Agarose und Polyacrylamid sind beide wasserlösliche Polymere, jedoch gibt es viele Unterschiede zwischen ihnen. Hier erfährst du alles, was du wissen musst!
Agarose vs. Polyacrylamid
Agarose und Polyacrylamid haben gemeinsam, dass sie poröse Gelmatrizen bilden können. Dennoch gibt es einige deutliche Unterschiede zwischen den beiden Polymeren. Diese Unterschiede betreffen ihre Herkunft, chemische Struktur, Einsatzmöglichkeiten und ihre Leistungsfähigkeit bei der Gelelektrophorese.
Was ist Agarose?
Agarose ist ein natürlich vorkommendes lineares Polymer, das aus einem komplexen Polymer namens Agar gewonnen wird, das in Algen vorkommt. Agarose wird aus Agar extrahiert, indem das Protein Agaropectin entfernt wird. Agarose verleiht Agar die Fähigkeit, Gele zu bilden.
Agarose wird hauptsächlich in mikrobiologischen und molekularbiologischen Studien verwendet. In mikrobiologischen Studien dient Agarose zusammen mit geeigneten Nährstoffen als feste Basis für das Wachstum von Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen. Bei halbfesten Konzentrationen kann Agarose zur Untersuchung der Beweglichkeit dieser Mikroorganismen verwendet werden. In der Molekularbiologie ist Agarose ein wichtiges Werkzeug für einen grundlegenden Auftrennungsprozess namens “Gelelektrophorese” oder “Agarose-Gelelektrophorese” (AGE). Bei der Gelelektrophorese handelt es sich um einen Prozess, der eine Auftrennung oder Trennung von Nukleinsäuren oder Proteinen anhand ihrer Größe und Ladung ermöglicht. Agarose dient hierbei als poröses Siebgel, durch das die Trennung erfolgt.
Was ist Polyacrylamid?
Polyacrylamid ist ein synthetisches Polymer und wird in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Wie bereits erwähnt, beruht seine Verwendung auf seiner Fähigkeit, Gele zu bilden. Darüber hinaus wird seine Fähigkeit, Wasser bei verschiedenen Konzentrationen zurückzuhalten und abzulassen, in verschiedenen Branchen genutzt.
Die weit verbreitete und häufige Verwendung von Polyacrylamid findet sich in der Abwasserbehandlung. Hier wird es als Flockungsmittel eingesetzt, um jegliches suspendierte organische Material zu entfernen und dadurch die Trübung zu verbessern und das Wasser zu klären. Eine weitere Verwendung von Polyacrylamid findet sich in der Papierindustrie. Hier wird es verwendet, um Wasser aus dem Papierbrei zurückzuhalten oder abzulassen, je nach Bedarf. Ebenso wird es in der Landwirtschaft und Bauindustrie als Bodenverbesserer eingesetzt, um Bodenerosion zu verhindern und die Qualität des Bodens zu verbessern. Darüber hinaus wird Polyacrylamid auch in der Erzverarbeitung und Herstellung von Flockungsmitteln zur Trübungsentfernung und Klärung von Wasser eingesetzt. Weitere Anwendungen von Polyacrylamid sind die Herstellung von Lebensmittelzusätzen, weichen Kontaktlinsen und Textilien.
In der Molekularbiologie wird Polyacrylamid wie Agarose als wichtiges Auftrennungswerkzeug in einem ähnlichen Prozess namens “Polyacrylamid-Gelelektrophorese” (PAGE) verwendet.
Unterschiede zwischen Agarose und Polyacrylamid
Herkunft von Agarose und Polyacrylamid:
- Agarose: Agarose ist ein Polymer natürlichen Ursprungs und wird aus Algen gewonnen.
- Polyacrylamid: Polyacrylamid ist synthetischen Ursprungs und kommt in keinem natürlichen Kontext vor.
Molekulare Formel von Agarose und Polyacrylamid:
- Agarose: Die molekulare Formel von Agarose lautet C24H38O19.
- Polyacrylamid: Die molekulare Formel von Polyacrylamid lautet (C3H5NO)n.
Chemische Struktur von Agarose und Polyacrylamid:
- Agarose: Agarose ist ein lineares Polysaccharid, das aus wiederholenden Disaccharideinheiten namens Agrobiose besteht, die durch Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten werden.
- Polyacrylamid: Polyacrylamid ist ein chemisch vernetztes Polymer, das aus Acrylamid-Monomeren und einem Vernetzungsmittel namens N,N’-Methylenbisacrylamid besteht.
Toxizität von Agarose und Polyacrylamid:
- Agarose: Sowohl Agarose als auch das Monomereinheit Agrobiose sind ungiftig.
- Polyacrylamid: Die Monomereinheit von Polyacrylamid, Acrylamid, gilt als krebserregend und neurotoxisch. Die polymerisierte Form ist jedoch ungiftig.
Eigenschaften von Agarose und Polyacrylamid-Gelen:
- Agarose: Die Zubereitung eines Agarosegels für die Gelelektrophorese ist weniger zeitaufwendig, einfach und erfordert keinen Initiator oder eine polymerisierende Katalysator.
- Polyacrylamid: Die Zubereitung eines Polyacrylamidgels für die Gelelektrophorese ist zeitaufwendig und erfordert einen Initiator (Ammoniumpersulfat) und einen polymerisierenden Katalysator (N,N,N’,N’-Tetramethylethylendiamin – TEMED).
Polyacrylamidgele sind chemisch stabiler als Agarosegele und haben tendenziell kleinere Porengrößen. Die Porengröße von Polyacrylamidgelen kann kontrollierter als bei Agarosegelen verändert werden. Polyacrylamidgele haben eine hohe Auftrennungskraft, während Agarosegele eine geringere Auftrennungskraft haben. Polyacrylamidgele können größere Mengen an Nukleinsäure aufnehmen als Agarosegele.
Bildnachweis: Agarose and Structure of polyacrylamide über Wikicommons (Public Domain)
