Před úvahami o metodách molekulární biologie je nutné pochopit a uvědomit si alespoň v nejobecnějších pojmech, co molekulární biologie sama o sobě je a co studuje. A kvůli tomu budete muset sáhnout ještě hlouběji a vypořádat se s eufonickým pojmem „genetické informace“. A také si pamatujte, co je buňka, jádro, proteiny a deoxyribonukleová kyselina.
Co je co nebo základní znalosti
Všichni lidé, kteří absolvovali základní kurz biologie ve škole, by měli vědět, že tělo každého člověka a zvířete se skládá z orgánů, svalů a kostí. A ty se tvoří z různých tkání, které se zase tvoří z buněk.
Skořápka, cytoplazma, různé proteiny a jádro jsou hlavními složkami té nejobyčejnější buňky. Ale informace o tom, jak se tvoří a fungují proteiny, se nachází v jádře, přesněji řečeno, v deoxyribonukleovékyselina. Právě ve světoznámém řetězci DNA jsou uložena a uložena data o tom, jak by proteiny měly fungovat. Na správné konstrukci deoxyribonukleové kyseliny závisí veškerý další vývoj organismu. Z pohledu biologů není nic důležitějšího. Můžeme říci, že celý život člověka závisí na miliardě nejmenších nehod, které by mohly změnit jeho genom.
Molekulární biologie je stejná a studuje procesy, které se vyskytují v buňkách: jak se data přenášejí z deoxyribonukleové kyseliny do proteinů, jak se tam zpočátku dostávají, jaké jsou hlavní funkce proteinů, jak se tvoří.
Od dvacátých let dvacátého století se molekulární biologie aktivně rozvíjí. Přední světoví vědci zasvětili svůj život studiu deoxyribonukleové kyseliny a fungování proteinů. Bylo učiněno mnoho ohromujících objevů. Například vědec Francis Crick v předvečer šedesátých let formuloval Centrální dogma molekulární biologie. Podstatou tohoto zákona je, že genetická data se přesouvají z kyseliny deoxyribonukleové do kyseliny ribonukleové a odtud do proteinu. Ale proces nemůže jít opačným směrem.
Počátkem jednadvacátého století začalo formování hlavních metod molekulární biologie. Díky tomu nastal ve vědě skutečný průlom: vědci zjistili, jak a z čeho vzniká deoxyribonukleová kyselina. Biologie a chemie už nikdy nebyly jako dřív.
Metody molekulární biologie
Existují základnízpůsoby, jak změnit deoxyribonukleové a ribonukleové kyseliny, stejně jako manipulace s proteiny. Celým smyslem principů a metod biochemie a molekulární biologie je zjistit něco nového o DNA a proteinech.
První metoda. Vyjmout
Poprvé si vědci plně uvědomili, že mohou změnit strukturu deoxyribonukleové kyseliny ve vzdálených padesátých letech dvacátého století, kdy objevili velmi zvláštní enzym. Laureáti Nobelovy ceny Smith, Nathans a Arber, kteří tento protein izolovali a použili v roce 1978, jej nazvali restrikčním enzymem. Takový poněkud drsný název byl zvolen, protože tento enzym měl neuvěřitelnou schopnost: dokázal doslova proříznout deoxyribonukleovou kyselinu.
Druhá metoda. Connect
Poměrně často se metody molekulární biologie nepoužívají samostatně, ale ve vzájemných párech. První dvě metody z tohoto seznamu zde mohou sloužit jako příklad. Cílem biologických vědců není ani tak izolovat molekulu deoxyribonukleové kyseliny, jako spíše vytvořit molekulu novou. Tato mise je nezbytná bez dalšího enzymu: DNA ligázy. Je schopen vzájemně spojovat řetězce deoxyribonukleové kyseliny. Kromě toho mohou řetězce patřit k buňkám zcela odlišných typů, a to nic neovlivní.
Třetí metoda. Rozdělit
Často se stává, že molekuly deoxyribonukleové kyseliny mají různé délky. Aby to nezasahovalo do práce vědců, jsou rozděleni spomocí fenoménu elektroforézy. Molekula deoxyribonukleové kyseliny je ponořena do určité látky a sama je ponořena do elektrického pole, pod jehož vlivem dochází k oddělení.
Čtvrtá metoda. Poznejte podstatu
Metody biochemie a molekulární biologie se liší. Jejich cílem často není změnit geny, ale studovat je. K odhalení podstaty DNA se využívá hybridizace nukleových kyselin. Samotný experiment probíhá takto: nejprve se zahřeje deoxyribonukleová kyselina. Z tohoto důvodu jsou řetězy rozpojeny. Proces se musí opakovat dvakrát se dvěma různými deoxyribonukleovými kyselinami. Poté se vzájemně spojí a nakonec se směs ochladí. V závislosti na tom, jak rychlá nebo pomalá hybridizace probíhá, vědci zjišťují, jak je formulován samotný řetězec deoxyribonukleové kyseliny.
Pátá metoda. Klon
Metody molekulárně biologického výzkumu spolu vždy souvisejí, ale zvláště v tomto případě, protože ve skutečnosti je klonování kombinací všech předchozích metod práce s geny. Nejprve musíte rozdělit deoxyribonukleovou kyselinu na části. Poté se bakterie pěstují ve zkumavce a výsledné řetězce se v nich množí.
Šestý způsob. Definovat
V padesátých letech dvacátého století přišel biolog ze Švédska Per Victor Edman s metodou. S jeho pomocí bylo možné snadno rozpoznat sekvenci aminokyselin v proteinu bez velkého úsilí.
Sedmémetoda. Upravit
Principy a metody molekulární biologie jsou založeny především na práci s buňkami. Faktem je, že pomocí takzvané genové pistole může vědec vstřikovat deoxyribonukleovou kyselinu do buněk rostlin, zvířat i lidí. Buňky se tak mění, získávají nové kvality a funkce. Jádro a další organely jsou tímto experimentem drasticky upraveny.
Osmá metoda. Prozkoumat
Geny, které se nazývají reportérové geny, mohou být připojeny k jiným genům a pomocí této poměrně jednoduché akce studovat, co se děje uvnitř buněk. Tato metoda se také používá ke zjištění, jak jasně se geny v buňce projevují. Gen LacZ obvykle hraje roli reportéra.
Devátý způsob. Objevit
Aby bylo možné izolovat mimo jiné konkrétní gen, vědci zavádějí do buňky křenovou peroxidázu. Tam se spojí s molekulou a přenese dostatečně silný signál, který umožní vědci určit kvantitativní a kvalitativní charakteristiky buňky.
Závěr
V naší době jde věda extrémně aktivně kupředu. Zejména v oblasti biologie. Objevují se nové funkce a typy buněk, zcela nové metody molekulární biologie. Je možné, že na těchto objevech bude záviset budoucnost. A tyto objevy zase závisí na moderních metodách molekulární biologie.
