유체역학이나 분리공정 수업시간에 내준 분리공정에 대한 조사 레포트

소개글

유체역학이나 분리공정 수업시간에 내준 분리공정에 대한 조사 레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

분리공정
기계적 분리
체분리
침강분리
여과분리
원심분리
Elutriation
확산적 분리
증 발
증 류
건 조
흡 수
흡 착
결정화
막분리
전기적 분리
전기영동

본문내용

이 분리용 겔에서 분리된다.
수직용 전기영동 장치
(A) 냉각 장치를 포함한 단백질 분리를 위한 전기영동 장치 (B) 겔을 만들기 위한 장치
대부분의 SDS-폴리아크릴아마이드 겔에서 아크릴아마이드 : 비스아크릴아마이드의 비율은 29 : 1이며 각각 다른 아크릴아마이드 농도에서 효과적으로 분리되는 단백질 분자량의 범위는 표와 같다.
SDS-PAGE에서 효과적으로 분리할 수 있는 단백질의 범위
아크릴아마이드 농도 (%)
단백질의 분리범위 (kD)
15
12 - 43
10
16 - 68
7.5
36 - 94
5.0
57 - 212
단백질 전기영동의 기본원리는 DNA나 RNA 전기영동의 원리와 같다. 다만, 단백질을 변성시키기 위해 우레아나 포름아마이드 대신 SDS를 이용한 폴리아크릴아마이드 겔 전기영동을 주로 이용한다는 것과 단백질을 눈으로 확인하기 위하여 EtBr 대신 쿠마시 블루(coomassie blue)나 실버(silver) 염색 방법을 쓰거나 항체를 이용한다는 것 등이 다른 점이다. 쿠마시 블루 염색에 의한 겔 상의 단백질 띠 검출은 염색제(dye)와 단백질 간의 비특이적 결합에 의한 것이며 0.3-1 mg의 단백질까지 인식할 수 있다. 실버 염색은 실버와 단백질 안의 화학잔기 간의 결합에 의한 것으로 2-5 ng 정도의 단백질까지 인식할 수 있다.
연속 완충용과 불연속 완충용액 시스템을 이용한 원통(rod)형 겔과 판(slab)형 겔
(a) 연속 완충용액 시스템을 이용한 원통형 겔 (b) 연속 완충용액 시스템을 이용한 판
(c)와 (d) 불연속 완충용액 시스템을 이용한 원통형 겔과 판형 겔
(4) 간헐 전기장(pulsed field) 겔 전기영동
일반적으로 사용되는 DNA의 아가로오스 겔 전기영동은 DNA 크기가 50 kb 이상이 되면 분리가 어려워진다. 하지만 간헐 전기장 겔 전기영동을 사용하면 DNA를 2000 kb(2 Mb) 길이까지도 분리할 수가 있다.
이 방법에서는 DNA가 두개의 전기장의 영향하에서 농축되어진 아가로오스 겔로 이동된다. 두 전기장이 거의 수직이며, 전기장력은 고르지 않고 서로 바뀌거나 간헐적으로 된다. 일반적으로 높은 겔 농도와 전압 기울기(gradient) 하에서 DNA 분자가 겔의 구멍으로 들어가기 위해서 전기장 방향으로 뻗어나가게 된다. 그런데 DNA 분자가 길어지면 길어질 수록 새로운 방향을 찾아서 나가기 위해 시간이 더욱 많이 필요하게 되고 DNA 분자들이 겔에 많이 남아 있게 된다. 이런 점을 이용하여 거대 DNA 분자를 분리해 내는 기술이 간헐 전기장 겔 전기영동이다.
간헐 전기장 겔 전기영동을 이용한 DNA 분리
(왼쪽은 직각형 비균질 전기장이고
오른쪽은 육각으로 배열된 전극점을 이용한 균질 전기장이다)
간헐 전기장 겔 전기영동을 위한 시스템
(A) 완충용액을 순환시킬 수 있는 겔 전기영동 chamber,
(B) 변조전파 조절 장치, (C) 육각형의 전극
