הגדרה של ביולוגיה מולקולרית

בין המולקולות הרבות הקיימות ביצורים חיים, כדאי להדגיש את ליפידים, פחמימות, גנים ו חלבונים. עם זאת, רוב המדענים מתמקדים מחקר בגנים ובחלבונים, שכן הראשונים מכילים את המידע הנדרש לסנתז חלבונים, המציגים רחבה מגוון של פונקציות בתוך תאים.

הדוגמה המרכזית של הביולוגיה המולקולרית

הדוגמה המרכזית של הביולוגיה המולקולרית היא מושג שהובע לראשונה לפני יותר מ-50 שנה על ידי פרנסיס קריק המגדיר את היחסים בין מקרומולקולות: DNA, RNA וחלבונים. הוא הַשׁעָרָה ראשי המתאר את התהליך בו ה-DNA מקודד לגנים בצורה ליניארית דרך ה-RNA, שהוא מעין תבנית לסינתזת חלבון.

השלב הראשון הוא שעתוק, שהוא סינתזה של RNA באמצעות אנזים המשתמש ב-DNA כתבנית לייצור פולימר ה-RNA. השלב הבא הוא תרגום, המורכב מסינתזת חלבון ממולקולת החלבון. RNA, זה קורה בריבוזומים והמולקולה שמכילה את המידע הזה היא ה-RNA שליח (mRNA). בתחילה, מסונתזים פוליפפטידים אשר חייבים להיות מחוברים זה לזה כדי ליצור חלבונים ולמלא את תפקידם בתוך התא. כדי שזה יקרה, ה-DNA צריך להתרבות, מה שמבטיח את ריבוי התאים.

הבדלים בין ביולוגיה מולקולרית, ביוכימיה וגנטיקה

יש קשר בין ביולוגיה מולקולרית, ביוכימיה וגנטיקה. שלושת הסניפים מספקים לנו מידע מפורט כיצד אורגניזמים ברמה המולקולרית, למרות שהם מתמקדים בתחומים ויישומים שונים.

חקר הביוכימיה מתמקד יותר בחומצות גרעין, שומנים, אנזימים, פחמימות, השפעות כימיות המתרחשות כאשר נתקלים בכמויות גדולות של חומר, כגון השפעות של רעלים. תחום זה משתמש בשיטות מבוססות מחקר של כימיה אורגנית

חקר הגנטיקה מתמקד בתכונות תורשתיות וכיצד שינויים בקוד הגנטי משפיעים על אורגניזם. משמעות המושג תורשתיות היא שגנטיקה נחקרת לרוב ברמת האוכלוסייה, מה שהופך אותה לתחום בקנה מידה גדול בהרבה מביולוגיה מולקולרית.

לימוד שיטות בביולוגיה מולקולרית

לאורך ההיסטוריה, כאנושות התמודדנו עם מחלות זיהומיות, שבגינן הפך הכרחי לייעל אבחנות, ושהן גם ספציפי, רגיש ומהיר, שעבורו התפתחו טכניקות ושיטות מחקר שונות במטרה למנוע, לשלוט ולטפל במחלות. מחלות.

הטכניקות הנפוצות ביותר בענף זה הן שיבוט מולקולרית, השימוש באנזים פולימראז, תגובת השרשרת, אלקטרופורזה, סופג, בין היתר. בעזרת טכניקות אלו, ביולוגים מולקולריים מסוגלים לחלץ, לבודד ולכמת את המולקולות של עניין, אם כי יש גם שיטות דיגיטליות וביואינפורמטיות המאפשרות מודלים של אלה.

ללא ספק, תגובת שרשרת הפולימראז (PCR) היא הטכניקה העיקרית המסייעת באבחון ומבוססת על יתרונות הביולוגיה המולקולרית. עם זאת, זה גם כלי שימושי מאוד במחקר. ישנן שתי גרסאות, PCR של נקודת קצה ו-PCR בזמן אמת. הראשון נותן מידע על הפעלת גנים, בעוד השני מאפשר שימוש ב-RNA כתבנית, שעתוק הפוך RNA ל-DNA משלים (cDNA) ומספק מידע על זיהוי, אפיון וכימות של חומצות גרעין.

התיאוריה מאחורי טכניקה זו היא לספק מדיום הכולל פולימראז של DNA, מגנזיום, נוקלאוטידים, אוליגונוקלאוטידים, ה-cDNA המסונתז ו-thermocycler. בסופו של דבר, ולאחר תקופות קצרות של שינויים ב טֶמפֶּרָטוּרָה, DNA דו-גדילי הולך ל:

1) דנטורציה (90 מעלות צלזיוס): הפרדה של הגדילים.
2) ניכור (50-65 מעלות צלזיוס): איחוד של האוליגונוקלאוטידים לשרשרת הבודדת.
3) הארכה (70 מעלות צלזיוס): סינתזה של גדיל חדש, למשך 20-30 מחזורים.

תחום הביולוגיה המולקולרית ממשיך לחולל מהפכה ככל שהטכנולוגיה מתקדמת ומספק לנו עוד ועוד מידע ספציפי בתחומים שונים בחיי היומיום.

הפניות

אלברטס, ב.; ג'ונסון, א.; לואיס ג'יי; רף מ.; RobertsK. ו-Walter P.: Molecular Biology of the Cell. מהדורה 6. Omega Publisher. 2014.