✖


Jump to content

Молекулярная биология

(Перенаправлено из Биохимическая генетика )
«Биохимическая генетика» перенаправляется сюда. Информацию о научном журнале см. в разделе «Биохимическая генетика» (журнал) .
«Молекулярная микробиология» перенаправляется сюда. Информацию о научном журнале см. в разделе «Молекулярная миркробиология» (журнал) .
Часть серии о
Биология
Наука жизни
Ключевые компоненты
Филиалы
Исследовать
Приложения

Молекулярная биология / m ə ˈ l ɛ k j ʊ l ər / — это раздел биологии , который стремится понять молекулярные основы биологической активности внутри и между клетками , включая биомолекулярный синтез, модификацию, механизмы и взаимодействия. [1] [2] [3]

Хотя клетки и другие микроскопические структуры наблюдались в живых организмах еще в 18 веке, детальное понимание механизмов и взаимодействий, управляющих их поведением, не возникло до 20 века, когда технологии, используемые в физике и химии, продвинулись достаточно далеко, чтобы позволить их применение в биологических науках. Термин «молекулярная биология» впервые был использован в 1945 году английским физиком Уильямом Эстбери , который описал его как подход, направленный на выяснение основ биологических явлений, т.е. раскрытие физических и химических структур и свойств биологических молекул, а также их взаимодействия с другими молекулами и то, как эти взаимодействия объясняют наблюдения так называемой классической биологии, которая вместо этого изучает биологические процессы в более крупных масштабах и на более высоких уровнях организации. [4] В 1953 году Фрэнсис Крик , Джеймс Уотсон , Розалинда Франклин и их коллеги из Отделения Совета медицинских исследований Кавендишской лаборатории первыми описали модель двойной спирали химической структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), которую часто считают знаковой. событие для зарождающейся области, поскольку оно предоставило физико-химическую основу для понимания ранее туманной идеи о нуклеиновых кислотах как первичном веществе биологической наследственности. Они предложили эту структуру на основе предыдущих исследований Франклина, которые им передали Морис Уилкинс и Макс Перуц . [5] Их работа привела к открытию ДНК у других микроорганизмов, растений и животных. [6]

Область молекулярной биологии включает методы, которые позволяют ученым изучать молекулярные процессы. [7] Эти методы используются для эффективного поиска новых лекарств, диагностики заболеваний и лучшего понимания физиологии клеток. [8] Некоторые клинические исследования и медицинские методы лечения, основанные на молекулярной биологии, охватываются генной терапией , тогда как использование молекулярной биологии или молекулярно-клеточной биологии в медицине теперь называется молекулярной медициной .

История молекулярной биологии

[ редактировать ]
Основная статья: История молекулярной биологии
Описание угла в структуре ДНК
Схематическое изображение структуры ДНК Уотсона и Крика.

Молекулярная биология находится на стыке биохимии и генетики ; По мере того как эти научные дисциплины возникли и развивались в 20 веке, стало ясно, что обе они стремятся определить молекулярные механизмы, лежащие в основе жизненно важных клеточных функций. [9] Достижения молекулярной биологии тесно связаны с разработкой новых технологий и их оптимизацией. [10] Молекулярная биология была объяснена работами многих ученых, и поэтому история этой области зависит от понимания этих ученых и их экспериментов. [ нужна ссылка ]

Область генетики возникла в результате попыток понять набор правил, лежащих в основе воспроизводства и наследственности , а также природу гипотетических единиц наследственности, известных как гены . Грегор Мендель начал эту работу в 1866 году, когда он впервые описал законы наследственности, которые он наблюдал в своих исследованиях скрещивания растений гороха. [11] Одним из таких законов генетического наследования является закон сегрегации , который гласит, что диплоидные особи с двумя аллелями определенного гена передадут одну из этих аллелей своему потомству. [12] Из-за его критической работы изучение генетической наследственности обычно называют менделевской генетикой . [13]

Важнейшей вехой в молекулярной биологии стало открытие структуры ДНК . Эта работа началась в 1869 году Фридрихом Мишером , швейцарским биохимиком, который первым предложил структуру, называемую нуклеином , которая, как мы теперь знаем, представляет собой (дезоксирибонуклеиновую кислоту) или ДНК. [14] Это уникальное вещество он открыл, изучая компоненты гнойных повязок и отметив уникальные свойства «фосфорсодержащих веществ». [15] Другим заметным автором модели ДНК был Феб Левен , который предложил «полинуклеотидную модель» ДНК в 1919 году в результате своих биохимических экспериментов на дрожжах. [16] В 1950 году Эрвин Чаргафф расширил работу Левена и выяснил несколько важнейших свойств нуклеиновых кислот: во-первых, последовательность нуклеиновых кислот варьируется у разных видов. [17] Во-вторых, суммарная концентрация пуринов (аденина и гуанина) всегда равна суммарной концентрации пиримидинов (цистеина и тимина). [14] Это теперь известно как правило Чаргаффа. В 1953 году Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик опубликовали двойную спиральную структуру ДНК. [18] основаны на работах по рентгеновской кристаллографии, выполненных Розалиндой Франклин, которые были переданы им Морисом Уилкинсом и Максом Перуцем . [5] Уотсон и Крик описали структуру ДНК и высказали предположения о значении этой уникальной структуры для возможных механизмов репликации ДНК. [18] Уотсон и Крик были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1962 году вместе с Уилкинсом за предложение модели структуры ДНК. [6]

