Prima di considerare i metodi della biologia molecolare, è necessario capire e rendersi conto almeno in termini più generali che cos'è la biologia molecolare stessa e cosa studia. E per questo dovrai scavare ancora più a fondo e fare i conti con il concetto euforico di "informazione genetica". E ricorda anche cosa sono una cellula, un nucleo, le proteine e l'acido desossiribonucleico.
Cos'è cosa, o conoscenza di base
Tutte le persone che hanno seguito un corso di biologia di base a scuola dovrebbero sapere che il corpo di ogni persona e animale è costituito da organi, muscoli e ossa. E quelli sono formati da vari tessuti, che a loro volta sono formati da cellule.
Il guscio, il citoplasma, varie proteine e il nucleo sono i componenti principali della cellula più ordinaria. Ma le informazioni su come le proteine sono costruite e funzionano si trovano nel nucleo e, per essere più precisi, nel desossiribonucleicoacido. È nel filamento di DNA famoso in tutto il mondo che i dati su come dovrebbero funzionare le proteine sono immagazzinati e conservati. Tutto l'ulteriore sviluppo dell'organismo dipende dalla corretta costruzione dell'acido desossiribonucleico. Dal punto di vista dei biologi, niente è più importante. Possiamo dire che l'intera vita di una persona dipende da un miliardo dei più piccoli incidenti che potrebbero cambiare il suo genoma.
La biologia molecolare è la stessa e studia i processi che avvengono nelle cellule: come i dati vengono trasferiti dall'acido desossiribonucleico alle proteine, come ci arrivano inizialmente, quali sono le funzioni principali delle proteine, come si formano.
Dagli anni venti del ventesimo secolo, la biologia molecolare si è attivamente sviluppata. I principali scienziati del mondo hanno dedicato la loro vita allo studio dell'acido desossiribonucleico e al funzionamento delle proteine. Sono state fatte molte scoperte sbalorditive. Ad esempio, lo scienziato Francis Crick alla vigilia degli anni Sessanta formulò il Dogma Centrale della biologia molecolare. L'essenza di questa legge è che i dati genetici si spostano dall'acido desossiribonucleico all'acido ribonucleico e da lì alle proteine. Ma il processo non può andare nella direzione opposta.
Fu solo più vicino all'inizio del ventunesimo secolo che iniziò la formazione dei principali metodi di biologia molecolare. Grazie a ciò, si è verificata una vera svolta nella scienza: gli scienziati hanno scoperto come e da cosa si forma l'acido desossiribonucleico. Biologia e chimica non sono mai più state le stesse.
Metodi di biologia molecolare
Ci sono di basemodi per cambiare gli acidi desossiribonucleico e ribonucleico, nonché le manipolazioni con le proteine. Il punto centrale dei principi e dei metodi della biochimica e della biologia molecolare è scoprire qualcosa di nuovo sul DNA e sulle proteine.
Il primo metodo. Taglia
Per la prima volta, gli scienziati si sono resi conto che potevano cambiare la struttura dell'acido desossiribonucleico nei lontani anni Cinquanta del ventesimo secolo, quando hanno scoperto un enzima molto speciale. I premi Nobel Smith, Nathans e Arber, che hanno isolato e utilizzato questa proteina nel 1978, l'hanno soprannominata l'enzima di restrizione. Fu scelto un nome così duro perché questo enzima aveva un'abilità incredibile: poteva letteralmente tagliare l'acido desossiribonucleico.
Secondo metodo. Connetti
Spesso i metodi della biologia molecolare non vengono usati da soli, ma in coppia tra loro. I primi due metodi di questo elenco possono servire come esempio qui. L'obiettivo degli scienziati biologici non è tanto quello di isolare la molecola di acido desossiribonucleico quanto di creare una nuova molecola. Questa missione è indispensabile senza un altro enzima: la DNA ligasi. È in grado di collegare tra loro catene di acido desossiribonucleico. Inoltre, le catene possono appartenere a cellule di tipo completamente diverso, e questo non influirà su nulla.
Terzo metodo. Dividi
Succede spesso che le molecole di acido desossiribonucleico abbiano lunghezze diverse. In modo che questo non interferisca con il lavoro degli scienziati, sono divisisfruttando il fenomeno dell'elettroforesi. Una molecola di acido desossiribonucleico è immersa in una certa sostanza, ed essa stessa è immersa in un campo elettrico, sotto l'influenza del quale avviene la separazione.
Il quarto metodo. Riconosci l'essenza
I metodi di biochimica e biologia molecolare sono diversi. Spesso il loro obiettivo non è quello di cambiare i geni, ma di studiarli. Per rivelare l'essenza del DNA, viene utilizzata l'ibridazione degli acidi nucleici. L'esperimento stesso va così: in primo luogo, l'acido desossiribonucleico viene riscaldato. Per questo motivo, le catene sono disconnesse. Il processo deve essere ripetuto due volte con due diversi acidi desossiribonucleici. Quindi vengono combinati tra loro e infine il composto viene raffreddato. A seconda di quanto veloce o lenta si verifica l'ibridazione, gli scienziati capiscono come viene formulata la stessa catena dell'acido desossiribonucleico.
Il quinto metodo. Clona
I metodi di ricerca in biologia molecolare sono sempre correlati, ma soprattutto in questo caso, perché in effetti la clonazione è una combinazione di tutti i precedenti metodi di lavoro con i geni. Innanzitutto, è necessario dividere l'acido desossiribonucleico in parti. Successivamente, i batteri vengono coltivati in una provetta e le catene risultanti si moltiplicano al loro interno.
Sesto metodo. Definisci
Negli anni Cinquanta del ventesimo secolo, un biologo svedese, Per Victor Edman, escogitò un metodo. Con il suo aiuto, è stato possibile riconoscere facilmente la sequenza di aminoacidi in una proteina senza molto sforzo.
Settimometodo. Modifica
I principi ei metodi della biologia molecolare si basano principalmente sul lavoro con le cellule. Il fatto è che con l'aiuto della cosiddetta pistola genetica, uno scienziato può iniettare acido desossiribonucleico nelle cellule di piante, animali e esseri umani. Così, le cellule cambiano, acquisiscono nuove qualità e funzioni. Il nucleo e altri organelli vengono drasticamente modificati attraverso questo esperimento.
L'ottavo metodo. Esplora
I geni, che sono chiamati geni reporter, possono essere attaccati ad altri geni e, con l'aiuto di questa azione piuttosto semplice, studiare cosa sta succedendo all'interno delle cellule. Inoltre, questo metodo viene utilizzato per scoprire quanto chiaramente i geni si manifestano in una cellula. Il gene LacZ di solito svolge il ruolo di giornalista.
Nono metodo. Scopri
Per isolare un particolare gene, tra gli altri, gli scienziati introducono la perossidasi di rafano nella cellula. Lì si combina con una molecola e trasmette un segnale sufficientemente forte che consente allo scienziato di determinare le caratteristiche quantitative e qualitative della cellula.
Conclusione
Nel nostro tempo, la scienza sta andando avanti in modo estremamente attivo. Soprattutto nel campo della biologia. Si stanno scoprendo nuove funzioni e tipi di cellule, metodi completamente nuovi di biologia molecolare. È possibile che il futuro dipenda da queste scoperte. E queste scoperte, a loro volta, dipendono dai moderni metodi di biologia molecolare.
