Elektroforesis: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
perbaikan panggilan templat salah: "Cat main" -> "Main" | t=249 su=8 in=8 at=8 -- only 65 edits left of totally 74 possible edits | edr=000-0011(!!!) ovr=010-1111 aft=000-0011 |
|||
| (26 revisi perantara oleh 8 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
[[
[[File:Retardation Force.svg|thumb|300px|Ilustrasi retardasi elektroforesis]]
'''[[Elektroforesis gel|Elektroforesis]]''' (dari bahasa Yunani "ηλεκτροφόρηση" yang berarti "membawa elektron") adalah gerakan [[Antarmuka dan ilmu koloid|partikel terdispersi]] relatif terhadap fluida di bawah pengaruh [[medan listrik]] yang seragam secara spasial.<ref>{{cite book|last=Lyklema|first=J.|year=1995|title=Fundamentals of Interface and Colloid Science|volume=2|page=3.208}}</ref><ref>{{cite book|last=Hunter|first=R.J.|year=1989|title=Foundations of Colloid Science|publisher=Oxford University Press}}</ref><ref>{{cite book|last1=Dukhin|first1=S.S.|last2=Derjaguin|first2=B.V.|year=1974|title=Electrokinetic Phenomena|publisher=J. Wiley and Sons}}</ref><ref>{{cite book|last1=Russel|first1=W.B.|last2=Saville|first2=D.A.|last3=Schowalter|first3=W.R.|year=1989|url=https://archive.org/details/colloidaldispers0000russ|title=Colloidal Dispersions|publisher=Cambridge University Press|url-access=registration}}</ref><ref>{{cite book|last=Kruyt|first=H.R.|year=1952|title=Colloid Science|publisher=Elsevier|volume=Volume 1, Irreversible systems}}</ref><ref name="Dukhin">{{cite book|last1=Dukhin|first1=A.S.|last2=Goetz|first2=P.J. <!-- | url= https://dispersion.com/books/ -->|date=|year=2017|url=https://www.elsevier.com/books/characterization-of-liquids-dispersions-emulsions-and-porous-materials-using-ultrasound/dukhin/978-0-444-63908-0|title=Karakterisasi cairan, partikel nano dan mikro dan benda berpori menggunakan USG|location=|publisher=Elsevier|isbn=978-0-444-63908-0|pages=|url-status=live}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Anderson|first=J L|date=January 1989|title=Colloid Transport by Interfacial Forces|journal=Annual Review of Fluid Mechanics|language=en|volume=21|issue=1|pages=61–99|bibcode=1989AnRFM..21...61A|doi=10.1146/annurev.fl.21.010189.000425|issn=0066-4189}}</ref> Elektroforesis partikel bermuatan positif ([[Kation#Anion dan kation|kation]]) kadang disebut '''kataforesis''', sedangkan elektroforesis partikel bermuatan negatif (anion) kadang disebut '''anaforesis'''.
Fenomena [[elektrokinetik elektroforesis]] diamati untuk pertama kalinya pada tahun 1807 oleh profesor Rusia Peter Ivanovich Strakhov dan Ferdinand Frederic Reuss di [[Universitas Moskow]],<ref>{{cite journal|last=Reuss|first=F.F.|year=1809|title=Sur un nouvel effet de l'électricité galvanique|journal=Mémoires de la Société Impériale des Naturalistes de Moscou|volume=2|pages=327–37}}</ref> yang memperhatikan bahwa penerapan medan listrik konstan menyebabkan partikel [[tanah liat]] tersebar di [[air]] untuk migrasi. Hal ini pada akhirnya disebabkan oleh adanya antarmuka bermuatan antara permukaan partikel dan fluida di sekitarnya. Ini adalah dasar untuk teknik analisis yang digunakan dalam kimia untuk memisahkan molekul berdasarkan ukuran, muatan, atau afinitas pengikatan.
:<math>\bar F_e\ = q \bar E\ </math>▼
Elektroforesis digunakan di laboratorium untuk memisahkan [[makromolekul]] berdasarkan ukurannya. Teknik ini menerapkan muatan negatif sehingga protein bergerak menuju muatan positif. Elektroforesis digunakan secara luas dalam analisis [[DNA]], [[RNA]] dan [[protein]].
