İçerik
Biyolojik süreçlerdeki elektrik enerjisi rolü, teknolojideki rolü kadar önemlidir ve bilimsel kullanım için pek çok ince ve ilginç yoldan yararlanır. Biyokimyada yaygın olarak kullanılan bir teknik, bir dizi biyomedikal araştırma, teşhis ve üretim amaçlı protein moleküllerini manipüle etmek için elektrik akımının kullanılması olan elektroforezdir.
İşlem Nasıl Çalışıyor?
Organik moleküller çoğu zaman bir elektrik akımına tepki vermelerine neden olan pozitif veya negatif bir yüke sahiptir. Pozitif yükü olan moleküller negatif kutbuna doğru, negatif yükü olan moleküller pozitif kutuba doğru göç eder. Daha büyük bir yüke sahip olan moleküller daha hızlı hareket eder ve yük uygulanırken daha uzağa doğru hareket ederler. Bununla birlikte, bunlar sırasıyla molekülün boyutu ve şeklinden ve test için kullanılan ortamdan etkilenen sürtünme ile de yavaşlarlar. Araştırmacılar, elektrik akımını ve test ortamı tarafından sağlanan sürtünmeyi kontrol ederek, biyomolekülleri verimli bir şekilde ayıran koşullar oluşturabilir, böylece izole edilebilir ve çalışılabilirler. Ayrıca araştırmacıların, akımdan ne kadar etkilendiklerini gözlemleyerek moleküller arasındaki farkları belirlemelerine izin verir. Çeşitli deneysel ve biyomedikal uygulamalara sahip faydalı bir araçtır, ancak birkaçı özellikle dikkat çekicidir.
DNA Analizi
Elektroforezin önde gelen kullanımlarından biri DNA ve DNA parçalarının tanımlanması ve incelenmesidir. DNA, negatif yükünün tutarlılığı için dikkate değerdir, bu, elektrik akımının, DNA'nın herhangi bir bölümüne kabaca eşit kuvvet uyguladığı anlamına gelir. Bu basınç altında, daha büyük ve daha küçük DNA parçaları ayrılmaya başlar, çünkü test ortamından sürtünmeden farklı şekilde etkilenirler. Ortam, genellikle bir agaroz jeli veya bir akrilamid jeli, akım alındığında ayrılan segmentleri "dondurur" ve bu, yüksek çözünürlüklerde incelenmelerini sağlar. Etidyum bromür gibi boyama ajanları, sonuçları görmeyi ve yorumlamayı kolaylaştırmak için sıklıkla jele eklenir.
Protein ve Antikor Etkileşimleri
Bir başka yaygın elektroforez şekli, belirli proteinlerin varlığını ve davranışlarını analiz eden immünoelektroforezdir. Multipl skleroz, böbrek hastalığı ve bazı kanserler dahil olmak üzere birçok tıbbi durum, anormal protein moleküllerinin oluşmasına neden olur. Bunlar idrar veya kan numunelerinde elektroforez yapılarak ve normal miktar ve protein türlerinden herhangi bir varyans izlenerek tespit edilebilir. İmmünoelektroforez ayrıca antikor görevi gören immünoglobülinler adı verilen spesifik proteinleri tespit etmek için de kullanılabilir. Bunlar vücudun bağışıklık sisteminin bir parçasıdır ve virüs veya alerjenler gibi yabancı proteinlere saldırırlar. Bu antikorları analiz etmek, bu istilacıları tedavi etmek için yeni tedavilerin belirlenmesine yardımcı olabilir ve ayrıca, hatalı işlev yapan antikorların neden olabileceği alerjiler ve otoimmün hastalıklar gibi durumlara ilişkin içgörü sağlar.
Antibiyotik Testi
Elektroforez, antibiyotiklerin test edilmesinde çeşitli roller oynar. En yaygın olanlardan biri, bir antibiyotiğin saflığının test edilmesidir. Araştırmacılar, antibiyotik içeren bir çözeltiye, antibiyotik veya bir kılcal - çok ince bir tüp - çözeltiyle doldurulmuş bir kâğıt şerit şeklinde uygulanarak, araştırmacılar, antibiyotiğin kendisi ile herhangi bir kirlilik arasında ayrım yapabilirler. Ayrıca, doğru dozajları uygulamak için çok önemli olan antibiyotiğin ne kadar konsantre olduğunu da belirleyebilirler. Antibiyotik araştırmaları, spesifik antibiyotiklere direnç gösterebilecek genleri tanımlayan genetik testler alanına yayılmıştır.
Aşı Testleri
Antibiyotiklerde olduğu gibi, elektroforez hem aşıların oluşturulmasında hem de üretiminde yararlıdır. Bir aşının amacı, vücudun potansiyel olarak tehlikeli bir patojene karşı antikor üretmesine yardımcı olmaktır ve elektroforez, bu antikorları tespit etmek için yararlı bir yöntemdir. Araştırmacılar, çok sayıda test deneği veya diğer değişkenler arasında bir aşının veya aşının birden fazla versiyonunun etkisini karşılaştırmak için tekniği kullanabilir. Bir aşı üretime girdiğinde, elektroforez, üretim partilerini tutarlılık ve saflık açısından test etmenin hızlı ve etkili bir yolunu sağlar.