Pirms aplūkot molekulārās bioloģijas metodes, ir jāsaprot un vismaz visvispārīgākajos terminos jāapzinās, kas ir pati molekulārā bioloģija un ko tā pēta. Un tam jums būs jārok vēl dziļāk un jātiek galā ar eifonisko "ģenētiskās informācijas" jēdzienu. Un arī atcerieties, kas ir šūna, kodols, olb altumvielas un dezoksiribonukleīnskābe.
Kas ir kas, vai pamatzināšanas
Visiem cilvēkiem, kuri skolā apguva bioloģijas pamatkursu, jāzina, ka katra cilvēka un dzīvnieka ķermenis sastāv no orgāniem, muskuļiem un kauliem. Un tie veidojas no dažādiem audiem, kas savukārt veidojas no šūnām.
Apvalks, citoplazma, dažādi proteīni un kodols ir visparastākās šūnas galvenās sastāvdaļas. Bet informācija par to, kā olb altumvielas tiek veidotas un darbojas, atrodas kodolā un, precīzāk, dezoksiribonukleīnskābesskābe. Pasaulslavenajā DNS virknē tiek glabāti un glabāti dati par to, kā vajadzētu darboties olb altumvielām. Visa turpmākā organisma attīstība ir atkarīga no pareizas dezoksiribonukleīnskābes uzbūves. No biologu viedokļa nekas nav svarīgāks. Var teikt, ka visa cilvēka dzīve ir atkarīga no miljarda mazāko negadījumu, kas varētu mainīt viņa genomu.
Molekulārā bioloģija ir tieši tāda pati un pēta procesus, kas notiek šūnās: kā dati tiek pārnesti no dezoksiribonukleīnskābes uz olb altumvielām, kā tie sākotnēji tur nonāk, kādas ir olb altumvielu galvenās funkcijas, kā tās veidojas.
Kopš divdesmitā gadsimta divdesmitajiem gadiem molekulārā bioloģija ir aktīvi attīstījusies. Pasaules vadošie zinātnieki ir veltījuši savu dzīvi dezoksiribonukleīnskābes un olb altumvielu darbības izpētei. Ir izdarīti daudzi prātam neaptverami atklājumi. Piemēram, zinātnieks Frensiss Kriks sešdesmito gadu priekšvakarā formulēja molekulārās bioloģijas centrālo dogmu. Šī likuma būtība ir tāda, ka ģenētiskie dati pāriet no dezoksiribonukleīnskābes uz ribonukleīnskābi un no turienes uz olb altumvielām. Taču process nevar notikt pretējā virzienā.
Tikai tuvāk divdesmit pirmā gadsimta sākumam sākās galveno molekulārās bioloģijas metožu veidošanās. Pateicoties tam, zinātnē notika īsts izrāviens: zinātnieki noskaidroja, kā un no kā veidojas dezoksiribonukleīnskābe. Bioloģija un ķīmija nekad vairs nav bijušas tādas kā agrāk.
Molekulārās bioloģijas metodes
Ir pamatadezoksiribonukleīnskābes un ribonukleīnskābes maiņas veidi, kā arī manipulācijas ar olb altumvielām. Visa bioķīmijas un molekulārās bioloģijas principu un metožu būtība ir uzzināt kaut ko jaunu par DNS un olb altumvielām.
Pirmā metode. Izgriezt
Pirmo reizi zinātnieki pilnībā saprata, ka viņi var mainīt dezoksiribonukleīnskābes struktūru divdesmitā gadsimta tālajā piecdesmitajos gados, kad viņi atklāja ļoti īpašu fermentu. Nobela prēmijas laureāti Smits, Neitans un Ārbers, kuri 1978. gadā izolēja un izmantoja šo proteīnu, to nodēvēja par restrikcijas enzīmu. Šāds diezgan skarbs nosaukums tika izvēlēts, jo šim fermentam bija neticamas spējas: tas burtiski varēja izdalīt dezoksiribonukleīnskābi.