== Sejarah ==
{{Main|Sejarah elektroforesis}}
== Teori ==
Partikel tersuspensi memiliki [[Muatan permukaan|muatan permukaan listrik]], sangat dipengaruhi oleh spesies teradsorpsi permukaan,<ref>{{cite journal|last1=Hanaor|first1=D.A.H.|last2=Michelazzi|first2=M.|last3=Leonelli|first3=C.|last4=Sorrell|first4=C.C.|year=2012|title=The effects of carboxylic acids on the aqueous dispersion and electrophoretic deposition of ZrO<sub>2</sub>|journal=Journal of the European Ceramic Society|volume=32|issue=1|pages=235–244|arxiv=1303.2754|doi=10.1016/j.jeurceramsoc.2011.08.015|s2cid=98812224}}</ref> di mana medan listrik eksternal menggunakan [[Hukum Coulomb|gaya elektrostatis Coulomb]]. Menurut teori [[Lapisan ganda (ilmu permukaan)|lapisan ganda]], semua muatan permukaan dalam fluida disaring oleh lapisan ion yang tersebar, yang memiliki muatan absolut yang sama tetapi bertanda berlawanan sehubungan dengan muatan permukaan. [[Medan listrik]] juga memberikan gaya pada ion-ion di lapisan difus yang arahnya berlawanan dengan yang bekerja pada [[muatan permukaan]]. Gaya terakhir ini sebenarnya tidak diterapkan pada partikel, tetapi pada [[ion]] dalam lapisan difus yang terletak agak jauh dari permukaan partikel, dan sebagiannya dipindahkan ke permukaan partikel melalui [[Stres (mekanik)|tegangan]] [[viskositas]]. Bagian gaya ini juga disebut gaya retardasi elektroforetik. Ketika medan listrik diterapkan dan partikel bermuatan yang akan dianalisis bergerak stabil melalui lapisan difus, total gaya yang dihasilkan adalah nol :
: <math> F_{tot} = 0 = F_{el} + F_{f} + F_{ret}</math>
Mempertimbangkan [[Tarikan (fisika)|hambatan]] pada partikel yang bergerak karena [[viskositas]] dispersan, dalam kasus [[bilangan Reynolds]] rendah dan kuat medan listrik sedang ''E'', [[kecepatan hanyut]] dari partikel terdispersi ''v'' cukup proporsional dengan medan yang diterapkan, yang meninggalkan [[Mobilitas listrik|mobilitas]] elektroforesis μ<sub>e</sub> didefinisikan sebagai:<ref>[[arxiv:1303.2742|Anodic Aqueous electrophoretic Deposition of Titanium Dioxide Using Carboxylic Acids as Dispersing Agents]] Journal of the European Ceramic Society, 31(6), 1041-1047, 2011</ref>
Teori elektroforesis yang paling terkenal dan banyak digunakan dikembangkan pada tahun 1903 oleh [[Marian Smoluchowski|Smoluchowski]]:<ref>{{cite journal|last=von Smoluchowski|first=M.|year=1903|title=Contribution à la théorie de l'endosmose électrique et de quelques phénomènes corrélatifs|journal=Bull. Int. Acad. Sci. Cracovie|volume=184}}</ref>
: <math>\mu_e = \frac{\varepsilon_r\varepsilon_0\zeta}{\eta}</math>,
Dimana ε<sub>r</sub> adalah [[konstanta dielektrik]] [[Antarmuka dan ilmu koloid|media dispersi]], ε<sub>0</sub> adalah [[Vacuum permittivity|permitivitas ruang kosong]] (C² N<sup>−1</sup> m<sup>−2</sup>), η adalah [[Viskositas#Viskositas dinamis dan kinematik|viskositas dinamis]] dari media dispersi (Pa s), dan ζ adalah [[Potensial Zeta|potensial zeta]] (yaitu, [[Potensial zeta|potensial elektrokinetik]] [[Lapisan ganda (ilmu permukaan)|bidang tergelincir]] pada [[Lapisan ganda (ilmu permukaan)|lapisan ganda]], satuan mV atau V).
