Преди да разгледаме методите на молекулярната биология, е необходимо да разберем и осъзнаем поне най-общо какво е самата молекулярна биология и какво изучава. А за това ще трябва да копаете още по-дълбоко и да се справите с благозвучното понятие „генетична информация“. И също така запомнете какво представляват клетка, ядро, протеини и дезоксирибонуклеинова киселина.
Какво е какво или основни знания
Всички хора, които са взели основен курс по биология в училище, трябва да знаят, че тялото на всеки човек и животно се състои от органи, мускули и кости. А те се образуват от различни тъкани, които от своя страна се образуват от клетки.
Обвивката, цитоплазмата, различни протеини и ядрото са основните компоненти на най-обикновената клетка. Но информацията за това как се изграждат и функционират протеините се намира в ядрото и по-точно в дезоксирибонуклеиноватакиселина. Именно в световно известната ДНК верига се съхраняват и съхраняват данните за това как трябва да работят протеините. Цялото по-нататъшно развитие на организма зависи от правилната конструкция на дезоксирибонуклеиновата киселина. От гледна точка на биолозите няма нищо по-важно. Можем да кажем, че целият живот на човек зависи от милиард от най-малките инциденти, които биха могли да променят неговия геном.
Молекулярната биология е същата и изучава процесите, които протичат в клетките: как данните се прехвърлят от дезоксирибонуклеинова киселина към протеините, как първоначално попадат там, какви са основните функции на протеините, как се образуват.
От двадесетте години на ХХ век молекулярната биология се развива активно. Водещите учени в света са посветили живота си на изучаването на дезоксирибонуклеиновата киселина и работата на протеините. Направени са много умопомрачителни открития. Например ученият Франсис Крик в навечерието на шейсетте години формулира Централната догма на молекулярната биология. Същността на този закон е, че генетичните данни се движат от дезоксирибонуклеинова киселина към рибонуклеинова киселина и оттам към протеин. Но процесът не може да върви в обратната посока.
Едва по-близо до началото на двадесет и първи век започва формирането на основните методи на молекулярната биология. Благодарение на това се случи истински пробив в науката: учените откриха как и от какво се образува дезоксирибонуклеинова киселина. Биологията и химията никога вече не са били същите.
Методи на молекулярната биология
Има основниначини за смяна на дезоксирибонуклеинова и рибонуклеинова киселини, както и манипулации с протеини. Целият смисъл на принципите и методите на биохимията и молекулярната биология е да се открие нещо ново за ДНК и протеини.
Първият метод. Изрязване
За първи път учените напълно осъзнаха, че могат да променят структурата на дезоксирибонуклеиновата киселина още през далечните петдесети години на ХХ век, когато откриха много специален ензим. Нобеловите лауреати Смит, Натанс и Арбър, които изолират и използват този протеин през 1978 г., го нарекоха рестрикционен ензим. Такова доста грубо име беше избрано, защото този ензим имаше невероятна способност: можеше буквално да прорязва дезоксирибонуклеинова киселина.
Втори метод. Свързване
Доста често методите на молекулярната биология не се използват самостоятелно, а по двойки един с друг. Първите два метода от този списък могат да служат за пример тук. Целта на учените по биология е не толкова да изолират молекулата на дезоксирибонуклеинова киселина, колкото да създадат нова молекула. Тази мисия е незаменима без друг ензим: ДНК лигаза. Той е в състояние да свързва вериги от дезоксирибонуклеинова киселина една с друга. Освен това, веригите могат да принадлежат на клетки от напълно различни типове и това няма да повлияе на нищо.
Трети метод. Разделяне
Често се случва молекулите на дезоксирибонуклеинова киселина да имат различни дължини. За да не пречи това на работата на учените, те са разделени сизползвайки феномена електрофореза. Молекула на дезоксирибонуклеинова киселина е потопена в определено вещество, а самата тя е потопена в електрическо поле, под въздействието на което настъпва разделяне.
Четвъртият метод. Разпознайте същността
Методите на биохимията и молекулярната биология са различни. Често целта им не е да променят гените, а да ги изучават. За да се разкрие същността на ДНК, се използва хибридизация на нуклеинови киселини. Самият експеримент протича така: първо се нагрява дезоксирибонуклеинова киселина. Поради това веригите са разединени. Процесът трябва да се повтори два пъти с две различни дезоксирибонуклеинови киселини. След това се комбинират помежду си, а накрая сместа се охлажда. В зависимост от това колко бърза или бавна се случва хибридизацията, учените разбират как е формулирана самата верига на дезоксирибонуклеинова киселина.
Петият метод. Клонинг
Методите за изследване на молекулярната биология винаги са взаимосвързани, но особено в този случай, защото всъщност клонирането е комбинация от всички предишни методи за работа с гени. Първо, трябва да разделите дезоксирибонуклеиновата киселина на части. След това бактериите се отглеждат в епруветка и получените вериги се размножават в тях.
Шести метод. Определете
През петдесетте години на двадесети век, биологът от Швеция, Пер Виктор Едман, измисли метод. С негова помощ беше възможно лесно да се разпознае последователността на аминокиселините в протеина без много усилия.
Седмаметод. Промяна
Принципите и методите на молекулярната биология се основават главно на работа с клетки. Факт е, че с помощта на така наречения генен пистолет учен може да инжектира дезоксирибонуклеинова киселина в клетките на растенията, животните и хората. Така клетките се променят, придобиват нови качества и функции. Ядрото и другите органели са драстично модифицирани чрез този експеримент.
Осмият метод. Разгледайте
Гените, които се наричат репортерни гени, могат да бъдат прикрепени към други гени и с помощта на това доста просто действие да се изследва какво се случва вътре в клетките. Също така, този метод се използва, за да се установи колко ясно се проявяват гените в клетката. Генът LacZ обикновено играе ролята на репортер.
Девети метод. Открийте
За да изолират определен ген сред другите, учените въвеждат пероксидаза от хрян в клетката. Там той се комбинира с молекула и предава достатъчно силен сигнал, който позволява на учения да определи количествените и качествените характеристики на клетката.
Заключение
В наше време науката се движи изключително активно напред. Особено в областта на биологията. Откриват се нови функции и видове клетки, напълно нови методи на молекулярната биология. Възможно е бъдещето да зависи от тези открития. А тези открития от своя страна зависят от съвременните методи на молекулярната биология.
