Prije razmatranja metoda molekularne biologije potrebno je razumjeti i shvatiti barem u najopćenitijem smislu što je sama molekularna biologija i što proučava. A za to ćete morati kopati još dublje i pozabaviti se eufoničnim konceptom "genetske informacije". I također zapamtite što su stanica, jezgra, proteini i deoksiribonukleinska kiselina.
Što je što ili osnovno znanje
Svi ljudi koji su pohađali osnovni tečaj biologije u školi trebali bi znati da se tijelo svake osobe i životinje sastoji od organa, mišića i kostiju. A oni se formiraju iz različitih tkiva, koja se pak formiraju od stanica.
Ljuska, citoplazma, razni proteini i jezgra glavne su komponente najobičnije stanice. No, informacija o tome kako su proteini građeni i funkcioniraju nalazi se u jezgri, točnije, u deoksiribonukleikiselina. U svjetski poznatom DNK lancu pohranjuju se i pohranjuju podaci o tome kako bi proteini trebali funkcionirati. Sav daljnji razvoj organizma ovisi o pravilnoj izgradnji deoksiribonukleinske kiseline. Sa stajališta 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 događaju u stanicama: kako se podaci prenose s deoksiribonukleinske kiseline na proteine, kako u početku dođu tamo, koje su glavne funkcije proteina, kako nastaju.
Od dvadesetih godina dvadesetog stoljeća molekularna biologija se aktivno razvija. Vodeći svjetski znanstvenici posvetili su svoje živote proučavanju deoksiribonukleinske kiseline i djelovanja proteina. Došlo je do mnogih zapanjujućih otkrića. Na primjer, znanstvenik Francis Crick je uoči šezdesetih formulirao Središnju dogmu molekularne biologije. Bit 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 i prvog stoljeća počelo je formiranje glavnih metoda molekularne biologije. Zahvaljujući tome, dogodio se pravi proboj u znanosti: znanstvenici su otkrili kako i od čega nastaje deoksiribonukleinska kiselina. Biologija i kemija više nikada nisu bile iste.
Metode molekularne biologije
Postoje osnovnenačine promjene deoksiribonukleinske i ribonukleinske kiseline, kao i manipulacije s proteinima. Cijeli smisao principa i metoda biokemije i molekularne biologije je saznati nešto novo o DNK i proteinima.
Prva metoda. Izrežite
Po prvi put, znanstvenici su u potpunosti shvatili da mogu promijeniti strukturu deoksiribonukleinske kiseline još dalekih pedesetih godina dvadesetog stoljeća, kada su otkrili vrlo poseban enzim. Nobelovci Smith, Nathans i Arber, koji su izolirali i upotrijebili ovaj protein 1978. godine, nazvali su ga restrikcijskim enzimom. Takav prilično oštar naziv odabran je jer je ovaj enzim imao nevjerojatnu sposobnost: mogao je doslovno prorezati deoksiribonukleinsku kiselinu.
Druga metoda. Povežite
Prilično često se metode molekularne biologije ne koriste same, već u parovima jedna s drugom. Kao primjer ovdje mogu poslužiti prve dvije metode s ovog popisa. Cilj bioloških znanstvenika nije toliko izolirati molekulu deoksiribonukleinske kiseline koliko stvoriti novu molekulu. Ova misija je nezamjenjiva bez drugog enzima: DNA ligaze. Sposoban je međusobno povezati lance deoksiribonukleinske kiseline. Štoviše, lanci mogu pripadati stanicama potpuno različitih vrsta, a to neće utjecati ni na što.
Treća metoda. Podijelite
Često se događa da molekule deoksiribonukleinske kiseline imaju različite duljine. Kako to ne bi ometalo rad znanstvenika, oni su podijeljeni skorištenjem fenomena elektroforeze. Molekula deoksiribonukleinske kiseline je uronjena u određenu tvar, a sama je uronjena u električno polje, pod čijim utjecajem dolazi do razdvajanja.
Četvrta metoda. Prepoznajte suštinu
Metode biokemije i molekularne biologije su različite. Često im cilj nije mijenjanje gena, već njihovo proučavanje. Kako bi se otkrila bit DNK koristi se hibridizacija nukleinskih kiselina. Sam pokus ide ovako: prvo se zagrije deoksiribonukleinska kiselina. Zbog toga su lanci isključeni. Postupak se mora ponoviti dvaput s dvije različite deoksiribonukleinske kiseline. Zatim se međusobno sjedine, a na kraju se smjesa ohladi. Ovisno o tome koliko brzo ili sporo dolazi do hibridizacije, znanstvenici otkrivaju kako je formuliran sam lanac deoksiribonukleinske kiseline.
Peta metoda. Klon
Metode istraživanja molekularne biologije uvijek su međusobno povezane, ali posebno u ovom slučaju, jer je zapravo kloniranje kombinacija svih dosadašnjih metoda rada s 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 stoljeća, biolog iz Švedske, Per Victor Edman, smislio je metodu. Uz njegovu pomoć bilo je moguće lako prepoznati slijed aminokiselina u proteinu bez puno truda.
Sedmimetoda. Izmjena
Načela i metode molekularne biologije uglavnom se temelje na radu sa stanicama. Činjenica je da uz pomoć takozvanog genskog pištolja znanstvenik može ubrizgati deoksiribonukleinsku kiselinu u stanice biljaka, životinja i ljudi. Tako se stanice mijenjaju, stječu nove kvalitete i funkcije. Jezgra i druge organele drastično su modificirane kroz ovaj eksperiment.
Osma metoda. Istražite
Geni, koji se nazivaju reporterski geni, mogu se povezati s drugim genima i uz pomoć ove prilično jednostavne radnje proučavati što se događa unutar stanica. Također, ova metoda se koristi kako bi se otkrilo koliko se jasno geni manifestiraju u stanici. LacZ gen obično igra ulogu reportera.
Deveta metoda. Otkrijte
Kako bi izolirali određeni gen među ostalima, znanstvenici uvode peroksidazu hrena u stanicu. Tamo se kombinira s molekulom i prenosi dovoljno jak signal koji omogućuje znanstveniku da odredi kvantitativne i kvalitativne karakteristike stanice.
Zaključak
U naše vrijeme znanost iznimno aktivno ide naprijed. Pogotovo u području biologije. Otkrivaju se nove funkcije i vrste stanica, potpuno nove metode molekularne biologije. Moguće je da će budućnost ovisiti o tim otkrićima. A ova otkrića zauzvrat ovise o modernim metodama molekularne biologije.
