Молекулярна біологія

Молекуля́рна біоло́гія — галузь біології, яка вивчає біологічні процеси на рівні біополімерів: нуклеїнових кислот і білків та їхніх надмолекулярних структур.

Фундаментальними завданнями молекулярної біології є: встановлення молекулярних механізмів основних біологічних процесів, як-от відтворення та реалізація генетичної інформації, біосинтез білків та інших процесів, зумовлених структурно-функціональними властивостями і взаємодією нуклеїнових кислот і білків, а також вивчення регуляторних механізмів даних процесів.

Напрямки досліджень

Основні напрямки досліджень:

• Організація макромолекул та надмолекулярних утворень, що зумовлюють такі специфічні ознаки живої матерії, як: саморегулювання систем, спадковість, мінливість, ріст і розвиток.
• Молекулярні механізми процесів у клітині: біосинтез ДНК, синтез РНК на матричній ДНК, біосинтез білків на рибосомах, мембранний транспорт, ферментативний каталіз та інші.
• Принципи регулювання макромолекулярних функцій і процесів у клітині.
• Розроблення нових методів та біотехнологій для практичного використання.

Методи молекулярної біології

З кінця 1950-х і початку 1960-х молекулярні біологи навчилися характеризувати, ізолювати і маніпулювати молекулярними компонентами клітин і організмів. Ці компоненти включають ДНК, РНК, білки.

У молекулярній біології застосовуються якісні та кількісні методи дослідження, як-от:

• фізіологічні методи (гісто- та цитоаналіз, електронна та світлова мікроскопія);
• фізико-хімічні методи (електронний парамагнітний резонанс, мас-спектрометрія, радіоавтографія, рентгеноструктурний аналіз);
• біохімічні методи (оптичні: фотоелектроколориметрія, спектрофотометрія, нефелометрія, спектрофлуориметрія; а також хроматографія, електрофорез, седиментаційний аналіз тощо);
• імунологічні методи (імуноелектрофорез, імуноферментний аналіз);
• методи молекулярної генетики та генної інженерії (рестрикційно-лігазний та коннекторний метод, а також з використанням плюс/мінус систем тощо);
• методи клітинної інженерії (клітинні культури, метод культури тканин і органів);
• метод безклітинних систем.

Полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР)

Полімеразна ланцюгова реакція є універсальним методом для копіювання ДНК. Він дозволяє одній послідовності ДНК копіюватись (у мільйони разів) або змінитись у заданих напрямках. Наприклад, ПЛР може ввести сайти рестрикції (ділянки впізнавання) або мутувати (змінити) конкретні основи ДНК. Другий спосіб називають «швидкою зміною». ПЛР також може використовуватись для того, щоб визначити, чи конкретний фрагмент ДНК знаходиться в комплементарній ДНК. ПЛР має багато варіацій, як-от зворотна транскрипція для ампліфікації РНК, а також кількісний ПЛР, які дозволяють кількісно виміряти молекули ДНК або РНК.

Гель-електрофорез

Гель-електрофорез — метод розділення сумішей білків в поліакриламідному гелі відповідно до їхньої електрофоретичної рухливості, довжини поліпептидного ланцюжка або молекулярної маси, а також укладання білкової молекули, посттрансляційних модифікацій та інших факторів.

Саузерн-блотинг

Саузерн-блот — метод молекулярної біології, який здійснюється за допомогою зондів, і який зазвичай використовується для встановлення того, чи певна нуклеотидна послідовність присутня в зразку ДНК. Саузерн-блот комбінує агарозний гелевий електрофорез, що використовується для розділення фрагментів ДНК за розміром, з методами перенесення розділеної за розміром ДНК на мембрану і гібридизації. Метод названий на честь його винахідника, британського біолога Едвіна Саузерна. Інші методи блоту (тобто вестерн-блот, нозерн-блот та саузвестерн-блот) використовують подібний принцип, але для визначення кількісного складу певної послідовності РНК або білків, та були названі пізніше за аналогією із Саузерн-блотом (від англ. southern, nothern, western — «південний», «північний», «західний»). Оскільки лише термін Саузерн-блот має у складі власну назву, він пишеться з великої букви, але назви нозерн- чи вестерн-блотів — з маленької.

Клінічне значення

Застосовується в клінічних дослідженнях та лікувальних заходах. Використання молекулярної біології чи молекулярних підходів клітинної біології в медицині тепер називається молекулярна медицина. Молекулярна біологія також відіграє важливу роль у формуванні, дії, положенні різних частин клітин, що може бути ефективно використано для створення нових ліків, діагностики захворювань.

Див. також

• Молекулярна генетика

Література

• Боєчко Ф.Ф. Основи молекулярної біології : курс лекцій. Черкаси, 2013. 256 с.
• А. В. Сиволоб (2008). Молекулярна біологія (PDF). К: Видавничо-поліграфічний центр «Київський університет».

Посилання

• (англ.) (нім.) (укр.) (рос.) Практична Молекулярна Біологія — класична і молекулярна біологія.
• (англ.) (ісп.) Learn.Genetics — освітній портал з генетики, цитології, молекулярної біології та здоров'я людини Університету Юти.
• (рос.) Биомолекула. Ру — новини молекулярної біології.
• (англ.) Nature Structural & Molecular Biology — структурна й молекулярна біологія від журналу «Nature».