Πριν εξετάσουμε τις μεθόδους της μοριακής βιολογίας, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε και να συνειδητοποιήσουμε τουλάχιστον με τους πιο γενικούς όρους τι είναι η ίδια η μοριακή βιολογία και τι μελετά. Και για αυτό θα πρέπει να σκάψετε ακόμα πιο βαθιά και να ασχοληθείτε με την ευφωνημένη έννοια της «γενετικής πληροφορίας». Και επίσης να θυμάστε τι είναι ένα κύτταρο, ο πυρήνας, οι πρωτεΐνες και το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ.
Τι είναι τι ή βασικές γνώσεις
Όλοι οι άνθρωποι που παρακολούθησαν ένα βασικό μάθημα βιολογίας στο σχολείο πρέπει να γνωρίζουν ότι το σώμα κάθε ανθρώπου και ζώου αποτελείται από όργανα, μύες και οστά. Και αυτά σχηματίζονται από διάφορους ιστούς, οι οποίοι με τη σειρά τους σχηματίζονται από κύτταρα.
Κέλυφος, κυτταρόπλασμα, διάφορες πρωτεΐνες και ο πυρήνας είναι τα κύρια συστατικά του πιο συνηθισμένου κυττάρου. Αλλά οι πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο κατασκευής και λειτουργίας των πρωτεϊνών βρίσκονται στον πυρήνα, και για να είμαστε πιο ακριβείς, στο δεοξυριβονουκλεϊκόοξύ. Είναι στον παγκοσμίου φήμης κλώνο DNA που αποθηκεύονται και αποθηκεύονται τα δεδομένα σχετικά με το πώς πρέπει να λειτουργούν οι πρωτεΐνες. Όλη η περαιτέρω ανάπτυξη του οργανισμού εξαρτάται από τη σωστή κατασκευή του δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος. Από τη σκοπιά των βιολόγων, τίποτα δεν είναι πιο σημαντικό. Μπορούμε να πούμε ότι ολόκληρη η ζωή ενός ανθρώπου εξαρτάται από ένα δισεκατομμύριο από τα μικρότερα ατυχήματα που θα μπορούσαν να αλλάξουν το γονιδίωμά του.
Η μοριακή βιολογία είναι ακριβώς η ίδια και μελετά τις διαδικασίες που συμβαίνουν στα κύτταρα: πώς μεταφέρονται τα δεδομένα από το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ στις πρωτεΐνες, πώς φτάνουν αρχικά εκεί, ποιες είναι οι κύριες λειτουργίες των πρωτεϊνών, πώς σχηματίζονται.
Από τη δεκαετία του 20 του εικοστού αιώνα, η μοριακή βιολογία αναπτύσσεται ενεργά. Οι κορυφαίοι επιστήμονες του κόσμου έχουν αφιερώσει τη ζωή τους στη μελέτη του δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος και της λειτουργίας των πρωτεϊνών. Πολλές συγκλονιστικές ανακαλύψεις έχουν γίνει. Για παράδειγμα, ο επιστήμονας Φράνσις Κρικ τις παραμονές της δεκαετίας του εξήντα διατύπωσε το Κεντρικό Δόγμα της μοριακής βιολογίας. Η ουσία αυτού του νόμου είναι ότι τα γενετικά δεδομένα μετακινούνται από το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ στο ριβονουκλεϊκό οξύ και από εκεί στην πρωτεΐνη. Αλλά η διαδικασία δεν μπορεί να πάει προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Μόλις πιο κοντά στις αρχές του εικοστού πρώτου αιώνα ξεκίνησε ο σχηματισμός των κύριων μεθόδων της μοριακής βιολογίας. Χάρη σε αυτό, συνέβη μια πραγματική ανακάλυψη στην επιστήμη: οι επιστήμονες ανακάλυψαν πώς και από τι σχηματίζεται το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ. Η βιολογία και η χημεία δεν ήταν ποτέ ξανά το ίδιο.
Μέθοδοι μοριακής βιολογίας
Υπάρχουν βασικάτρόποι αλλαγής των δεοξυριβονουκλεϊκών και ριβονουκλεϊκών οξέων, καθώς και χειρισμοί με πρωτεΐνες. Το όλο θέμα των αρχών και των μεθόδων της βιοχημείας και της μοριακής βιολογίας είναι να ανακαλύψουμε κάτι νέο για το DNA και τις πρωτεΐνες.
Η πρώτη μέθοδος. Αποκοπή
Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν πλήρως ότι μπορούσαν να αλλάξουν τη δομή του δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος στη μακρινή δεκαετία του πενήντα του εικοστού αιώνα, όταν ανακάλυψαν ένα πολύ ειδικό ένζυμο. Οι βραβευμένοι με Νόμπελ Smith, Nathans και Arber, οι οποίοι απομόνωσαν και χρησιμοποίησαν αυτήν την πρωτεΐνη το 1978, την ονόμασαν το ένζυμο περιορισμού. Επιλέχθηκε ένα τόσο σκληρό όνομα επειδή αυτό το ένζυμο είχε μια απίστευτη ικανότητα: μπορούσε κυριολεκτικά να κόψει το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ.
