THE Molekulárna biológia je jedným z odvetví biológie venovaných štúdiu vzťahov medzi DNA a RNA, syntéze bielkovín a genetickým vlastnostiam prenášaným z generácie na generáciu.
Konkrétnejšie sa molekulárna biológia snaží porozumieť mechanizmom replikácie, transkripcie a translácie genetického materiálu.
Je to relatívne nový a veľmi široký študijný odbor, ktorý pokrýva aj aspekty cytológie, chémie, mikrobiológie, genetiky a biochémie.
Dejiny molekulárnej biológie
História molekulárnej biológie sa začína podozrením na prítomnosť určitého druhu materiálu v jadre bunky.
Vy nukleové kyseliny boli objavené v roku 1869 výskumníkom Johannom Friedrichom Miescherom pri analýze jadra bielych krviniek z hnisu rany. Spočiatku sa im však hovorilo nukleíny.
V roku 1953 James Watson a Francis Crick objasnili trojrozmernú štruktúru molekuly DNA, ktorá sa skladá z dvojitej špirály nukleotidov.
Na vývoj modelu použili Watson a Crick röntgenové difrakčné obrazy získané od Rosalind Franklinovej a analýzu dusíkatých báz pomocou chromatografie Erwina Chargaffa.
V roku 1958 vedci Matthew Meselson a Franklin Stahl preukázali, že DNA má replikáciu semikonzervatívne, to znamená, že novovytvorené molekuly konzervujú jeden z reťazcov molekuly, ktoré vznikol.
Vďaka týmto objavom a vylepšeniu nového vybavenia pokročili genetické štúdie v roku - výskum génov, napríklad testov otcovstva, genetických a infekčných chorôb, - iné. Všetky tieto faktory boli zásadné pre rast oblasti molekulárnej biológie.
Centrálna dogma molekulárnej biológie
Ústredná dogma molekulárnej biológie, ktorú navrhol Francis Crick v roku 1958, spočíva vo vysvetlení spôsobu prenosu informácií obsiahnutých v DNA. V súhrne vysvetľuje, že tok genetickej informácie sa vyskytuje v nasledujúcom poradí: DNA → RNA → PROTEÍNY.
To znamená, že DNA podporuje produkciu RNA (transkripcia), ktorá následne kóduje produkciu proteínov (translácia). V čase objavenia sa verilo, že tento tok nemožno zvrátiť. Dnes je známe, že enzým reverzná transkriptáza je schopný syntetizovať DNA z RNA.
Viac informácií, prečítajte si tiež:
- DNA
- RNA
- Bielkoviny
- Syntézy bielkovín
Techniky molekulárnej biológie
Hlavné techniky používané v štúdiách molekulárnej biológie sú:
- Polymerická reťazová reakcia (PCR): Táto technika sa používa na amplifikáciu kópií DNA a generovanie kópií určitých sekvencií, čo umožňuje napríklad analyzovať ich mutácie, klonovať a manipulovať s génmi.
- Gélová elektroforéza: Táto metóda sa používa na oddelenie proteínov a reťazcov DNA a RNA prostredníctvom rozdielu medzi ich hmotnosťami.
- Southern Blot: Autoradiografiou alebo autofluorescenciou umožňuje táto technika špecifikovať molekulovú hmotnosť a overiť, či je v reťazci DNA prítomná určitá sekvencia.
- Northern Blot: Táto technika umožňuje analyzovať informácie, ako napríklad umiestnenie a množstvo messengerovej RNA, zodpovedné za zasielanie informácií o DNA k syntéze proteínov v bunkách.
- Western Blot: Táto metóda sa používa na analýzu proteínov a kombinuje princípy Southern Blot a Northern Blot.
Projekt genómu
Jedným z najkomplexnejších a najambicióznejších projektov v molekulárnej biológii je projekt genómu, ktorého cieľom je zmapovať genetický kód rôznych druhov organizmov.
Za týmto účelom od 90. rokov 20. storočia vzniklo medzi krajinami niekoľko partnerstiev, ktoré prostredníctvom molekulárnej biológie a jej metód manipulácie s materiálmi genetické, bolo možné odhaliť zvláštnosti a gény prítomné v každom vlákne DNA a RNA vrátane: zvierat, rastlín, húb, baktérií a vírus.
Jedným z najreprezentatívnejších a najnáročnejších projektov bol projekt Projekt ľudského genómu. Výskum trval sedem rokov a jeho konečné výsledky boli prezentované v apríli 2003 s 99% sekvencovaním ľudského genómu a presnosťou 99,99%.