שיטות ביולוגיות-ביולוגיות של מחקר ושימוש בהן

שיטות ביולוגיות מולקולריות של מחקרלשחק תפקיד גדול ברפואה המודרנית, פליליסטית וביולוגיה. הודות להתקדמות בתחום הדנ"א והרנ"א, האדם מסוגל ללמוד את הגנום של האורגניזם, לזהות את הגורם הסיבתי של המחלה, לזהות את חומצת הגרעין הרצויה בתערובת של חומצות וכו '.

שיטות ביולוגיות מולקולריות של החקירה. מה זה?

כבר בשנות השבעים והשמונים, מדעניםלפענח את הגנום האנושי. אירוע זה נתן תנופה לפיתוח של הנדסה גנטית וביולוגיה מולקולרית. המחקר של תכונות DNA ו- RNA הוביל לכך שעכשיו ניתן להשתמש בחומצות גרעין אלה כדי לאבחן את המחלה, ללמוד גנים.

הכנת DNA ו- RNA

שיטות ביולוגיות מולקולריות של אבחוןדורשים נוכחות של חומר המוצא: לעתים קרובות יותר זה חומצות גרעין. ישנן מספר דרכים לבודד את החומרים האלה מן התאים של אורגניזמים חיים. לכל אחד מהם יש יתרונות וחסרונות שלו, ואת זה יש לקחת בחשבון בעת ​​בחירת שיטת בידוד של חומצות גרעין בצורה טהורה.

1. הכנת DNA לפי מרמור. השיטה מורכבת בטיפול בתערובת של חומרים עם אלכוהול, וכתוצאה מכך דנ"א טהור משקע. החסרון של שיטה זו הוא השימוש בחומרים אגרסיביים: פנול וכלורופורם.

2. בידוד DNA על ידי בום. החומר הבסיסי המשמש כאן הוא guiidine thiocyanate (GuSCN). זה מקדם את התצהיר של חומצה deoxyribonucleic על מצעים מיוחדים, שממנו ניתן לאסוף לאחר מכן עם חיץ מיוחד. עם זאת, GuSCN הוא מעכב של PTC, ואפילו חלק קטן ממנו, לכוד בתוך ה- DNA זירז, יכול להשפיע על מהלך התגובה שרשרת פולימראז, אשר ממלא תפקיד חשוב בעבודה עם חומצות גרעין.

3. משקעים של זיהומים. השיטה שונה מקודמותיה בכך שהמולקולות ואינן מופקדות חומצה וזוהמה dehoksiribonukleinovoy. כדי לעשות זאת, השתמש מחליפי יונים. החיסרון הוא שלא כל החומרים יכולים להתיישב.

4. מיון המוני. שיטה זו משמשת במקרים בהם אין צורך במידע מדויק על הרכב מולקולת הדנ"א, אך יש צורך לקבל נתונים סטטיסטיים כלשהם. זאת בשל העובדה כי המבנה של חומצה גרעין יכול להיפגע על ידי טיפול עם דטרגנטים, בפרט, עם אלקליות.

סיווג שיטות המחקר

כל שיטות המחקר הביולוגי המולקולריות מתחלקות לשלוש קבוצות גדולות:

1. הגברה (באמצעות מגוון של אנזימים). זה כולל PCR - פולימראז התגובה שרשרת, אשר ממלא תפקיד גדול בהרבה שיטות אבחון.

2. ללא הכינוי. קבוצה זו של שיטות קשורה ישירות לתפעול של תערובות של חומצות גרעין. דוגמאות הן 3 סוגים של סופג, הכלאה באתרו, וכו '

3. שיטות המבוססות על הכרה של אות ממולקולה בדיקה כי נקשר DNA ספציפי או בדיקה RNA. דוגמה לכך היא מערכת הכלאה במערכת היברידית לכידת מערכת (hc2).

אנזימים שניתן להשתמש בהם בשיטות ביולוגיות מולקולריות

שיטות רבות של אבחון מולקולרי כוללות שימוש במגוון רחב של אנזימים. להלן הנפוץ ביותר:

1. הגבלה - "חותך" את מולקולת הדנ"א לחלקים הדרושים.

2. פולימראז DNA - מסנתז מולקולה כפולה של חומצה deoxyribonucleic.

3. הפוך transcriptase (revertase) - משמש כדי לסנתז DNA על מטריצת רנ"א.

4. DNA ligase - אחראי על היווצרות של קשרי phosphodiester בין נוקליאוטידים.

5. exonuclease - מסיר נוקלאוטידים מן המנות סוף מולקולת חומצה דאוקסיריבונוקלאית.

PCR היא הדרך העיקרית להגביר את ה- DNA

תגובת שרשרת פולימראז (PCR) פעילמשמש ביולוגיה מולקולרית מודרנית. זוהי שיטה שבה ניתן להשיג מספר עצום של עותקים ממולקולת דנ"א אחת (הגדלת מולקולות).

הפונקציות העיקריות של PCR הן:

- אבחון מחלות;

שיבוט של דנ"א וגנים.

כדי לבצע את התגובה שרשרת פולימראזדורש את המרכיבים הבאים: מולקולת ה- DNA הראשונית, לדנ"א פולימראז thermostable (תקי או Pfu), פוספטים deoxyribonucleotide (מקורות בסיסים חנקן), פריימרים (מולקולת DNA פריימר 2 1) ומערכת חיץ עצמה, אשר רשאי לבצע את כל התגובות.

PCR מורכב משלושה שלבים: denaturation, חישול של primers ו התארכות.

1. denaturation. בטמפרטורה של 94-95 מעלות צלזיוס, שבירת קשרי המימן בין שני גדילי הדנ"א נמשכת, וכתוצאה מכך אנו מקבלים שתי מולקולות חד-שרשרת.

2. חישול של primers. בטמפרטורה של 50-60 מעלות צלזיוס, פריימרים מחוברים בקצה של מולקולות חומצה גרעין יחיד על ידי סוג של השלמה.

3. התארכות. בטמפרטורה של 72 מעלות, מתרחשת סינתזה של מולקולה כפולה של גדילה של חומצה deoxyribonucleic.

רצף DNA

שיטות ביולוגיות מולקולריות של מחקרלעתים קרובות דורשים ידע של רצף של נוקליאוטידים במולקולה של חומצה deoxyribonucleic. רצף משמש לקביעת הקוד הגנטי. אבחון מולקולרי של העתיד יהיה מבוסס על הידע המתקבל בקביעת רצף של אדם.

הסוגים הבאים של רצף נבדלים:

• רצף של מקס-גילברט;
• רצף של סאנגר;
• pyrosequencing;
• רצף nanoporous.