Δεύτερη μέθοδος. Σύνδεση
Αρκετά συχνά, οι μέθοδοι της μοριακής βιολογίας δεν χρησιμοποιούνται μόνες τους, αλλά σε ζευγάρια μεταξύ τους. Οι δύο πρώτες μέθοδοι από αυτήν τη λίστα μπορούν να χρησιμεύσουν ως παράδειγμα εδώ. Στόχος των βιολογικών επιστημόνων δεν είναι τόσο η απομόνωση του μορίου του δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος όσο η δημιουργία ενός νέου μορίου. Αυτή η αποστολή είναι απαραίτητη χωρίς άλλο ένζυμο: DNA λιγάση. Είναι σε θέση να συνδέει αλυσίδες δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος μεταξύ τους. Επιπλέον, οι αλυσίδες μπορεί να ανήκουν σε κύτταρα τελείως διαφορετικών τύπων και αυτό δεν θα επηρεάσει τίποτα.
Τρίτη μέθοδος. Διαίρεση
Συχνά συμβαίνει τα μόρια δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος να έχουν διαφορετικά μήκη. Για να μην παρεμβαίνει αυτό στο έργο των επιστημόνων, είναι διχασμένοιχρησιμοποιώντας το φαινόμενο της ηλεκτροφόρησης. Ένα μόριο δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος βυθίζεται σε μια συγκεκριμένη ουσία και το ίδιο βυθίζεται σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, υπό την επίδραση του οποίου συμβαίνει ο διαχωρισμός.
Η τέταρτη μέθοδος. Αναγνωρίστε την ουσία
Οι μέθοδοι βιοχημείας και μοριακής βιολογίας είναι διαφορετικές. Συχνά στόχος τους δεν είναι να αλλάξουν γονίδια, αλλά να τα μελετήσουν. Για να αποκαλυφθεί η ουσία του DNA, χρησιμοποιείται υβριδισμός νουκλεϊκών οξέων. Το ίδιο το πείραμα έχει ως εξής: πρώτα, θερμαίνεται το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ. Εξαιτίας αυτού, οι αλυσίδες αποσυνδέονται. Η διαδικασία πρέπει να επαναληφθεί δύο φορές με δύο διαφορετικά δεοξυριβονουκλεϊκά οξέα. Έπειτα ενώνονται μεταξύ τους και τέλος το μείγμα κρυώνει. Ανάλογα με το πόσο γρήγορα ή αργά συμβαίνει ο υβριδισμός, οι επιστήμονες καταλαβαίνουν πώς σχηματίζεται η ίδια η αλυσίδα του δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος.
Η πέμπτη μέθοδος. Κλώνος
Οι μέθοδοι έρευνας της μοριακής βιολογίας είναι πάντα αλληλένδετες, αλλά ειδικά σε αυτή την περίπτωση, γιατί στην πραγματικότητα η κλωνοποίηση είναι ένας συνδυασμός όλων των προηγούμενων μεθόδων εργασίας με γονίδια. Πρώτα, πρέπει να χωρίσετε το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ σε μέρη. Στη συνέχεια, τα βακτήρια αναπτύσσονται σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα και οι αλυσίδες που προκύπτουν πολλαπλασιάζονται σε αυτά.
Έκτη μέθοδος. Ορισμός
Πίσω στη δεκαετία του πενήντα του εικοστού αιώνα, ένας βιολόγος από τη Σουηδία, ο Per Victor Edman, βρήκε μια μέθοδο. Με τη βοήθειά του, ήταν δυνατό να αναγνωριστεί εύκολα η αλληλουχία αμινοξέων σε μια πρωτεΐνη χωρίς μεγάλη προσπάθεια.
Έβδομομέθοδος. Τροποποίηση
Οι αρχές και οι μέθοδοι της μοριακής βιολογίας βασίζονται κυρίως στην εργασία με κύτταρα. Το γεγονός είναι ότι με τη βοήθεια του λεγόμενου πιστολιού γονιδίων, ένας επιστήμονας μπορεί να εγχύσει δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ στα κύτταρα των φυτών, των ζώων και των ανθρώπων. Έτσι, τα κύτταρα αλλάζουν, αποκτούν νέες ιδιότητες και λειτουργίες. Ο πυρήνας και άλλα οργανίδια τροποποιούνται δραστικά μέσω αυτού του πειράματος.
Η όγδοη μέθοδος. Εξερεύνηση
Τα γονίδια, τα οποία ονομάζονται γονίδια αναφοράς, μπορούν να συνδεθούν με άλλα γονίδια και με τη βοήθεια αυτής της σχετικά απλής δράσης, να μελετήσουν τι συμβαίνει μέσα στα κύτταρα. Επίσης, αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για να διαπιστωθεί πόσο ξεκάθαρα εκδηλώνονται τα γονίδια σε ένα κύτταρο. Το γονίδιο LacZ συνήθως παίζει το ρόλο του ρεπόρτερ.
Ένατη μέθοδος. Ανακαλύψτε
Για να απομονώσουν ένα συγκεκριμένο γονίδιο μεταξύ άλλων, οι επιστήμονες εισάγουν την υπεροξειδάση χρένου στο κύτταρο. Εκεί συνδυάζεται με ένα μόριο και μεταδίδει ένα αρκετά ισχυρό σήμα που επιτρέπει στον επιστήμονα να προσδιορίσει τα ποσοτικά και ποιοτικά χαρακτηριστικά του κυττάρου.
Συμπέρασμα
Στην εποχή μας, η επιστήμη προχωρά εξαιρετικά ενεργά. Ειδικά στον τομέα της βιολογίας. Νέες λειτουργίες και τύποι κυττάρων, εντελώς νέες μέθοδοι μοριακής βιολογίας ανακαλύπτονται. Είναι πιθανό ότι το μέλλον θα εξαρτηθεί από αυτές τις ανακαλύψεις. Και αυτές οι ανακαλύψεις, με τη σειρά τους, εξαρτώνται από τις σύγχρονες μεθόδους μοριακής βιολογίας.
