Молекулярная биология
-
История молекулярной биологии
- Молекулярная биология возникла на стыке биохимии и генетики.
- Грегор Мендель начал изучение генетики в 1866 году.
- Фридрих Мишер открыл ДНК в 1869 году.
- Феб Левен предложил полинуклеотидную модель ДНК в 1919 году.
- Эрвин Чаргафф расширил работу Левена в 1950 году.
- Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик описали двойную спиральную структуру ДНК в 1953 году.
-
Основные достижения
- Уотсон и Крик получили Нобелевскую премию в 1962 году за модель структуры ДНК.
- В 1961 году был открыт генетический код.
- В 1962-1964 годах были достигнуты успехи в понимании функций белков.
-
Эксперименты и открытия
- Эксперимент Гриффита показал горизонтальный перенос генов.
- Эксперимент Эйвери–Маклауда–Маккарти доказал, что генетическую информацию несет ДНК.
- Эксперимент Херши–Чейза подтвердил, что ДНК является причиной заражения.
-
Эксперимент Херши и Чейза
- ДНК фаговой частицы содержит информацию для синтеза фаговых частиц-потомков
- Использовали радиоактивность для мечения ДНК и белковой оболочки
- ДНК трансформирует генетический материал в клетках кишечной палочки
- Трансформированная ДНК присоединяется к ДНК кишечной палочки
-
Эксперимент Мезельсона-Шталя
- Подтвердил полуконсервативную репликацию ДНК
- Бактерии выращивали в среде с тяжелым изотопом азота
- ДНК репродуцировалась с образованием промежуточной полосы плотности
-
Современная молекулярная биология
- Новые технологии позволяют мониторить биологические процессы на атомарном уровне
- Доступ к данным секвенирования на высоких глубинах
- Молекулярные биологи-синтетики внедряют экзогенные метаболические пути
- Данные секвенирования становятся доступными и используются в различных научных областях
-
Связь с другими биологическими науками
- Молекулярная биология изучает молекулярные основы биологических явлений
- Биохимия изучает химические вещества и процессы в живых организмах
- Генетика изучает генетические различия и их влияние на организмы
- Молекулярная генетика изучает структуру и функции генов
-
Методы молекулярной биологии
- Молекулярное клонирование: выделение и перенос ДНК в плазмидный вектор
- Полимеразная цепная реакция: копирование ДНК с высокой точностью
- Гель-электрофорез: разделение молекул по размеру с помощью геля
- Брэдфордский анализ белка: определение структуры и функций белков
-
Bradford assay
- Метод количественного определения белков с использованием красителя Coomassie Brilliant Blue G-250
- Краситель меняет цвет с красно-коричневого на ярко-синий при связывании с белком
- Метод разработан в 1975 году Марион М. Брэдфорд
- Не подвержен влиянию не-белковых молекул, но чувствителен к сильным щелочным буферным агентам
-
Macromolecule blotting and probing
- Термины «северный», «западный» и «восточный» блоттинг происходят от шутки о Southern blotting
- Southern blotting используется для обнаружения специфических ДНК-последовательностей
- Northern blotting используется для изучения РНК и её экспрессии
- Western blotting используется для обнаружения и количественного анализа белков
- Eastern blotting используется для обнаружения пост-трансляционных модификаций белков
-
Microarrays
- ДНК-микромассив состоит из множества пятен на твердой подложке
- Пятна содержат одноцепочечные ДНК-олигонуклеотидные фрагменты
- Метод позволяет профилировать экспрессию генов на разных стадиях развития
- Микромассивы могут быть изготовлены из различных материалов и содержать от 100 до более 10,000 пятен
-
Allele-specific oligonucleotide
- Метод позволяет обнаруживать однонуклеотидные мутации без ПЦР или гель-электрофореза
- Короткие, меченые зонды связываются с ДНК, даже с одной нуклеотидной заменой
- Метод требует контроля для успешного эксперимента
-
Эволюция молекулярной биологии
- Новые технологии постоянно разрабатываются, старые технологии заменяются
- ДНК-электрофорез заменил методы определения размера ДНК по скорости седиментации в сахарозе
- Важно знать старые технологии, так как они могут быть полезны для решения новых задач