生物学的プロセスにおける電気の役割は、技術における役割と同じくらい重要であり、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 つに電気泳動があります。これは、さまざまな生物医学研究、診断、および製造目的で、電流を使用してタンパク質分子を操作する方法です。
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電場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。より大きな電荷を持つ分子は、電荷が適用されている間、より速く移動し、遠くまで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によって影響を受けます。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り出すことができるため、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、電流によってどの程度影響を受け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はいくつかあります。
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。これは、電流が DNA のどの部分にもほぼ等しい力を加えることを意味します。その圧力の下で、DNA の大きい断片と小さい断片が分離し始めます。これは、テスト媒体からの摩擦による影響が異なるためです。媒体、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その場で「凍結」し、高解像度で検査できるようにします。臭化エチジウムなどの染色剤は、結果の表示と解釈を容易にするために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挙動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行い、タンパク質の通常の量と種類からの変化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。これらは体の免疫系の一部であり、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、こ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、抗体の機能不全に起因する可能性があるアレルギーや自己免疫疾患などの状態への洞察を提供します.
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、または溶液で満たされたキャピラリー (非常に細いチューブ) 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り、研究者は抗生物質自体と不純物を区別することができます。また、抗生物質の濃度を決定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生産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その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、電気泳動は生産バッチの一貫性と純度を迅速かつ効果的にテストする方法にもなります。
