НА Молекулярна биология е един от клоновете на Биологията, посветен на изучаването на връзките между ДНК и РНК, синтеза на протеини и генетичните характеристики, предавани от поколение на поколение.
По-конкретно, молекулярната биология се стреми да разбере механизмите на репликация, транскрипция и транслация на генетичен материал.
Това е сравнително нова и много широка област на изследване, която също обхваща аспекти на цитологията, химията, микробиологията, генетиката и биохимията.
История на молекулярната биология
Историята на молекулярната биология започва с подозрение за някакъв вид материал, присъстващ в клетъчното ядро.
Вие нуклеинова киселина са открити през 1869 г. от изследователя Йохан Фридрих Мишер при анализ на ядрото на белите кръвни клетки от гной от рани. Първоначално обаче те се наричали нуклеини.
През 1953 г. Джеймс Уотсън и Франсис Крик изясняват триизмерната структура на молекулата на ДНК, която се състои от двойна спирала от нуклеотиди.
За да разработят модела, Уотсън и Крик използваха рентгенови дифракционни изображения, получени от Розалинд Франклин и анализ на азотни основи чрез хроматография на Ервин Чаргаф.
През 1958 г. изследователите Матю Меселсън и Франклин Щал демонстрират, че ДНК има репликация полуконсервативен, т.е. новообразуваните молекули запазват една от веригите на молекулата, която възникнали.
С тези открития и усъвършенстването на новото оборудване, генетичните изследвания напреднаха през изследвания върху гени, от тестове за бащинство, генетични и инфекциозни заболявания, сред други. Всички тези фактори бяха от основно значение за растежа на областта на молекулярната биология.
Централна догма на молекулярната биология
Централната догма на молекулярната биология, предложена от Франсис Крик през 1958 г., се състои в обяснение как се предава информацията, съдържаща се в ДНК. В обобщение той обяснява, че потокът от генетична информация протича в следната последователност: ДНК → РНК → ПРОТЕИНИ.
Това означава, че ДНК насърчава производството на РНК (транскрипция), която от своя страна кодира производството на протеини (транслация). По време на откритието се е смятало, че този поток не може да бъде обърнат. Днес е известно, че ензимът обратна транскриптаза е способен да синтезира ДНК от РНК.
Научете повече, прочетете също:
- ДНК
- РНК
- Протеини
- Синтез на протеини
Техники за молекулярна биология
Основните техники, използвани в изследванията на молекулярната биология, са:
- Полимеразна верижна реакция (PCR): Тази техника се използва за увеличаване на копия на ДНК и генериране на копия на определени последователности, което позволява например анализ на мутации, клониране и манипулиране на гени.
- Гел електрофореза: Този метод се използва за разделяне на протеини и ДНК и РНК вериги, чрез разликата между техните маси.
- Южно петно: Чрез авторадиография или автофлуоресценция, тази техника дава възможност да се определи молекулната маса и да се провери дали определена последователност присъства в нишка на ДНК.
- Северно петно: Тази техника позволява да се анализира информация, като местоположението и количеството на пратеника РНК, отговорен за изпращането на ДНК информация за синтеза на протеини в клетките.
- Западно петно: Този метод се използва за анализ на протеини и съчетава принципите на Southern Blot и Northern Blot.
Проект за геном
Един от най-изчерпателните и амбициозни проекти в молекулярната биология е проектът за геном, който има за цел да картографира генетичния код на различни видове организми.
За тази цел от 90-те години на миналия век между страните са създадени няколко партньорства, така че чрез молекулярната биология и нейните техники за обработка на материали генетично, беше възможно да се разкрият особеностите и гените, присъстващи във всяка верига на ДНК и РНК, включително: животни, растения, гъби, бактерии и вирус.
Един от най-представителните и предизвикателни проекти беше Проект „Човешки геном“. Изследването продължи седем години и крайните му резултати бяха представени през април 2003 г. с 99% от секвенирания човешки геном и 99,99% точност.
