Kandungan
Peranan elektrik dalam proses biologi sama pentingnya dengan peranannya dalam teknologi, dan digunakan untuk penggunaan saintifik dalam beberapa cara yang halus dan menarik. Salah satu teknik yang digunakan secara meluas dalam biokimia ialah elektroforesis, penggunaan arus elektrik untuk memanipulasi molekul protein untuk pelbagai tujuan penyelidikan bioperubatan, diagnostik dan pembuatan.
Bagaimana Proses Kerja
Molekul organik sering mempunyai caj positif atau negatif, yang menyebabkan mereka bertindak balas terhadap arus elektrik. Molekul dengan muatan positif berpindah ke arah tiang negatif, dan molekul dengan muatan negatif berpindah ke arah kutub positif. Molekul dengan caj yang lebih tinggi cenderung bergerak lebih cepat dan bergerak lebih jauh manakala caj dikenakan. Walau bagaimanapun, mereka juga perlahan dengan geseran, yang kemudiannya dipengaruhi oleh saiz dan bentuk molekul dan oleh medium yang digunakan untuk ujian. Dengan mengawal arus elektrik dan geseran yang disediakan oleh media ujian, para penyelidik dapat mewujudkan keadaan yang memisahkan biomolekul secara efisien, sehingga mereka dapat diasingkan dan dipelajari. Ia juga membenarkan para penyelidik mengenal pasti perbezaan antara molekul dengan memerhatikan berapa banyak mereka dipengaruhi oleh semasa. Alat yang berguna dengan pelbagai aplikasi eksperimen dan bioperubatan, tetapi beberapa sangat penting.
Analisis DNA
Satu penggunaan elektroforesis utama adalah dalam pengenalan dan kajian DNA dan fragmen DNA. DNA adalah penting untuk konsistensi cas negatifnya, yang bermaksud arus elektrik menggunakan kekerasan yang setara dengan mana-mana bahagian DNA. Di bawah tekanan itu, serpihan DNA yang lebih besar dan lebih kecil mula memisahkan kerana mereka dipengaruhi secara berbeza dengan geseran dari medium ujian. Sedang, biasanya gel agarose atau gel acrylamide "membekukan" segmen yang dipisahkan di tempat semasa arus dikeluarkan, yang membolehkan mereka diperiksa pada resolusi tinggi. Ejen-ejen pewarnaan seperti etidium bromida sering ditambah ke gel untuk menjadikannya lebih mudah untuk melihat dan mentafsir hasilnya.
Interaksi Protein dan Antibodi
Satu lagi bentuk elektroforesis yang biasa ialah immunoelectrophoresis, yang menganalisis kehadiran dan kelakuan protein tertentu. Banyak keadaan perubatan, termasuk pelbagai sklerosis, penyakit buah pinggang dan beberapa kanser mengakibatkan penciptaan molekul protein yang tidak normal. Ini dapat dikesan dengan melakukan elektroforesis pada sampel air kencing atau darah dan memerhatikan sebarang varians dari kuantiti dan jenis protein biasa. Immunoelectrophoresis juga boleh digunakan untuk mengesan protein tertentu yang dipanggil immunoglobulin, yang berfungsi sebagai antibodi. Ini adalah sebahagian daripada sistem imun badan dan menyerang protein asing, seperti virus atau alergen. Menganalisa antibodi ini dapat membantu mengenal pasti terapi baru untuk merawat penyerbu dan juga memberikan wawasan tentang keadaan seperti alahan dan gangguan autoimun, yang boleh mengakibatkan antibodi yang tidak berfungsi.
Ujian Antibiotik
Elektroforesis memainkan beberapa peranan dalam ujian antibiotik. Salah satu yang paling biasa adalah menguji kesucian antibiotik. Dengan menggunakan elektroforesis untuk penyelesaian yang mengandungi antibiotik dalam bentuk jalur kertas yang diberi impregnated dengan antibiotik atau kapilari - tiub yang sangat tipis - dipenuhi dengan larutan, penyelidik dapat membezakan antara antibiotik itu sendiri dan sebarang kekotoran. Mereka juga boleh menentukan bagaimana pekat antibiotik adalah, yang penting untuk menggunakan dos yang tepat. Penyelidikan antibiotik meluas ke dalam bidang pengujian genetik, mengenal pasti gen yang mungkin menunjukkan ketahanan terhadap antibiotik tertentu.
Menguji Vaksin
Seperti antibiotik, elektroforesis berguna dalam penciptaan dan pengeluaran vaksin. Tujuan vaksin adalah untuk membantu tubuh menjana antibodi kepada patogen yang berpotensi berbahaya, dan elektroforesis adalah kaedah yang berguna untuk mengesan antibodi tersebut. Penyelidik boleh menggunakan teknik ini untuk membandingkan kesan vaksin atau pelbagai versi vaksin merentasi sebilangan besar subjek ujian atau pembolehubah lain. Sebaik sahaja vaksin sedang dalam pengeluaran, elektroforesis juga menyediakan cara yang cepat dan berkesan untuk menguji batch pengeluaran untuk konsistensi dan kesucian.