Innan man överväger molekylärbiologins metoder är det nödvändigt att förstå och inse åtminstone i de mest allmänna termerna vad molekylärbiologi i sig är och vad den studerar. Och för detta måste du gräva ännu djupare och ta itu med det ljuvliga konceptet "genetisk information". Och kom också ihåg vad en cell, kärna, proteiner och deoxiribonukleinsyra är.
Vad är vad, eller grundläggande kunskap
Alla som gått en grundläggande biologikurs i skolan borde veta att varje människas och djurs kropp består av organ, muskler och ben. Och de bildas av olika vävnader, som i sin tur bildas av celler.
Skal, cytoplasma, olika proteiner och kärnan är huvudkomponenterna i den vanligaste cellen. Men informationen om hur proteiner är uppbyggda och fungerar finns i kärnan, och för att vara mer exakt, i deoxiribonukleinetsyra. Det är i den världsberömda DNA-strängen som data om hur proteiner ska fungera lagras och lagras. All vidareutveckling av organismen beror på korrekt konstruktion av deoxiribonukleinsyra. Ur biologernas synvinkel är ingenting viktigare. Vi kan säga att en persons hela liv beror på en miljard av de minsta olyckor som kan förändra hans genom.
Molekylärbiologi är precis densamma och studerar de processer som sker i celler: hur data överförs från deoxiribonukleinsyra till proteiner, hur de kommer dit från början, vilka är huvudfunktionerna hos proteiner, hur de bildas.
Sedan tjugotalet av 1900-talet har molekylärbiologin aktivt utvecklats. Världens ledande forskare har ägnat sina liv åt studiet av deoxiribonukleinsyra och hur proteiner fungerar. Många häpnadsväckande upptäckter har gjorts. Till exempel formulerade vetenskapsmannen Francis Crick på tröskeln till sextiotalet molekylärbiologins centrala dogma. Kärnan i denna lag är att genetiska data rör sig från deoxiribonukleinsyra till ribonukleinsyra och därifrån till protein. Men processen kan inte gå i motsatt riktning.
Det var först närmare början av det tjugoförsta århundradet som bildandet av de viktigaste metoderna för molekylärbiologi började. Tack vare detta inträffade ett verkligt genombrott inom vetenskapen: forskare fick reda på hur och från vilken deoxiribonukleinsyra bildas. Biologi och kemi har aldrig varit sig likt igen.
Molekylärbiologiska metoder
Det finns grundläggandesätt att ändra deoxiribonuklein- och ribonukleinsyror, samt manipulationer med proteiner. Hela poängen med principerna och metoderna inom biokemi och molekylärbiologi är att ta reda på något nytt om DNA och proteiner.
Den första metoden. Klipp
För första gången insåg forskare fullt ut att de kunde ändra strukturen hos deoxiribonukleinsyra redan under det avlägsna femtiotalet av 1900-talet, när de upptäckte ett mycket speciellt enzym. Nobelpristagarna Smith, Nathans och Arber, som isolerade och använde detta protein 1978, kallade det restriktionsenzymet. Ett sådant ganska hårt namn valdes eftersom detta enzym hade en otrolig förmåga: det kunde bokstavligen skära igenom deoxiribonukleinsyra.
Andra metoden. Anslut
Ganska ofta används molekylärbiologins metoder inte ensamma, utan i par med varandra. De två första metoderna från denna lista kan tjäna som exempel här. Målet för biologiska forskare är inte så mycket att isolera deoxiribonukleinsyramolekylen som att skapa en ny molekyl. Detta uppdrag är oumbärligt utan ett annat enzym: DNA-ligas. Det kan koppla kedjor av deoxiribonukleinsyra till varandra. Dessutom kan kedjorna tillhöra celler av helt olika typer, och det kommer inte att påverka någonting.
Tredje metoden. Dela
Det händer ofta att deoxiribonukleinsyramolekyler har olika längd. Så att detta inte stör forskarnas arbete är de splittrade medmed hjälp av fenomenet elektrofores. En deoxiribonukleinsyramolekyl är nedsänkt i en viss substans, och den är själv nedsänkt i ett elektriskt fält, under vilket separation sker.
Den fjärde metoden. Erkänn essensen
Metoder för biokemi och molekylärbiologi är olika. Ofta är deras mål inte att ändra gener, utan att studera dem. För att avslöja essensen av DNA används hybridisering av nukleinsyror. Själva experimentet går till så här: först värms deoxiribonukleinsyra. På grund av detta kopplas kedjorna bort. Processen måste upprepas två gånger med två olika deoxiribonukleinsyror. Sedan kombineras de med varandra, och slutligen kyls blandningen. Beroende på hur snabbt eller långsam hybridisering sker, räknar forskare ut hur själva deoxiribonukleinsyrakedjan är formulerad.
Den femte metoden. Klona
Molekylärbiologiska forskningsmetoder är alltid relaterade till varandra, men speciellt i det här fallet, eftersom kloning i själva verket är en kombination av alla tidigare metoder för att arbeta med gener. Först måste du dela upp deoxiribonukleinsyran i delar. Därefter odlas bakterier i ett provrör och de resulterande kedjorna förökar sig i dem.
Sjätte metoden. Definiera
Tidigare på 50-talet av 1900-talet kom en biolog från Sverige, Per Victor Edman, på en metod. Med dess hjälp var det möjligt att enkelt känna igen sekvensen av aminosyror i ett protein utan större ansträngning.
Sjundemetod. Ändra
Molekylärbiologins principer och metoder bygger huvudsakligen på att arbeta med celler. Faktum är att med hjälp av den så kallade genpistolen kan en forskare injicera deoxiribonukleinsyra i cellerna hos växter, djur och människor. Således förändras celler, får nya egenskaper och funktioner. Kärnan och andra organeller modifieras drastiskt genom detta experiment.
Den åttonde metoden. Utforska
Gener, som kallas reportergener, kan kopplas till andra gener och med hjälp av denna ganska enkla åtgärd studera vad som händer inne i cellerna. Denna metod används också för att ta reda på hur tydligt gener manifesteras i en cell. LacZ-genen spelar vanligtvis rollen som en reporter.
Nionde metoden. Upptäck
För att isolera en viss gen bland andra, introducerar forskare pepparrotsperoxidas i cellen. Där kombineras den med en molekyl och sänder en tillräckligt stark signal som gör att forskaren kan bestämma cellens kvantitativa och kvalitativa egenskaper.
Slutsats
I vår tid går vetenskapen extremt aktivt framåt. Särskilt inom biologin. Nya funktioner och typer av celler, helt nya metoder för molekylärbiologi upptäcks. Det är möjligt att framtiden kommer att bero på dessa upptäckter. Och dessa upptäckter beror i sin tur på moderna metoder för molekylärbiologi.
