Pred razmišljanjem o metodah molekularne biologije je treba razumeti in vsaj najbolj splošno spoznati, kaj je molekularna biologija sama in kaj preučuje. In za to boste morali kopati še globlje in se ukvarjati z zvenečim konceptom "genetske informacije". In tudi ne pozabite, kaj so celica, jedro, beljakovine in deoksiribonukleinska kislina.
Kaj je kaj ali osnovno znanje
Vsi, ki so obiskovali osnovni tečaj biologije v šoli, bi morali vedeti, da je telo vsakega človeka in živali sestavljeno iz organov, mišic in kosti. Ti pa so oblikovani iz različnih tkiv, ki so nato tvorjena iz celic.
Olupina, citoplazma, različni proteini in jedro so glavne sestavine najbolj običajne celice. Toda informacije o tem, kako so beljakovine zgrajene in delujejo, se nahajajo v jedru, natančneje v deoksiribonukleikisline. V svetovno znani verigi DNK so shranjeni in shranjeni podatki o tem, kako naj bi beljakovine delovale. Ves nadaljnji razvoj organizma je odvisen od pravilne konstrukcije deoksiribonukleinske kisline. Z vidika biologov ni nič pomembnejšega. Lahko rečemo, da je celotno življenje človeka odvisno od milijarde najmanjših nesreč, ki bi lahko spremenile njegov genom.
Molekularna biologija je enaka in proučuje procese, ki se dogajajo v celicah: kako se podatki prenašajo iz deoksiribonukleinske kisline v beljakovine, kako na začetku pridejo tja, kakšne so glavne funkcije beljakovin, kako nastanejo.
Od dvajsetih let dvajsetega stoletja se molekularna biologija aktivno razvija. Vodilni svetovni znanstveniki so svoja življenja posvetili preučevanju deoksiribonukleinske kisline in delovanja beljakovin. Prišlo je do številnih osupljivih odkritij. Na primer, znanstvenik Francis Crick je na predvečer šestdesetih oblikoval osrednjo dogmo molekularne biologije. Bistvo tega zakona je, da se genetski podatki premikajo od deoksiribonukleinske kisline do ribonukleinske kisline in od tam do beljakovin. Toda proces ne more iti v nasprotni smeri.
Šele bližje začetku enaindvajsetega stoletja se je začelo oblikovanje glavnih metod molekularne biologije. Zahvaljujoč temu se je zgodil pravi preboj v znanosti: znanstveniki so ugotovili, kako in iz česa nastane deoksiribonukleinska kislina. Biologija in kemija nikoli več nista bili enaki.
Metode molekularne biologije
Obstajajo osnovnenačini spreminjanja deoksiribonukleinske in ribonukleinske kisline, pa tudi manipulacije z beljakovinami. Bistvo načel in metod biokemije in molekularne biologije je v tem, da odkrijemo nekaj novega o DNK in beljakovinah.
Prva metoda. Izrez
Prvič so znanstveniki popolnoma spoznali, da lahko spremenijo strukturo deoksiribonukleinske kisline, že v daljnih petdesetih letih dvajsetega stoletja, ko so odkrili prav poseben encim. Nobelovi nagrajenci Smith, Nathans in Arber, ki so leta 1978 izolirali in uporabili ta protein, so ga poimenovali restrikcijski encim. Tako precej ostro ime je bilo izbrano, ker je imel ta encim neverjetno sposobnost: dobesedno je lahko presekal deoksiribonukleinsko kislino.
Druga metoda. Poveži
Dokaj pogosto se metode molekularne biologije ne uporabljajo same, ampak v parih med seboj. Prvi dve metodi s tega seznama sta lahko tukaj za primer. Cilj bioloških znanstvenikov ni toliko izolirati molekulo deoksiribonukleinske kisline, kolikor ustvariti novo molekulo. Ta naloga je nepogrešljiva brez drugega encima: DNK ligaze. Sposoben je med seboj povezati verige deoksiribonukleinske kisline. Poleg tega lahko verige pripadajo celicam popolnoma različnih vrst in to ne bo vplivalo na nič.
Tretja metoda. Delite
Pogosto se zgodi, da imajo molekule deoksiribonukleinske kisline različne dolžine. Da to ne moti dela znanstvenikov, se delijo zz uporabo fenomena elektroforeze. Molekula deoksiribonukleinske kisline je potopljena v določeno snov, sama pa je potopljena v električno polje, pod vplivom katerega pride do ločitve.
Četrta metoda. Prepoznajte bistvo
Metode biokemije in molekularne biologije se razlikujejo. Pogosto njihov cilj ni spreminjanje genov, ampak njihovo preučevanje. Da bi razkrili bistvo DNK, se uporablja hibridizacija nukleinskih kislin. Sam poskus poteka takole: najprej se segreje deoksiribonukleinska kislina. Zaradi tega so verige odklopljene. Postopek je treba dvakrat ponoviti z dvema različnima deoksiribonukleinskima kislinama. Nato jih med seboj povežemo, na koncu pa zmes ohladimo. Glede na to, kako hitra ali počasna pride do hibridizacije, znanstveniki ugotovijo, kako je formulirana sama veriga deoksiribonukleinske kisline.
Peta metoda. Klon
Raziskovalne metode molekularne biologije so vedno medsebojno povezane, predvsem pa v tem primeru, saj je kloniranje pravzaprav kombinacija vseh dosedanjih metod dela z geni. Najprej morate deoksiribonukleinsko kislino razdeliti na dele. Nato se v epruveti gojijo bakterije in v njih se množijo nastale verige.
Šesta metoda. Definiraj
V petdesetih letih dvajsetega stoletja je biolog iz Švedske Per Victor Edman izumil metodo. Z njegovo pomočjo je bilo mogoče brez večjih naporov zlahka prepoznati zaporedje aminokislin v beljakovini.
Sedmimetoda. Spremeni
Načela in metode molekularne biologije temeljijo predvsem na delu s celicami. Dejstvo je, da lahko znanstvenik s pomočjo tako imenovane genske pištole vbrizga deoksiribonukleinsko kislino v celice rastlin, živali in ljudi. Tako se celice spreminjajo, pridobivajo nove lastnosti in funkcije. S tem poskusom se jedro in drugi organeli drastično spremenijo.
Osma metoda. Raziščite
Gene, ki jih imenujemo reporterski geni, lahko povežemo z drugimi geni in s pomočjo tega precej preprostega dejanja preučimo, kaj se dogaja v celicah. Ta metoda se uporablja tudi za ugotavljanje, kako jasno se geni manifestirajo v celici. Gen LacZ običajno igra vlogo poročevalca.
Deveta metoda. Odkrijte
Da bi med drugimi izolirali določen gen, znanstveniki v celico uvedejo peroksidazo iz hrena. Tam se združi z molekulo in odda dovolj močan signal, ki omogoča znanstveniku, da določi kvantitativne in kvalitativne značilnosti celice.
Sklep
V našem času se znanost izjemno aktivno premika naprej. Predvsem na področju biologije. Odkrivajo se nove funkcije in vrste celic, popolnoma nove metode molekularne biologije. Možno je, da bo prihodnost odvisna od teh odkritij. In ta odkritja so po drugi strani odvisna od sodobnih metod molekularne biologije.
