Sadržaj
- Kako proces radi
- DNK analiza
- Interakcije s proteinima i antitijelima
- Ispitivanje antibiotika
- Ispitivanje cjepiva
Uloga električne energije u biološkim procesima jednako je važna kao i njezina uloga u tehnologiji te je iskorištena u znanstvenu upotrebu na brojne suptilne i zanimljive načine. Jedna tehnika koja se široko koristi u biokemiji je elektroforeza, upotreba električne struje za manipuliranje proteinskih molekula za čitav niz biomedicinskih istraživanja, dijagnostičkih i proizvodnih svrha.
Kako proces radi
Organske molekule često imaju pozitivan ili negativan naboj, zbog čega reagiraju na električnu struju. Molekule s pozitivnim nabojem migriraju prema polju negativnog pola, a molekule s negativnim nabojem migriraju prema pozitivnom polu. Molekule s većim nabojem teže se brže kreću i putuju dalje dok se napuni. Međutim, one će usporiti i trenje, što zauzvrat utječe i na veličinu i oblik molekule, te na medij korišten za ispitivanje. Kontroliranjem električne struje i trenja koje pruža testni medij, istraživači mogu stvoriti uvjete koji učinkovito razdvajaju biomolekule, tako da se mogu izolirati i proučavati. Također omogućuje istraživačima da utvrde razlike između molekula promatrajući koliko su na njih utjecale struje. Koristan je alat s nizom eksperimentalnih i biomedicinskih primjena, ali nekoliko ih se posebno ističe.
DNK analiza
Jedna od vodećih primjena elektroforeze je u identificiranju i proučavanju fragmenata DNK i DNK. DNA je karakteristična za konzistenciju svog negativnog naboja, što znači da električna struja primjenjuje približno jednaku silu na bilo koji dio DNK. Pod tim pritiskom se veći i manji fragmenti DNK počinju odvajati jer na njih različito utječu trenje iz testnog medija. Medij, obično agarozni gel ili akrilamidni gel, "zamrzne" razdvojene segmente na mjestu kada se ukloni struja, što omogućava da se ispituju s visokom razlučivošću. Sredstva za bojenje poput etidij bromida često se dodaju u gel kako bi se lakše vidjeli i protumačili rezultati.
Interakcije s proteinima i antitijelima
Drugi uobičajeni oblik elektroforeze je imunoelektroforeza koja analizira prisutnost i ponašanje određenih proteina. Mnoga medicinska stanja, uključujući multiplu sklerozu, bolest bubrega i neke vrste raka rezultiraju stvaranjem nenormalnih molekula proteina. To se mogu otkriti provođenjem elektroforeze na uzorcima urina ili krvi i praćenjem bilo kakvih odstupanja od normalnih količina i vrsta proteina. Imunoelektroforeza se također može koristiti za otkrivanje specifičnih proteina nazvanih imunoglobulini, koji djeluju kao antitijela. To su dio tjelesnog imunološkog sustava i napadaju strane proteine, poput virusa ili alergena. Analiza ovih protutijela može pomoći u identificiranju novih terapija za liječenje ovih napadača i također daje uvid u uvjete poput alergije i autoimunih poremećaja koji mogu nastati kao posljedica neispravnih protutijela.
Ispitivanje antibiotika
Elektroforeza igra niz uloga u ispitivanju antibiotika. Jedno od najčešćih je ispitivanje čistoće antibiotika. Primjenom elektroforeze na otopinu koja sadrži antibiotik u obliku papirne trake impregnirane antibiotikom ili kapilarom - vrlo tankom cijevi - napunjenom otopinom, istraživači mogu razlikovati sam antibiotik od bilo koje nečistoće. Također mogu odrediti koliko je koncentriran antibiotik, što je ključno za primjenu točnih doza. Istraživanje o antibioticima prostire se na područje genetskog ispitivanja, identificirajući gene koji mogu ukazivati na rezistenciju na specifične antibiotike.
Ispitivanje cjepiva
Kao i kod antibiotika, elektroforeza je korisna kako u stvaranju tako i u proizvodnji vakcina. Svrha cjepiva je pomoći tijelu da stvori antitijela na potencijalno opasan patogen, a elektroforeza je korisna metoda za otkrivanje tih antitijela. Istraživači mogu koristiti tehniku da uspoređuju učinak cjepiva ili više verzija cjepiva kod velikog broja ispitnih ispitanika ili drugih varijabli. Jednom kada je cjepivo u proizvodnji, elektroforeza također omogućava brzi i učinkovit način ispitivanja proizvodnih serija na dosljednost i čistoću.