生物学的プロセスにおける電気の役割は、技術における電気の役割と同じくらい重要であり、それは多くの微妙で興味深い方法で科学的使用に利用されています。 生化学で広く使用されている技術の1つは、電気泳動、つまり電流の使用です。 さまざまな生物医学研究、診断、製造のためにタンパク質分子を操作する 目的。
プロセスの仕組み
有機分子は多くの場合、正または負の電荷を持っているため、電流に反応します。 正電荷を持つ分子はフィールドの負極に向かって移動し、負電荷を持つ分子は正極に向かって移動します。 電荷が大きい分子は、電荷が適用されている間、より速く移動し、より遠くに移動する傾向があります。 ただし、摩擦によっても速度が低下します。摩擦は、分子のサイズと形状、およびテストに使用される媒体の両方の影響を受けます。 試験媒体によって提供される電流と摩擦を制御することにより、研究者は生体分子を効率的に分離する条件を作成できるため、生体分子を分離して研究することができます。 また、研究者は、分子が電流の影響をどの程度受けているかを観察することで、分子間の違いを特定することもできます。 これは、さまざまな実験的および生物医学的アプリケーションを備えた便利なツールですが、特に注目に値するものもいくつかあります。
DNA分析
電気泳動の主な用途の1つは、DNAおよびDNAフラグメントの同定と研究です。 DNAは、その負電荷の一貫性で注目に値します。つまり、電流はDNAのどの部分にもほぼ等しい力を加えます。 その圧力の下で、DNAのより大きな断片とより小さな断片が分離し始めます。これは、それらが試験媒体からの摩擦によって異なる影響を受けるためです。 培地、通常はアガロースゲルまたはアクリルアミドゲルは、電流が除去されると、分離されたセグメントを所定の位置で「凍結」し、高解像度での検査を可能にします。 結果の確認と解釈を容易にするために、臭化エチジウムなどの染色剤がゲルに添加されることがよくあります。
タンパク質と抗体の相互作用
電気泳動のもう1つの一般的な形式は、特定のタンパク質の存在と動作を分析する免疫電気泳動です。 多発性硬化症、腎臓病、一部の癌など、多くの病状により、異常なタンパク質分子が生成されます。 これらは、尿または血液サンプルで電気泳動を実行し、タンパク質の通常の量と種類からの差異を監視することで検出できます。 免疫電気泳動は、抗体として機能する免疫グロブリンと呼ばれる特定のタンパク質を検出するためにも使用できます。 これらは体の免疫システムの一部であり、ウイルスやアレルゲンなどの外来タンパク質を攻撃します。 これらの抗体を分析することは、それらの侵入者を治療するための新しい治療法を特定するのに役立ち、また提供します アレルギーや自己免疫疾患など、機能不全に起因する可能性のある状態への洞察 抗体。
抗生物質のテスト
電気泳動は、抗生物質の検査において多くの役割を果たします。 最も一般的なものの1つは、抗生物質の純度をテストすることです。 抗生物質を含浸させた紙片の形で抗生物質を含む溶液に電気泳動を適用することによって、または キャピラリー–非常に細いチューブ–溶液で満たされているため、研究者は抗生物質自体と 不純物。 また、抗生物質の濃度を判断することもできます。これは、正確な投与量を適用するために重要です。 抗生物質の研究は遺伝子検査の領域にまで及び、特定の抗生物質に対する耐性を示す可能性のある遺伝子を特定します。
ワクチンのテスト
抗生物質と同様に、電気泳動はワクチンの作成と製造の両方に役立ちます。 ワクチンの目的は、身体が潜在的に危険な病原体に対する抗体を生成するのを助けることであり、電気泳動はそれらの抗体を検出するための有用な方法です。 研究者は、この手法を使用して、多数の被験者または他の変数にわたってワクチンまたはワクチンの複数のバージョンの効果を比較できます。 ワクチンが生産されると、電気泳動は、一貫性と純度について生産バッチをテストする迅速かつ効果的な方法も提供します。