Vad är molekylärbiologi (med +35 experiment) (2023)

Senast uppdaterad den 24 maj 2023 avNourhan Essam

Cellens molekylärbiologi involverar olika makromolekyler eller biomolekyler som proteiner, kolhydrater, lipider, DNA och RNA (nukleinsyror) och aminosyror. Den fokuserar på att studera deras kemiska och fysiska strukturer, sammansättningar, modifieringar, mekanismer, interaktioner och funktioner som är väsentliga och avgörande för livsprocesser.

I den här artikeln kommer du att lära dig mer om vad som är molekylärbiologi, dess tekniker, hur det ger bevis för evolution, vad är molekylärbiologins centrala dogm? och en lista över mer än 35 virtuella laboratorieexperiment för molekylärbiologi som introducerats av PraxiLabs.

Vad är molekylärbiologi?

Med enkla ord är molekylärbiologidefinition den vetenskapsgren som är intresserad av att studera olika biologiska aktiviteter på molekylär nivå (mellan eller i cellerna).

Att veta vad är molekylärbiologi? Låt oss ta en överblick över vetenskapen om molekylärbiologi.

1945 användes termen molekylärbiologi av fysikern William Astbury. 1953 gjorde Francis Crick, James Watson, Rosalind Franklin och kollegor, som arbetade vid Medical Research Council-enheten, Cavendish laboratory, Cambridge (nu MRC Laboratory of Molecular Biology), en dubbelspiralmodell av DNA som förändrade hela forskningsscenariot . De föreslog DNA-strukturen baserat på tidigare forskning gjord av Rosalind Franklin och Maurice Wilkins. Denna forskning ledde sedan till att man hittade DNA-material i andra mikroorganismer, växter och djur.

Källa

Vad är molekylärbiologins centrala dogm?

Den centrala dogmen inom molekylärbiologi är en teori som förklarar att flödet av genetisk information (från DNA till RNA till protein) bara sker i en riktning för att göra en funktionell produkt. Den centrala dogmen inom molekylär cellbiologi säger att vårt DNA innehåller den information som behövs för att göra alla våra proteiner, och RNA:s roll är en budbärare som bär denna information till ribosomerna. Rollen för dessa ribosomer är att de fungerar som cellfabriker där processen för informationsöversättning från en kod till den funktionella (slutliga) produkten sker.

Processen för genuttryck har 2 stadier som kallas transkription och translation. I transkriptionsstadiet omvandlas informationen som finns i cellens DNA till meddelanden som är portabla och små. Men i översättning reser eller översätts meddelandena från där DNA:t finns i cellkärnan till ribosomerna för att göra specifika proteiner.

Den centrala dogmen inom molekylärbiologi säger att informationsmönstret som förekommer i våra celler är:

• DNA-replikation: Från befintligt DNA för att göra nytt DNA.
• Transkription: Från DNA för att göra nytt RNA.
• Översättning: Från RNA till att göra nya proteiner.

PraxiLabs, den virtuella 3D-labblösningen, ger eleverna tillgång till realistiska laboratorier inom biologi, kemi och fysik och berikar deras förståelse med en mängd olika informations- och utbildningsinnehåll.Välj den bästa planen för dignu!

Molekylärbiologiska tekniker

Molekylärbiologitekniker är de metoder som används inom molekylärbiologi och andra relaterade grenar som genetik, biokemi och biofysik som i allmänhet involverar processer som modifiering, interaktion, manipulation och analys av DNA, protein, RNA och lipid.

Låt oss sätta fokus på några av de vanligaste molekylärbiologiska teknikerna:

Polymeraskedjereaktion (PCR)

Polymeraskedjereaktion eller PCRär en av de viktigastemetoder inom molekylärbiologi. Detär i grunden ett provrörssystem för DNA-replikation som används för att kopiera DNA och gör att en mål-DNA-sekvens (enkel) kan amplifieras till miljontals DNA-molekylveck på bara några timmar. PCR kan också användas för att introducera och detektera mutationer i DNA:t eller platserna för speciella restriktionsenzymer. PCR används också för att detektera om ett visst DNA-fragment finns i ett cDNA-bibliotek.

Dessutom används PCR flitigt inom de medicinska och biologiska områdena för en mängd olika tillämpningar såsom DNA-kloning för sekvensering, funktionell genanalys och diagnos och upptäckt av ärftliga och infektionssjukdomar.

Det finns många olika typer av PCR som:

• PCR i realtid
• Kapslad PCR
• Multiplex PCR
• Kvantitativ PCR
• PCR med lång räckvidd
• Varmstart PCR
• Godtycklig grundad PCR
• Encellig PCR
• Metyleringsspecifik PCR (MSP)
• Snabbcyklande PCR

Gelelektrofores

Gelelektrofores är en viktig molekylärbiologisk metod som används för att separera blandningar av DNA, RNA och proteiner beroende på deras molekylstorlek. I denna teknik drivs molekylerna som ska separeras av ett elektriskt fält genom agarosgel som innehåller små porer och somgör att du kan skilja mellan DNA-fragment av olika längd.