В 1961 году было продемонстрировано, что когда ген кодирует белок , три последовательных основания ДНК гена определяют каждую последующую аминокислоту белка. [19] Таким образом, генетический код представляет собой триплетный код, где каждый триплет (называемый кодоном ) определяет определенную аминокислоту. Кроме того, было показано, что кодоны не перекрываются друг с другом в последовательности ДНК, кодирующей белок, и что каждая последовательность считывается с фиксированной начальной точки.В 1962–1964 гг. за счет использования условно летальных мутантов бактериального вируса [20] Фундаментальные успехи были достигнуты в нашем понимании функций и взаимодействий белков, участвующих в механизме репликации ДНК , репарации ДНК , рекомбинации ДНК и сборке молекулярных структур. [21]

Эксперимент Гриффита

[ редактировать ]
Основная статья: Эксперимент Гриффита
Эксперимент Гриффита

В 1928 году Фредерик Гриффит обнаружил свойство вирулентности бактерий пневмококка , которое убивало лабораторных крыс. По мнению Менделя, распространенному в то время, передача генов могла происходить только от родительских клеток к дочерним. Гриффит выдвинул другую теорию, заявив, что перенос генов, происходящий у представителей одного поколения, известен как горизонтальный перенос генов (HGT). Это явление теперь называется генетической трансформацией. [22]

Эксперимент Гриффита касался бактерий пневмококка, у которых было два разных штамма: один вирулентный и гладкий, а другой авирулентный и шероховатый. Гладкий штамм имел блестящий внешний вид благодаря наличию особого типа полисахарида – капсулы полимера глюкозы и глюкуроновой кислоты. Из-за этого полисахаридного слоя бактерий иммунная система хозяина не может распознать бактерии и убивает хозяина. Другой, авирулентный, шероховатый штамм лишен этой полисахаридной капсулы и имеет тусклый, шероховатый вид. [ нужна ссылка ]

Известно, что наличие или отсутствие капсулы у штамма генетически детерминировано. Гладкие и шероховатые деформации встречаются в нескольких различных типах, таких как SI, S-II, S-III и т. д. и RI, R-II, R-III и т. д. соответственно. Все эти подтипы бактерий S и R отличаются друг от друга типом продуцируемого ими антигена. [6]

Эксперимент Эйвери-Маклауда-Маккарти

[ редактировать ]
Основная статья: Эксперимент Эйвери-Маклауда-Маккарти

Эксперимент Эйвери-Маклауда-Маккарти стал знаковым исследованием, проведенным в 1944 году и продемонстрировавшим, что ДНК, а не белок, как считалось ранее, несет генетическую информацию у бактерий. Освальд Эйвери , Колин Манро Маклауд и Маклин Маккарти использовали экстракт штамма пневмококка , который мог вызвать пневмонию у мышей. Они показали, что генетическую трансформацию бактерий можно осуществить, вводя им очищенную ДНК из экстракта. Они обнаружили, что когда переваривалась ДНК в экстракте ДНКазой , трансформация безвредных бактерий в вирулентные терялась. Это предоставило убедительные доказательства того, что ДНК является генетическим материалом, бросив вызов преобладающему мнению о том, что за это ответственны белки. Это заложило основу для последующего открытия его структуры Уотсоном и Криком.

Эксперимент Херши-Чейза

[ редактировать ]
Основная статья: эксперимент Херши-Чейза
Эксперимент Херши-Чейза

Подтверждение того, что ДНК является генетическим материалом, вызывающим инфекцию, было получено в эксперименте Херши-Чейза . они использовали кишечную палочку Для эксперимента и бактериофаг. Этот эксперимент также известен как эксперимент с блендером, поскольку кухонный блендер использовался в качестве основного прибора. Альфред Херши и Марта Чейз продемонстрировали, что ДНК, введенная фаговой частицей в бактерию, содержит всю информацию, необходимую для синтеза фаговых частиц-потомков. Они использовали радиоактивность, чтобы пометить белковую оболочку бактериофага радиоактивной серой и ДНК радиоактивным фосфором в двух разных пробирках соответственно. После смешивания бактериофага и E.coli в пробирке начинается инкубационный период, в течение которого фаг трансформирует генетический материал в клетках E.coli . Затем смесь смешивают или взбалтывают, что отделяет фаг от клеток E.coli . Всю смесь центрифугировали, осадок, содержащий клетки E.coli , проверяли и супернатант отбрасывали. палочка кишечная в клетках был обнаружен радиоактивный фосфор, что указывало на то, что трансформированный материал представлял собой ДНК, а не белковую оболочку.

Трансформированная ДНК прикрепляется к ДНК E.coli , и радиоактивность наблюдается только на ДНК бактериофага. Эта мутировавшая ДНК может быть передана следующему поколению, и появилась теория трансдукции. Трансдукция — это процесс, при котором бактериальная ДНК переносит фрагмент бактериофага и передает его следующему поколению. Это также тип горизонтального переноса генов. [6]

Эксперимент Мезельсона – Сталя

[ редактировать ]
Основная статья: эксперимент Мезельсона – Сталя
Эксперимент Мезельсона со сталью

Эксперимент Мезельсона-Шталя стал знаковым экспериментом в молекулярной биологии, который предоставил доказательства полуконсервативной репликации ДНК. Проведенный в 1958 году Мэтью Мезельсоном и Франклином Сталем эксперимент включал выращивание бактерий E. coli в среде, содержащей тяжелый изотоп азота ( 15 Н) на протяжении нескольких поколений. Это привело к тому, что вся вновь синтезированная бактериальная ДНК оказалась включенной в состав тяжелого изотопа.

