לפני ששוקלים את שיטות הביולוגיה המולקולרית, יש צורך להבין ולהבין לפחות במונחים הכלליים ביותר מהי ביולוגיה מולקולרית עצמה ומה היא חוקרת. ולשם כך תצטרכו לחפור עוד יותר ולהתמודד עם המושג המהולל של "מידע גנטי". וזכור גם מה זה תא, גרעין, חלבונים וחומצה דאוקסיריבונוקלאית.
מה זה מה, או ידע בסיסי
כל האנשים שלמדו קורס ביולוגיה בסיסי בבית הספר צריכים לדעת שגופו של כל אדם וחיה מורכב מאיברים, שרירים ועצמות. ואלו נוצרות מרקמות שונות, אשר בתורן נוצרות מתאי.
קליפה, ציטופלזמה, חלבונים שונים והגרעין הם המרכיבים העיקריים של התא הרגיל ביותר. אבל המידע על האופן שבו חלבונים בנויים ומתפקדים נמצא בגרעין, וליתר דיוק, ב-deoxyribonucleicחוּמצָה. בגדיל ה-DNA המפורסם בעולם מאוחסנים ומאוחסנים הנתונים על אופן הפעולה של חלבונים. כל התפתחות נוספת של האורגניזם תלויה בבנייה הנכונה של חומצה deoxyribonucleic. מנקודת מבטם של ביולוגים, אין דבר חשוב יותר. אנו יכולים לומר שכל חייו של אדם תלויים במיליארד מהתאונות הקטנות ביותר שעלולות לשנות את הגנום שלו.
ביולוגיה מולקולרית זהה וחוקרת את התהליכים המתרחשים בתאים: איך מועברים נתונים מחומצה דאוקסיריבונוקלאית לחלבונים, איך הם מגיעים לשם בהתחלה, מה התפקידים העיקריים של חלבונים, איך הם נוצרים.
מאז שנות העשרים של המאה העשרים, הביולוגיה המולקולרית מתפתחת באופן פעיל. המדענים המובילים בעולם הקדישו את חייהם לחקר החומצה הדאוקסיריבונוקלאית ופעולת החלבונים. גילויים מרתיעים רבים התגלו. לדוגמה, המדען פרנסיס קריק, ערב שנות השישים, ניסח את הדוגמה המרכזית של הביולוגיה המולקולרית. המהות של חוק זה היא שהנתונים הגנטיים עוברים מחומצה דאוקסיריבונוקלאית לחומצה ריבונוקלאית, ומשם לחלבון. אבל התהליך לא יכול ללכת בכיוון ההפוך.
רק קרוב יותר לתחילת המאה העשרים ואחת החלה היווצרותן של השיטות העיקריות של הביולוגיה המולקולרית. הודות לכך, התרחשה פריצת דרך אמיתית במדע: מדענים גילו כיצד ומאיזה חומצה דאוקסיריבונוקלאית נוצרת. ביולוגיה וכימיה מעולם לא היו אותו הדבר שוב.
שיטות ביולוגיה מולקולרית
יש בסיסייםדרכים לשנות חומצות דאוקסיריבונוקלאית וריבונוקלאית, כמו גם מניפולציות עם חלבונים. כל המטרה של העקרונות והשיטות של ביוכימיה וביולוגיה מולקולרית היא לגלות משהו חדש על DNA וחלבונים.
השיטה הראשונה. חתוך
לראשונה, מדענים הבינו לגמרי שהם יכולים לשנות את המבנה של חומצה דאוקסיריבונוקלאית עוד בשנות החמישים הרחוקות של המאה העשרים, כאשר גילו אנזים מיוחד מאוד. חתני פרס נובל סמית', נתנס וארבר, שבידדו והשתמשו בחלבון זה ב-1978, כינו אותו אנזים ההגבלה. שם די קשה נבחר כי לאנזים הזה הייתה יכולת מדהימה: הוא יכול ממש לחתוך דרך חומצה דאוקסיריבונוקלאית.
