Mielőtt a molekuláris biológia módszereivel foglalkozunk, meg kell értenünk és legalább a legáltalánosabban meg kell értenünk, mi is maga a molekuláris biológia és mit vizsgál. És ehhez még mélyebbre kell ásnia, és meg kell küzdenie a „genetikai információ” eufóniás fogalmával. És ne feledje, mi a sejt, a sejtmag, a fehérjék és a dezoxiribonukleinsav.
Mi az, hogy mi, vagy alapismeretek
Minden embernek, aki részt vett az iskolában egy alapfokú biológia tanfolyamon, tudnia kell, hogy minden ember és állat teste szervekből, izmokból és csontokból áll. És ezek különböző szövetekből képződnek, amelyek viszont sejtekből képződnek.
A héj, a citoplazma, a különféle fehérjék és a sejtmag a leghétköznapibb sejt fő alkotóelemei. De a fehérjék felépítésére és működésére vonatkozó információ a sejtmagban, pontosabban a dezoxiribonukleinsavban található.sav. A világhírű DNS-szálban tárolódnak és tárolódnak a fehérjék működésére vonatkozó adatok. A szervezet minden további fejlődése a dezoxiribonukleinsav megfelelő felépítésétől függ. A biológusok szemszögéből semmi sem fontosabb. Azt mondhatjuk, hogy egy ember egész élete milliárdnyi legkisebb balesettől függ, amelyek megváltoztathatják a genomját.
A molekuláris biológia ugyanaz, és a sejtekben lezajló folyamatokat vizsgálja: hogyan kerülnek át az adatok a dezoxiribonukleinsavból a fehérjékbe, hogyan jutnak el oda, mik a fehérjék fő funkciói, hogyan keletkeznek.
A huszadik század húszas évei óta a molekuláris biológia aktívan fejlődik. A világ vezető tudósai a dezoxiribonukleinsav és a fehérjék működésének tanulmányozásának szentelték életüket. Sok elképesztő felfedezést tettek. Például Francis Crick tudós a hatvanas évek előestéjén megfogalmazta a molekuláris biológia központi dogmáját. Ennek a törvénynek az a lényege, hogy a genetikai adatok a dezoxiribonukleinsavból a ribonukleinsavba, onnan pedig a fehérjébe kerülnek. De a folyamat nem mehet az ellenkező irányba.
Csak közelebb a huszonegyedik század elejéhez kezdődött el a molekuláris biológia fő módszereinek kialakulása. Ennek köszönhetően igazi áttörés történt a tudományban: a tudósok rájöttek, hogyan és miből képződik dezoxiribonukleinsav. A biológia és a kémia soha többé nem volt ugyanaz.
Molekuláris biológiai módszerek
Vannak alapa dezoxiribonukleinsav és ribonukleinsav megváltoztatásának módjai, valamint a fehérjékkel végzett manipulációk. A biokémia és molekuláris biológia elveinek és módszereinek lényege, hogy valami újat megtudjunk a DNS-ről és a fehérjékről.
Az első módszer. Vágás
A tudósok először a huszadik század távoli ötvenes éveiben ismerték fel teljesen, hogy képesek megváltoztatni a dezoxiribonukleinsav szerkezetét, amikor felfedeztek egy nagyon különleges enzimet. A Nobel-díjas Smith, Nathans és Arber, akik 1978-ban izolálták és használták ezt a fehérjét, restrikciós enzimnek nevezték el. Azért választották ezt a meglehetősen kemény nevet, mert ennek az enzimnek hihetetlen képessége volt: szó szerint képes átvágni a dezoxiribonukleinsavat.
