Sisu
- Kuidas protsess töötab
- DNA analüüs
- Valkude ja antikehade interaktsioonid
- Antibiootikumide testimine
- Vaktsiinide testimine
Electricity roll bioloogilistes protsessides on sama oluline kui selle roll tehnoloogias ja selle rakendamine teaduslikuks kasutamiseks mitmel peenetel ja huvitavatel viisidel. Üks biokeemias laialdaselt kasutatavaid tehnikaid on elektroforees, elektrivoolu kasutamine proteiinimolekulide manipuleerimiseks mitmesugustel biomeditsiinilistel uuringutel, diagnostika ja tootmise eesmärkidel.
Kuidas protsess töötab
Orgaanilistel molekulidel on sageli positiivne või negatiivne laeng, mis põhjustab nende reageerimist elektrivoolule. Positiivse laenguga molekulid rändavad väljade negatiivse pooluse poole ja negatiivse laenguga molekulid rändavad positiivse pooluse poole. Suurema laadimisega molekulid kipuvad laadimise ajal kiiremini liikuma ja kaugemale sõitma. Kuid neid aeglustab ka hõõrdumine, mida omakorda mõjutavad nii molekuli suurus ja kuju kui ka katses kasutatav keskkond. Kontrollides söötme elektrivoolu ja hõõrdumist, saavad teadlased luua tingimused, mis eraldavad biomolekule tõhusalt, et neid saaks eraldada ja uurida. Samuti võimaldab see teadlastel tuvastada erinevused molekulide vahel, jälgides, kui palju neid vool mõjutab. See on kasulik tööriist paljude eksperimentaalsete ja biomeditsiiniliste rakendustega, kuid mõned neist on eriti tähelepanuväärsed.
DNA analüüs
Elektroforeesi üks peamisi kasutusviise on DNA ja DNA fragmentide tuvastamine ja uurimine. DNA on tähelepanuväärne oma negatiivse laengu püsivuse osas, mis tähendab, et elektrivool mõjub DNA ükskõik millisele osale umbes võrdselt. Selle rõhu all hakkavad suuremad ja väiksemad DNA fragmendid eralduma, kuna hõõrdumine mõjutab neid erinevalt katsekeskkonnast. Sööde, tavaliselt agaroosgeel või akrüülamiidgeel, külmutab eraldatud segmendid voolu eemaldamisel oma kohale, mis võimaldab neid kõrge eraldusvõimega uurida. Geelile lisatakse sageli värvaineid, näiteks etiidiumbromiidi, et tulemuste paremini näha ja tõlgendada oleks.
Valkude ja antikehade interaktsioonid
Teine levinud elektroforeesi vorm on immunoelektroforees, mis analüüsib teatud valkude olemasolu ja käitumist. Paljud meditsiinilised seisundid, sealhulgas hulgiskleroos, neeruhaigus ja mõned vähkkasvajad põhjustavad ebanormaalsete proteiinimolekulide teket. Neid saab tuvastada uriini või vereproovide elektroforeesi abil ja valkude normaalsetest kogustest ja tüüpidest kõrvalekalde jälgimisel. Immunoelektroforeesi saab kasutada ka antikehadena toimivate spetsiifiliste valkude, mida nimetatakse immunoglobuliinideks, tuvastamiseks. Need on osa kere immuunsüsteemist ja ründavad võõrvalke, näiteks viirusi või allergeene. Nende antikehade analüüsimine võib aidata tuvastada uusi sissetungijate ravimeetodeid ja annab ülevaate ka sellistest seisunditest nagu allergiad ja autoimmuunsed häired, mis võivad tekkida antikehade talitlushäiretest.
Antibiootikumide testimine
Elektroforees mängib antibiootikumide testimisel mitmeid rolle. Üks levinumaid on antibiootikumi puhtuse testimine. Rakendades elektroforeesi lahusele, mis sisaldab antibiootikumi antibiootikumiga immutatud pabeririba kujul või kapillaariga - väga õhukese toruga - lahusega täidetud lahusega, saavad teadlased eristada antibiootikumi enda ja võimalike lisandite vahel. Samuti saavad nad kindlaks teha, kui kontsentreeritud on antibiootikum, mis on täpsete annuste rakendamisel ülioluline. Antibiootikumide uuringud ulatuvad geneetilise testimise valdkonda, tuvastades geenid, mis võivad viidata resistentsusele spetsiifiliste antibiootikumide suhtes.
Vaktsiinide testimine
Nagu antibiootikumide puhul, on elektroforees kasulik nii vaktsiinide loomisel kui tootmisel. Vaktsiini eesmärk on aidata kehal genereerida antikehi potentsiaalselt ohtliku patogeeni vastu ja elektroforees on kasulik meetod nende antikehade tuvastamiseks. Teadlased saavad seda meetodit kasutada vaktsiini või vaktsiini mitme versiooni mõju võrdlemiseks suurel arvul katsealustel või muudel muutujatel. Kui vaktsiin on toodetud, pakub elektroforees ka kiiret ja tõhusat viisi tootmispartiide järjepidevuse ja puhtuse kontrollimiseks.