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겔 전기영동 시뮬레이터

이 시뮬레이션의 방정식

v = μ E, E = V ÷ d
V전압 V (볼트)DNA는 음전하를 띠므로 검은 전극(−)에서 빨간 전극(+) 쪽으로 이동합니다
d전극 사이 거리이 탱크는 15 cm; 중요한 것은 전기장 E이므로 탱크가 길수록 전압이 더 필요합니다
E전기장보통 전기영동에서 약 5~8 V/cm
v밴드의 속력시간당 cm

현재 값을 넣으면:

μ = μ₀ ÷ (1 + (L ÷ L*)^0.9), L* = 2,000 bp × (1% ÷ T)^1.4
μ₀자유 용액에서 DNA의 이동도3 × 10⁻⁴ cm²/(V·s), 전하와 마찰이 모두 길이에 비례해 커지므로 어떤 길이든 같음
L조각의 길이 (bp)겔은 체와 같습니다: 긴 조각일수록 더 붙잡힙니다
T아가로스 T (% w/v)진한 겔은 구멍이 작아 작은 조각은 더 잘, 큰 조각은 더 못 분리합니다
L*겔이 속력을 절반으로 줄이는 길이경험적 근사식; 1% 겔에서 약 20 kb를 넘으면 모든 조각이 같은 한계 속력으로 움직여 한 밴드로 겹칩니다

현재 값을 넣으면:

log₁₀(크기) = a + b × 거리
a, b표준 곡선래더 밴드에 맞춘 직선; 미지의 밴드를 여기에 대어 읽으면 크기가 나옵니다
R²직선이 얼마나 잘 맞는지위나 아래 끝의 래더 밴드가 겔이 잘 분리하는 범위를 벗어나면 떨어집니다

현재 값을 넣으면:

σ = √(σ₀² + 2 D t)
σ밴드의 폭밴드는 웰 폭으로 시작해 확산으로 넓어집니다; 길고 느린 전기영동은 밴드를 흐리게 하고, 약 10 V/cm를 넘으면 줄 열이 더 번지게 합니다

현재 값을 넣으면:

I = V ÷ R, P = V I
R버퍼의 저항1× TAE 미니 겔에서 약 1.6 kΩ
P발열량겔과 버퍼를 데웁니다: 너무 크면 겔이 웃는 모양이 되거나(가운데 레인이 앞서감) 녹습니다

현재 값을 넣으면:

겔 전기영동 시뮬레이터 사용법

  1. 레인 1에는 크기를 아는 래더, 레인 2에는 자르지 않은 플라스미드, 레인 3에는 한 번 자른 플라스미드, 레인 4에는 두 효소로 자른 플라스미드, 레인 5에는 PCR 산물, 레인 6에는 입력한 크기가 들어 있습니다. 전기영동은 바로 시작되며, DNA는 검은 전극에서 빨간 전극으로 움직이고 파란 로딩 염료가 앞서갑니다.
  2. 전기영동 시간과 염료 선두를 지켜보다가, 브로모페놀 블루가 약 4분의 3쯤 내려가면 작은 조각이 끝으로 빠져나가기 전에 멈추세요. 아가로스 농도를 바꾸면 진한 겔은 작은 조각을, 묽은 겔은 큰 조각을 잘 분리하는 것을 볼 수 있습니다. 전압을 높이면 빨라지고, 약 10 V/cm를 넘으면 겔이 뜨거워져 밴드가 번지고 웃는 모양이 됩니다.
  3. 그림 아래에서 밴드 크기를 읽으세요: 시뮬레이션은 래더 밴드에 로그 크기 대 거리의 직선을 맞추고 다른 밴드를 그 직선으로 읽으며, 래더 범위를 벗어난 밴드에는 물음표를 붙입니다. 그래프가 그 표준 곡선입니다. 겔을 만들 때는 아가로스 겔 계산기를, 실제 겔의 밴드를 추정할 때는 젤 띠 크기 추정을 쓰세요.

자주 묻는 질문

DNA는 왜 겔 속을 이동하나요?

DNA의 인산 골격은 염기마다 음전하를 하나씩 띠므로 전기장에서 양극 쪽으로 움직입니다. 자유 용액에서는 전하와 마찰이 모두 길이에 비례해 커지므로 모든 조각이 같은 속력으로 움직입니다. 조각을 나누는 것은 아가로스 그물망으로, 긴 분자일수록 더 많이 붙잡습니다.

자르지 않은 플라스미드는 왜 밴드가 여러 개인가요?

세포에서 막 꺼낸 플라스미드는 대부분 초나선, 즉 스스로 단단히 꼬인 상태라 작고 단단해서 같은 길이의 선형 DNA보다 빨리 움직입니다. 한쪽 가닥이 끊긴 플라스미드는 풀려서 열린 고리가 되고 겔 속을 끌리듯 뒤처집니다. 한 번 자르면 플라스미드는 실제 길이의 선형 밴드 하나가 됩니다.

아가로스 농도는 얼마로 해야 하나요?

5~20 kb 조각에는 약 0.7%, 0.5~10 kb에는 1%, 0.2~3 kb에는 1.5%, 50 bp~1 kb에는 2~3%가 적당합니다. 묽은 겔에서는 작은 조각이 함께 움직이고, 진한 겔에서는 큰 조각이 거의 들어가지 못합니다. 약 20 kb를 넘으면 보통 겔에서는 모든 조각이 같은 한계 속력으로 움직여 한 밴드로 겹칩니다. 이런 조각에는 펄스장 겔 전기영동을 씁니다.

래더로 밴드 크기를 읽으면 얼마나 정확한가요?

밴드가 겔 가운데에서 래더 밴드 사이에 있으면 약 5~10% 정도입니다. 그곳에서는 로그 크기가 거리에 따라 거의 직선으로 줄어들기 때문입니다. 겔 위아래 끝 근처와 래더 범위 밖에서는 정확도가 떨어지며, 초나선이나 닉이 있는 플라스미드는 선형 래더로 잴 수 없습니다.

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무언가 업로드되나요?

아니요. 시뮬레이션은 사용자의 브라우저가 WebGL로 직접 그립니다. 어디에도 전송되지 않으며, 페이지를 한 번 불러오면 오프라인에서도 계속 작동합니다.

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