Методы молекулярной биологии: краткое описание, особенности, принципы и результаты

До того как рассматривать методы молекулярной биологии, необходимо хотя бы в наиболее общих чертах понять и осознать, что собой представляет и что изучает сама молекулярная биология. А для этого придется копнуть еще глубже и разобраться с благозвучным понятием "генетическая информация". А также вспомнить, что такое клетка, ядро, белки и дезоксирибонуклеиновая кислота.

Что есть что, или базовые знания

Всем людям, которые проходили основной курс биологии в школе, должно быть известно, что тело каждого человека и животного состоит из органов, мышц и костей. А те образуются из различных тканей, которые в свою очередь формируются из клеток.

Молекула ДНК

Оболочка, цитоплазма, разнообразнейшие белки и ядро – основные составляющие самой обычной клетки. Но информация о том, как именно строятся и функционируют белки, находится в ядре, а если быть еще точнее, то в дезоксирибонуклеиновой кислоте. Именно во всемирно известной цепи ДНК находятся и хранятся данные о том, как должны работать белки. От правильного построения дезоксирибонуклеиновой кислоты зависит все дальнейшее развитие организма. С точки зрения биологов, нет ничего важнее. Можно сказать, что вся жизнь человека зависит от миллиарда мельчайших случайностей, которые могли бы изменить его геном.


Молекулярная биология как раз-таки и изучает процессы, которые происходят в клетках: как передаются данные из дезоксирибонуклеиновой кислоты в белки, как они изначально туда попадают, каковы основные функции белков, как они формируются.

Еще с двадцатых годов двадцатого века молекулярная биология активно развивалась. Ведущие ученые мира посвящали свои жизни изучению дезоксирибонуклеиновой кислоты и работе белков. Было совершено множество сводящих с ума открытий. Например, ученый Френсис Крик накануне шестидесятых годов сформулировал Центральную догму молекулярной биологии. Суть этого закона заключается в том, что из дезоксирибонуклеиновой кислоты генетические данные перемещаются к рибонуклеиновой кислоте, а оттуда уже в белок. Но в обратном направлении процесс идти не может.


Методы биологии

Только ближе к началу двадцать первого века началось формирование основных методов молекулярной биологии. Благодаря этому в науке произошел настоящий прорыв: ученые выяснили, каким образом и из чего формируется дезоксирибонуклеиновая кислота. Биология и химия больше никогда не были прежними.

Методы молекулярной биологии

Существуют основные способы изменения дезоксирибонуклеиновой и рибонуклеиновой кислот, а также манипуляции с белками. Вся суть принципов и методов биохимии и молекулярной биологии заключается в том, чтобы выяснить что-то новое о ДНК и белках.

Первый метод. Разрезать

Впервые ученые в полной мере осознали, что они могут менять структуру дезоксирибонуклеиновой кислоты еще в далеких пятидесятых годах двадцатого века, когда они обнаружили совершенно особенный фермент. Нобелевские лауреаты Смит, Натанс и Арбер, которые в 1978 году выделили и использовали этот белок, окрестили его рестриктазом. Такое довольно жесткое название было выбрано по той причине, что этот фермент обладал невероятной способностью: он мог в буквальном смысле разрезать дезоксирибонуклеиновую кислоту.


Бактерии внутри организма

Второй метод. Соединить

Довольно часто методы молекулярной биологии используются не по одиночке, а в паре друг с другом. Примером тут могут послужить первые два способа из данного списка. Цель ученых-биологов заключается не столько в том, чтобы вычленить молекулу дезоксирибонуклеиновой кислоты, сколько в том, чтобы создать новую молекулу. В этой миссии не обойтись без другого фермента: ДНК-лигаза. Он способен соединять цепи дезоксирибонуклеиновой кислоты друг с другом. Причем цепи могут принадлежать клеткам совершенно разных видов, и это ни на что не повлияет.

Третий метод. Разделить

Очень часто бывает, что молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты имеют разную длину. Чтобы это не мешало при работе ученых, их делят с помощью явления электрофореза. Молекулу дезоксирибонуклеиновой кислоты опускают в некую субстанцию, а ее саму погружают в электрическое поле, под воздействием которого и происходит разделение.