После предоставления бактериям возможности размножаться в среде, содержащей нормальный азот ( 14 N) пробы были взяты в различные моменты времени. Затем эти образцы подвергали центрифугированию в градиенте плотности, в результате чего молекулы ДНК разделялись в зависимости от их плотности.

Результаты показали, что после одного поколения репликации в 14 N, ДНК образовывала полосу промежуточной плотности между плотностью чистой 15 N ДНК и чистый 14 Н ДНК. Это поддержало полуконсервативную репликацию ДНК, предложенную Уотсоном и Криком, где каждая цепь родительской молекулы ДНК служит матрицей для синтеза новой комплементарной цепи, в результате чего образуются две дочерние молекулы ДНК, каждая из которых состоит из одной родительской и одной вновь синтезированной цепи. .

Эксперимент Мезельсона-Сталя предоставил убедительные доказательства полуконсервативной репликации ДНК, которая имеет фундаментальное значение для понимания генетики и молекулярной биологии.

Современная молекулярная биология

[ редактировать ]

В начале 2020-х годов молекулярная биология вступила в золотой век, определяемый как вертикальным, так и горизонтальным техническим развитием. В вертикальном плане новые технологии позволяют в режиме реального времени отслеживать биологические процессы на атомном уровне. [23] Молекулярные биологи сегодня имеют доступ к все более доступным данным секвенирования на все более глубоких глубинах, что облегчает разработку новых методов генетических манипуляций с новыми немодельными организмами. Аналогичным образом, специалисты по синтетической молекулярной биологии будут стимулировать промышленное производство малых и макромолекул путем введения экзогенных метаболических путей в различные линии прокариотических и эукариотических клеток. [24]

Горизонтально данные секвенирования становятся все более доступными и используются во многих различных научных областях. Это будет способствовать развитию промышленности в развивающихся странах и увеличит доступность для отдельных исследователей. Аналогичным образом, эксперименты по редактированию генов CRISPR-Cas9 теперь могут быть задуманы и реализованы отдельными лицами менее чем за 10 000 долларов США на новых организмах, что будет способствовать развитию промышленных и медицинских приложений. [25]

Связь с другими биологическими науками

[ редактировать ]
Схематическая связь между биохимией , генетикой и молекулярной биологией.

В следующем списке описывается точка зрения на междисциплинарные отношения между молекулярной биологией и другими смежными областями. [26]

Хотя исследователи практикуют методы, специфичные для молекулярной биологии, обычно они комбинируются с методами генетики и биохимии . Большая часть молекулярной биологии носит количественный характер, и в последнее время значительный объем работы был выполнен с использованием таких методов информатики, как биоинформатика и вычислительная биология . Молекулярная генетика , изучение структуры и функции генов, была одной из наиболее известных областей молекулярной биологии с начала 2000-х годов. Другие разделы биологии получают информацию от молекулярной биологии, либо напрямую изучая взаимодействия молекул сами по себе, например, в клеточной биологии и биологии развития , либо косвенно, когда молекулярные методы используются для вывода об исторических атрибутах популяций или видов , как в области эволюционной биологии, такие как популяционная генетика и филогенетика . также существует давняя традиция изучения биомолекул «с нуля», или молекулярно В биофизике . [29]

Методы молекулярной биологии

[ редактировать ]
ДНК-анимация
Более обширный список белковых методов см. в разделе «Белковые методы» . Более обширный список методов нуклеиновых кислот см. в разделе « Методы нуклеиновых кислот» .

Молекулярное клонирование

[ редактировать ]
Основная статья: Молекулярное клонирование
Трансдукционное изображение

Молекулярное клонирование используется для выделения и последующего переноса интересующей последовательности ДНК в плазмидный вектор. [30] Эта технология рекомбинантной ДНК была впервые разработана в 1960-х годах. [31] В этом методе последовательность ДНК , кодирующая интересующий белок, клонируется с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) и/или ферментов рестрикции в плазмиду ( вектор экспрессии ). Плазмидный вектор обычно имеет как минимум три отличительные особенности: начало репликации, сайт множественного клонирования (MCS) и селективный маркер (обычно устойчивость к антибиотикам ). Кроме того, выше MCS находятся области промотора и сайт начала транскрипции , которые регулируют экспрессию клонированного гена.

Эту плазмиду можно вставлять как в бактериальные, так и в животные клетки. Введение ДНК в бактериальные клетки может быть осуществлено путем трансформации путем поглощения голой ДНК, конъюгации посредством межклеточного контакта или трансдукции с помощью вирусного вектора. Введение ДНК в эукариотические клетки, например клетки животных, физическими или химическими средствами называется трансфекцией . Доступно несколько различных методов трансфекции, таких как трансфекция фосфатом кальция, электропорация , микроинъекция и трансфекция липосом . Плазмида может быть интегрирована в геном , что приводит к стабильной трансфекции, или может оставаться независимой от генома и временно экспрессироваться, что называется временной трансфекцией. [32] [33]

