Prije razmatranja metoda molekularne biologije potrebno je razumjeti i shvatiti barem u najopštijem smislu šta je sama molekularna biologija i šta proučava. A za ovo ćete morati kopati još dublje i pozabaviti se eufoničnim konceptom "genetske informacije". I zapamtite šta su ćelija, jezgro, proteini i deoksiribonukleinska kiselina.
Šta je šta ili osnovno znanje
Svi ljudi koji su pohađali osnovni kurs biologije u školi trebaju znati da se tijelo svake osobe i životinje sastoji od organa, mišića i kostiju. A oni se formiraju iz različitih tkiva, koja su zauzvrat formirana od ćelija.
Ljuska, citoplazma, razni proteini i jezgro su glavne komponente najobičnije ćelije. Ali informacije o tome kako su proteini građeni i funkcionišu nalaze se u jezgri, tačnije, u dezoksiribonukleicikiselina. U svjetski poznatom DNK lancu pohranjuju se i pohranjuju podaci o tome kako proteini trebaju funkcionirati. Sav dalji razvoj organizma zavisi od pravilne konstrukcije dezoksiribonukleinske kiseline. Sa stanovišta biologa, ništa nije važnije. Možemo reći da cijeli život čovjeka ovisi o milijardu najmanjih nezgoda koje bi mogle promijeniti njegov genom.
Molekularna biologija je ista i proučava procese koji se dešavaju u ćelijama: kako se podaci prenose sa deoksiribonukleinske kiseline na proteine, kako u početku tamo dospevaju, koje su glavne funkcije proteina, kako se formiraju.
Od dvadesetih godina dvadesetog veka, molekularna biologija se aktivno razvija. Vodeći svjetski naučnici posvetili su svoje živote proučavanju deoksiribonukleinske kiseline i rada proteina. Došlo je do mnogih zapanjujućih otkrića. Na primjer, naučnik Francis Crick je uoči šezdesetih formulisao Centralnu dogmu molekularne biologije. Suština ovog zakona je da se genetski podaci kreću od deoksiribonukleinske kiseline do ribonukleinske kiseline, a odatle do proteina. Ali proces ne može ići u suprotnom smjeru.
Tek bliže početku dvadeset prvog veka počelo je formiranje glavnih metoda molekularne biologije. Zahvaljujući tome, dogodio se pravi iskorak u nauci: naučnici su otkrili kako i od čega nastaje deoksiribonukleinska kiselina. Biologija i hemija nikada više nisu bile iste.
Metode molekularne biologije
Postoje osnovnenačini promjene deoksiribonukleinske i ribonukleinske kiseline, kao i manipulacije s proteinima. Čitava poenta principa i metoda biohemije i molekularne biologije je otkriti nešto novo o DNK i proteinima.
Prva metoda. Cut
Po prvi put, naučnici su u potpunosti shvatili da mogu promijeniti strukturu deoksiribonukleinske kiseline još dalekih pedesetih godina dvadesetog vijeka, kada su otkrili vrlo poseban enzim. Nobelovci Smith, Nathans i Arber, koji su izolovali i koristili ovaj protein 1978. godine, nazvali su ga restrikcijskim enzimom. Tako grubo ime je odabrano jer je ovaj enzim imao nevjerovatnu sposobnost: mogao je doslovno prorezati deoksiribonukleinsku kiselinu.
Druga metoda. Poveži
Prilično često se metode molekularne biologije ne koriste same, već u parovima jedna s drugom. Kao primjer ovdje mogu poslužiti prve dvije metode sa ove liste. Cilj bioloških naučnika nije toliko da izoluju molekul deoksiribonukleinske kiseline koliko da stvore novi molekul. Ova misija je neophodna bez drugog enzima: DNK ligaze. U stanju je da poveže lance deoksiribonukleinske kiseline jedan s drugim. Štaviše, lanci mogu pripadati ćelijama potpuno različitih tipova, a to neće uticati ni na šta.
Treći metod. Podijelite
Često se dešava da molekuli deoksiribonukleinske kiseline imaju različite dužine. Kako to ne bi ometalo rad naučnika, oni su podijeljeni sakoristeći fenomen elektroforeze. Molekul dezoksiribonukleinske kiseline je uronjen u određenu supstancu, a sam je uronjen u električno polje, pod čijim uticajem dolazi do razdvajanja.
Četvrti metod. Prepoznajte suštinu
Metode biohemije i molekularne biologije su različite. Često njihov cilj nije mijenjanje gena, već njihovo proučavanje. Da bi se otkrila suština DNK koristi se hibridizacija nukleinskih kiselina. Sam eksperiment ide ovako: prvo se zagrije deoksiribonukleinska kiselina. Zbog toga su lanci isključeni. Postupak se mora ponoviti dva puta s dvije različite deoksiribonukleinske kiseline. Zatim se međusobno sjedine, a na kraju se smjesa ohladi. U zavisnosti od toga koliko brza ili spora hibridizacija dolazi, naučnici otkrivaju kako je sam lanac deoksiribonukleinske kiseline formulisan.
Peti metod. Klon
Metode istraživanja molekularne biologije su uvijek međusobno povezane, ali posebno u ovom slučaju, jer je zapravo kloniranje kombinacija svih dosadašnjih metoda rada sa genima. Prvo, morate podijeliti deoksiribonukleinsku kiselinu na dijelove. Zatim se bakterije uzgajaju u epruveti, a rezultirajući lanci se umnožavaju u njima.
Šesta metoda. Definiraj
Daleke pedesetih godina dvadesetog veka, biolog iz Švedske, Per Victor Edman, smislio je metodu. Uz njegovu pomoć bilo je moguće lako prepoznati redoslijed aminokiselina u proteinu bez mnogo truda.
Sedmimetoda. Izmjena
Principi i metode molekularne biologije uglavnom se zasnivaju na radu sa ćelijama. Činjenica je da uz pomoć takozvanog genskog pištolja, naučnik može ubrizgati deoksiribonukleinsku kiselinu u ćelije biljaka, životinja i ljudi. Tako se ćelije mijenjaju, stiču nove kvalitete i funkcije. Jezgro i druge organele su drastično modificirane kroz ovaj eksperiment.
Osmi metod. Istražite
Geni, koji se nazivaju reporterski geni, mogu se vezati za druge gene i uz pomoć ove prilično jednostavne akcije proučavati šta se dešava unutar ćelija. Takođe, ova metoda se koristi kako bi se otkrilo koliko se jasno manifestuju geni u ćeliji. LacZ gen obično igra ulogu reportera.
Deveti metod. Otkrijte
Kako bi izolovali određeni gen između ostalih, naučnici uvode peroksidazu hrena u ćeliju. Tamo se kombinuje sa molekulom i prenosi dovoljno jak signal koji omogućava naučniku da odredi kvantitativne i kvalitativne karakteristike ćelije.
Zaključak
U našem vremenu, nauka se izuzetno aktivno kreće naprijed. Posebno u oblasti biologije. Otkrivaju se nove funkcije i tipovi ćelija, potpuno nove metode molekularne biologije. Moguće je da će budućnost zavisiti od ovih otkrića. A ova otkrića, zauzvrat, zavise od modernih metoda molekularne biologije.
