A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
Molekulárna biológia je vedný odbor zaoberajúci sa biológiou na úrovni molekúl. Skúma zmeny v molekulárnej stavbe zložiek organizmu a ich účinky na životné procesy. Jej pole pôsobnosti sa prekrýva s inými oblasťami biológie a chémie, konkrétne najmä s genetikou a biochémiou. Molekulárna biológia sa zaoberá predovšetkým porozumením vzťahov medzi rôznymi bunkovými systémami, zahŕňajúc napríklad vzájomné vzťahy medzi DNA, RNA, proteosyntézou (tvorbou bielkovín), biosyntézou enzýmov, porozumeniu ako sú tieto interakcie regulované a skúma aj zákonitosti genetickej regulácie a genetický kód.
W.T. Astbury v odbornom časopise Nature opísal molekulárnu biológiu ako:
"...nie až tak technika ako koncepcia, koncepcia z hľadiska takzvaných jednoduchých vied s hlavnou ideou nájsť pod rozsiahlymi manifestáciami klasickej biológie zodpovedajúci molekulový plán. Zaoberá sa najmä formou biologických molekúl a.... je prevažne trojrozmerná a štruktúrna- čo však neznamená, že je iba rafináciou morfológie- musí tiež v rovnakú dobu skúmať aj vznik a funkciu."
Príbuznosť s ostatnými „molekulárnymi“ vednými odbormi biológie
Výskumníci v molekulárnej biológií využívajú techniky typické pre molekulárnu biológiu (pozri Techniky ďalej v článku), no v čoraz väčšej miere ich kombinujú s technikami a myšlienkami používanými a obsiahnutými v genetike, biochémii a biofyzike. V súčasnosti už neexistuje pevná hranica medzi týmito disciplínami ako kedysi. Nasledujúci obrázok znázorňuje jeden z možných pohľadov na vzťahy medzi biologickými odbormi:
- Biochémia je štúdium chemických látok, fyzikálnochemickej podstaty životne dôležitých procesov prebiehajúcich v živých organizmoch, ich chemickým zložením.
- Genetika je odborom biológie, ktorý skúma dedičnosť a premenlivosť. Je to aj štúdium vplyvov genetických rozdielov na organizmy, ktoré sú často zapríčinené absenciou normálnej zložky (napríklad jedného z génov). Genetika sa zaoberá sa aj štúdiom „mutantov“ – organizmov, ktorým chýba jedna alebo viac funkčných zložiek v porovnaní s normálnym fenotypom vyskytujúcim sa napríklad v prírode. Genetické interakcie, ako napríklad recesivita niektorých génov môžu zmýliť niektoré interpretácie genetických štúdií. Jednou z vedných disciplín genetiky je aj molekulárna genetika, zaoberajúca sa molekulárnou štruktúrou génov a spôsobom akým účinkujú. Vychádza z toho, že gény sú súčasťou molekúl nukleových kyselín, ktoré hrajú významnú rolu pri javoch v dedičnosti.
- Molekulárna biológia je štúdium molekulovej podstaty procesov replikácie, transkripcie a translácie genetického materiálu. Centrálna dogma molekulárnej biológie opisujúca proces transkripcie genetického materiálu a následnej translácie do proteínov, je, aj napriek tomu, že poskytuje zatiaľ len zjednodušený pohľad na molekulárnu biológiu, dobrým začiatkom pre porozumenie tejto sféry. Tento pohľad sa však neustále pretvára ako sú objavované nové skutočnosti o podstate a úlohe nukleových kyselín.
Množstvo práce v molekulárnej biológií je rozsiahle, a najmä v poslednej dobe je veľa z nej spracovávané v spojení s počítačovými vedami ako sú bioinformatika a výpočtová biológia. V čoraz väčšom počte sa na molekuly sústreďujú aj iné oblasti biológie a to buď priamo, štúdiom vzťahov molekúl v nimi skúmaných javoch, ako napríklad cytológia alebo vývojová biológia, alebo nepriamo, využívajúc techniky molekulárnej biológie napríklad v oblastiach evolučnej biológie ako sú populačná genetika a fylogenetika na odvodenie charakteristických znakov populácií alebo druhov. Dlhú tradíciu štúdia biomolekúl má aj biofyzika.
