Περιεχόμενο
- Πώς λειτουργεί η διαδικασία
- Ανάλυση DNA
- Αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών και αντισωμάτων
- Δοκιμές αντιβιοτικών
- Δοκιμές εμβολίων
Ο ρόλος της ηλεκτρικής ενέργειας στις βιολογικές διεργασίες είναι εξίσου σημαντικός με τον ρόλο της στην τεχνολογία και αξιοποιείται για επιστημονική χρήση με αρκετούς ενδιαφέροντες τρόπους. Μια τεχνική που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιοχημεία είναι η ηλεκτροφόρηση, η χρήση ενός ηλεκτρικού ρεύματος για τον χειρισμό μορίων πρωτεΐνης για μια σειρά βιοϊατρικών ερευνών, διαγνωστικών και κατασκευαστικών σκοπών.
Πώς λειτουργεί η διαδικασία
Τα οργανικά μόρια έχουν συχνά θετικό ή αρνητικό φορτίο, το οποίο τους προκαλεί να ανταποκριθούν σε ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Μόρια με θετικό φορτίο μεταναστεύουν προς τα πεδία αρνητικός πόλος και μόρια με αρνητικό φορτίο μετακινούνται προς τον θετικό πόλο. Τα μόρια με μεγαλύτερο φορτίο τείνουν να κινούνται πιο γρήγορα και να ταξιδεύουν μακρύτερα ενώ εφαρμόζεται το φορτίο. Ωστόσο, η theyll επιβραδύνεται επίσης με τριβή, η οποία με τη σειρά της επηρεάζεται τόσο από το μέγεθος και το σχήμα του μορίου όσο και από το μέσο που χρησιμοποιείται για τη δοκιμή. Με τον έλεγχο του ηλεκτρικού ρεύματος και της τριβής που παρέχεται από το μέσο δοκιμής, οι ερευνητές μπορούν να δημιουργήσουν συνθήκες που διαχωρίζουν αποτελεσματικά τα βιομόρια, ώστε να μπορούν να απομονωθούν και να μελετηθούν. Επιτρέπει επίσης στους ερευνητές να εντοπίζουν τις διαφορές μεταξύ των μορίων παρατηρώντας πόσο επηρεάζονται από το ρεύμα. Είναι ένα χρήσιμο εργαλείο με μια σειρά πειραματικών και βιοϊατρικών εφαρμογών, αλλά μερικές είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτες.
Ανάλυση DNA
Μια κύρια χρήση της ηλεκτροφόρησης είναι στην αναγνώριση και μελέτη των θραυσμάτων DNA και DNA. Το DNA είναι αξιοσημείωτο για τη συνεκτικότητα του αρνητικού φορτίου του, πράγμα που σημαίνει ότι το ηλεκτρικό ρεύμα εφαρμόζεται περίπου ίση δύναμη σε οποιοδήποτε τμήμα του DNA. Κάτω από αυτή την πίεση, μεγαλύτερα και μικρότερα τεμάχια του DNA αρχίζουν να διαχωρίζονται επειδή τα teyll επηρεάζονται διαφορετικά με τριβή από το μέσο δοκιμής. Το μέσο, συνήθως ένα πήκτωμα αγαρόζης ή μια πηκτή ακρυλαμιδίου "παγώνει" τα διαχωρισμένα τμήματα στη θέση τους όταν αφαιρείται το ρεύμα, γεγονός που τους επιτρέπει να εξεταστούν σε υψηλές αναλύσεις. Παράγοντες χρώσης όπως βρωμιούχο αιθίδιο προστίθενται συχνά στο πήκτωμα για να διευκολύνουν την απεικόνιση και ερμηνεία των αποτελεσμάτων.
Αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών και αντισωμάτων
Μια άλλη κοινή μορφή ηλεκτροφόρησης είναι η ανοσοηλεκτροφόρηση, η οποία αναλύει την παρουσία και συμπεριφορές ορισμένων πρωτεϊνών. Πολλές ιατρικές παθήσεις, συμπεριλαμβανομένης της σκλήρυνσης κατά πλάκας, της νεφρικής νόσου και κάποιων καρκίνων, έχουν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία μη φυσιολογικών μορίων πρωτεΐνης. Αυτά μπορούν να ανιχνευθούν διενεργώντας ηλεκτροφόρηση σε δείγματα ούρων ή αίματος και παρατηρώντας οποιαδήποτε διακύμανση από τις κανονικές ποσότητες και τους τύπους πρωτεϊνών. Η ανοσοηλεκτροφόρηση μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση συγκεκριμένων πρωτεϊνών που ονομάζονται ανοσοσφαιρίνες, οι οποίες δρουν ως αντισώματα. Αυτά είναι μέρος του σώματος του ανοσοποιητικού συστήματος και προσβάλλουν ξένες πρωτεΐνες, όπως ιούς ή αλλεργιογόνα. Η ανάλυση αυτών των αντισωμάτων μπορεί να βοηθήσει στην ταυτοποίηση νέων θεραπειών για τη θεραπεία αυτών των εισβολέων και παρέχει επίσης πληροφορίες για καταστάσεις όπως αλλεργίες και αυτοάνοσες διαταραχές, οι οποίες μπορεί να προκύψουν από δυσλειτουργία αντισωμάτων.
Δοκιμές αντιβιοτικών
Η ηλεκτροφόρηση διαδραματίζει έναν αριθμό ρόλων στη δοκιμή των αντιβιοτικών. Ένα από τα πιο συνηθισμένα είναι η δοκιμή της καθαρότητας ενός αντιβιοτικού. Εφαρμόζοντας ηλεκτροφόρηση σε διάλυμα που περιέχει το αντιβιοτικό υπό τη μορφή χάρτινης λωρίδας εμποτισμένης με το αντιβιοτικό ή ενός τριχοειδούς - ενός πολύ λεπτού σωλήνα - γεμάτου με το διάλυμα, οι ερευνητές μπορούν να διαφοροποιήσουν το ίδιο το αντιβιοτικό και τυχόν ακαθαρσίες. Μπορούν επίσης να καθορίσουν πόσο συμπυκνωμένο είναι το αντιβιοτικό, το οποίο είναι κρίσιμο για την εφαρμογή ακριβών δοσολογιών. Η έρευνα για τα αντιβιοτικά επεκτείνεται στη σφαίρα των γενετικών δοκιμασιών, εντοπίζοντας γονίδια που μπορεί να δείχνουν αντοχή σε συγκεκριμένα αντιβιοτικά.
Δοκιμές εμβολίων
Όπως και με τα αντιβιοτικά, η ηλεκτροφόρηση είναι χρήσιμη τόσο στη δημιουργία όσο και στην παραγωγή εμβολίων. Ο σκοπός ενός εμβολίου είναι να βοηθήσει το σώμα να παράγει αντισώματα σε ένα δυνητικά επικίνδυνο παθογόνο και η ηλεκτροφόρηση είναι μια χρήσιμη μέθοδος για την ανίχνευση αυτών των αντισωμάτων. Οι ερευνητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν την τεχνική για να συγκρίνουν την επίδραση ενός εμβολίου ή πολλαπλών εκδόσεων εμβολίου σε μεγάλο αριθμό υποκειμένων δοκιμής ή σε άλλες μεταβλητές. Μόλις το εμβόλιο παραχθεί, η ηλεκτροφόρηση παρέχει επίσης έναν γρήγορο και αποτελεσματικό τρόπο δοκιμής παρτίδων παραγωγής για λόγους συνέπειας και καθαρότητας.