Съдържание
- Как работи процесът
- ДНК анализ
- Взаимодействие с протеин и антитела
- Тестване на антибиотици
- Тестване на ваксини
Ролята на електроенергията в биологичните процеси е също толкова важна, колкото и нейната роля в технологиите и е използвана за научна употреба по редица фини и интересни начини. Една техника, която се използва широко в биохимията, е електрофорезата, използването на електрически ток за манипулиране на протеинови молекули за редица биомедицински изследователски, диагностични и производствени цели.
Как работи процесът
Органичните молекули често имат положителен или отрицателен заряд, което ги кара да реагират на електрически ток. Молекулите с положителен заряд мигрират към отрицателния полюс на полетата, а молекулите с отрицателен заряд мигрират към положителния полюс. Молекулите с по-голям заряд са склонни да се движат по-бързо и да пътуват по-далеч, докато зареждането се прилага. Те обаче също се забавят от триенето, което от своя страна се влияе както от размера и формата на молекулата, така и от средата, използвана за теста. Чрез контролиране на електрическия ток и триенето, осигурени от тестовата среда, изследователите могат да създадат условия, които ефективно разделят биомолекулите, така че да могат да бъдат изолирани и изучени. Той също така позволява на изследователите да установят разликите между молекулите, като наблюдават колко те са повлияни от тока. Това е полезен инструмент с редица експериментални и биомедицински приложения, но някои от тях са особено забележителни.
ДНК анализ
Една водеща употреба на електрофорезата е в идентифицирането и изследването на ДНК и ДНК фрагменти. ДНК се отличава с консистенцията на отрицателния си заряд, което означава, че електрическият ток прилага приблизително еднаква сила към всяка част от ДНК. Под това налягане по-големи и по-малки фрагменти от ДНК започват да се разделят, защото те се влияят различно от триенето от тестваната среда. Средата, обикновено агарозен гел или акриламиден гел, „замразява“ отделените сегменти на място при отстраняване на тока, което позволява те да бъдат изследвани при високи разделителни способности. Оцветители като етидиев бромид често се добавят към гела, за да се улесни виждането и интерпретирането на резултатите.
Взаимодействие с протеин и антитела
Друга често срещана форма на електрофореза е имуноелектрофорезата, която анализира присъствието и поведението на определени протеини. Много медицински състояния, включително множествена склероза, бъбречни заболявания и някои видове рак, водят до създаването на анормални протеинови молекули. Те могат да бъдат открити, като се извърши електрофореза върху проби от урина или кръв и се наблюдава каквато и да е разлика от нормалните количества и видове протеин. Имуноелектрофорезата може да се използва и за откриване на специфични протеини, наречени имуноглобулини, които действат като антитела. Това са част от имунната система на боди и атакуват чужди протеини, като вируси или алергени. Анализът на тези антитела може да помогне за идентифициране на нови терапии за лечение на тези нашественици и също така дава поглед върху състояния като алергии и автоимунни разстройства, които могат да бъдат резултат от неправилно функциониращи антитела.
Тестване на антибиотици
Електрофорезата играе редица роли в изследването на антибиотици. Едно от най-често срещаните е тестване на чистотата на антибиотик. Прилагайки електрофореза върху разтвор, съдържащ антибиотика под формата на хартиена лента, импрегнирана с антибиотика или капиляр - много тънка епруветка - напълнена с разтвора, изследователите могат да разграничат самия антибиотик и всички примеси. Те могат също така да определят колко концентриран е антибиотикът, което е решаващо за прилагането на точни дози. Антибиотичните изследвания се простират в сферата на генетичните изследвания, като идентифицират гени, които могат да показват резистентност към специфични антибиотици.
Тестване на ваксини
Както при антибиотиците, електрофорезата е полезна както при създаването, така и при производството на ваксини. Целта на ваксината е да помогне на тялото да генерира антитела срещу потенциално опасен патоген, а електрофорезата е полезен метод за откриване на тези антитела. Изследователите могат да използват техниката, за да сравнят ефекта на ваксина или множество версии на ваксина при голям брой изпитвани лица или други променливи. След като ваксината е в производство, електрофорезата също осигурява бърз и ефективен начин за тестване на производствените партиди за консистенция и чистота.