Teori Smoluchowski sangat kuat karena ia bekerja untuk [[Antarmuka dan ilmu koloid|partikel terdispersi]] dalam [[bentuk]] apa pun pada [[konsentrasi]] apa pun.Ini memiliki batasan validitasnya. Ini mengikuti, misalnya, karena tidak termasuk [[panjang Debye]] κ<sup>−1</sup> (satuan m). Namun, panjang Debye harus menjadi penting untuk elektroforesis, sebagai berikut langsung dari Figur di sebelah kanan. Meningkatkan ketebalan lapisan ganda (DL) mengarah untuk menghilangkan titik gaya retardasi lebih jauh dari permukaan partikel. Semakin tebal DL, semakin kecil gaya retardasinya.
Analisis teoritis terperinci membuktikan bahwa teori Smoluchowski hanya valid untuk DL yang cukup tipis, ketika radius partikel ''a'' jauh lebih besar daripada panjang Debye:
: <math> a \kappa \gg 1</math>.
Model "lapisan ganda tipis" ini menawarkan penyederhanaan yang luar biasa tidak hanya untuk teori elektroforesis tetapi untuk banyak teori elektrokinetik lainnya. Model ini berlaku untuk sebagian besar sistem [[Larutan berair|air]], di mana panjang Debye biasanya hanya beberapa [[nanometer]]. Itu hanya rusak untuk koloid-nano dalam larutan dengan [[kekuatan ionik]] mendekati air.
Teori Smoluchowski juga mengabaikan kontribusi dari [[konduktivitas permukaan]]. Hal ini diungkapkan dalam teori modern sebagai syarat [[bilangan Dukhin]] kecil:
: <math> Du \ll 1 </math>
Dalam upaya memperluas jangkauan validitas teori elektroforesis, kasus asimtotik sebaliknya dipertimbangkan, ketika panjang Debye lebih besar dari radius partikel:
: <math> a \kappa < \!\, 1</math>.
Di bawah kondisi ini "lapisan ganda tebal", [[Erich Hückel|Hückel]]<ref>{{cite journal|last=Hückel|first=E.|year=1924|title=Die kataphorese der kugel|journal=Phys. Z.|volume=25|page=204}}</ref> memprediksi hubungan berikut untuk mobilitas elektroforetik:
: <math>\mu_e = \frac{2\varepsilon_r\varepsilon_0\zeta}{3\eta}</math>.
Model ini dapat berguna untuk beberapa nanopartikel dan cairan non-polar, di mana panjang Debye jauh lebih besar dari pada kasus biasa.
Ada beberapa teori analitik yang menggabungkan [[konduktivitas permukaan]] dan menghilangkan batasan bilangan Dukhin kecil, dipelopori oleh Overbeek.<ref>{{cite journal|last=Overbeek|first=J.Th.G|year=1943|title=Theory of electrophoresis — The relaxation effect|journal=Koll. Bith.|page=287}}</ref> dan Booth.<ref>{{cite journal|last=Booth|first=F.|year=1948|title=Theory of Electrokinetic Effects|journal=Nature|volume=161|issue=4081|pages=83–86|bibcode=1948Natur.161...83B|doi=10.1038/161083a0|pmid=18898334|s2cid=4115758}}</ref> Teori modern, dan ketat berlaku untuk setiap [[potensial Zeta]] dan seringkali batang ''aκ'' berasal dari teori Dukhin – Semenikhin.<ref name="DukhinSemenikhin">Dukhin, S.S. and Semenikhin N.V. "Theory of double layer polarization and its effect on electrophoresis", Koll.Zhur. USSR, volume 32, page 366, 1970.</ref>
Dalam batas '''lapisan ganda tipis''', teori ini mengkonfirmasi solusi numerik untuk masalah yang diberikan oleh O'Brien dan White.<ref>{{cite journal|last=O'Brien|first=R.W.|author2=L.R. White|year=1978|title=Electrophoretic mobility of a spherical colloidal particle|journal=J. Chem. Soc. Faraday Trans.|volume=2|issue=74|page=1607|doi=10.1039/F29787401607}}</ref>
== Jenis elektroforesis ==
[[Elektroforesis kertas]] adalah jenis elektroforesis yang terdiri dari kertas sebagai fase diam dan [[partikel]] bermuatan yang terlarut sebagai fase gerak, terutama ialah ''ion''-ion kompleks.
