Prieš svarstant molekulinės biologijos metodus, būtina bent bendriausiais terminais suprasti ir suvokti, kas yra pati molekulinė biologija ir ką ji tiria. O tam teks dar labiau įsigilinti ir susidoroti su eufoniška „genetinės informacijos“samprata. Taip pat atsiminkite, kas yra ląstelė, branduolys, b altymai ir dezoksiribonukleorūgštis.
Kas yra kas, arba pagrindinės žinios
Visi žmonės, kurie mokykloje išklausė pagrindinį biologijos kursą, turėtų žinoti, kad kiekvieno žmogaus ir gyvūno kūnas susideda iš organų, raumenų ir kaulų. Ir jie susidaro iš įvairių audinių, kurie savo ruožtu susidaro iš ląstelių.
Kiautas, citoplazma, įvairūs b altymai ir branduolys yra pagrindiniai paprasčiausios ląstelės komponentai. Tačiau informacija apie tai, kaip gaminami ir funkcionuoja b altymai, yra branduolyje, o tiksliau – dezoksiribonukleinorūgšties. Būtent pasaulyje žinomoje DNR grandinėje yra saugomi ir saugomi duomenys apie tai, kaip turėtų veikti b altymai. Visas tolesnis organizmo vystymasis priklauso nuo teisingos dezoksiribonukleino rūgšties konstrukcijos. Biologų požiūriu, nieko nėra svarbiau. Galima sakyti, kad visas žmogaus gyvenimas priklauso nuo milijardo mažiausių nelaimingų atsitikimų, galinčių pakeisti jo genomą.
Molekulinė biologija yra lygiai tokia pati ir tiria ląstelėse vykstančius procesus: kaip duomenys perduodami iš dezoksiribonukleino rūgšties į b altymus, kaip jie iš pradžių ten patenka, kokios yra pagrindinės b altymų funkcijos, kaip jie susidaro.
Nuo dvidešimtojo amžiaus dvidešimtojo dešimtmečio molekulinė biologija aktyviai vystėsi. Žymiausi pasaulio mokslininkai savo gyvenimą paskyrė dezoksiribonukleino rūgšties ir b altymų veikimo tyrimams. Buvo padaryta daug stulbinančių atradimų. Pavyzdžiui, mokslininkas Francisas Crickas šeštojo dešimtmečio išvakarėse suformulavo Centrinę molekulinės biologijos dogmą. Šio dėsnio esmė ta, kad genetiniai duomenys pereina iš dezoksiribonukleino rūgšties į ribonukleino rūgštį, o iš ten – į b altymus. Tačiau procesas negali vykti priešinga kryptimi.
Tik arčiau dvidešimt pirmojo amžiaus pradžios buvo pradėti formuoti pagrindiniai molekulinės biologijos metodai. Dėl to moksle įvyko tikras lūžis: mokslininkai išsiaiškino, kaip ir iš ko susidaro dezoksiribonukleino rūgštis. Biologija ir chemija niekada nebuvo tokios pat.
Molekulinės biologijos metodai
Yra pagrindiniųdezoksiribonukleino ir ribonukleino rūgščių keitimo būdai, taip pat manipuliacijos su b altymais. Visa biochemijos ir molekulinės biologijos principų ir metodų esmė yra sužinoti ką nors naujo apie DNR ir b altymus.
Pirmasis metodas. Iškirpti
Pirmą kartą mokslininkai visiškai suprato, kad gali pakeisti dezoksiribonukleino rūgšties struktūrą dar tolimame XX amžiaus šeštajame dešimtmetyje, kai atrado labai ypatingą fermentą. Nobelio premijos laureatai Smithas, Nathansas ir Arberis, kurie 1978 metais išskyrė ir panaudojo šį b altymą, pavadino jį restrikcijos fermentu. Toks gana griežtas pavadinimas buvo pasirinktas, nes šis fermentas turėjo neįtikėtiną gebėjimą: jis tiesiogine prasme galėjo perpjauti dezoksiribonukleino rūgštį.
