Le rôle de l'électricité dans les processus biologiques est tout aussi important que son rôle dans la technologie, et il est exploité à des fins scientifiques d'une manière subtile et intéressante. Une technique largement utilisée en biochimie est l'électrophorèse, l'utilisation d'un courant électrique pour manipuler des molécules de protéines à des fins de recherche biomédicale, de diagnostic et de fabrication.
Comment fonctionne le processus
Les molécules organiques ont souvent une charge positive ou négative, ce qui les amène à répondre à un courant électrique. Les molécules avec une charge positive migrent vers le pôle négatif du champ, et les molécules avec une charge négative migrent vers le pôle positif. Les molécules avec une plus grande charge ont tendance à se déplacer plus rapidement et à voyager plus loin pendant que la charge est appliquée. Cependant, ils seront également ralentis par le frottement, qui à son tour est affecté à la fois par la taille et la forme de la molécule et par le milieu utilisé pour le test. En contrôlant le courant électrique et le frottement fournis par le milieu d'essai, les chercheurs peuvent créer des conditions qui séparent efficacement les biomolécules, afin qu'elles puissent être isolées et étudiées. Il permet également aux chercheurs d'identifier les différences entre les molécules en observant à quel point elles sont influencées par le courant. C'est un outil utile avec une gamme d'applications expérimentales et biomédicales, mais quelques-uns sont particulièrement remarquables.
Analyse d'ADN
Une des principales utilisations de l'électrophorèse est l'identification et l'étude des fragments d'ADN et d'ADN . L'ADN est remarquable pour la consistance de sa charge négative, ce qui signifie que le courant électrique applique une force à peu près égale à toute portion d'ADN. Sous cette pression, des fragments d'ADN plus grands et plus petits commencent à se séparer, car ils seront affectés différemment par le frottement du milieu d'essai. Le milieu, généralement un gel d'agarose ou un gel d'acrylamide "gèle" les segments séparés en place lorsque le courant est enlevé, ce qui permet de les examiner à haute résolution. Des agents de coloration tels que le bromure d'éthidium sont souvent ajoutés au gel pour faciliter la lecture et l'interprétation des résultats.
Interactions protéine-anticorps
Une autre forme courante d'électrophorèse est l'immunoélectrophorèse, qui analyse les présence et comportements de certaines protéines. Beaucoup de conditions médicales, y compris la sclérose en plaques, la maladie rénale et certains cancers entraînent la création de molécules protéiques anormales. Ceux-ci peuvent être détectés en effectuant une électrophorèse sur des échantillons d'urine ou de sang et en surveillant toute variation par rapport aux quantités normales et aux types de protéines. L'immunoélectrophorèse peut également être utilisée pour détecter des protéines spécifiques appelées immunoglobulines, qui agissent comme des anticorps. Ceux-ci font partie du système immunitaire du corps et attaquent les protéines étrangères, telles que les virus ou les allergènes. L'analyse de ces anticorps peut aider à identifier de nouvelles thérapies pour traiter ces envahisseurs et fournit également un aperçu des conditions telles que les allergies et les maladies auto-immunes, qui peuvent résulter d'anticorps dysfonctionnels.
Antibiotiques de test
L'électrophorèse joue un certain nombre des rôles dans le test des antibiotiques. L'un des plus courants consiste à tester la pureté d'un antibiotique. En appliquant l'électrophorèse à une solution contenant l'antibiotique sous la forme d'une bande de papier imprégnée de l'antibiotique ou d'un capillaire - un tube très mince - rempli de la solution, les chercheurs peuvent différencier l'antibiotique lui-même et ses impuretés. Ils peuvent également déterminer la concentration de l'antibiotique, ce qui est crucial pour l'application de doses précises. La recherche sur les antibiotiques s'étend au domaine des tests génétiques, identifiant les gènes qui pourraient indiquer une résistance à des antibiotiques spécifiques.
Comme les antibiotiques, l'électrophorèse est utile à la fois dans la création et la production de vaccins. Le but d'un vaccin est d'aider le corps à générer des anticorps contre un pathogène potentiellement dangereux, et l'électrophorèse est une méthode utile pour détecter ces anticorps. Les chercheurs peuvent utiliser cette technique pour comparer l'effet d'un vaccin ou de multiples versions d'un vaccin sur un grand nombre de sujets d'essai ou d'autres variables. Une fois qu'un vaccin est en production, l'électrophorèse fournit également un moyen rapide et efficace de tester les lots de production pour la cohérence et la pureté.
