật hữu ích khác

Tham khảo thêm các tài liệu kỹ thuật liên quan:

– Hướng dẫn kỹ thuật về Agarose trong điện di trên gel agarose -> xem bài viết chi tiết tại đây

– Quy trình tham khảo: Giới thiệu và quy trình điện di acid nucleic -> xem bài viết chi tiết tại đây

Tìm hiểu thêm về sản phẩm Agarose tại đây: https://www.sigmaaldrich.com/VN/en/products/chemistry-and-biochemicals/biochemicals/agarose

ĐẶC BIỆT!!! CHƯƠNG TRÌNH ƯU ĐÃI LỚN NHẤT TRONG NĂM CHO DÒNG SẢN PHẨM SINH HÓA – TỔNG HỢP – KHÁNG THỂ

Nhanh chóng đặt hàng các sản phẩm Agarose chất lượng cao của Merck và hưởng mức giá ưu đãi lên đến 35%

Chương trình ưu đãi lớn nhất trong năm cho nhóm sản phẩm sinh hóa tổng hợp

    NHẬN TIN MỚI QUA EMAIL