Enne molekulaarbioloogia meetodite käsitlemist on vaja mõista ja vähem alt kõige üldisem alt teadvustada, mis on molekulaarbioloogia ise ja mida ta uurib. Ja selleks peate veelgi sügavamale kaevama ja tegelema eufoonilise "geneetilise teabe" kontseptsiooniga. Ja pidage meeles ka seda, mis on rakk, tuum, valgud ja desoksüribonukleiinhape.
Mis on mis või põhiteadmised
Kõik koolis bioloogia algkursuse läbinud inimesed peaksid teadma, et iga inimese ja looma keha koosneb elunditest, lihastest ja luudest. Ja need moodustuvad erinevatest kudedest, mis omakorda moodustuvad rakkudest.
Kesta, tsütoplasma, erinevad valgud ja tuum on kõige tavalisema raku põhikomponendid. Kuid teave valkude ehituse ja toimimise kohta asub tuumas ja täpsem alt desoksüribonukleiinis.hape. Just maailmakuulsas DNA ahelas hoitakse ja hoitakse andmeid valkude toimimise kohta. Kogu organismi edasine areng sõltub desoksüribonukleiinhappe õigest ehitusest. Bioloogide seisukoh alt pole midagi tähtsamat. Võime öelda, et kogu inimese elu sõltub miljardist väikseimast õnnetusest, mis võib muuta tema genoomi.
Molekulaarbioloogia on täpselt sama ja uurib rakkudes toimuvaid protsesse: kuidas kanduvad andmed desoksüribonukleiinhappest valkudesse, kuidas need algselt sinna jõuavad, millised on valkude põhifunktsioonid, kuidas need tekivad.
Alates kahekümnenda sajandi kahekümnendatest aastatest on molekulaarbioloogia aktiivselt arenenud. Maailma juhtivad teadlased on pühendanud oma elu desoksüribonukleiinhappe ja valkude töö uurimisele. On tehtud palju hämmastavaid avastusi. Näiteks teadlane Francis Crick sõnastas kuuekümnendate eelõhtul molekulaarbioloogia keskse dogma. Selle seaduse olemus seisneb selles, et geneetilised andmed liiguvad desoksüribonukleiinhappest ribonukleiinhappesse ja se alt valku. Kuid protsess ei saa kulgeda vastupidises suunas.
Molekulaarbioloogia peamiste meetodite kujunemine oli alles lähemal 21. sajandi algusele. Tänu sellele toimus teaduses tõeline läbimurre: teadlased said teada, kuidas ja millest desoksüribonukleiinhape moodustub. Bioloogia ja keemia pole kunagi olnud endised.
Molekulaarbioloogia meetodid
Seal on põhiliseddesoksüribonukleiin- ja ribonukleiinhapete muutmise viisid, samuti manipulatsioonid valkudega. Biokeemia ja molekulaarbioloogia põhimõtete ja meetodite mõte on DNA ja valkude kohta midagi uut teada saada.
Esimene meetod. Lõika
Esimest korda mõistsid teadlased täielikult, et nad suudavad desoksüribonukleiinhappe struktuuri muuta kahekümnenda sajandi kaugetel viiekümnendatel aastatel, kui nad avastasid väga erilise ensüümi. Nobeli preemia laureaadid Smith, Nathans ja Arber, kes selle valgu 1978. aastal eraldasid ja kasutasid, nimetasid seda restriktsiooniensüümiks. Selline üsna karm nimi valiti seetõttu, et sellel ensüümil oli uskumatu võime: see suutis sõna otseses mõttes desoksüribonukleiinhapet läbi lõigata.
Teine meetod. Ühendage
Üsna sageli ei kasutata molekulaarbioloogia meetodeid üksi, vaid omavahel paaris. Selle loendi kaks esimest meetodit võivad siin olla näiteks. Bioloogiateadlaste eesmärk ei ole mitte niivõrd desoksüribonukleiinhappemolekuli eraldamine, kuivõrd uue molekuli loomine. See missioon on hädavajalik ilma teise ensüümita: DNA ligaasita. See on võimeline ühendama desoksüribonukleiinhappe ahelaid üksteisega. Pealegi võivad ahelad kuuluda täiesti erinevat tüüpi rakkudesse ja see ei mõjuta midagi.
Kolmas meetod. Jaga
Tihti juhtub, et desoksüribonukleiinhappemolekulid on erineva pikkusega. Et see teadlaste tööd ei segaks, jagatakse nendegakasutades elektroforeesi fenomeni. Desoksüribonukleiinhappe molekul on sukeldatud teatud ainesse ja see ise on sukeldatud elektrivälja, mille mõjul toimub eraldumine.
Neljas meetod. Tuvasta olemus
Biokeemia ja molekulaarbioloogia meetodid on erinevad. Tihti pole nende eesmärk geene muuta, vaid neid uurida. DNA olemuse paljastamiseks kasutatakse nukleiinhapete hübridisatsiooni. Katse ise käib nii: kõigepe alt kuumutatakse desoksüribonukleiinhapet. Selle tõttu on ketid lahti ühendatud. Protsessi tuleb korrata kaks korda kahe erineva desoksüribonukleiinhappega. Seejärel kombineeritakse need omavahel ja lõpuks segu jahutatakse. Sõltuv alt sellest, kui kiire või aeglane hübridisatsioon toimub, selgitavad teadlased välja, kuidas desoksüribonukleiinhappeahel ise on koostatud.
Viies meetod. Kloon
Molekulaarbioloogia uurimismeetodid on alati omavahel seotud, kuid eriti antud juhul, sest tegelikult on kloonimine kombinatsioon kõigist varasematest geenidega töötamise meetoditest. Esiteks peate desoksüribonukleiinhappe osadeks jagama. Järgmiseks kasvatatakse baktereid katseklaasis ja tekkivad ahelad paljunevad neis.
Kuues meetod. Defineeri
Kahekümnenda sajandi viiekümnendatel pakkus Rootsi bioloog Per Victor Edman välja meetodi. Selle abiga oli võimalik ilma suurema vaevata hõlpsasti ära tunda aminohapete järjestus valgus.
Seitsmesmeetod. Muuda
Molekulaarbioloogia põhimõtted ja meetodid põhinevad peamiselt rakkudega töötamisel. Fakt on see, et nn geenipüstoli abil saab teadlane süstida desoksüribonukleiinhapet taimede, loomade ja inimeste rakkudesse. Seega rakud muutuvad, omandavad uusi omadusi ja funktsioone. Tuum ja muud organellid on selle katse käigus drastiliselt modifitseeritud.
Kaheksas meetod. Avasta
Geenid, mida nimetatakse reportergeenideks, saab siduda teiste geenidega ja selle üsna lihtsa toimingu abil uurida rakkude sees toimuvat. Seda meetodit kasutatakse ka selleks, et välja selgitada, kui selgelt geenid rakus avalduvad. LacZ geen mängib tavaliselt reporteri rolli.
Üheksas meetod. Avasta
Et isoleerida muu hulgas teatud geen, viivad teadlased rakku mädarõika peroksidaasi. Seal ühineb see molekuliga ja edastab piisav alt tugeva signaali, mis võimaldab teadlasel määrata raku kvantitatiivsed ja kvalitatiivsed omadused.
Järeldus
Meie ajal liigub teadus äärmiselt aktiivselt edasi. Eriti bioloogia vallas. Avastatakse uusi funktsioone ja rakutüüpe, täiesti uusi molekulaarbioloogia meetodeid. Võimalik, et nendest avastustest sõltub tulevik. Ja need avastused sõltuvad omakorda tänapäevastest molekulaarbioloogia meetoditest.