ДНК, кодирующая интересующий белок, теперь находится внутри клетки, и теперь этот белок можно экспрессировать. Доступны различные системы, такие как индуцибельные промоторы и специфические клеточные сигнальные факторы, которые помогают экспрессировать интересующий белок на высоких уровнях. Затем из бактериальной или эукариотической клетки можно экстрагировать большие количества белка. Белок можно проверить на ферментативную активность в различных ситуациях, белок можно кристаллизовать для изучения его третичной структуры или, в фармацевтической промышленности, можно изучить активность новых лекарств против белка. [34]

Полимеразная цепная реакция

[ редактировать ]
Основная статья: Полимеразная цепная реакция

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — чрезвычайно универсальный метод копирования ДНК. определенную последовательность ДНК Короче говоря, ПЦР позволяет копировать или модифицировать заранее определенным образом. Реакция чрезвычайно мощная и в идеальных условиях может амплифицировать одну молекулу ДНК до 1,07 миллиарда молекул менее чем за два часа. ПЦР имеет множество применений, включая изучение экспрессии генов, обнаружение патогенных микроорганизмов, обнаружение генетических мутаций и введение мутаций в ДНК. [35] Метод ПЦР можно использовать для введения сайтов рестриктаз на концы молекул ДНК или для мутации определенных оснований ДНК; последний метод называется сайт-направленным мутагенезом . ПЦР также можно использовать для определения того, обнаружен ли конкретный фрагмент ДНК в библиотеке кДНК . ПЦР имеет множество разновидностей, таких как ПЦР с обратной транскрипцией ( ОТ-ПЦР ) для амплификации РНК и, в последнее время, количественная ПЦР , которая позволяет количественно измерять молекулы ДНК или РНК. [36] [37]

Двухпроцентный агарозный гель в боратном буфере, отлитый в лотке для геля.

Гель-электрофорез

[ редактировать ]
SDS-СТРАНИЦА
Основная статья: Гель-электрофорез

Гель-электрофорез — это метод разделения молекул по размеру с использованием агарозного или полиакриламидного геля. [38] Этот метод является одним из основных инструментов молекулярной биологии. Основной принцип заключается в том, что фрагменты ДНК можно разделить, пропуская через гель электрический ток: поскольку основная цепь ДНК содержит отрицательно заряженные фосфатные группы, ДНК будет мигрировать через агарозный гель в направлении положительного конца тока. [38] Белки также можно разделить по размеру с помощью геля SDS-PAGE или по размеру и их электрическому заряду с помощью так называемого 2D-гель-электрофореза . [39]

Белки, окрашенные на геле PAGE красителем Кумасси синим.

Белковый анализ Брэдфорда

[ редактировать ]
Основная статья: Анализ белка по Брэдфорду

Анализ Брэдфорда — это метод молекулярной биологии, который позволяет быстро и точно определить количество белковых молекул, используя уникальные свойства красителя Coomassie Brilliant Blue G-250. [40] Кумасси синий претерпевает видимый сдвиг цвета от красновато-коричневого до ярко-синего при связывании с белком. [40] В нестабильном катионном состоянии кумасси синий имеет фоновую длину волны 465 нм и имеет красновато-коричневый цвет. [41] Когда кумасси синий связывается с белком в кислом растворе, длина волны фона смещается до 595 нм, и краситель приобретает ярко-синий цвет. [41] Белки, участвующие в анализе, связываются с кумасси синим примерно за 2 минуты, а комплекс белок-краситель стабилен в течение примерно часа, хотя рекомендуется измерять поглощение в течение 5–20 минут после начала реакции. [40] Концентрацию белка в анализе Брэдфорда можно затем измерить с помощью спектрофотометра видимого света , поэтому для этого не требуется обширное оборудование. [41]

Этот метод был разработан в 1975 году Мэрион М. Брэдфорд и позволил значительно быстрее и точнее проводить количественный анализ белка по сравнению с предыдущими методами: процедурой Лоури и биуретовым анализом. [40] В отличие от предыдущих методов, анализ Брэдфорда не подвержен влиянию нескольких небелковых молекул, включая этанол, хлорид натрия и хлорид магния. [40] Однако он подвержен влиянию сильных щелочных буферных агентов, таких как додецилсульфат натрия (SDS). [40]

Блоттинг и зондирование макромолекул

[ редактировать ]

Термины нозерн- , вестерн- и восточный блоттинг произошли от того, что первоначально было шуткой молекулярной биологии, которая разыграла термин Саузерн-блоттинг после метода, описанного Эдвином Саузерн для гибридизации блоттинга ДНК. Патрисия Томас, разработчик РНК-блоттинга, который затем стал известен как нозерн-блоттинг , на самом деле не использовала этот термин. [42]

Саузерн-блоттинг

[ редактировать ]
Основная статья: Саузерн-блот

Названный в честь своего изобретателя, биолога Эдвина Саузерна , Саузерн-блоттинг представляет собой метод исследования наличия определенной последовательности ДНК в образце ДНК. Образцы ДНК до или после расщепления ферментом рестрикции (рестрикционной эндонуклеазой) разделяются с помощью гель-электрофореза, а затем переносятся на мембрану путем блоттинга посредством капиллярного действия . Затем мембрану подвергают воздействию меченого ДНК-зонда, который имеет последовательность оснований, комплементарную последовательности интересующей ДНК. [43] Саузерн-блоттинг реже используется в лабораторных исследованиях из-за способности других методов, таких как ПЦР , обнаруживать определенные последовательности ДНК в образцах ДНК. Однако эти блоты все еще используются для некоторых приложений, таких как измерение количества копий трансгена у трансгенных мышей или при конструировании с нокаутом генов линий эмбриональных стволовых клеток . [29]

