Ennen kuin harkitaan molekyylibiologian menetelmiä, on ymmärrettävä ja ymmärrettävä ainakin yleisimmillä termeillä, mitä molekyylibiologia itse on ja mitä se tutkii. Ja tätä varten sinun on kaivettava vielä syvemmälle ja käsiteltävä "geneettisen tiedon" eufonista käsitettä. Muista myös mitä solu, ydin, proteiinit ja deoksiribonukleiinihappo ovat.
Mikä on mitä, tai perustiedot
Kaikkien koulussa biologian peruskurssin suorittaneiden tulisi tietää, että jokaisen ihmisen ja eläimen keho koostuu elimistä, lihaksista ja luista. Ja ne muodostuvat erilaisista kudoksista, jotka puolestaan muodostuvat soluista.
Kuori, sytoplasma, erilaiset proteiinit ja ydin ovat tavallisimman solun pääkomponentteja. Mutta tieto proteiinien rakentamisesta ja toiminnasta sijaitsee ytimessä ja tarkemmin sanottuna deoksiribonukleiinissa.happoa. Maailmankuuluun DNA-juosteeseen tallennetaan ja tallennetaan tiedot proteiinien toiminnasta. Kaikki organismin jatkokehitys riippuu deoksiribonukleiinihapon oikeasta rakentamisesta. Biologien näkökulmasta mikään ei ole tärkeämpää. Voimme sanoa, että ihmisen koko elämä riippuu miljardista pienimmistä onnettomuuksista, jotka voivat muuttaa hänen genomiaan.
Molekyylibiologia on aivan sama ja tutkii soluissa tapahtuvia prosesseja: miten data siirtyy deoksiribonukleiinihaposta proteiineihin, miten ne alun perin päätyvät sinne, mitkä ovat proteiinien päätehtävät, miten ne muodostuvat.
Molekyylibiologia on kehittynyt aktiivisesti 1900-luvun 20-luvulta lähtien. Maailman johtavat tiedemiehet ovat omistaneet elämänsä deoksiribonukleiinihapon ja proteiinien toiminnan tutkimukselle. On tehty monia hämmentäviä löytöjä. Esimerkiksi tiedemies Francis Crick muotoili 60-luvun aattona molekyylibiologian keskeisen dogman. Tämän lain ydin on, että geneettinen data siirtyy deoksiribonukleiinihaposta ribonukleiinihappoon ja sieltä proteiiniin. Mutta prosessi ei voi mennä päinvastaiseen suuntaan.
Molekulaarbiologian päämenetelmien muodostuminen alkoi vasta lähempänä 2000-luvun alkua. Tämän ansiosta tieteessä tapahtui todellinen läpimurto: tutkijat selvittivät, kuinka ja mistä deoksiribonukleiinihappo muodostuu. Biologia ja kemia eivät ole koskaan olleet entisellään.
Molekyylibiologian menetelmät
On olemassa perustietojatapoja muuttaa deoksiribonukleiini- ja ribonukleiinihappoja sekä manipulaatioita proteiinien kanssa. Biokemian ja molekyylibiologian periaatteiden ja menetelmien tarkoitus on löytää jotain uutta DNA:sta ja proteiineista.
Ensimmäinen menetelmä. Leikkaa
Ensimmäistä kertaa tiedemiehet ymmärsivät täysin, että he pystyivät muuttamaan deoksiribonukleiinihapon rakennetta 1900-luvun kaukaisella 1950-luvulla, kun he löysivät hyvin erityisen entsyymin. Nobel-palkitut Smith, Nathans ja Arber, jotka eristivät ja käyttivät tätä proteiinia vuonna 1978, kutsuivat sitä restriktioentsyymiksi. Tällainen melko ankara nimi valittiin, koska tällä entsyymillä oli uskomaton kyky: se pystyi kirjaimellisesti leikkaamaan deoksiribonukleiinihapon.
