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Carrera: MEDICINA Cátedra: BIOQUIMICA ELECTROFORESIS DE PROTEÍNAS SERICAS MATERIAL OPCIONAL DE ESTUDIO INTRODUCCIÓN La electroforesis es una técnica separativa basada en el transporte que sufre una partícula cargada bajo la acción de un campo eléctrico. Las partículas o moléculas cargadas negativamente migran hacia el electrodo positivo (ánodo), mientras que las partículas cargadas positivamente migran hacia el electrodo negativo (cátodo). Esta técnica es de utilidad para la separación de macromoléculas como proteínas y ácidos nucleicos. Para llevarla a cabo se necesita un equipo electroforético (figura 1): • Una fuente de tensión que proporciona el campo eléctrico mediante dos electrodos entre los que se establece una diferencia de potencial. • Una cubeta o recipiente en cuyos extremos se sitúan los electrodos • Una solución buffer. • Un soporte electroforético. Los soportes pueden ser: no restrictivos (el tamaño del poro no afecta el paso de laspartículas ya que el tamaño de las mismas es muy pequeño en comparación al tamaño del poro) y restrictivos (afecta el paso de las partículas). Entre los primeros, las membranas de acetato de celulosa poseen grandes poros por lo tanto no ejercen un efecto de tamiz. En este caso la separación electroforética está basada en la densidad de cargas (relación carga/masa) de las proteínas. Entre los segundos, la poliacrilamida es un soporte de tipo restrictivo que se utiliza para estudios donde se requiere alta resolución. El suero humano contiene más de 125 proteínas identificadas, que cumplen diversas funciones. Los componentes proteicos del plasma o suero constituyen casi toda la masa de los solutos del suero (aprox. 80 g/l). Se encuentran presentes proteínas transportadoras, anticuerpos, inhibidores enzimáticos, factores de la coagulación, etc. El plasma contiene además, fribrinógeno (aprox. 3 g/l), proteína que está ausente en el suero. La concentración de proteínas séricas totales, o las proporciones de las fracciones proteicas individuales, cambian durante una gran variedad de enfermedades por lo que la cuantificación de proteínas séricas totales y de fracciones individuales es de valor considerable en el diagnóstico clínico. Esta técnica permite identificar entonces, distintas fracciones de un patrón electroforético normal y patológico. Dado que las proteínas tienen una carga neta a cualquier pH diferente de su punto isoeléctrico, al ser sometidas a un campo eléctrico se desplazan a una velocidad que depende de su densidad de carga (relación carga/masa). La carga eléctrica que manifieste una proteína depende de la ionización de los grupos libres disociables existentes en las cadenas laterales de los restos aminoacídicos que las constituyen. La magnitud de la carga será proporcional a la diferencia entre el pH del medio y su punto isoeléctrico. El punto isoeléctrico (pI) es el pH en el cual existe un equilibrio entre cargas positivas y negativas, por lo que la carga neta de la proteína es cero. Si una mezcla de 2 o más proteínas con diferentes pI se disuelven en un medio de determinado pH, las diferencias entre este valor de pH y el pI de cada proteína serán diferentes y por ello el valor de su carga neta y de su velocidad de migración en el campo eléctrico serán también distintos. Este fenómeno es el fundamento del fraccionamiento electroforético. Para llevar a cabo la separación de proteínas séricas se utiliza la separación electroforética basada en la densidad de cargas (relación carga/masa) que utiliza como soporte el acetato de celulosa. Este tipo de electroforesis es fácil de manipular y tanto la corrida electroforética en sí como el teñido posterior de las bandas proteicas son rápidos. Si bien no es un método de alta resolución, los patrones electroforéticos obtenidos de muestras de suero humano resultan muy útiles para el diagnóstico de enfermedades. Esta electroforesis se lleva a cabo a pH 8,6, pH en el cual las proteínas quedan cargadas negativamente y se obtienen cinco bandas principales. El buffer empleado ayuda a mantener un pH constante y asegura que cada proteína mantenga una carga constante durante toda la separación. La tinción de las proteínas luego de su separación electroforética y su posterior cuantificación es el método más común para medir las fracciones proteicas individuales. La cuantificación se realiza por densitometría o elución. A continuación se describe la metodología mostrada en el video de Electroforesis en acetato de celulosa (link en PEDCO). RESUMEN DE MATERIALES Y REACTIVOS UTILIZADOS EN EL VIDEO Materiales: Cámara electroforética horizontal, fuente de poder, aplicador de muestras, cajas de Petri para tinción, decoloración y lavado, Tiras de acetato de celulosa, portaobjetos o planchuela de vidrio, estufa de cultivo. Reactivos: 1) Solución buffer: Veronal sódico 0,04 M (8,24 g en un litro de agua destilada), pH 8.6 2) Colorante: 0,5 g de amidoschwartz en 45 ml de metanol + 45 ml de agua + 10 ml de ácido acético. 3) Decolorante: 475 ml de metanol + 475 ml de agua + 50 ml de ácido acético. 4) Colorante del frente de corrida: azul de bromo fenol (trazas). 5) Deshidratante: metanol puro. 6) Transparentizador: 85 ml metanol + 14 ml ácido acético + 1 ml de glicerol. 7) Material biológico: suero sanguíneo no hemolizado, normal y patológico. RESUMEN DE LOS PROCEDIMIENTO DE LA TÉCNICA 1) Se sumergen las tiras de acetato de celulosa por lo menos 10 minutos en solución buffer. 2) Se deja secar la tira entre dos hojas de papel secante para eliminar el exceso de líquido. 3) Se coloca la tira, con la parte opaca hacia arriba sobre el soporte de la cuba. La tira debe estar bien tiesa y plana, cuidando que los extremos toquen la solución buffer que se ha colocado previamente en cada compartimiento de la misma. 4) Se mezcla el suero con una ínfima cantidad de azul de bromofenol. 5) Se siembra a un cm del borde aproximadamente 10 μl de suero, haciendo leve presión con el aplicador y sacándolo rápidamente para evitar excesos. 6) Una vez sembradas todas las muestras, se tapa la cuba y se deja pasar 2,5 mA de corriente durante una hora. 7) Se desenchufa y se sacar la tira, colocándola durante 5 minutos en la solución colorante. La solución debe cubrir la tira, asegurándose que la parte inferior de las mismas, también esté en contacto con el colorante. 8) Se saca la tira con una pinza, se lava primero con agua corriente hasta eliminar el exceso de colorante, luego se sumerge en la solución decolorante 3 ó 4 veces para remover el exceso de colorante. 9) Se deshidrata en metanol 30 segundos 10) Se Colocan en la solución de transparentización durante 1 minuto. 11) Se puede colocar la tira sobre un portaobjeto a 37° C durante 10 minutos. BIBLIOGRAFÍA: - Blanco A (1995). Química biológica. Editorial El Ateneo. - Devlin T. Biochemistry with Clinical correlations (1997). Fourth Edition. Wiley- Liss. - García Segura J., Gavilanes J., Martínez del Pozo A., Montero F. Oñaderra M. y Vivanco F. (1999) Técnicas Instrumentales de análisis en Bioquímica. Editorial Síntesis, Madrid. - Stryer, L. Bioquímica. 7a ed. Editorial Reverté (2016). - Voet D, Voet J. Bioquímica. Ediciones Omega. 4ta edición (2016).
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