Katarina PetroviKatarina PetroviććALEKSINAČKA GIMNAZIJAALEKSINAČKA GIMNAZIJA

Molekularna biologija

Молекуларна биологија

Молекуларна биологија је наука која проучава биологију на молекуларном нивоу. Међутим ова наука није уско дефинисана, већ се преклапа са природним наукама као што су биологија и хемија, а нарочито се преклапа са генетиком и биохемијом. За предмет проучавања молекуларна биологија се највише интересује за интеракције и регулације између система унутар саме ћелије, укључујући односе између ДНК, РНК, и синтезе проетина.

Молекуларни биолози користе посебне технике, односно методе, али такође комбинују молекуларне технике са техникама које припадају генетици, биохемији и биофизици. Данас више не постоји јасно дефинисана граница између биохемије, молекуларне биологије и генетике, јер се једна наука у великој мери ослања на истраживања и проналаске друге. Ове три науке се могу дефинисати на следећи начин:

Биохемија је наука која проучава хемијске супстанце и хемијске реакције које се одигравају у живим организмима.Генетика је наука која проучава генетску разноликост као и ефекат који она може да има на организам.Ћелијска деоба и дељење генетског материјала.Молекуларна биологија је наука која проучава на молекуларном нивоу процесе репликације, транскрипције и транслације генетског материјала. Иако је следеће схватање молекуларне биологије веома упроштено, оно је тачно и може служити као почетак за разумевање молекуларне биологије - догма молекуларне биологије је репликација ДНК молекула, његова транскрипција у РНК молекул и као такав његова транслација у протеин.

ДНК → РНК → Синтеза протеина

Великим делом, молекуларна биологија је квантитативна наука, и у последњих неколико година молекуларна биологија се преклапала са информатиком у биоинформатици и статистичкој биологији. Почетком 2000-те године, проучавање структуре и функције гена, интензивно је почела да се бави подгрупа молекуларне биологије молекуларна генетика.

Крајем 1950-тих и почетком 1960-тих молекуларни биолози су научили како да карактеришу, изолирају и манипулишу молекуларним компонентама ћелија и организма. У ове компоненте спадају ДНК, РНК, блиски сродник ДНК-а чија се улога протеже од привремене копије ДНК-а до транслације и синтезе протеина, и протеини, структурно важне компоненте ћелија.

Полимеризована ланчана реакција је веома свестрана техника за умножавање ДНК молекула. Укратко, полимеризована ланчана реакција омогућава да се једна одабрана секвенца ДНК молекула копира и до милион пута. Ова техника такође омогућава и манипулисање ДНК узорком. На пример, PCR може да се користи како би се убацила места на којима делују рестриктивни ензими, или да мутира унапред одређене базе ДНК.

Електрофореза је једна од основних техника молекуларне биологије. Основна идеја је та да ДНК, РНК и протеини могу да се раздвоје користећи карактеристике електричног поља под чијим утицајем се ови молекули крећу на гелу. У електрофорези се најчешће користи желатин направљен од агарозе, и у том желатину ДНК и РНК могу да се раздвоје на основу величине. За протеине се користи посебан тип желатина. Протеини се такође могу раздвојити на основу њихове наелектрисаности, при том користећи изоелектричан желатин.

Молекуларна биологија је основана као наука 1930, али само име науке је настало тек 1938 од стране Ворен Вивера. Вивер је био директор Природних Наука као подгрупа Рокафелер Фондације. Вивер је веровао да је биологија у то време била на путу значајних промена и напредака, као што су рентгенска кристалографија. Због овог његовог веровања пуно новца из Рокафелер финдације (видети Рокафелер Фондација) је утрошено на биологију и сродне јој науке.

Дезоксирибонуклеинска киселина (скраћено ДНК) је нуклеинска киселина која садржи упутства за развој и правилно функционисање свих живих организама. Сва жива бића свој генетички материјал имају у облику ДНК, са изузетком неких вируса који имају РНК (рибонуклеинска киселина). ДНК има веома важну улогу у, не само преносу генетичких информација са једне на другу генерацију, већ садржи упутства и за грађење неопходних ћелијских органела, протеина и РНК молекула. ДНК сегмент који преноси ова важна упуства се назива ген.

У изградњи молекула РНК (рибонуклеинске киселине) учествују пентозни шећер рибоза, пуринске базе аденин и гуанин и пиримидинске базе, цитозин и урацил, који је карактеристичан за рибонуклеинске киселине.

РНК су једноланчани молекули који настају тако што се нуклеотиди повезују фосфодиестарским везама чинећи тако примарну структуру РНК. Природа ових веза је иста као у ДНК, само што уместо дезоксирибозе учествује рибоза. Унутар ових једноланчаних молекула комплементарне базе могу да награде краће или дуже дволанчане, спирализоване делове спајајући се водоничним везама (аденин је везан двоструком водоничном везом са урацилом, док је гуанин везан троструком везом са цитозином). Ти дволанчани делови чине секундарну структуру РНК.