მოლეკულური ბიოლოგიის მეთოდების განხილვამდე აუცილებელია გავიგოთ და გავაცნობიეროთ, სულ მცირე, ყველაზე ზოგადი თვალსაზრისით, რა არის თავად მოლეკულური ბიოლოგია და რას სწავლობს იგი. ამისთვის კი მოგიწევთ კიდევ უფრო ღრმად ჩაძირვა და „გენეტიკური ინფორმაციის“ევფონიური კონცეფციის გამკლავება. და ასევე გახსოვდეთ, რა არის უჯრედი, ბირთვი, ცილები და დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა.
რა არის რა, ან საბაზისო ცოდნა
ყველა ადამიანმა, ვინც სკოლაში ბიოლოგიის საბაზისო კურსი გაიარა, უნდა იცოდეს, რომ ყველა ადამიანისა და ცხოველის სხეული შედგება ორგანოებისგან, კუნთებისგან და ძვლებისგან. და ისინი წარმოიქმნება სხვადასხვა ქსოვილებისგან, რომლებიც თავის მხრივ წარმოიქმნება უჯრედებისგან.
ჭურვი, ციტოპლაზმა, სხვადასხვა ცილები და ბირთვი ყველაზე ჩვეულებრივი უჯრედის ძირითადი კომპონენტებია. მაგრამ ინფორმაცია იმის შესახებ, თუ როგორ იქმნება და ფუნქციონირებს ცილები, მდებარეობს ბირთვში და უფრო ზუსტად, დეზოქსირიბონუკლეურში.მჟავა. სწორედ მსოფლიოში ცნობილ დნმ-ის ჯაჭვში ინახება და ინახება მონაცემები იმის შესახებ, თუ როგორ უნდა მუშაობდეს ცილები. ორგანიზმის შემდგომი განვითარება დამოკიდებულია დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის სწორ აგებულებაზე. ბიოლოგების თვალსაზრისით, არაფერია უფრო მნიშვნელოვანი. შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ადამიანის მთელი ცხოვრება დამოკიდებულია მილიარდ უმცირეს უბედურ შემთხვევაზე, რამაც შეიძლება შეცვალოს მისი გენომი.
მოლეკულური ბიოლოგია იგივეა და სწავლობს უჯრედებში მიმდინარე პროცესებს: როგორ გადადის მონაცემები დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავიდან ცილებზე, როგორ ხვდებიან ისინი თავდაპირველად, რა არის ცილების ძირითადი ფუნქციები, როგორ წარმოიქმნება ისინი.
მეოცე საუკუნის ოციანი წლებიდან მოლეკულური ბიოლოგია აქტიურად ვითარდება. მსოფლიოს წამყვანმა მეცნიერებმა თავიანთი სიცოცხლე მიუძღვნეს დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავისა და ცილების მუშაობის შესწავლას. ბევრი დამაფიქრებელი აღმოჩენა გაკეთდა. მაგალითად, მეცნიერმა ფრენსის კრიკმა სამოციანი წლების მიჯნაზე ჩამოაყალიბა მოლეკულური ბიოლოგიის ცენტრალური დოგმა. ამ კანონის არსი მდგომარეობს იმაში, რომ გენეტიკური მონაცემები გადადის დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავიდან რიბონუკლეინის მჟავაზე, იქიდან კი ცილაზე. მაგრამ პროცესი საპირისპირო მიმართულებით ვერ წავა.
მხოლოდ ოცდამეერთე საუკუნის დასაწყისთან დაიწყო მოლეკულური ბიოლოგიის ძირითადი მეთოდების ჩამოყალიბება. ამის წყალობით, მეცნიერებაში ნამდვილი მიღწევა მოხდა: მეცნიერებმა გაარკვიეს, როგორ და რისგან წარმოიქმნება დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა. ბიოლოგია და ქიმია არასოდეს ყოფილა იგივე.
მოლეკულური ბიოლოგიის მეთოდები
არსებობს ძირითადიდეზოქსირიბონუკლეინის და რიბონუკლეინის მჟავების შეცვლის გზები, ასევე მანიპულაციები ცილებთან. ბიოქიმიისა და მოლეკულური ბიოლოგიის პრინციპებისა და მეთოდების მთელი მიზანი დნმ-ისა და ცილების შესახებ რაიმე ახლის გარკვევაა.
პირველი მეთოდი. ამოჭრა
პირველად, მეცნიერებმა სრულად გააცნობიერეს, რომ მათ შეეძლოთ შეეცვალათ დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის სტრუქტურა ჯერ კიდევ მეოცე საუკუნის ორმოცდაათიან წლებში, როდესაც მათ აღმოაჩინეს ძალიან განსაკუთრებული ფერმენტი. ნობელის პრემიის ლაურეატებმა სმიტმა, ნათანსმა და არბერმა, რომლებმაც 1978 წელს იზოლირებული და გამოიყენეს ეს ცილა, მას შეზღუდვის ფერმენტი უწოდეს. ასეთი საკმაოდ მკაცრი სახელი აირჩიეს, რადგან ამ ფერმენტს ჰქონდა წარმოუდგენელი უნარი: მას შეეძლო სიტყვასიტყვით გაჭრა დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა.