Techniky v molekulárnej biológií
Od konca 1950-tych a 1960-tych rokov sa molekuloví biológovia naučili ako charakterizovať, izolovať a manipulovať s molekulárnymi súčasťami buniek a organizmov. Tieto súčasti zahŕňajú DNA, zdroj genetickej informácie; RNA, blízka príbuzná DNA, ktorej funkcie siahajú od pôsobenia ako dočasná pracovná kópia DNA, až po štruktúrne a enzymatické funkcie ako aj pôsobenia ako funkčná a štruktúrna časť translačného aparátu; a proteíny, hlavné štruktúrne a enzymatické molekulové typy v bunkách.
Expresné klonovanie
Jednou z najzákladnejších techník molekulárnej biológie, využívanej na štúdium funkcie proteínov je expresné klonovanie. Pri tejto technike je DNA kód pre daný proteín naklonovaný (použitím PCR a/alebo reštrikčných enzýmov) dovnútra plazmidu (nazývaného tiež funkčný vektor). Súčasťou plazmidu môžu byť aj špeciálne promotéy na urýchlenie produkcie želaného proteínu.
Plazmid môže byť vložený ako dovnútra bakteriálnej, tak aj dovnútra živočíšnej bunky. Vkladanie DNA do bakteriálnej bunky sa nazýva transformácia a môže byť uskutočnené využitím niekoľkých metód vrátane elektroprorácie, mikroinjekcií a taktiež chemickou cestou. Vkladanie DNA do bunky eukaryotickej, ako napríklad do živočíšnej bunky, sa nazýva transfekcia. V súčasnosti je dostupných niekoľko rôznych transfekčných techník, napríklad transfekcia fosforečnanom vápenatým, lipozómová transfekcia alebo transfekcia s využitím špeciálnych transfekčných reagentov, akým je napríklad Fugene. DNA môže byť tiež vložená do buniek využitím vírusu ako nosiča. V takomto prípade sa technika volá virálna transdekácia a bunky sa nazývajú transdukované.
V obidvoch prípadoch, po tom, čo je DNA kód daného proteínu vložený do bunky, môže nastať jeho expresia (prejavenie sa protínu v bunke). Dostupných je mnoho systémov, napríklad niektoré promotéry a špecifické bunkovo-signálne faktory, ktoré pomáhajú expresii želaných proteínov na vysokej úrovni. Vďaka tomu môžu byť extrahované pomerne veľké množstvá proteínov z bakteriálnych alebo eukaryotických buniek. Enzematická aktivita proteínov môže byť testovaná v rôznych situáciách, proteín môže byť skryštalyzovaný, čo umožní štúdium jeho terciárnej štruktúry, alebo, vo farmaceutickom priemysle, môže byť skúmaná aktivita nových drog voči proteínom.
Polymerázová reťazová reakcia (PCR- polymeraze chain reaction)
Polymerázová reťazová reakcia je mimoriadne všestranná technika používaná na kopírovanie DNA. V skratke, PCR umožňuje kopírovať jedinú sekvenciu DNA milióny ráz, alebo ju meniť v predom určenom smere. PCR môže byť napríklad použité na vkladanie reštrikčných enzýmov, alebo na mutáciu (zmenu) jednotlivých DNA báz. PCR tiež môže byť využité pri rozhodovaní, či sa príslušný fragment DNA nachádza v cDNA knižnici.
Gélová elektroforéza
Gélová elektroforéza je jednou z hlavných nástrojov molekulárnej biológie. Jej základným princípom je, že DNA, RNA a proteíny môžu byť oddelené s využitím elektrického poľa. Pri agarózovej gélovej elektroforéze sú DNA a RNA oddeľované na základe veľkosti, ako prechádzajú cez agarózový gél. Proteíny sú oddeľované taktiež na základe veľkosti väčšinou s použitím SDS-PAGE gélu. Proteíny však môžu byť separované na základe ich elektrického náboja s využitím isoelektrického gélu.