Код жизни

Четвертый метод. Распознать суть

Методы биохимии и молекулярной биологии бывают разными. Часто их целью стоит не изменение генов, а их изучение. Для того чтобы выявить суть ДНК, используется гибридизация нуклеиновых кислот. Сам эксперимент проходит так: сначала разогревается дезоксирибонуклеиновая кислота. Из-за этого цепи разъединяются. Процесс необходимо повторить дважды с двумя разными дезоксирибонуклеиновыми кислотами. Потом их соединяют друг с другом, а в заключение смесь охлаждают. В зависимости от того, как быстро или медленно происходит гибридизация, ученые выясняют, каким образом сформулирована сама цепь дезоксирибонуклеиновой кислоты.

Внутренний состав клетки

Пятый метод. Клонировать

Методы исследования молекулярной биологии всегда взаимосвязаны, но особенно в этом случае, ведь по сути клонирование является комбинацией всех предыдущих методов работы с генами. Сначала необходимо разделить дезоксирибонуклеиновую кислоту на части. Далее в пробирке выращиваются бактерии, и в них размножаются полученные цепи.

Шестой метод. Определить

Еще в пятидесятых годах двадцатого века биолог из Швеции Пэр Виктор Эдман придумал метод. С его помощью можно было без особенных усилий распознавать, в какой последовательности стоят аминокислоты в белке.

Седьмой метод. Модифицировать

Принципы и методы молекулярной биологии в основном базируются на работе с клетками. Дело в том, что с помощью так называемой генной пушки ученый может вводить дезоксирибонуклеиновую кислоту в клетки растений, животного и человека. Тем самым клетки меняются, приобретают новые качества и функции. Ядро и прочие органоиды кардинально модифицируются посредством этого эксперимента.

Цепи дезоксирибонуклеиновой кислоты

Восьмой метод. Исследовать

Гены, которые называют репортерными, можно присоединить к остальным генам и с помощью этого довольно простого действия исследовать то, что происходит внутри клеток. Также этот метод используют для того, чтобы выяснить, насколько ярко проявляются гены в клетке. Обычно роль репортера играет ген LacZ.

Девятый метод. Обнаружить

Для того чтобы выделить какой-то определенный ген среди прочих, ученые вводят в клетку пероксидазы хрена. Там она соединяется с молекулой и передает достаточно сильный сигнал, который позволяет ученому определить количественные и качественные характеристики клетки.

Заключение

В наше время наука чрезвычайно активно движется вперед. Особенно в сфере биологии. Открываются новые функции и виды клеток, совершенно новые методы молекулярной биологии. Вполне возможно, что будущее будет зависеть от этих открытий. А открытия эти, в свою очередь, зависят от современных методов молекулярной биологии.

Молекулярно-биологические способы исследования и их использование
Молекулярно-биологические методы исследования играют большую роль в современной медицине, криминалистике и биологии. Благодаря достижениям в области изучения ДНК и РНК, человек способен изучить геном организма, определить возбудителя заболевания, ...
далее
Какое значение биологии в медицине. Связь биологии с медициной
Медицина XXI века практически полностью основана на достижениях биологии. Группы ученых, которые занимаются такими отраслями науки, как генетика, молекулярная биология, иммунология, биотехнология, вносят свой вклад в развитие современных методов ...
далее
Молекулярная медицина: определение, особенности, «за» и «против» ...
«Медицина будущего» — так называют молекулярную медицину в настоящее время. Только представьте: вы сможете предотвратить любое наследственное заболевание еще на стадии зародыша и ваш ребенок родится абсолютно здоровым. Больше никаких «болячек по ...
далее
Биохимический метод исследования: краткое описание, особенности и ...
Биохимический метод – основной метод в биохимии из основных методов в диагностике различных заболеваний, которые вызывают нарушение обмена веществ. Именно об этом методе анализа и пойдет речь в данной статье.
далее
Метод наблюдения в биологии. Исследования в биологии
Метод наблюдения в биологии: суть, значение. Другие способы исследования науки. Роль и значение биологии, как учебной дисциплины. Современные достижения биологии.
далее

Материалы по теме: