Alvorens de methoden van de moleculaire biologie in overweging te nemen, is het noodzakelijk om op zijn minst in de meest algemene termen te begrijpen en te beseffen wat moleculaire biologie zelf is en wat het bestudeert. En daarvoor zul je nog dieper moeten graven en omgaan met het welluidende begrip "genetische informatie". En onthoud ook wat een cel, kern, eiwitten en deoxyribonucleïnezuur zijn.
Wat is wat, of basiskennis
Alle mensen die op school een basiscursus biologie hebben gevolgd, moeten weten dat het lichaam van elke persoon en elk dier uit organen, spieren en botten bestaat. En die worden gevormd uit verschillende weefsels, die op hun beurt weer uit cellen worden gevormd.
Shell, cytoplasma, verschillende eiwitten en de kern zijn de belangrijkste componenten van de meest gewone cel. Maar de informatie over hoe eiwitten worden opgebouwd en functioneren, bevindt zich in de kern, en om preciezer te zijn, in het deoxyribonucleïnezuur.zuur. Het is in de wereldberoemde DNA-streng dat de gegevens over hoe eiwitten zouden moeten werken, worden opgeslagen en opgeslagen. Alle verdere ontwikkeling van het organisme hangt af van de juiste opbouw van deoxyribonucleïnezuur. Vanuit het oogpunt van biologen is niets belangrijker. We kunnen zeggen dat het hele leven van een persoon afhangt van een miljard van de kleinste ongelukken die zijn genoom kunnen veranderen.
Moleculaire biologie is precies hetzelfde en bestudeert de processen die plaatsvinden in cellen: hoe gegevens worden overgedragen van deoxyribonucleïnezuur naar eiwitten, hoe ze daar in eerste instantie terechtkomen, wat de belangrijkste functies van eiwitten zijn, hoe ze worden gevormd.
Sinds de jaren twintig van de twintigste eeuw is de moleculaire biologie actief in ontwikkeling. 'S Werelds meest vooraanstaande wetenschappers hebben hun leven gewijd aan de studie van deoxyribonucleïnezuur en de werking van eiwitten. Er zijn veel verbijsterende ontdekkingen gedaan. Zo formuleerde de wetenschapper Francis Crick aan de vooravond van de jaren zestig het Centrale Dogma van de moleculaire biologie. De essentie van deze wet is dat genetische gegevens van deoxyribonucleïnezuur naar ribonucleïnezuur gaan en van daaruit naar eiwit. Maar het proces kan niet in de tegenovergestelde richting gaan.
Het was pas dichter bij het begin van de eenentwintigste eeuw dat de vorming van de belangrijkste methoden van de moleculaire biologie begon. Hierdoor vond er een echte doorbraak plaats in de wetenschap: wetenschappers ontdekten hoe en waaruit deoxyribonucleïnezuur wordt gevormd. Biologie en scheikunde zijn nooit meer hetzelfde geweest.
Moleculaire biologiemethoden
Er zijn basismanieren om deoxyribonucleïne- en ribonucleïnezuren te veranderen, evenals manipulaties met eiwitten. Het hele punt van de principes en methoden van biochemie en moleculaire biologie is om iets nieuws te ontdekken over DNA en eiwitten.
De eerste methode. Knip
Voor het eerst realiseerden wetenschappers zich volledig dat ze de structuur van deoxyribonucleïnezuur konden veranderen in de verre jaren vijftig van de twintigste eeuw, toen ze een heel speciaal enzym ontdekten. Nobelprijswinnaars Smith, Nathans en Arber, die dit eiwit in 1978 isoleerden en gebruikten, noemden het het restrictie-enzym. Zo'n nogal harde naam werd gekozen omdat dit enzym een ongelooflijk vermogen had: het kon letterlijk door deoxyribonucleïnezuur heen snijden.