Нозерн-блоттинг

[ редактировать ]
Основная статья: Нозерн-блот
Нозерн-блот-диаграмма

Нозерн-блоттинг используется для изучения присутствия специфических молекул РНК в качестве относительного сравнения между набором различных образцов РНК. По сути, это комбинация денатурирующего гель-электрофореза РНК и блоттинга . В этом процессе РНК разделяется по размеру, а затем переносится на мембрану, которая затем исследуется меченым комплементом интересующей последовательности. Результаты можно визуализировать различными способами в зависимости от используемой метки; однако большинство из них приводит к обнаружению полос, отражающих размеры РНК, обнаруженной в образце. Интенсивность этих полос связана с количеством целевой РНК в анализируемых образцах. Эта процедура обычно используется для изучения того, когда и в каком объеме происходит экспрессия генов, путем измерения того, сколько этой РНК присутствует в различных образцах, при условии, что посттранскрипционная регуляция не происходит и что уровни мРНК отражают пропорциональные уровни соответствующего белка, находящегося в организме. произведено. Это один из основных инструментов для определения того, в какое время и при каких условиях определенные гены экспрессируются в живых тканях. [44] [45]

Вестерн-блоттинг

[ редактировать ]
Основная статья: Вестерн-блоттинг

Вестерн-блоттинг — это метод, с помощью которого можно обнаружить определенные белки из смеси белков. [46] Вестерн-блоттинг можно использовать для определения размера выделенных белков, а также для количественной оценки их экспрессии. [47] При вестерн-блоттинге белки сначала разделяются по размеру в тонком геле, зажатом между двумя стеклянными пластинами, с помощью метода, известного как SDS-PAGE . Белки в геле затем переносятся на поливинилиденфторид (ПВДФ), нитроцеллюлозу, нейлон или другую опорную мембрану. Эту мембрану затем можно исследовать растворами антител . Антитела, которые специфически связываются с интересующим белком, затем можно визуализировать с помощью различных методов, включая цветные продукты, хемилюминесценцию или авторадиографию . Часто антитела метят ферментами. Когда хемилюминесцентный субстрат подвергается воздействию фермента, это позволяет его обнаружить. Использование методов вестерн-блоттинга позволяет не только обнаруживать, но и проводить количественный анализ. Методы, аналогичные вестерн-блоттингу, можно использовать для прямого окрашивания специфических белков в живых клетках или тканей . срезах [46] [48]

Восточный блоттинг

[ редактировать ]
Основная статья: Восточный блот

Метод восточного блоттинга используется для обнаружения посттрансляционной модификации белков. Белки, нанесенные на мембрану из ПВДФ или нитроцеллюлозы, исследуются на наличие модификаций с использованием определенных субстратов. [49]

Микрочипы

[ редактировать ]
Основная статья: ДНК-микрочип
Продолжительность: 1 минута 11 секунд.
Печатается микрочип ДНК
Гибридизация цели для зондирования

Микрочип ДНК представляет собой совокупность пятен, прикрепленных к твердой основе, такой как предметное стекло микроскопа , где каждое пятно содержит один или несколько фрагментов одноцепочечных олигонуклеотидов ДНК . Массивы позволяют наносить большое количество очень маленьких (диаметром 100 микрометров) пятен на одно предметное стекло. Каждое пятно содержит молекулу фрагмента ДНК, комплементарную одной последовательности ДНК . Вариант этого метода позволяет оценить экспрессию генов организма на определенной стадии развития ( профилирование экспрессии ). В этом методе РНК в ткани выделяется и преобразуется в меченую комплементарную ДНК (кДНК). Затем эта кДНК гибридизуется с фрагментами матрицы, и можно провести визуализацию гибридизации. Поскольку можно создать несколько массивов с одинаковым положением фрагментов, они особенно полезны для сравнения экспрессии генов в двух разных тканях, таких как здоровая и раковая ткань. Кроме того, можно измерить, какие гены экспрессируются и как эта экспрессия меняется со временем или под воздействием других факторов.Существует много разных способов изготовления микрочипов; наиболее распространенными являются кремниевые чипы, предметные стекла с пятнами диаметром около 100 микрометров, индивидуальные матрицы и матрицы с более крупными пятнами на пористых мембранах (макрочипы). В одном массиве может быть от 100 до более 10 000 мест. Массивы также можно создавать с использованием других молекул, помимо ДНК. [50] [51] [52] [53]

Аллель-специфический олигонуклеотид

[ редактировать ]
Основная статья: Аллель-специфический олигонуклеотид

Аллель-специфический олигонуклеотид (АСО) — это метод, который позволяет обнаруживать мутации одного основания без необходимости ПЦР или гель-электрофореза. Короткие (длиной 20–25 нуклеотидов) меченые зонды подвергаются воздействию нефрагментированной целевой ДНК, гибридизация происходит с высокой специфичностью из-за короткой длины зондов, и даже изменение одного основания будет препятствовать гибридизации. Затем целевую ДНК промывают и удаляют меченые зонды, которые не гибридизовались. Затем целевую ДНК анализируют на наличие зонда с помощью радиоактивности или флуоресценции. В этом эксперименте, как и в большинстве методов молекулярной биологии, необходимо использовать контроль, чтобы обеспечить успешное экспериментирование. [54] [55]