Otrā metode. Savienot
Diezgan bieži molekulārās bioloģijas metodes tiek izmantotas nevis atsevišķi, bet gan pa pāriem. Pirmās divas metodes no šī saraksta var kalpot kā piemērs šeit. Bioloģijas zinātnieku mērķis ir ne tik daudz izolēt dezoksiribonukleīnskābes molekulu, cik jaunas molekulas radīšana. Šī misija ir neaizstājama bez cita enzīma: DNS ligāzes. Tas spēj savienot dezoksiribonukleīnskābes ķēdes viena ar otru. Turklāt ķēdes var piederēt pilnīgi dažāda veida šūnām, un tas neko neietekmēs.
Trešā metode. Dalīt
Bieži gadās, ka dezoksiribonukleīnskābes molekulām ir atšķirīgs garums. Lai tas netraucētu zinātnieku darbam, viņi tiek sadalīti arizmantojot elektroforēzes fenomenu. Dezoksiribonukleīnskābes molekula ir iegremdēta noteiktā vielā, un tā pati ir iegremdēta elektriskajā laukā, kura ietekmē notiek atdalīšanās.
Ceturtā metode. Atzīt būtību
Bioķīmijas un molekulārās bioloģijas metodes ir dažādas. Bieži vien viņu mērķis ir nevis mainīt gēnus, bet gan tos izpētīt. Lai atklātu DNS būtību, tiek izmantota nukleīnskābju hibridizācija. Pats eksperiments notiek šādi: vispirms dezoksiribonukleīnskābi karsē. Šī iemesla dēļ ķēdes tiek atvienotas. Process ir jāatkārto divas reizes ar divām dažādām dezoksiribonukleīnskābēm. Pēc tam tos apvieno savā starpā, un visbeidzot maisījumu atdzesē. Atkarībā no tā, cik ātri vai lēni notiek hibridizācija, zinātnieki noskaidro, kā tiek veidota pati dezoksiribonukleīnskābes ķēde.
Piektā metode. Klons
Molekulārās bioloģijas pētījumu metodes vienmēr ir savstarpēji saistītas, bet īpaši šajā gadījumā, jo patiesībā klonēšana ir visu iepriekšējo metožu kombinācija darbam ar gēniem. Pirmkārt, jums ir jāsadala dezoksiribonukleīnskābe daļās. Pēc tam baktērijas tiek audzētas mēģenē, un tajās vairojas izveidotās ķēdes.
Sestā metode. Definēt
Divdesmitā gadsimta piecdesmitajos gados biologs no Zviedrijas Pērs Viktors Edmans nāca klajā ar metodi. Ar tās palīdzību bez lielas piepūles bija iespējams viegli atpazīt aminoskābju secību proteīnā.
Septītāmetodi. Modificēt
Molekulārās bioloģijas principi un metodes galvenokārt balstās uz darbu ar šūnām. Fakts ir tāds, ka ar tā saukto gēnu lielgabala palīdzību zinātnieks var injicēt dezoksiribonukleīnskābi augu, dzīvnieku un cilvēku šūnās. Tādējādi šūnas mainās, iegūst jaunas īpašības un funkcijas. Šī eksperimenta laikā kodols un citas organellas tiek krasi pārveidotas.
Astotā metode. Izpētīt
Gēnus, ko sauc par reportieru gēniem, var piesaistīt citiem gēniem un ar šīs diezgan vienkāršās darbības palīdzību pētīt, kas notiek šūnu iekšienē. Arī šī metode tiek izmantota, lai noskaidrotu, cik skaidri gēni izpaužas šūnā. LacZ gēns parasti pilda reportiera lomu.
Devītā metode. Atklājiet
Lai cita starpā izolētu konkrētu gēnu, zinātnieki šūnā ievada mārrutku peroksidāzi. Tur tas apvienojas ar molekulu un pārraida pietiekami spēcīgu signālu, kas ļauj zinātniekam noteikt šūnas kvantitatīvās un kvalitatīvās īpašības.
Secinājums
Mūsu laikā zinātne ārkārtīgi aktīvi virzās uz priekšu. Īpaši bioloģijas jomā. Tiek atklātas jaunas funkcijas un šūnu veidi, pilnīgi jaunas molekulārās bioloģijas metodes. Iespējams, ka nākotne būs atkarīga no šiem atklājumiem. Un šie atklājumi savukārt ir atkarīgi no mūsdienu molekulārās bioloģijas metodēm.