Northern Blotting
Northernov prenos je využívaný na zisťovanie prítomnosti, neprítomnosti, relatívneho množstva špecifických RNA molekúl (slúži aj na ich relatívne porovnávanie v sade rôznych RNA vzoriek). Je to v podstate kombinácia denaturačnej RNA gélovej elektroferázy a blotu. V tomto procese prebieha separácia RNA na základe veľkosti a následne sú gély RNA prenesené na nitrocelulózový papier, kde je ich dvojitý reťazec prerobený na jednoduchý reťazec a označené sondy. Po následnom opláchnutí a osušení je každá RNA so sekvenciu komplementárnou k sekvencii sondy naviazaná na nitrocelulózový papier. Výsledky môžu byť vizualizované množstvom spôsobov závisiacich napríklad od druhu označenia, no väčšina výsledkov odhaľuje pásy, reprezentujúce zoradenie objavených RNA vo vzorke. Intenzita pásov závisí od množstva cieľovej RNA v analyzovanej vzorke. Celá procedúra je bežne využívaná na štúdium kedy a ku koľkým génovým expresiám v konkrétnom type tkaniva došlo cez meranie množstva RNA nachádzajúcej sa v rôznych vzorkách. Je to jeden zo základných nástrojov na určovanie kedy presne došlo ku génovým expresiám v živých tkanivách.
Western blotting a imunochémia
Mnoho proteínových protilátok sa dá vytvoriť vpichovaním malých množstiev proteínov do tela zvierat ako sú myši, zajace, ovce alebo somáre. Tieto protilátky môžu byť následne použité na rozmanité analytické a prípravné techniky.
Pri tomto procese sú proteíny najpv oddelené podľa veľkosti v tenkom géle vloženom medzi dvomi sklenými platňami. Táto technika sa volá SDS-PAGE (Sodium Dodecyl Sulfate Poly-Acrylamide Gel Electrophoresis). Proteíny v géle sú transferované do PVDF, nitrocelulózy, nylonu alebo inej podpornej membrány, ktorá môže byť neskôr vyšetrená roztokmi protilátok. Tie z protilátok, ktoré sa špecificky naviažu na daný proteín sa môžu zviditeľniť pomocou rôznych techník, napríklad chemoluminescenciou alebo rádioaktivitou.
Protilátky môžu byť tiež využité na vyčistenie proteínov. Protilátky ku proteínom sú vytvárané a často zoskupované do „kvapiek“. Po tom, čo sa protilátka naviaže na želaný proteín, je možné od ostatných proteínov oddeliť komplexy protilátka-proteín cez centrifugáciu. Počas tohto procesu, kvapky do ktorých sa protilátky zoskupili nesú so sebou želané proteíny zanechávajúc ostatné proteíny v roztoku. Protilátky zoskupené do priestorovej opornej živnej látky môžu eventuálne byť použité na odstránenie želaného proteínu z komplexného roztoku. Po omytí neviazaných a nešpecificky viazaných materiálov z „kvapiek“, je daný proteín vymytí zo živnej látky zvyčajne pridaním roztoku s vysokou koncentráciou soli, alebo s rôznimi hodnotami pH živnej látky.
História
Molekulárna biológia bola založená v 30. rokoch 20. storočia, ale termín bol po prvýkrát vytvorený Warrenom Weaverom v roku 1938. Warren bol v tom čase riaditeľom Prírodných vied v Rockefellerovej nadácií a veril, že biológia má prejsť obdobím významných zmien s prispením nedávnych pokrokov v odboroch ako röntgenová kryštalografia. Preto venoval množstvo peňazí (z Rockefellerovho Inštitútu) na podporu biologických odborov.