В молекулярной биологии процедуры и технологии постоянно развиваются, а старые технологии отказываются от них. Например, до появления гель-электрофореза ДНК ( агарозы или полиакриламида ) размер молекул ДНК обычно определялся по скорости седиментации в градиентах сахарозы - медленный и трудоемкий метод, требующий дорогостоящего оборудования; до градиентов сахарозы вискозиметрию использовали . Помимо исторического интереса, часто стоит знать и о старых технологиях, поскольку иногда бывает полезно решить другую новую проблему, для которой новая техника непригодна. [56]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Морган Д., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2014). Молекулярная биология клетки, шестое издание . Гирляндная наука. стр. 1–10. ISBN  978-1-317-56375-4 .
  2. ^ Гэннон Ф (февраль 2002 г.). «Молекулярная биология — что в названии?» . Отчеты ЭМБО . 3 (2): 101. doi : 10.1093/embo-reports/kvf039 . ПМЦ   1083977 . ПМИД   11839687 .
  3. ^ «Молекулярная биология – Последние исследования и новости | Природа» . Nature.com . Проверено 7 ноября 2021 г.
  4. ^ Эстбери, WT (июнь 1961 г.). «Молекулярная биология или ультраструктурная биология?» . Природа . 190 (4781): 1124. Бибкод : 1961Natur.190.1124A . дои : 10.1038/1901124a0 . ISSN   1476-4687 . ПМИД   13684868 . S2CID   4172248 .
  5. ^ Перейти обратно: а б «Розалинда Франклин: решающий вклад» . Nature.com .
  6. ^ Перейти обратно: а б с д Верма, PS (2004). Клеточная биология, генетика, молекулярная биология, эволюция и экология . С. Чанд и компания. ISBN  81-219-2442-1 . OCLC   1045495545 . [ нужна страница ]
  7. ^ Моранж, Мишель (2016). «История молекулярной биологии». Энциклопедия наук о жизни . стр. 1–8. дои : 10.1002/9780470015902.a0003079.pub3 . ISBN  978-0-470-01617-6 .
  8. ^ Белло, Элизабет А.; Швинн, Дебра А. (1 декабря 1996 г.). «Молекулярная биология и медицина: учебник для клинициста» . Анестезиология . 85 (6): 1462–1478. дои : 10.1097/00000542-199612000-00029 . ISSN   0003-3022 . ПМИД   8968195 . S2CID   29581630 .
  9. ^ Моранж, Мишель (июнь 2021 г.). История биологии . Издательство Принстонского университета. ISBN  978-0-691-18878-2 . OCLC   1184123419 . [ нужна страница ]
  10. ^ Филдс, Стэнли (28 августа 2001 г.). «Взаимодействие биологии и технологии» . Труды Национальной академии наук . 98 (18): 10051–10054. дои : 10.1073/pnas.191380098 . ISSN   0027-8424 . ПМК   56913 . ПМИД   11517346 .
  11. ^ Эллис, Т. Х. Ноэль; Хофер, Джули М.И.; Тиммерман-Вон, Гейл М.; Койн, Кларис Дж.; Хелленс, Роджер П. (ноябрь 2011 г.). «Мендель, 150 лет спустя». Тенденции в науке о растениях . 16 (11): 590–596. Бибкод : 2011TPS....16..590E . doi : 10.1016/j.tplants.2011.06.006 . ПМИД   21775188 .
  12. ^ «12.3C: Закон сегрегации Менделя» . Свободные тексты по биологии . 12 июля 2018 г. Проверено 18 ноября 2021 г.
  13. ^ «Менделевское наследование» . Genome.gov . Проверено 18 ноября 2021 г.
  14. ^ Перейти обратно: а б Молись, Л (2008). «Открытие структуры и функции ДНК: Уотсон и Крик» . Природное образование . 1 (1):100 . Проверено 21 июня 2024 г.
  15. ^ Джордж., Вольф (2003). Фридрих Мишер: человек, открывший ДНК . OCLC   907773747 . [ нужна страница ]
  16. ^ Левен, Пенсильвания (1919). «Строение нуклеиновой кислоты дрожжей» . Журнал биологической химии . 43 (2): 379–382. дои : 10.1016/s0021-9258(18)86289-5 . ISSN   0021-9258 .
  17. ^ Чаргафф, Эрвин (июнь 1950 г.). «Химическая специфичность нуклеиновых кислот и механизм их ферментативной деградации». Эксперименты . 6 (6): 201–209. дои : 10.1007/bf02173653 . ПМИД   15421335 . S2CID   2522535 .
  18. ^ Перейти обратно: а б Уотсон, доктор медицинских наук ; Крик, FHC (апрель 1953 г.). «Молекулярная структура нуклеиновых кислот: структура нуклеиновой кислоты дезоксирибозы» . Природа . 171 (4356): 737–738. Бибкод : 1953Natur.171..737W . дои : 10.1038/171737a0 . ISSN   1476-4687 . ПМИД   13054692 . S2CID   4253007 .
  19. ^ Крик, ФХК; Барнетт, Лесли; Бреннер, С.; Уоттс-Тобин, Р.Дж. (1961). «Общая природа генетического кода белков». Природа . 192 (4809). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 1227–1232. Бибкод : 1961Natur.192.1227C . дои : 10.1038/1921227a0 . ISSN   0028-0836 . ПМИД   13882203 . S2CID   4276146 .