Tweede methode. Verbinden
Vaak worden de methoden van de moleculaire biologie niet alleen gebruikt, maar in paren met elkaar. De eerste twee methoden uit deze lijst kunnen hier als voorbeeld dienen. Het doel van biologische wetenschappers is niet zozeer het isoleren van het deoxyribonucleïnezuurmolecuul als wel het creëren van een nieuw molecuul. Deze missie is onmisbaar zonder een ander enzym: DNA-ligase. Het is in staat ketens van desoxyribonucleïnezuur met elkaar te verbinden. Bovendien kunnen de ketens tot cellen van totaal verschillende typen behoren, en dit heeft geen invloed op iets.
Derde methode. Verdelen
Het komt vaak voor dat deoxyribonucleïnezuurmoleculen verschillende lengtes hebben. Zodat dit het werk van wetenschappers niet verstoort, zijn ze verdeeld metmet behulp van het fenomeen elektroforese. Een deoxyribonucleïnezuurmolecuul wordt ondergedompeld in een bepaalde stof, en het wordt zelf ondergedompeld in een elektrisch veld, onder invloed waarvan scheiding optreedt.
De vierde methode. Herken de essentie
Methoden van biochemie en moleculaire biologie zijn verschillend. Vaak is hun doel niet om genen te veranderen, maar om ze te bestuderen. Om de essentie van DNA te onthullen, wordt hybridisatie van nucleïnezuren gebruikt. Het experiment zelf gaat als volgt: eerst wordt deoxyribonucleïnezuur verwarmd. Hierdoor worden de kettingen losgekoppeld. Het proces moet twee keer worden herhaald met twee verschillende deoxyribonucleïnezuren. Daarna worden ze met elkaar gecombineerd en tenslotte wordt het mengsel afgekoeld. Afhankelijk van hoe snel of langzaam hybridisatie plaatsvindt, zoeken wetenschappers uit hoe de deoxyribonucleïnezuurketen zelf is samengesteld.
De vijfde methode. Kloon
Moleculaire biologische onderzoeksmethoden zijn altijd met elkaar verbonden, maar vooral in dit geval, omdat klonen in feite een combinatie is van alle eerdere methoden om met genen te werken. Eerst moet je het desoxyribonucleïnezuur in delen splitsen. Vervolgens worden bacteriën in een reageerbuis gekweekt en de resulterende ketens vermenigvuldigen zich daarin.
Zesde methode. Definieer
In de jaren vijftig van de twintigste eeuw bedacht een bioloog uit Zweden, Per Victor Edman, een methode. Met zijn hulp was het mogelijk om zonder veel moeite gemakkelijk de volgorde van aminozuren in een eiwit te herkennen.
Seventhmethode. Wijzig
De principes en methoden van de moleculaire biologie zijn voornamelijk gebaseerd op het werken met cellen. Feit is dat een wetenschapper met behulp van het zogenaamde genenkanon deoxyribonucleïnezuur kan injecteren in de cellen van planten, dieren en mensen. Zo veranderen cellen, krijgen nieuwe eigenschappen en functies. De kern en andere organellen worden door dit experiment drastisch gewijzigd.
De achtste methode. Verkennen
Genen, die reportergenen worden genoemd, kunnen aan andere genen worden gekoppeld en met behulp van deze vrij eenvoudige handeling bestuderen wat er in de cellen gebeurt. Ook wordt deze methode gebruikt om erachter te komen hoe duidelijk genen zich manifesteren in een cel. Het LacZ-gen speelt meestal de rol van verslaggever.
Negende methode. Ontdek
Om onder andere een bepaald gen te isoleren, introduceren wetenschappers mierikswortelperoxidase in de cel. Daar combineert het met een molecuul en zendt het een signaal uit dat sterk genoeg is waarmee de wetenschapper de kwantitatieve en kwalitatieve kenmerken van de cel kan bepalen.
Conclusie
In onze tijd gaat de wetenschap buitengewoon actief vooruit. Vooral op het gebied van biologie. Er worden nieuwe functies en soorten cellen, volledig nieuwe methoden van moleculaire biologie ontdekt. Het is mogelijk dat de toekomst van deze ontdekkingen zal afhangen. En deze ontdekkingen zijn op hun beurt afhankelijk van moderne methoden van moleculaire biologie.