שיטה שנייה. התחבר
לעיתים קרובות, שיטות הביולוגיה המולקולרית אינן משמשות לבד, אלא בזוגות זו עם זו. שתי השיטות הראשונות מרשימה זו יכולות לשמש כאן דוגמה. המטרה של מדענים ביולוגיים היא לא כל כך לבודד את מולקולת החומצה הדאוקסיריבונוקלאית אלא ליצור מולקולה חדשה. משימה זו הכרחית ללא אנזים נוסף: דנ א ליגאז. הוא מסוגל לחבר שרשראות של חומצה דאוקסיריבונוקלאית זו לזו. יתרה מכך, השרשראות יכולות להיות שייכות לתאים מסוגים שונים לחלוטין, וזה לא ישפיע על שום דבר.
שיטה שלישית. חלק
זה קורה לעתים קרובות שלמולקולות חומצה דאוקסיריבונוקלאית יש אורכים שונים. כדי שזה לא יפריע לעבודתם של מדענים, הם חלוקים ביניהםבאמצעות תופעת האלקטרופורזה. מולקולת חומצה דאוקסיריבונוקלאית טבולה בחומר מסוים, והיא עצמה טבולה בשדה חשמלי, שבהשפעתו מתרחשת הפרדה.
השיטה הרביעית. זיהוי המהות
שיטות של ביוכימיה וביולוגיה מולקולרית שונות. לעתים קרובות המטרה שלהם היא לא לשנות גנים, אלא לחקור אותם. על מנת לחשוף את מהות ה-DNA, נעשה שימוש בהכלאה של חומצות גרעין. הניסוי עצמו הולך כך: ראשית, חומצה דאוקסיריבונוקלאית מחוממת. בגלל זה, השרשראות מנותקות. יש לחזור על התהליך פעמיים עם שתי חומצות דיאוקסיריבונוקלאיות שונות. לאחר מכן הם משולבים אחד עם השני, ולבסוף התערובת מתקררת. תלוי באיזו מהירות או איטית הכלאה מתרחשת, מדענים מבינים כיצד נוצרת שרשרת החומצה הדאוקסיריבונוקלאית עצמה.
השיטה החמישית. שיבוט
שיטות מחקר ביולוגיה מולקולרית תמיד קשורות זו בזו, אבל במיוחד במקרה הזה, כי למעשה שיבוט הוא שילוב של כל השיטות הקודמות לעבודה עם גנים. ראשית, אתה צריך לפצל את החומצה deoxyribonucleic לחלקים. לאחר מכן, מגדלים חיידקים במבחנה, והשרשרות המתקבלות מתרבות בהם.
שיטה השישית. הגדר
בשנות החמישים של המאה העשרים, ביולוג משבדיה, פר ויקטור אדמן, המציא שיטה. בעזרתו ניתן היה לזהות בקלות את רצף חומצות האמינו בחלבון ללא מאמץ רב.
שביעיתשיטה. שנה
העקרונות והשיטות של הביולוגיה המולקולרית מבוססים בעיקר על עבודה עם תאים. העובדה היא שבעזרת אקדח הגנים כביכול, מדען יכול להזריק חומצה deoxyribonucleic לתאים של צמחים, בעלי חיים ובני אדם. כך, תאים משתנים, רוכשים איכויות ותפקודים חדשים. הגרעין ואברונים אחרים השתנו באופן דרסטי באמצעות ניסוי זה.
השיטה השמינית. חקור
גנים, הנקראים גנים מדווחים, יכולים להיות מחוברים לגנים אחרים ובעזרת הפעולה הפשוטה הזו, ללמוד מה קורה בתוך התאים. כמו כן, שיטה זו משמשת על מנת לגלות עד כמה ברור גנים באים לידי ביטוי בתא. הגן LacZ בדרך כלל משחק את התפקיד של כתב.
שיטה תשיעית. גלה
כדי לבודד גן מסוים בין היתר, מדענים מכניסים פרוקסידאז חזרת לתא. שם הוא מתחבר עם מולקולה ומשדר אות חזק מספיק המאפשר למדען לקבוע את המאפיינים הכמותיים והאיכותיים של התא.
מסקנה
בתקופתנו, המדע מתקדם בצורה אקטיבית ביותר. במיוחד בתחום הביולוגיה. פונקציות וסוגי תאים חדשים, שיטות חדשות לגמרי של ביולוגיה מולקולרית מתגלים. ייתכן שהעתיד יהיה תלוי בתגליות אלו. ותגליות אלו, בתורן, תלויות בשיטות מודרניות של ביולוגיה מולקולרית.
