التركيب والخصائص
يتكون الأجاروز من سلسلة متكررة من وحدات الأجاروبيوز، والتي تتكون بدورها من جزيئات β-D-جالاكتوز و 3,6-أنهيدرو-α-L-جالاكتوز. يُستخلص الأجاروز من جدران خلايا بعض أنواع الطحالب الحمراء، وخاصةً من جنسي Gelidium و Gracilaria. تختلف خصائص الأجاروز، مثل نقطة الانصهار و قوة الهلام، تبعًا لمصدر الطحالب وطريقة الاستخلاص.
الأجاروز مادة صلبة عديمة اللون والرائحة. وهو غير قابل للذوبان في الماء البارد، ولكنه يذوب في الماء الساخن. عند تبريد محلول الأجاروز الساخن، فإنه يشكل هلامًا. تعتمد قوة الهلام على تركيز الأجاروز. كلما زاد تركيز الأجاروز، زادت قوة الهلام. تتراوح نقطة انصهار هلام الأجاروز عادةً بين 85 و 95 درجة مئوية، بينما تتراوح درجة التصلب بين 35 و 45 درجة مئوية.
يتميز الأجاروز بمسامية عالية، مما يجعله مناسبًا لفصل الجزيئات الكبيرة مثل الحمض النووي والبروتينات. يمكن التحكم في حجم المسام عن طريق تغيير تركيز الأجاروز. يتميز الأجاروز أيضًا بأنه غير سام نسبيًا وسهل الاستخدام، مما يجعله خيارًا شائعًا للعديد من التطبيقات المعملية.
استخدامات الأجاروز
يستخدم الأجاروز على نطاق واسع في علم الأحياء الجزيئي والكيمياء الحيوية. بعض استخداماته الأكثر شيوعًا تشمل:
- الرحلان الكهربائي الهلامي: يُستخدم الأجاروز لإنشاء مصفوفة هلامية لفصل جزيئات الحمض النووي والحمض النووي الريبوزي والبروتينات بناءً على حجمها وشحنتها. توضع العينة في بئر في الهلام، ويتم تطبيق مجال كهربائي. تهاجر الجزيئات المشحونة عبر الهلام، وتنفصل الجزيئات الأصغر بشكل أسرع من الجزيئات الأكبر.
- زراعة الخلايا: يستخدم الأجاروز كوسط صلب لزراعة الخلايا. يوفر الأجاروز سطحًا للخلايا لتنمو عليه، كما يسمح بانتشار العناصر الغذائية والغازات إلى الخلايا.
- المقايسات المناعية: يستخدم الأجاروز في المقايسات المناعية لتثبيت المستضدات أو الأجسام المضادة. يتم بعد ذلك استخدام الهلام للكشف عن وجود تفاعلات مستضد-جسم مضاد.
- كروماتوغرافيا الأجاروز: يُستخدم الأجاروز كمادة داعمة في تقنيات الكروماتوغرافيا لفصل الجزيئات الحيوية بناءً على حجمها أو خصائصها الكيميائية الحيوية الأخرى.
- تطبيقات أخرى: يستخدم الأجاروز أيضًا في مجموعة متنوعة من التطبيقات الأخرى، مثل تصنيع الخرزات المستخدمة في توصيل الأدوية وفي هندسة الأنسجة.
الرحلان الكهربائي الهلامي للأجاروز
يُعد الرحلان الكهربائي الهلامي للأجاروز تقنية شائعة تستخدم لفصل جزيئات الحمض النووي بناءً على حجمها. يتم تحضير هلام الأجاروز عن طريق إذابة الأجاروز في محلول عازل، ثم تركه يبرد ويتصلب. يتم بعد ذلك تحميل عينات الحمض النووي في آبار في الهلام، ويتم تطبيق مجال كهربائي عبر الهلام. تهاجر جزيئات الحمض النووي المشحونة سلبًا عبر الهلام نحو القطب الموجب. تنفصل جزيئات الحمض النووي الأصغر بشكل أسرع من جزيئات الحمض النووي الأكبر، مما يؤدي إلى فصل الحمض النووي إلى نطاقات مختلفة بناءً على حجمه.
يمكن تصور نطاقات الحمض النووي عن طريق تلطيخ الهلام بصبغة فلورية ترتبط بالحمض النووي، مثل بروميد الإيثيديوم. ثم يتم تصور الهلام تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية. يمكن استخدام الرحلان الكهربائي الهلامي للأجاروز لتقدير حجم الحمض النووي، ولتحديد وجود الحمض النووي، ولتنقية الحمض النووي.
مزايا وعيوب استخدام الأجاروز
مزايا:
- سهولة الاستخدام: الأجاروز سهل التحضير والتعامل معه.
- غير سام نسبيًا: يعتبر الأجاروز غير سام نسبيًا مقارنة بالمواد الأخرى المستخدمة في الرحلان الكهربائي الهلامي.
- مسامية قابلة للتعديل: يمكن تعديل حجم المسام في هلام الأجاروز عن طريق تغيير تركيز الأجاروز، مما يسمح بفصل مجموعة واسعة من أحجام الجزيئات.
- تكلفة منخفضة: الأجاروز مادة غير مكلفة نسبيًا.
عيوب:
- دقة فصل محدودة: بالمقارنة مع مواد الهلام الأخرى، مثل هلام بولي أكريلاميد، يوفر الأجاروز دقة فصل أقل، خاصةً للجزيئات الصغيرة.
- قوة ميكانيكية منخفضة: هلام الأجاروز هش نسبيًا وقد يتمزق بسهولة.
- غير مناسب لفصل البروتينات الصغيرة جدًا: قد لا يكون الأجاروز هو الخيار الأفضل لفصل البروتينات الصغيرة جدًا، حيث قد لا تكون المسام صغيرة بما يكفي لفصلها بشكل فعال.
الأجاروز المعدل
للتغلب على بعض القيود المفروضة على الأجاروز القياسي، تم تطوير العديد من أنواع الأجاروز المعدلة. تشمل هذه الأنواع:
- الأجاروز منخفض الانصهار: يحتوي هذا النوع من الأجاروز على نقطة انصهار منخفضة، مما يسمح باستعادة الحمض النووي من الهلام بسهولة أكبر.
- الأجاروز عالي القوة: هذا النوع من الأجاروز أقوى من الأجاروز القياسي، مما يجعله مناسبًا لفصل الجزيئات الكبيرة.
- الأجاروز المعدل كيميائيًا: يمكن تعديل الأجاروز كيميائيًا لتحسين خصائصه، مثل قدرته على الارتباط بالبروتينات.
اعتبارات السلامة
على الرغم من أن الأجاروز يعتبر بشكل عام مادة آمنة، إلا أنه من المهم اتخاذ بعض الاحتياطات عند التعامل معه. ارتدِ دائمًا قفازات ونظارات واقية عند تحضير هلام الأجاروز أو التعامل معه. تجنب استنشاق غبار الأجاروز. إذا لامس الأجاروز جلدك أو عينيك، اغسله بالماء على الفور. تخلص من هلام الأجاروز المستخدم وفقًا للوائح المحلية.
خاتمة
الأجاروز هو عديد سكاريد متعدد الاستخدامات يستخدم على نطاق واسع في علم الأحياء الجزيئي والكيمياء الحيوية. خصائصه الفريدة تجعله أداة قيمة لمجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك الرحلان الكهربائي الهلامي، وزراعة الخلايا، والمقايسات المناعية. على الرغم من وجود بعض القيود المفروضة عليه، إلا أن سهولة استخدامه وتكلفته المنخفضة تجعله خيارًا شائعًا للعديد من الباحثين.