Sisältö
- Kuinka prosessi toimii
- DNA-analyysi
- Proteiinien ja vasta-aineiden vuorovaikutukset
- Testaa antibiootteja
- Rokotteiden testaaminen
Electricitysrooli biologisissa prosesseissa on yhtä tärkeä kuin sen rooli teknologiassa, ja se on hyödynnetty tieteelliseen käyttöön monilla hienoilla ja mielenkiintoisilla tavoilla. Yksi biokemiassa laajalti käytetty tekniikka on elektroforeesi, sähkövirran käyttö proteiinimolekyylien manipuloimiseksi moniin lääketieteellisiin tutkimuksiin, diagnostiikkaan ja valmistukseen.
Kuinka prosessi toimii
Orgaanisilla molekyyleillä on usein positiivinen tai negatiivinen varaus, joka saa ne reagoimaan sähkövirtaan. Molekyylit, joilla on positiivinen varaus, kulkevat kohti kenttien negatiivista napaa, ja molekyylit, joilla on negatiivinen varaus, kulkevat kohti positiivista napaa. Suuremmalla varauksella olevilla molekyyleillä on taipumus liikkua nopeammin ja matkustaa kauemmas latauksen ollessa voimassa. Niitä kuitenkin hidastaa myös kitka, johon puolestaan vaikuttavat sekä molekyylin koko ja muoto että testissä käytetty väliaine. Kontrolloimalla testiväliaineen tuottamaa sähkövirtaa ja kitkaa tutkijat voivat luoda olosuhteet, jotka erottavat biomolekyylit tehokkaasti, jotta ne voidaan eristää ja tutkia. Se antaa tutkijoille mahdollisuuden myös tunnistaa molekyylien väliset erot tarkkailemalla kuinka paljon niihin virta vaikuttaa. Se on hyödyllinen työkalu, jolla on erilaisia kokeellisia ja lääketieteellisiä sovelluksia, mutta muutama niistä on erityisen merkittäviä.
DNA-analyysi
Yksi johtava elektroforeesin käyttö on DNA: n ja DNA-fragmenttien tunnistaminen ja tutkiminen. DNA on merkittävä negatiivisen varauksensa johdonmukaisuuden suhteen, mikä tarkoittaa, että sähkövirta kohdistaa suunnilleen saman voiman mihin tahansa DNA-osaan. Tämän paineen alla suuret ja pienemmät DNA-fragmentit alkavat erottua, koska kitka vaikuttaa niihin eri tavalla kuin testiväliaineessa. Elatusaine, yleensä agaroosigeeli tai akryyliamidigeeli "jäädyttää" erotetut segmentit paikoilleen virran poistamisen yhteydessä, mikä antaa mahdollisuuden tutkia niitä korkealla resoluutiolla. Värjäysaineita, kuten etidiumbromidia, lisätään usein geeliin tulosten havaitsemisen ja tulkinnan helpottamiseksi.
Proteiinien ja vasta-aineiden vuorovaikutukset
Toinen yleinen elektroforeesimuoto on immunoelektroforeesi, joka analysoi tiettyjen proteiinien läsnäoloa ja käyttäytymistä. Monet sairaudet, mukaan lukien multippeliskleroosi, munuaissairaus ja jotkut syövät johtavat epänormaalien proteiinimolekyylien luomiseen. Ne voidaan havaita suorittamalla virtsan tai verinäytteiden elektroforeesi ja tarkkailemalla mahdollisia poikkeavuuksia normaaleista proteiinimääristä ja -tyypeistä. Immunoelektroforeesia voidaan käyttää myös spesifisten proteiinien, nimeltään immunoglobuliinien, havaitsemiseen, jotka toimivat vasta-aineina. Ne ovat osa kehon immuunijärjestelmää ja hyökkäävät vieraisiin proteiineihin, kuten viruksiin tai allergeeneihin. Näiden vasta-aineiden analysointi voi auttaa tunnistamaan uusia hoitomenetelmiä näiden hyökkääjien hoitamiseksi ja tarjoaa myös käsityksen olosuhteista, kuten allergioista ja autoimmuunihäiriöistä, jotka voivat johtua virheellisistä vasta-aineista.
Testaa antibiootteja
Elektroforeesilla on useita roolia antibioottien testauksessa. Yksi yleisimmistä on antibiootin puhtauden testaaminen. Soveltamalla elektroforeesia liuokseen, joka sisältää antibioottia antibiootilla kyllästetyn paperinauhan muodossa tai kapillaarilla - erittäin ohuella putkella -, joka on täytetty liuoksella, tutkijat voivat erottaa itse antibiootin ja mahdolliset epäpuhtaudet. He voivat myös määrittää, kuinka tiivistetty antibiootti on, mikä on välttämätöntä tarkkojen annosten asettamisessa. Antibioottitutkimus ulottuu geneettisen testauksen alueeseen ja tunnistaa geenit, jotka voivat viitata resistenssiin tietyille antibiooteille.
Rokotteiden testaaminen
Kuten antibioottien kanssa, elektroforeesi on hyödyllinen sekä rokotteiden luomisessa että valmistuksessa. Rokotteen tarkoituksena on auttaa kehoa tuottamaan vasta-aineita potentiaalisesti vaaralliselle patogeenille, ja elektroforeesi on hyödyllinen menetelmä näiden vasta-aineiden havaitsemiseksi. Tutkijat voivat käyttää tekniikkaa vertailla rokotteen tai rokotteen useiden versioiden vaikutusta suurelle joukolle koehenkilöitä tai muita muuttujia. Kun rokote on tuotannossa, elektroforeesi tarjoaa myös nopean ja tehokkaan tavan testata tuotantoerät konsistenssin ja puhtauden suhteen.