(5) 면역체 전기영동 (immunoelectrophoresis)
면역체 전기영동은 아가로오스 겔이나 폴리아크릴아마이드 겔의 전기영동을 수행한 후에 그 겔에 있는 항원 띠를 특이한 항체 용액 (antiserum)을 이용하여 검출하는 것이다. 간단한 방법으로는 전기영동을 수행한 겔을 항체용액이나 분리된 항체가 들어있는 용액에 담그는 것이다. 그러면 항원과 항체가 결합하여 침전물을 형성하여 띠를 나타낸다. 또 다른 방법으로는 전기영동을 수행한 후 겔에 대한 면역체 사본(replica)을 떠내어 면역 화학물질 검출을 수행하는 방법이다. 면역체 사본에는 아가로오스 사본, Diazopaper 사본, 니트로셀룰로오스 사본 등이 있다.
2) 자유용액(free solution)에서의 전기영동
자유용액에서의 전기영동에는 이동 경계면 전기영동(moving boundary electrophoresis), 연속 자유흐름식 존 전기영동(continuous free flow zone electrophoresis), 모세관 전기영동(capillary electrophoresis) 등이 있다.
이동 경계면 전기영동은 U자형 튜브의 완충용액 안에서 수행되며, 전기영동을 마친 후에는 굴절률(refractive index)의 변화로 시료가 어디에 있는지 검출할 수 있다.
연속 자유흐름식 존 전기영동은 수직적 상태에서 이루어지며, 세포기관과 세포막 또는 전체 세포의 확인, 정제 그리고 분리까지 해결되는 편리한 방법이다(그림 12-14). 또한 이 전기영동의 장점은 아주 작은 차이를 가진 시료조차도 분리가 가능하기 때문에 매우 효과적이고 연속적으로 행하여 질 수 있으므로 많은 양도 분리할 수가 있다.
모세관 전기영동은 아주 가느다란 관, 즉 모세관에서 수행되는 방법이다. 실리카로 된 모세관은 길이가 약 20∼30 cm이고 지름(두께)은 약 50∼100 ㎛정도가 된다. 전기영동을 수행하는 시간은 10∼20 분이다. 주의해야 할 사항은 관내의 구성성분의 흡착과 전기 삼투압 효과(electroosmotic effect)가 생길 수 있기 때문에 그것을 방지하기 위하여 내부에 폴리아크릴아마이드나 메틸셀룰로스로 코팅을 해주어야 한다. 이 전기영동은 상대적인 이동성이나 분자량으로 분리한다. 장점은 자동화가 가능하다는 것과 다른 분석장치에 연결하여 같이 사용할 수 있다는 것이며, 검출방법은 UV를 통한 방법으로 260 nm(DNA)나 280 nm(단백질)에서 하고 모세관에서 직접하고 싶다면 185 nm에서 관찰하면 된다.
· 전기영동 관련 기타사항
전기영동에 사용되는 몇 가지 화학물질은 몸에 몹시 좋지 않으므로 사용에 주의하여야한다. 아크릴아마이드는 신경계에 유해하므로 취급에 주의하여야 한다. 하지만 폴리아크릴아마이드 겔은 중합화 반응에서 빠진 단량체가 남아 있지 않으면 위험하지 않다. 또한 DNA와 RNA를 염색하는데 주로 사용되는 EtBr (Ethidium Bromide)은 돌연변이원 (mutagen)이면서 발암물질(carcinogen)이므로 사용시 항상 비닐장갑을 착용하기를 권한다. 또한 전기영동 장치는 고압의 전기를 발생시키는 경우가 많으므로 항상 감전의 위험을 배제하도록 주의를 기울여야 한다.

키워드

유체역학,   분리공정,   체분리,   침강분리,   여과분리,   원심분리,   Elutriation,   전기영동