Obsah
- Ako tento proces funguje
- Analýza DNA
- Interakcie proteínov a protilátok
- Testovanie antibiotík
- Testovanie vakcín
Úloha elektriny v biologických procesoch je rovnako dôležitá ako jej úloha v technológii a jej vedecké využitie je využívané množstvom jemných a zaujímavých spôsobov. Jednou z techník, ktorá sa v biochémii bežne používa, je elektroforéza, použitie elektrického prúdu na manipuláciu s proteínovými molekulami na účely biomedicínskeho výskumu, diagnostiky a výroby.
Ako tento proces funguje
Organické molekuly majú často kladný alebo záporný náboj, ktorý spôsobuje, že reagujú na elektrický prúd. Molekuly s pozitívnym nábojom migrujú smerom k negatívnemu pólu polí a molekuly s negatívnym nábojom migrujú smerom k pozitívnemu pólu. Molekuly s vyšším nábojom majú sklon k rýchlejšiemu pohybu a cestovaniu ďalej, zatiaľ čo sa náboj aplikuje. Sú však tiež spomalené trením, ktoré je zasa ovplyvnené veľkosťou a tvarom molekuly a médiom použitým na test. Reguláciou elektrického prúdu a trenia, ktoré poskytuje testovacie médium, môžu vedci vytvárať podmienky, ktoré efektívne separujú biomolekuly, takže ich možno izolovať a študovať. Umožňuje tiež výskumníkom identifikovať rozdiely medzi molekulami tým, že pozorujú, do akej miery sú ovplyvňované súčasným. Je to užitočný nástroj s celým radom experimentálnych a biomedicínskych aplikácií, ale niektoré z nich sú obzvlášť pozoruhodné.
Analýza DNA
Jedným z hlavných použití elektroforézy je identifikácia a štúdium DNA a fragmentov DNA. DNA je pozoruhodná z hľadiska konzistencie svojho záporného náboja, čo znamená, že elektrický prúd aplikuje približne rovnakú silu na akúkoľvek časť DNA. Pod týmto tlakom sa začínajú separovať väčšie a menšie fragmenty DNA, pretože ich trenie z testovacieho média sa odlišne ovplyvňuje. Médium, zvyčajne agarózový gél alebo akrylamidový gél, „zamrzne“ oddelené segmenty na mieste, keď sa odstráni prúd, čo umožňuje ich skúmanie pri vysokých rozlíšeniach. Do gélu sa často pridávajú farbiace činidlá, ako je napríklad etídiumbromid, aby sa uľahčilo videnie a interpretácia výsledkov.
Interakcie proteínov a protilátok
Inou bežnou formou elektroforézy je imunoelektroforéza, ktorá analyzuje prítomnosť a správanie určitých proteínov. Mnoho zdravotných stavov, vrátane roztrúsenej sklerózy, ochorenia obličiek a niektorých druhov rakoviny vedie k vzniku abnormálnych molekúl proteínov. Tieto sa dajú zistiť elektroforézou na vzorkách moču alebo krvi a sledovaním akýchkoľvek odchýlok od normálnych množstiev a typov proteínov. Imunoelektroforéza sa môže tiež použiť na detekciu špecifických proteínov nazývaných imunoglobulíny, ktoré pôsobia ako protilátky. Sú súčasťou imunitného systému tela a napádajú cudzie proteíny, ako sú vírusy alebo alergény. Analýza týchto protilátok môže pomôcť identifikovať nové terapie na liečenie týchto útočníkov a tiež poskytuje pohľad na stavy, ako sú alergie a autoimunitné poruchy, ktoré môžu byť výsledkom nefunkčných protilátok.
Testovanie antibiotík
Elektroforéza hrá pri testovaní antibiotík množstvo úloh. Jedným z najbežnejších je testovanie čistoty antibiotika. Použitím elektroforézy na roztok obsahujúci antibiotikum vo forme papierového prúžku impregnovaného antibiotikom alebo kapiláry - veľmi tenkej trubice - naplnenej roztokom, môžu vedci rozlišovať medzi samotným antibiotikom a akýmikoľvek nečistotami. Môžu tiež určiť, ako koncentrované je antibiotikum, čo je rozhodujúce pre aplikáciu presných dávok. Antibiotický výskum sa rozširuje do oblasti genetického testovania a identifikuje gény, ktoré by mohli naznačovať rezistenciu na špecifické antibiotiká.
Testovanie vakcín
Ako pri antibiotikách, elektroforéza je užitočná pri tvorbe aj výrobe vakcín. Účelom vakcíny je pomôcť telu vytvárať protilátky proti potenciálne nebezpečnému patogénu a elektroforéza je užitočná metóda na detekciu týchto protilátok. Vedci môžu túto techniku použiť na porovnanie účinku vakcíny alebo viacerých verzií vakcíny u veľkého počtu testovaných osôb alebo iných premenných. Akonáhle je vakcína vo výrobe, elektroforéza tiež poskytuje rýchly a efektívny spôsob testovania konzistencie a čistoty výrobných šarží.