Antras būdas. Prisijunkite
Gana dažnai molekulinės biologijos metodai naudojami ne pavieniui, o poromis tarpusavyje. Pirmieji du šio sąrašo metodai gali būti kaip pavyzdys. Biologijos mokslininkų tikslas yra ne tiek išskirti dezoksiribonukleino rūgšties molekulę, kiek sukurti naują molekulę. Ši misija yra būtina be kito fermento: DNR ligazės. Jis gali sujungti dezoksiribonukleino rūgšties grandines viena su kita. Be to, grandinės gali priklausyti visiškai skirtingų tipų ląstelėms, ir tai nieko neturės.
Trečias metodas. Padalyti
Dažnai atsitinka, kad dezoksiribonukleino rūgšties molekulės yra skirtingo ilgio. Kad tai netrukdytų mokslininkų darbui, jie yra suskirstytinaudojant elektroforezės fenomeną. Dezoksiribonukleorūgšties molekulė yra panardinta į tam tikrą medžiagą, o ji pati yra panardinta į elektrinį lauką, kurio įtakoje vyksta atskyrimas.
Ketvirtasis metodas. Atpažinkite esmę
Biochemijos ir molekulinės biologijos metodai skiriasi. Dažnai jų tikslas yra ne pakeisti genus, o juos tirti. Siekiant atskleisti DNR esmę, naudojama nukleorūgščių hibridizacija. Pats eksperimentas vyksta taip: pirmiausia kaitinama dezoksiribonukleino rūgštis. Dėl to grandinės yra atjungtos. Procesas turi būti kartojamas du kartus su dviem skirtingomis dezoksiribonukleino rūgštimis. Tada jie sujungiami vienas su kitu, o galiausiai mišinys atšaldomas. Priklausomai nuo to, kaip greitai ar lėtai vyksta hibridizacija, mokslininkai išsiaiškina, kaip formuojasi pati dezoksiribonukleino rūgšties grandinė.
Penktas metodas. Klonas
Molekulinės biologijos tyrimo metodai visada yra tarpusavyje susiję, bet ypač šiuo atveju, nes iš tikrųjų klonavimas yra visų ankstesnių darbo su genais metodų derinys. Pirmiausia turite padalyti dezoksiribonukleorūgštį į dalis. Tada bakterijos auginamos mėgintuvėlyje, o susidariusios grandinės dauginasi juose.
Šeštas metodas. Apibrėžti
Dvidešimtojo amžiaus šeštajame dešimtmetyje biologas iš Švedijos Peras Viktoras Edmanas sugalvojo metodą. Su jo pagalba buvo galima lengvai, be didelių pastangų atpažinti aminorūgščių seką b altyme.
Septintasmetodas. Keisti
Molekulinės biologijos principai ir metodai daugiausia pagrįsti darbu su ląstelėmis. Faktas yra tas, kad vadinamojo genų ginklo pagalba mokslininkas gali įšvirkšti dezoksiribonukleorūgštį į augalų, gyvūnų ir žmonių ląsteles. Taip ląstelės keičiasi, įgyja naujų savybių ir funkcijų. Šio eksperimento metu branduolys ir kitos organelės yra smarkiai pakeistos.
Aštuntas metodas. Naršyti
Genai, kurie vadinami reporterių genais, gali būti prijungti prie kitų genų ir šio gana paprasto veiksmo pagalba ištirti, kas vyksta ląstelių viduje. Taip pat šis metodas naudojamas siekiant išsiaiškinti, kaip aiškiai genai pasireiškia ląstelėje. LacZ genas dažniausiai atlieka reporterio vaidmenį.
Devintas metodas. Atraskite
Siekdami išskirti tam tikrą geną tarp kitų, mokslininkai į ląstelę įveda krienų peroksidazę. Ten jis susijungia su molekule ir perduoda pakankamai stiprų signalą, leidžiantį mokslininkui nustatyti kiekybines ir kokybines ląstelės charakteristikas.
Išvada
Mūsų laikais mokslas itin aktyviai juda į priekį. Ypač biologijos srityje. Atrandamos naujos ląstelių funkcijos ir tipai, visiškai nauji molekulinės biologijos metodai. Gali būti, kad nuo šių atradimų priklausys ateitis. O šie atradimai, savo ruožtu, priklauso nuo šiuolaikinių molekulinės biologijos metodų.