  20. ^ Эпштейн, Р.Х.; Болле, А.; Стейнберг, CM; Келленбергер, Э.; Бой де ла Тур, Э.; и др. (1 января 1963 г.). «Физиологические исследования условно-летальных мутантов бактериофага T4D». Симпозиумы Колд-Спринг-Харбор по количественной биологии . 28 . Лаборатория Колд-Спринг-Харбор: 375–394. дои : 10.1101/sqb.1963.028.01.053 . ISSN   0091-7451 .
  21. ^ Эдгар, Боб (1 октября 2004 г.). «Геном бактериофага Т4» . Генетика . 168 (2): 575–582. дои : 10.1093/генетика/168.2.575 . ISSN   1943-2631 . ПМЦ   1448817 . ПМИД   15514035 .
  22. ^ Рэйвенхолл, Мэтт; Шкунка, Нивес; Лассаль, Флоран; Дессимо, Кристоф (май 2015 г.). «Вывод о горизонтальном переносе генов» . PLOS Вычислительная биология . 11 (5): e1004095. Бибкод : 2015PLSCB..11E4095R . дои : 10.1371/journal.pcbi.1004095 . ПМЦ   4462595 . ПМИД   26020646 .
  23. ^ Моджири, Сохейл; Исбанер, Себастьян; Мюле, Штеффен; Чан, Хончже; Бэ, Альберт Иоганн; Грегор, Инго; Голами, Азам; Голами, Азам; Эндерляйн, Йорг (01 июня 2021 г.). «Быстрая многоплоскостная фазово-контрастная микроскопия выявляет крутильную динамику при движении жгутиков» . Биомедицинская оптика Экспресс . 12 (6): 3169–3180. дои : 10.1364/BOE.419099 . ISSN   2156-7085 . ПМК   8221972 . ПМИД   34221652 .
  24. ^ ван Вармердам, Т. «Ресурсы лаборатории молекулярной биологии» . Вашбиохелпер.com .
  25. ^ ван Вармердам, Т. «Ресурсы лаборатории молекулярной биологии» . Вашбиохелпер.com .
  26. ^ Лодиш Х., Берк А., Зипурски С.Л., Мацудайра П., Балтимор Д., Дарнелл Дж. (2000). Молекулярно-клеточная биология (4-е изд.). Нью-Йорк: Книги Scientific American. ISBN  978-0-7167-3136-8 .
  27. ^ Берг, Джереми (2002). Биохимия . Тимочко, Джон Л.; Страйер, Люберт (5-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN  0-7167-3051-0 . OCLC   48055706 .
  28. ^ Справочник, Дом генетики. «Помогите мне понять генетику» . Домашний справочник по генетике . Проверено 31 декабря 2016 г.
  29. ^ Перейти обратно: а б Тянь Дж, изд. (2013). Молекулярная визуализация: основы и приложения . Springer-Verlag Berlin & Heidelberg GmbH & Co. K. p. 542. ИСБН  9783642343032 . Проверено 8 июля 2019 г.
  30. ^ «Основы молекулярного клонирования – прошлое, настоящее и будущее | NEB» . www.neb.com . Проверено 25 ноября 2021 г.
  31. ^ «Основы молекулярного клонирования – прошлое, настоящее и будущее | NEB» . www.neb.com . Проверено 4 ноября 2021 г.
  32. ^ Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. Выделение, клонирование и секвенирование ДНК . Проверено 31 декабря 2016 г.
  33. ^ Лессард, Джулиана К. (1 января 2013 г.). «Молекулярное клонирование». Лабораторные методы в энзимологии: ДНК . Том. 529. стр. 85–98. дои : 10.1016/B978-0-12-418687-3.00007-0 . ISBN  978-0-12-418687-3 . ISSN   1557-7988 . ПМИД   24011038 .
  34. ^ Кокате С., Джалалпур СС, Хуракадле П.Дж. (2016). Учебник фармацевтической биотехнологии . Клонирование выражений. Эльзевир. п. 125. ИСБН  9788131239872 . Проверено 8 июля 2019 г.
  35. ^ Ленстра, Дж. А. (июль 1995 г.). «Применение полимеразной цепной реакции в науках о жизни» . Клеточная и молекулярная биология (Нуази-Ле-Гран, Франция) . 41 (5): 603–614. ISSN   0145-5680 . ПМИД   7580841 .
  36. ^ «Полимеразная цепная реакция (ПЦР)» . Национальный центр биотехнологической информации . Национальная медицинская библиотека США . Проверено 31 декабря 2016 г.
  37. ^ «Информационный бюллетень о полимеразной цепной реакции (ПЦР)» . Национальный институт исследования генома человека (NHGRI) . Проверено 31 декабря 2016 г.
  38. ^ Перейти обратно: а б Ли, Пей Юн; Костумбрадо, Джон; Сюй, Чжи-Юань; Ким, Ён Хун (20 апреля 2012 г.). «Электрофорез в агарозном геле для разделения фрагментов ДНК» . Журнал визуализированных экспериментов (62): 3923. doi : 10.3791/3923 . ISSN   1940-087X . ПМЦ   4846332 . ПМИД   22546956 .
  39. ^ Ли П.Ю., Костумбрадо Дж., Сюй С.И., Ким Ю.Х. (апрель 2012 г.). «Электрофорез в агарозном геле для разделения фрагментов ДНК» . Журнал визуализированных экспериментов (62). дои : 10.3791/3923 . ПМЦ   4846332 . ПМИД   22546956 .
