Tartalom
- Hogyan működik a folyamat?
- DNS-elemzés
- Fehérje és antitest kölcsönhatások
- Antibiotikumok tesztelése
- Vakcina tesztelése
A villamos energia szerepe a biológiai folyamatokban ugyanolyan fontos, mint a technológiában játszott szerepe, és számos tudományos és érdekes módon kihasználja a tudományos felhasználást. A biokémiában széles körben alkalmazott módszer az elektroforézis, azaz egy elektromos áram felhasználása a fehérjemolekulák manipulálására számos orvosbiológiai kutatási, diagnosztikai és gyártási célból.
Hogyan működik a folyamat?
A szerves molekulák gyakran pozitív vagy negatív töltéssel rendelkeznek, ami miatt elektromos áramra reagálnak. A pozitív töltésű molekulák a mezők negatív pólusa felé vándorolnak, a negatív töltésű molekulák pedig a pozitív pólus felé vándorolnak. A nagyobb töltésű molekulák gyorsabban mozognak és távolabb mennek a töltés ideje alatt. Ezeket azonban súrlódás is lelassítja, amelyet viszont befolyásolnak mind a molekula mérete, alakja, mind a teszthez használt közeg. Az elektromos áram és a tesztközeg által biztosított súrlódás szabályozásával a kutatók olyan körülményeket hozhatnak létre, amelyek hatékonyan választják el a biomolekulákat, így elkülöníthetők és tanulmányozhatók. Ezenkívül lehetővé teszi a kutatók számára a molekulák közötti különbségek azonosítását azáltal, hogy megfigyelik, hogy ezek mennyire befolyásolják az áramot. Hasznos eszköz kísérleti és orvosbiológiai alkalmazások széles skálájával, de néhány közülük különösen figyelemre méltó.
DNS-elemzés
Az elektroforézis egyik vezető felhasználása a DNS és a DNS-fragmentumok azonosítása és vizsgálata. A DNS figyelemre méltó negatív töltésének konzisztenciája miatt, ami azt jelenti, hogy az elektromos áram nagyjából azonos erőt gyakorol a DNS bármely részére. Ezen nyomás alatt a nagyobb és kisebb DNS-fragmensek elkezdenek szétválni, mivel a súrlódástól eltérően befolyásolják őket a tesztközeghez képest. A tápközeg, általában agarózgél vagy akril-amid-gél "lefagyasztja" az elválasztott szegmenseket a helyükön, amikor az áramot eltávolítják, ami lehetővé teszi azok nagy felbontással történő vizsgálatát. A gélhez gyakran adnak festőanyagokat, például etidium-bromidot, hogy könnyebben megértsék és értelmezzék az eredményeket.
Fehérje és antitest kölcsönhatások
Az elektroforézis másik általános formája az immunoelektroforézis, amely bizonyos fehérjék jelenlétét és viselkedését elemzi. Számos betegség, ideértve a sclerosis multiplexet, a vesebetegséget és a daganatos betegségeket, rendellenes proteinmolekulákat eredményez. Ezeket úgy lehet kimutatni, hogy elektroforézissel végeznek vizelet- vagy vérmintákat, és megfigyelik, hogy vannak-e eltérések a normál fehérjemennyiségtől és -típustól. Az immunoelektroforézis felhasználható az ellenanyagként működő immunoglobulinoknak nevezett specifikus fehérjék kimutatására is. Ezek a test immunrendszerének részei és idegen fehérjéket, például vírusokat vagy allergéneket támadnak meg. Ezen antitestek elemzése segíthet új terápiák azonosításában az ilyen betolakodók kezelésére, és betekintést nyújt az olyan állapotokba, mint például allergiák és autoimmun rendellenességek, amelyek hibásan működő antitestek eredményeként következhetnek be.
Antibiotikumok tesztelése
Az elektroforézis számos szerepet játszik az antibiotikumok tesztelésében. Az egyik leggyakoribb az antibiotikum tisztaságának vizsgálata. Az elektroforézis alkalmazásával az antibiotikumot impregnált papírszalag formájában, vagy az oldatgal töltött kapilláris - nagyon vékony cső formájában - tartalmazó antibiotikumot tartalmazó oldatra a kutatók megkülönböztethetik maga az antibiotikum és az esetleges szennyeződéseket. Meg tudják határozni azt is, hogy az antibiotikum mennyire koncentrált, ami döntő jelentőségű a pontos adagoláshoz. Az antibiotikumok kutatása kiterjed a genetikai tesztelés területére is, azonosítva azokat a géneket, amelyek jelzik a specifikus antibiotikumokkal szembeni rezisztenciát.
Vakcina tesztelése
Az antibiotikumokhoz hasonlóan az elektroforézis is hasznos vakcinák készítésében és előállításában. A vakcina célja, hogy segítse a testet egy potenciálisan veszélyes kórokozó elleni antitestek létrehozásában, és az elektroforézis hasznos módszer ezen antitestek kimutatására. A kutatók a technika segítségével összehasonlíthatják a vakcina vagy a vakcina több változatának hatását sok teszt alany vagy más változó között. Amint egy oltás elkészült, az elektroforézis gyors és hatékony módszert kínál a gyártási tételek konzisztenciájának és tisztaságának tesztelésére is.