Gel agarosa adalah zat yang digunakan dalam biokimia dan bioteknologi untuk elektroforesis gel dan kromatografi eksklusi ukuran, yang merupakan metode pemilahan molekul besar berdasarkan ukuran dan muatan listriknya. Proses ini menggunakan agarosa untuk memisahkan dan menganalisis protein dan DNA. Sangat cocok untuk aplikasi ini karena struktur molekulnya, yang memungkinkan molekul berukuran berbeda untuk bergerak melaluinya dengan kecepatan yang berbeda. Bahannya diperoleh dari berbagai jenis rumput laut, dan biasanya ditemukan di laboratorium dalam bentuk bubuk. Untuk membuat media yang cocok untuk pengujian yang diberikan, bubuk ditambahkan ke air pada konsentrasi yang sesuai, direbus, dan kemudian dibiarkan dingin menjadi gel.
Pembuatan
Agarosa diekstraksi dalam bentuk agar-agar dari beberapa spesies ganggang laut merah, atau rumput laut, yang ditemukan di California dan Asia Timur. Agar, istilah yang berasal dari kata Melayu agar-agar, yang berarti jeli, biasanya diperoleh dari jenis rumput laut Gelidium. Ini terdiri dari dua zat yang berbeda, yang dikenal sebagai agarosa dan agaropektin, dan memberikan dukungan pada dinding sel di dalam ganggang laut. Saat dikeluarkan, agar-agar dapat digunakan sebagai pengental makanan, seperti gelatin, atau sebagai pencahar. Jika dimurnikan dapat digunakan sebagai media tumbuhnya bakteri, jamur, atau mikroorganisme lainnya.
Cukup mudah untuk memisahkan agarosa dari agaropektin dalam agar-agar karena molekul agarosa terikat kuat satu sama lain, sedangkan agaropektin gel buruk. Ada beberapa metode untuk mencapai isolasi agarosa. Dalam satu metode, karagenan, molekul lain yang ditemukan dalam rumput laut merah, dan garam ditambahkan ke agar. Hal ini menyebabkan agaropektin mengendap, atau membentuk padatan yang dapat dihilangkan dari larutan agar. Metode lain menambahkan enzim pektinase, bahan kimia yang memecah agaropektin, memungkinkannya larut dalam air.
Gel Elektroforesis
Gel agarosa paling sering dikaitkan dengan elektroforesis. Dalam prosedur ini, para ilmuwan menerapkan medan listrik melintasi lempengan material yang mengandung DNA, RNA, atau fragmen protein terlarut. Hal ini menyebabkan molekul besar ini bergerak karena muatan listriknya: jenis bermuatan positif akan bergerak menuju sisi negatif, dan sebaliknya. Fragmen DNA dan RNA memiliki muatan negatif, sehingga akan bergerak ke arah ujung positif, sedangkan fragmen protein dapat bermuatan negatif atau positif.
Kecepatan di mana molekul bergerak tergantung pada ukurannya, dan pada berapa banyak muatan yang mereka miliki. Gel agarosa disusun sedemikian rupa sehingga membentuk semacam jaring, dengan lubang-lubang yang dapat dilalui oleh molekul lain. Lebih mudah bagi yang lebih kecil untuk melewati lubang, sehingga mereka bergerak lebih cepat. Di antara molekul yang lebih besar, bentuk juga berperan, karena molekul yang lebih kompak lebih mudah dilalui. Teknik ini digunakan baik untuk menganalisis sampel maupun untuk mengisolasi urutan DNA tertentu untuk digunakan dalam aplikasi bioteknologi.
Sebelum elektroforesis, sampel DNA akan diperlakukan dengan enzim khusus yang memotong molekul panjang seperti untai di tempat tertentu, membuat fragmen yang lebih kecil. Gel agarosa dibuat dengan melarutkan bubuk dalam larutan buffer, yang tahan terhadap perubahan pH — keasaman/kebasaan — yang mungkin diakibatkan oleh efek elektrokimia. Jumlah bubuk yang berbeda digunakan untuk rentang molekul yang berbeda, tetapi biasanya konsentrasinya antara 0.7 dan 1.2%. Pewarna fluoresen yang disebut etidium bromida biasanya ditambahkan pada titik ini, karena menodai DNA, dan membuatnya mudah terlihat di bawah sinar ultraviolet. Campuran ini kemudian di-microwave dan dibiarkan mengeras.
Sampel DNA dimasukkan ke dalam sumur kecil di dalam gel, dan arus listrik langsung diterapkan di atasnya. Molekul dengan ukuran yang berbeda bergerak melintasi gel dengan kecepatan yang berbeda, jadi setelah waktu tertentu mereka akan muncul pada posisi yang berbeda, dengan fragmen yang lebih kecil lebih jauh ke arah ujung positif. Hal ini memungkinkan para ilmuwan untuk menentukan ukuran fragmen, dan untuk mengisolasi urutan DNA yang berbeda.
Penggunaan lainnya
Gel agarosa kadang-kadang digunakan dalam teknik terkait yang tidak melibatkan listrik, yang dikenal sebagai kromatografi eksklusi ukuran. Dalam metode ini, kolom kaca dikemas dengan manik-manik yang terbuat dari gel, dan larutan yang mengandung molekul berukuran berbeda dituangkan ke dalamnya. Berbeda dengan elektroforesis, molekul yang lebih besar bergerak lebih cepat ke bawah kolom untuk muncul di bagian bawah, sementara prosesnya yang lebih kecil diperlambat dalam manik-manik. Ini karena molekul kecil cenderung diserap ke dalam pori-pori di gel, sedangkan yang lebih besar terlalu besar untuk masuk ke pori-pori ini dan cenderung mengalir di antara manik-manik. Jenis dan konsentrasi gel dapat disesuaikan dengan ukuran molekul yang akan dipisahkan.