Gel-elektroforese af DNA

Bioteknologi A · STX · A-niveau · Genteknologi

🧫 Gel-elektroforese af DNA

Gel-elektroforese er en af molekylærbiologiens vigtigste laboratorieteknikker — den sorterer DNA-fragmenter efter længde via et elektrisk felt gennem porøs gel.

Princippet

• DNA har negativt ladning (fosfat-rygrad)
• I et elektrisk felt vandrer DNA mod anoden (+)
• Gelen virker som molekylærsigte
• Korte fragmenter vandrer hurtigere
• Lange fragmenter vandrer langsommere

Procedure — 6 trin

1. Støb gel — Agarose (~1%) i buffer, hæld i form med brønde

2. Tilsæt loadingbuffer til DNA-prøver (glycerol gør tung, blå farve for synlighed)

3. Læg gel i tank med buffer der dækker

4. Tilsæt prøver i brøndene

5. Tilslut strøm — typisk 100V i 30-60 min

6. Farvning — ethidiumbromid eller GelRed → fluorescerer under UV-lys

Sammenligning med molekylvægt-stige

DNA-ladder (kendte fragmentstørrelser):

• 1 kb ladder: 250 bp - 10.000 bp
• 100 bp ladder: 100 - 1.500 bp
• Køres parallelt med prøver
• Måle båndets position relativt til stigen

Gel-typer

| Geltype | Bedst til | Fragmentstørrelse |

|---|---|---|

| Agarose | DNA | 100 bp - 25 kb |

| Polyacrylamid (PAGE) | Korte DNA | 50-500 bp |

| Pulsed-field gel | Kromosom-DNA | Op til Mb |

| SDS-PAGE | Proteiner | Variabel |

Faktorer der påvirker mobilitet

• Fragmentlængde (vigtigst)
• Gelkoncentration (højere = mere tæt)
• Spænding (højere = hurtigere men mindre præcis)
• Buffer-kvalitet
• DNA-konformation (lineær vs. cirkulær)

Anvendelser

| Område | Eksempel |

|---|---|

| PCR-kontrol | Verificere amplifikation |

| Restriktionsfragment | Klippe og analysere DNA |

| DNA-fingerprint | Retsmedicin |

| GMO-detektion | Tjekke for fremmedt DNA |

| Paternitetstest | STR-mønstre |

| Diagnostik | Mutationer |

| Forskning | Kloning, mapping |

Sikkerhed

Ethidiumbromid er mutagent — derfor bruger man nu ofte:

• SYBR Safe — mindre toksisk
• GelRed — mindre toksisk
• UV-lys er farlig for øjne og hud — brug beskyttelse

Skoleforsøg

Standard STX-forsøg:

• 45 min køretid ved 100V
• Farvede DNA-stiger
• Synligt resultat under UV-lys eller blåt lys
• Lav-omkostnings læringsværktøj
• Praktisk øvelse i gel-bandeaflæsning

Aflæsning af bånd

• Klart bånd = ren prøve
• Smear (udtværet) = degraderet DNA eller for meget
• Multiple bånd = forskellige fragmenter
• Manglende bånd = ingen DNA eller for lidt
• Forkert størrelse = fejl i PCR/restriktion

Moderne alternativer

Gel-elektroforese suppleres af:

• Kapillær-elektroforese — hurtigere, mere præcis
• Sequencer (Sanger eller NGS) — fuld sekvens
• qPCR — kvantitativ realtid
• Bioanalyzer (Agilent) — chip-baseret

Men klassisk gel er stadig standardværktøj i mange labs.

Vidste du at...

🔬 DNA-fingerprint blev udviklet i 1984 af Sir Alec Jeffreys — siden har gel-elektroforese revolutioneret retsmedicinen

👶 Paternitetstests bruger gel-elektroforese — kan afgøre faderskab med ~99,99% sikkerhed ved 15-20 STR-loci

🧬 Skoleforsøg med farvede DNA-stiger er fast i Biologi B/A — du har sandsynligvis prøvet det selv!

💡 Frederick Sanger (Nobelpris 1980) udviklede Sanger-sekventering baseret på gel-elektroforese — den dominerede DNA-sekventering frem til 2010

Læringsmål

• Forklare PCR (polymerase chain reaction) trinvist
• Anvende gel-elektroforese og restriktionsenzymer
• Forklare CRISPR-Cas9 og guide-RNA
• Forklare plasmid-vektorer og kloning
• Diskutere etiske aspekter af gen-redigering og GMO

Sådan kan du arbejde med emnet

• Forklar princippet bag gel-elektroforese, og hvorfor DNA bevæger sig mod den positive elektrode
• Beskriv, hvordan størrelsen af et DNA-fragment kan aflæses ved hjælp af en standardstige
• Diskutér, hvordan gel-elektroforese kan bruges til at kontrollere resultatet af en PCR-reaktion

Eksperiment-forslag

• Gennemfør (eller gennemgå) en gel-elektroforese: load DNA-prøver og en DNA-ladder, kør ved 100V i 30-60 min, og fortolk båndmønsteret under UV/blåt lys.
• Beregn fragmentstørrelser ud fra en DNA-ladder ved at sammenligne vandringsafstande.
• Diskutér forskellen på et "klart bånd", "smear" og "manglende bånd" — hvad fortæller hver type resultat om prøven?

Brobygning

Før man kan se bånd på en gel, skal DNA-fragmentet ofte først kopieres op i store mængder — næste emne er 'PCR (polymerase chain reaction)'.