  40. ^ Перейти обратно: а б с д и ж Брэдфорд, Мэрион М. (май 1976 г.). «Быстрый и чувствительный метод количественного определения микрограммов белка, использующий принцип связывания белка с красителем». Аналитическая биохимия . 72 (1–2): 248–254. дои : 10.1016/0003-2697(76)90527-3 . ПМИД   942051 . S2CID   4359292 .
  41. ^ Перейти обратно: а б с «Определение белка по методу Брэдфорда» . www.ruf.rice.edu . Проверено 8 ноября 2021 г.
  42. ^ Томас П.С. (сентябрь 1980 г.). «Гибридизация денатурированной РНК и небольших фрагментов ДНК, перенесенных на нитроцеллюлозу» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 77 (9): 5201–5. Бибкод : 1980PNAS...77.5201T . дои : 10.1073/pnas.77.9.5201 . ПМК   350025 . ПМИД   6159641 .
  43. ^ Браун, Терри (1993). «Южный блоттинг». Современные протоколы в иммунологии . 6 : Блок 10.6А. дои : 10.1002/0471142735.im1006as06 . ПМИД   18432697 .
  44. ^ Йозефсен, Кнуд; Нильсен, Хенрик (2011). «Нозерн-блоттинг-анализ». РНК . Методы молекулярной биологии. Том. 703. С. 87–105. дои : 10.1007/978-1-59745-248-9_7 . ISBN  978-1-58829-913-0 . ПМИД   21125485 .
  45. ^ Он С.Л., Грин Р. (1 января 2013 г.). «Нозерн-блоттинг». Лабораторные методы в энзимологии: РНК . Том. 530. стр. 75–87. дои : 10.1016/B978-0-12-420037-1.00003-8 . ISBN  978-0-12-420037-1 . ПМК   4287216 . ПМИД   24034315 .
  46. ^ Перейти обратно: а б Махмуд Т., Ян ПК (сентябрь 2012 г.). «Вестерн-блоттинг: техника, теория и устранение неполадок» . Североамериканский журнал медицинских наук . 4 (9): 429–34. дои : 10.4103/1947-2714.100998 . ПМЦ   3456489 . ПМИД   23050259 .
  47. ^ «Вестерн-блоттинг | Изучайте науку в Scitable» . www.nature.com . Проверено 25 ноября 2021 г.
  48. ^ Куриен Б.Т., Скофилд Р.Х. (апрель 2006 г.). «Вестерн-блоттинг». Методы . 38 (4): 283–93. дои : 10.1016/j.ymeth.2005.11.007 . ПМИД   16483794 .
  49. ^ Томас С., Тирумалапура Н., Кроссли Э.К., Исмаил Н., Уокер Д.Х. (июнь 2009 г.). «Модификации антигенных белков при эрлихиях» . Иммунология паразитов . 31 (6): 296–303. дои : 10.1111/j.1365-3024.2009.01099.x . ПМЦ   2731653 . ПМИД   19493209 .
  50. ^ «Микроматрицы» . Национальный центр биотехнологической информации . Национальная медицинская библиотека США . Проверено 31 декабря 2016 г.
  51. ^ Бамгарнер, Роджер (2013). «Обзор ДНК-микрочипов: типы, применение и их будущее» . Современные протоколы молекулярной биологии . 101 : Блок 22.1. дои : 10.1002/0471142727.mb2201s101 . ПМК   4011503 . ПМИД   23288464 .
  52. ^ Говиндараджан Р., Дурайян Дж., Калияппан К., Паланисами М. (август 2012 г.). «Микрочип и его применение» . Журнал фармации и биологических наук . 4 (Приложение 2): S310-2. дои : 10.4103/0975-7406.100283 . ПМЦ   3467903 . ПМИД   23066278 .
  53. ^ Тарка А.Л., Ромеро Р., Драгичи С. (август 2006 г.). «Анализ экспериментов на микрочипах по профилированию экспрессии генов» . Американский журнал акушерства и гинекологии . 195 (2): 373–88. дои : 10.1016/j.ajog.2006.07.001 . ПМЦ   2435252 . ПМИД   16890548 .
  54. ^ Ченг Л., Чжан Д.И., ред. (2008). Молекулярно-генетическая патология . Тотова, Нью-Джерси: Хумана. п. 96. ИСБН  978-1-59745-405-6 . Проверено 31 декабря 2016 г.
  55. ^ Леонард Д.Г. (2016). Молекулярная патология в клинической практике . Спрингер. п. 31. ISBN  978-3-319-19674-9 . Проверено 31 декабря 2016 г.
  56. ^ Тянь Дж, изд. (2013). Молекулярная визуализация: основы и приложения . Springer-Verlag Berlin & Heidelberg GmbH & Co.K. стр. 550, 552. ISBN.  9783642343032 . Проверено 8 июля 2019 г.

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Ресурсы библиотеки о
Молекулярная биология
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Molecular_biology&oldid=1235925136"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 1f19a1ab14ef8b4eaf43ef1041bcbaaf__1721592120
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/1f/af/1f19a1ab14ef8b4eaf43ef1041bcbaaf.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Molecular biology - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)