Toinen menetelmä. Yhdistä
Melko usein molekyylibiologian menetelmiä ei käytetä yksin, vaan pareittain keskenään. Tämän luettelon kaksi ensimmäistä menetelmää voivat toimia esimerkkinä tässä. Biologian tutkijoiden tavoitteena ei ole niinkään eristää deoksiribonukleiinihappomolekyyli kuin luoda uusi molekyyli. Tämä tehtävä on välttämätön ilman toista entsyymiä: DNA-ligaasia. Se pystyy yhdistämään deoksiribonukleiinihappoketjuja toisiinsa. Lisäksi ketjut voivat kuulua täysin erityyppisiin soluihin, eikä tämä vaikuta mihinkään.
Kolmas menetelmä. Jaa
Usein tapahtuu, että deoksiribonukleiinihappomolekyylit ovat eripituisia. Jotta tämä ei häiritse tutkijoiden työtä, he ovat jakautuneetkäyttämällä elektroforeesi-ilmiötä. Deoksiribonukleiinihappomolekyyli on upotettu tiettyyn aineeseen, ja se itse on upotettu sähkökenttään, jonka vaikutuksesta tapahtuu erottuminen.
Neljäs menetelmä. Tunnista olemus
Biokemian ja molekyylibiologian menetelmät ovat erilaisia. Usein heidän tavoitteenaan ei ole muuttaa geenejä, vaan tutkia niitä. DNA:n olemuksen paljastamiseksi käytetään nukleiinihappojen hybridisaatiota. Itse koe menee näin: ensin deoksiribonukleiinihappo kuumennetaan. Tämän vuoksi ketjut katkeavat. Prosessi on toistettava kahdesti kahdella eri deoksiribonukleiinihapolla. Sitten ne yhdistetään keskenään ja lopuksi seos jäähdytetään. Riippuen siitä, kuinka nopea tai hidas hybridisaatio tapahtuu, tutkijat selvittävät, kuinka itse deoksiribonukleiinihappoketju muodostuu.
Viides menetelmä. Klooni
Molekyylibiologian tutkimusmenetelmät liittyvät aina toisiinsa, mutta erityisesti tässä tapauksessa, koska itse asiassa kloonaus on yhdistelmä kaikkia aiempia menetelmiä työskennellä geenien kanssa. Ensin sinun on jaettava deoksiribonukleiinihappo osiin. Seuraavaksi bakteerit kasvatetaan koeputkessa, ja tuloksena olevat ketjut lisääntyvät niissä.
Kuudes menetelmä. Määrittele
1900-luvun 1950-luvulla ruotsalainen biologi Per Victor Edman keksi menetelmän. Sen avulla oli mahdollista tunnistaa proteiinin aminohapposekvenssi helposti ilman suurta vaivaa.
Seitsemäsmenetelmä. Muokkaa
Molekyylibiologian periaatteet ja menetelmät perustuvat pääasiassa solujen kanssa työskentelemiseen. Tosiasia on, että niin sanotun geenipyssyn avulla tiedemies voi ruiskuttaa deoksiribonukleiinihappoa kasvien, eläinten ja ihmisten soluihin. Siten solut muuttuvat, saavat uusia ominaisuuksia ja toimintoja. Ydin ja muut organellit ovat muuttuneet dramaattisesti tämän kokeen aikana.
Kahdeksas menetelmä. Tutustu
Geenit, joita kutsutaan reportterigeeneiksi, voidaan kiinnittää muihin geeneihin ja tämän melko yksinkertaisen toimenpiteen avulla tutkia, mitä solujen sisällä tapahtuu. Tätä menetelmää käytetään myös selvittämään, kuinka selvästi geenit ilmenevät solussa. LacZ-geeni toimii yleensä reportterina.
Yhdeksäs menetelmä. Tutustu
Eristääkseen muun muassa tietyn geenin tutkijat vievät piparjuuriperoksidaasia soluun. Siellä se yhdistyy molekyyliin ja lähettää riittävän voimakkaan signaalin, jonka avulla tiedemies voi määrittää solun kvantitatiiviset ja laadulliset ominaisuudet.
Johtopäätös
Meidän aikanamme tiede etenee erittäin aktiivisesti. Varsinkin biologian alalla. Uusia toimintoja ja solutyyppejä, täysin uusia molekyylibiologian menetelmiä löydetään. On mahdollista, että tulevaisuus riippuu näistä löydöistä. Ja nämä löydöt puolestaan riippuvat nykyaikaisista molekyylibiologian menetelmistä.
