Elektroforeza i analiza prążków — jak odczytać żel

W zadaniach z elektroforezą wszystko opiera się na jednej zależności, którą łatwo zapamiętać odwrotnie niż intuicja podpowiada: im krótszy fragment DNA, tym dalej wędruje w żelu. Krótkie fragmenty łatwiej przechodzą przez pory żelu, więc lądują najdalej od studzienki, a długie zostają blisko niej.

W skrócie:

• DNA ma ładunek ujemny (grupy fosforanowe), więc wędruje w stronę elektrody dodatniej (anody),
• krótsze fragmenty = dalsza migracja, dłuższe zostają blisko studzienki,
• długość fragmentów odczytuje się przez porównanie z markerem (wzorcem) wielkości,
• w analizie pokrewieństwa: każdy prążek dziecka musi występować u matki albo u ojca,
• prążki dziecka nieobecne u matki muszą pochodzić od biologicznego ojca.

Dlaczego DNA wędruje i w którą stronę

Elektroforeza to rozdział cząsteczek w polu elektrycznym. DNA zawiera reszty fosforanowe o ładunku ujemnym, więc w polu elektrycznym przemieszcza się do anody (+). Żel (najczęściej agarozowy) działa jak sito: im większa cząsteczka, tym trudniej jej przejść przez pory.

To dlatego prążki układają się „od najdłuższego u góry do najkrótszego u dołu", jeśli studzienki są na górze żelu.

Jak odczytać żel krok po kroku

1. Znajdź studzienki — to punkt startu migracji, zwykle na jednym brzegu żelu.
2. Zlokalizuj marker wielkości — ścieżkę z fragmentami o znanej długości. Bez niej możesz porównywać fragmenty tylko względem siebie, bez podania liczby par zasad.
3. Porównaj wysokość prążka próby z prążkami markera — prążek na tej samej wysokości ma tę samą długość.
4. Policz prążki w każdej ścieżce — liczba prążków mówi, ile różnych fragmentów (lub alleli) zawiera próba.
5. Wnioskuj: identyczne układy prążków = identyczne fragmenty; różnice wskazują na inny allel, mutację lub inne miejsce cięcia enzymu.

Analiza pokrewieństwa (profil genetyczny)

Zasada wynika prosto z genetyki: dziecko dziedziczy po jednym allelu od każdego rodzica, więc każdy jego prążek musi mieć źródło u jednego z nich.

Algorytm w zadaniu o ustalenie ojcostwa:

1. Wypisz prążki dziecka.
2. Odrzuć te, które ma matka — one na pewno mogą pochodzić od niej.
3. Pozostałe prążki muszą występować u biologicznego ojca.
4. Kandydat, u którego brakuje choćby jednego takiego prążka, zostaje wykluczony.

Kluczowe sformułowanie do odpowiedzi: elektroforeza pozwala wykluczyć ojcostwo z całą pewnością, a potwierdzić je z bardzo wysokim prawdopodobieństwem — dlatego w uzasadnieniu bezpieczniej napisać „wyklucza", niż „dowodzi".

Do czego jeszcze służy elektroforeza

• Diagnostyka mutacji — zmiana długości fragmentu (np. po delecji) przesuwa prążek.
• Analiza po cięciu enzymami restrykcyjnymi — mutacja może zlikwidować albo utworzyć miejsce cięcia, co zmienia liczbę i długość fragmentów.
• Kryminalistyka i badania pokrewieństwa — porównanie profili DNA.
• Rozdział białek — ta sama zasada, choć tam o migracji decyduje również ładunek białka.

Jeśli w zadaniu trzeba wnioskować o genotypie na podstawie prążków, dalsze rozumowanie prowadzisz jak w krzyżówkach genetycznych.

Pułapki, na których tracą punkty

• Odwrócona zależność. Dalej wędruje fragment krótszy, nie dłuższy.
• Kierunek migracji. DNA jest ujemne i idzie do anody (+) — nie do katody.
• Pominięcie markera. Bez wzorca nie da się podać długości fragmentu w parach zasad, a tylko porównać próby między sobą.
• „Elektroforeza dowodzi ojcostwa". Wyklucza z pewnością; potwierdza z wysokim prawdopodobieństwem.
• Zapominanie o allelu matki. Prążek wspólny z matką nie świadczy o ojcu.
• Wnioskowanie z jednego prążka. Profil ocenia się na podstawie wszystkich analizowanych fragmentów.

Najczęstsze pytania (FAQ)

Odczyt prążków to analiza materiału źródłowego — ogólne zasady opisywania danych z wykresów i tabel zebraliśmy w zadaniach z wykresem i tabelą. Gdy różnica w prążkach wynika ze zmiany w sekwencji, wróć do mutacji punktowych.