Ďalšie čítanie
- Keith Roberts, Martin Raff, Bruce Alberts, Peter Walter, Julian Lewis and Alexander Johnson, Molecular Biology of the Cell, 4th Edition, Routledge, Marec, 2002, viazaná, 1616 strán, 7.6 libier, ISBN 0-8153-3218-1
Poznámky
- ^ W.T.Astubury,
Príbuzné témy
Externé odkazy
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.
Antény
Chemické zdroje elektriny
Chladenie v elektrotechnike
Elektrická sústava automobilu
Elektrická trakcia
Elektrické prístroje
Elektrické súčiastky
Elektrické spotrebiče
Elektrické stroje
Čítanie (elektrotechnika)
Činný výkon
Štatistická dynamika
Živý vodič
Admitancia
Antiparalelné zapojenie
Asynchrónny motor
Blúdivý prúd
Bočník (elektrotechnika)
Diak (polovodičový prvok)
Displej s kvapalnými kryštálmi
Elektrická inštalácia
Elektrická rezonancia
Elektrická sila
Elektrická vodivosť
Elektrické zariadenie
Elektrický obvod
Elektrický zvonec
Elektroenergetika
Elektromer
Elektrometer
Elektromobil
Elektromotor
Elektromotorické napätie
Elektrotechnický náučný slovník
Elektrotechnika
Elektrotechnológia
Fázor
Faradayova klietka
Frekvencia (fyzika)
Graetzov mostík
Impedancia
Indukčnosť
Induktancia
Istič
Izolácia (elektrotechnika)
Izolant
Jadro vodiča
Jednobran
Jednosmerný prúd
Joulovo teplo
Katóda
Koaxiálny kábel
Kompenzácia účinníka
Konduktometria
Konektor (elektrotechnika)
Korónový výboj
Lanko (elektrotechnika)
Leptanie
Logické hradlo
Magnetická susceptibilita
Magnetizácia (veličina)
Merný elektrický odpor
Mobilné zariadenie
Napájací zdroj
Napäťový chránič
Napäťový násobič
Nortonova veta
Odpínač
Odpojovač
OLED
Olovený akumulátor
Paralelné zapojenie
Peltierov článok
Plošná hustota elektrického prúdu
Poistka (elektrotechnika)
Posuvný prúd
Prúdový chránič
Prenosové médium
Prieletový klystrón
Primárny elektrochemický článok
Reaktancia
Rekuperácia (dopravný prostriedok)
Relé
Reproduktorová výhybka
Rezistancia
Rozhranie (interface)
Sériové zapojenie
Seebeckov jav
Sekundárny elektrochemický článok
Settopbox
Skrat
Sonar
Spínač
Spínaný zdroj
Straty v mikropásikových vedeniach
Striedavý prúd
Stupeň ochrany krytom
Svetelná výbojka
Symetrizačný člen
Technická normalizácia
Tepelné relé
Tepelne vodivostný detektor
Termočlánok
Théveninova veta
Transformátor
Transformátor s fázovou reguláciou
Trojfázová sústava
Tuhá fáza (elektronika)
Tyratrón
Usmerňovač (elektrotechnika)
Uzemnenie
Uzol (vodiče)
Vírivý prúd
Výbojka
Varistor
Ventilátor
Vodič (elektrotechnika)
Voltov stĺp
Vstavaný systém
Zásuvka (elektrotechnika)
Zdroj (elektrotechnika)
Zisk antény
Text je dostupný za podmienok Creative
Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších
podmienok.
Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky
použitia.
www.astronomia.sk | www.biologia.sk | www.botanika.sk | www.dejiny.sk | www.economy.sk | www.elektrotechnika.sk | www.estetika.sk | www.farmakologia.sk | www.filozofia.sk | Fyzika | www.futurologia.sk | www.genetika.sk | www.chemia.sk | www.lingvistika.sk | www.politologia.sk | www.psychologia.sk | www.sexuologia.sk | www.sociologia.sk | www.veda.sk I www.zoologia.sk