მეორე მეთოდი. დაკავშირება
ხშირად, მოლეკულური ბიოლოგიის მეთოდები გამოიყენება არა მარტო, არამედ ერთმანეთთან წყვილებში. ამ სიიდან პირველი ორი მეთოდი შეიძლება იყოს მაგალითი აქ. ბიოლოგების მიზანია არა იმდენად დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის მოლეკულის იზოლირება, რამდენადაც ახალი მოლეკულის შექმნა. ეს მისია შეუცვლელია სხვა ფერმენტის: დნმ ლიგაზას გარეშე. მას შეუძლია ერთმანეთთან დააკავშიროს დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის ჯაჭვები. უფრო მეტიც, ჯაჭვები შეიძლება ეკუთვნოდეს სრულიად განსხვავებული ტიპის უჯრედებს და ეს არაფერზე იმოქმედებს.
მესამე მეთოდი. გაყოფა
ხშირად ხდება, რომ დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავას მოლეკულებს განსხვავებული სიგრძე აქვთ. ისე, რომ ამან ხელი არ შეუშალა მეცნიერთა მუშაობას, ისინი იყოფიანელექტროფორეზის ფენომენის გამოყენებით. დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის მოლეკულა ჩაეფლო გარკვეულ ნივთიერებაში და ის თვითონ ჩაეფლო ელექტრულ ველში, რომლის გავლენითაც ხდება გამოყოფა.
მეოთხე მეთოდი. გააცნობიერე არსი
ბიოქიმიის და მოლეკულური ბიოლოგიის მეთოდები განსხვავებულია. ხშირად მათი მიზანია არა გენების შეცვლა, არამედ მათი შესწავლა. დნმ-ის არსის გამოსავლენად გამოიყენება ნუკლეინის მჟავების ჰიბრიდიზაცია. ექსპერიმენტი თავისთავად ასე მიმდინარეობს: ჯერ დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა თბება. ამის გამო ჯაჭვები გათიშულია. პროცესი ორჯერ უნდა განმეორდეს ორი განსხვავებული დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავით. შემდეგ უერთდებიან ერთმანეთს, ბოლოს კი ნარევი გაცივდება. იმისდა მიხედვით, თუ რამდენად სწრაფი ან ნელი ხდება ჰიბრიდიზაცია, მეცნიერები ადგენენ, თუ როგორ არის ჩამოყალიბებული თავად დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის ჯაჭვი.
მეხუთე მეთოდი. კლონი
მოლეკულური ბიოლოგიის კვლევის მეთოდები ყოველთვის ურთიერთდაკავშირებულია, მაგრამ განსაკუთრებით ამ შემთხვევაში, რადგან სინამდვილეში კლონირება არის გენებთან მუშაობის ყველა წინა მეთოდის ერთობლიობა. პირველ რიგში, თქვენ უნდა გაყოთ დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა ნაწილებად. შემდეგ ბაქტერიები იზრდებიან სინჯარაში და შედეგად მიღებული ჯაჭვები მრავლდება მათში.
მეექვსე მეთოდი. განსაზღვრეთ
მეოცე საუკუნის ორმოცდაათიან წლებში, ბიოლოგმა შვედეთიდან, პერ ვიქტორ ედმანმა, გამოიგონა მეთოდი. მისი დახმარებით შესაძლებელი გახდა ცილაში ამინომჟავების თანმიმდევრობის ამოცნობა დიდი ძალისხმევის გარეშე.
მეშვიდემეთოდი. შეცვლა
მოლეკულური ბიოლოგიის პრინციპები და მეთოდები ძირითადად ეფუძნება უჯრედებთან მუშაობას. ფაქტია, რომ ეგრეთ წოდებული გენის იარაღის დახმარებით მეცნიერს შეუძლია დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის შეყვანა მცენარეების, ცხოველების და ადამიანების უჯრედებში. ამრიგად, უჯრედები იცვლება, იძენენ ახალ თვისებებს და ფუნქციებს. ამ ექსპერიმენტის შედეგად ბირთვი და სხვა ორგანელები მკვეთრად შეიცვალა.
მერვე მეთოდი. დათვალიერება
გენები, რომლებსაც რეპორტიორ გენებს უწოდებენ, შეიძლება სხვა გენებთან მიმაგრდეს და ამ საკმაოდ მარტივი მოქმედების დახმარებით შეისწავლოს რა ხდება უჯრედების შიგნით. ასევე, ეს მეთოდი გამოიყენება იმისთვის, რომ გაირკვეს, რამდენად ნათლად ვლინდება გენები უჯრედში. LacZ გენი ჩვეულებრივ ასრულებს რეპორტიორის როლს.
მეცხრე მეთოდი. აღმოაჩინეთ
სხვათა შორის კონკრეტული გენის იზოლირების მიზნით, მეცნიერებმა უჯრედში შეიყვანეს ცხენის პეროქსიდაზა. იქ ის ერწყმის მოლეკულას და გადასცემს საკმარისად ძლიერ სიგნალს, რომელიც მეცნიერს საშუალებას აძლევს განსაზღვროს უჯრედის რაოდენობრივი და ხარისხობრივი მახასიათებლები.
დასკვნა
ჩვენს დროში მეცნიერება უკიდურესად აქტიურად მიიწევს წინ. განსაკუთრებით ბიოლოგიის სფეროში. აღმოჩენილია უჯრედების ახალი ფუნქციები და ტიპები, მოლეკულური ბიოლოგიის სრულიად ახალი მეთოდები. შესაძლებელია, რომ მომავალი ამ აღმოჩენებზე იყოს დამოკიდებული. და ეს აღმოჩენები, თავის მხრივ, დამოკიდებულია მოლეკულური ბიოლოგიის თანამედროვე მეთოდებზე.