▲[[Elektroforesis kertas]] adalah jenis elektroforesis yang terdiri dari kertas sebagai fase diam dan [[partikel]] bermuatan yang terlarut sebagai fase gerak, terutama ialah ''ion''-ion kompleks. <ref name="Sulaiman, Hardi A & Kundari NA">Sulaiman, Hardi A & Kundari NA. 2007. Pemisahan dan karakterisasi spesi senyawa kompleks ytrium-90 dan sstronsium-90 dengan elektroforesis kertas. ''JFN, Vol.1 No.2''</ref> Pemisahan ini terjadi akibat adanya gradasi konsentrasi sepanjang sistem pemisahan. <ref name="Sulaiman, Hardi A & Kundari NA"/> Pergerakan partikel dalam kertas tergantung pada muatan atau [[valensi]] [[zat]] terlarut, luas penampang, tegangan yang digunakan, konsentrasi ''elektrolit'', kekuatan ion, [[pH]], viskositas, dan adsorpsivitas zat terlarut. <ref>Khopkar SM. 2002.'' Konsep Dasar Kimia Analitik''. Jakarta: UI-Press.</ref>
[[Elektroforesis gel]] ialah elektroforesis yang menggunakan gel sebagai fase diam untuk memisahkan molekul-molekul.
== Lihat pula ==
{{cmn|colwidth=30em|
* [[Elektroforesis gel]]
* [[Elektroforesis dua dimensi]]
* [[Frictiophoresis nonlinier]]
* [[Dielektroforesis]]
* [[Deposisi elektroforesis]]
* [[Isotachophoresis]]}}
== Referensi ==
{{Reflist}}
== Bacaan lanjutan ==
* {{cite book|author=Voet and Voet|year=1990|url=https://archive.org/details/biochemistry00voet|title=Biochemistry|publisher=John Wiley & Sons|url-access=registration}}
* {{cite journal|last=Jahn|first=G.C.|author2=D.W. Hall|author3=S.G. Zam|year=1986|title=A comparison of the life cycles of two ''Amblyospora'' (Microspora: ''Amblyosporidae'') in the mosquitoes ''Culex salinarius'' and ''Culex tarsalis'' Coquillett|journal=J. Florida Anti-Mosquito Assoc.|volume=57|pages=24–27}}
* {{cite journal|last=Khattak|first=M.N.|author2=R.C. Matthews|year=1993|title=Genetic relatedness of ''Bordetella'' species as determined by macrorestriction digests resolved by pulsed-field gel electrophoresis|journal=Int. J. Syst. Bacteriol.|volume=43|issue=4|pages=659–64|doi=10.1099/00207713-43-4-659|pmid=8240949|doi-access=free}}
* {{cite journal|last=Barz|first=D.P.J.|author2=P. Ehrhard|date=|year=2005|title=Model dan verifikasi aliran elektrokinetik dan transportasi dalam perangkat mikro-elektroforesis|url=|journal=Lab Chip|volume=5|issue=9|pages=949–958|doi=10.1039/b503696h|pmid=16100579}}
* {{cite journal|last=Shim|first=J.|author2=P. Dutta|author3=C.F. Ivory|year=2007|title=Modeling and simulation of IEF in 2-D microgeometries|journal=[[Electrophoresis (journal)|Electrophoresis]]|volume=28|issue=4|pages=527–586|doi=10.1002/elps.200600402|pmid=17253629|s2cid=23274096}}
== Pranala luar ==
{{Commons}}{{Wiktionary}}
* [http://web.med.unsw.edu.au/phbsoft/mobility_listings.htm Daftar mobilitas relatif]
{{Authority control}}
[[Kategori:Elektromagnetisme]]▼
[[Kategori:Elektroforesis| ]]
▲[[Kategori:Elektromagnetisme]]
[[Kategori:Kimia koloid]]
[[Kategori:
| |||