Második módszer. Csatlakozás
Elég gyakran a molekuláris biológia módszereit nem egyedül, hanem egymással párban alkalmazzák. A lista első két módszere példaként szolgálhat itt. A biológusok célja nem annyira a dezoxiribonukleinsav molekula izolálása, mint inkább egy új molekula létrehozása. Ez a küldetés nélkülözhetetlen egy másik enzim, a DNS-ligáz nélkül. Képes a dezoxiribonukleinsav láncait összekapcsolni egymással. Sőt, a láncok teljesen különböző típusú cellákhoz tartozhatnak, és ez nem befolyásol semmit.
Harmadik módszer. Osztás
Gyakran előfordul, hogy a dezoxiribonukleinsav molekulák különböző hosszúságúak. Hogy ez ne zavarja a tudósok munkáját, megosztottak velükelektroforézis jelenségének felhasználásával. Egy dezoxiribonukleinsav-molekula egy bizonyos anyagba merül, maga pedig egy elektromos térbe merül, amelynek hatására szétválás következik be.
A negyedik módszer. Ismerd fel a lényeget
A biokémia és a molekuláris biológia módszerei különböznek. Gyakran nem a gének megváltoztatása a céljuk, hanem a tanulmányozásuk. A DNS lényegének feltárása érdekében nukleinsavak hibridizációját alkalmazzák. Maga a kísérlet a következőképpen zajlik: először a dezoxiribonukleinsavat felmelegítik. Emiatt a láncok szétkapcsolódnak. Az eljárást kétszer meg kell ismételni két különböző dezoxiribonukleinsavval. Ezután összedolgozzuk, végül a keveréket lehűtjük. Attól függően, hogy milyen gyors vagy lassú hibridizáció megy végbe, a tudósok rájönnek, hogyan épül fel maga a dezoxiribonukleinsavlánc.
Az ötödik módszer. Klón
A molekuláris biológiai kutatási módszerek mindig összefüggenek egymással, de különösen ebben az esetben, mivel a klónozás valójában a génekkel végzett munka összes korábbi módszerének kombinációja. Először is részekre kell osztania a dezoxiribonukleinsavat. Ezután a baktériumokat kémcsőben szaporítják, és a keletkező láncok szaporodnak bennük.
Hatodik módszer.meghatározása
A huszadik század ötvenes éveiben egy svéd biológus, Per Victor Edman talált ki egy módszert. Segítségével könnyedén, különösebb erőfeszítés nélkül lehetett felismerni az aminosavak sorrendjét egy fehérjében.
Hetedikmódszer. Módosítás
A molekuláris biológia alapelvei és módszerei főként a sejtekkel végzett munkán alapulnak. A tény az, hogy az úgynevezett génfegyver segítségével egy tudós dezoxiribonukleinsavat fecskendezhet be növények, állatok és emberek sejtjébe. Így a sejtek megváltoznak, új tulajdonságokat és funkciókat szereznek. A mag és más organellumok drasztikusan módosulnak ezzel a kísérlettel.
A nyolcadik módszer. Felfedezés
A riportergéneknek nevezett gének más génekhez kapcsolhatók, és ennek a meglehetősen egyszerű műveletnek a segítségével tanulmányozható, mi történik a sejtek belsejében. Ezt a módszert arra is használják, hogy megtudják, mennyire egyértelműen jelennek meg a gének egy sejtben. A LacZ gén általában a riporter szerepét tölti be.
Kilencedik módszer. Fedezze fel
Egy bizonyos gén izolálása érdekében a tudósok torma-peroxidázt juttatnak a sejtbe. Ott egyesül egy molekulával, és elég erős jelet továbbít, amely lehetővé teszi a tudós számára, hogy meghatározza a sejt mennyiségi és minőségi jellemzőit.
Következtetés
A mi korunkban a tudomány rendkívül aktívan halad előre. Főleg a biológia területén. Új funkciókat és sejttípusokat, a molekuláris biológia teljesen új módszereit fedezik fel. Lehetséges, hogy a jövő ezektől a felfedezésektől függ. Ezek a felfedezések pedig a molekuláris biológia modern módszereitől függenek.