Det är mångatillämpningar av gelelektrofores som:

• Brottsplatsundersökning genom att separera DNA-fragment för DNA-fingeravtryck.
• Analys av resultat av polymeraskedjereaktion (PCR).
• I taxonomistudier, för att särskilja olika arter genom DNA-profilering.
• Genanalys (gener som är förknippade med en viss sjukdom).

DNA-kloning

DNA-kloningär en molekylärbiologisk teknik som används för att göra flera identiska kopior av en bit av DNA, till exempel en gen eller andra DNA-bitar. DNA-kloning görs genom att infoga en målgen i en cirkulär bit av DNA som kallas "plasmid”. Sedan, genom omvandlingsprocessen,plasmiden förs in i bakterier (selekteras med antibiotika). Dessa bakterier används för att göra mer plasmid-DNA eller induceras för att uttrycka genen och göra protein.

Det klonade DNA:t kan användas för att:

• Upptäcka och identifiera genens funktion.
• Undersök genens egenskaper som storlek, uttryck och vävnadsfördelning.
• Gör stora proteinkoncentrationer som kodas av genen.
• Lär dig hur mutationer kan påverka en gens funktion.

Cell kultur

Cellkultur är en av de viktigastemolekylär cellbiologitekniker eftersom det ger en plattform för att undersöka biologi, fysiologi (t.ex. åldrande), biokemi och cellers och sjuka cellers metabolism. Det används också för att studera mutagenes, karcinogenes, effekterna av läkemedel och toxiska föreningar på cellerna och infektionsvägen och interaktionen mellan vildtypsceller och patogena agens (t.ex. svampar, bakterier och virus).

Cellkultur ärden process genom vilken mänskliga, djur- eller växtceller avlägsnas och odlas i en konstgjord miljöunder kontrollerat tillstånd.Till exempel odladedjurceller används i produktionen av virus, och dessa virus används för att producera vacciner. Till exempel,vacciner mot sjukdomar som rabies, vattkoppor, polio, mässling och hepatit Bproduceras med hjälp av odling av djurceller.

DNA-extraktion

Vi kan definieraDNA-extraktionsom tekniken som används för att isolera DNA genom att bryta cellen och kärnmembranet med hjälp av några kemiska ämnen eller enzymer eller fysiska störningar. DNA-extraktion har varit målet för mycket forskning, eftersom det har många tillämpningar som genetisk modifiering av växter, detektering av bakterier och virus i miljön, förändring av djur, medicinsk diagnos, faderskapstester, identitetsverifiering, farmaceutiska produkter och hormonproduktion .

Extraktion av DNA är avgörande för molekylär cellbiologi och bioteknik. Det anses vara det första steget i olika tillämpningar, allt från rutindiagnostiskt och terapeutiskt beslutsfattande till grundforskning. Vikten av DNA-extraktion och rening är att de är avgörande och väsentliga för att definiera DNA:s unika egenskaper, såsom dess form, storlek och funktion.

Undersökning av DNA-sekvensen och strukturen som är relaterade till sjukdomar hjälpte till att ta reda på den molekylära grunden och botemedlet för olika sjukdomar. DNA-extraktion gjorde det också möjligt för forskarna att producera många vacciner, enzymer och hormoner. Liksom det också var mycket fördelaktigt och viktigt i rättsmedicinska juridiska personer.

För att studera DNA måste det extraheras ur cellen. Därför används DNA-extraktionsteknik i stor utsträckning i forskningslabb.

Med PraxiLabs virtuella laboratorier för molekylärbiologi kan eleverna träna på samma experiment ett obegränsat antal gånger, med 100 % tillsyn och 0 % risk! Spara din tid och pengar ochprenumerera nu!

Hur ger molekylärbiologi bevis för evolution?

Enligt evolutionsteorin syftar evolution på förändringar i en arts egenskaper under ett stort antal generationer och beror på en metod som kallas "det naturliga urvalet". Teorin sa att "Alla arter är släkt med varandra och förändras över tiden".

Vetenskapen om molekylärbiologi tillhandahåller data som stöder evolutionsteorin. Speciellt DNA-universaliteten och den genetiska koden nära universalitet för proteiner visar att allade levande organismernaen gång delade en gemensam förfader. DNA ger också ledtrådar och data om hur evolutionen kan ha skett. Processen med genduplicering tillåter en kopia att genomgå mutationshändelser utan att skada en organism, eftersom en kopia fortsätter att producera funktionellt protein.

DNA-sekvenserhar också belyst vissa evolutionsmekanismer. I allmänhet visar likheten mellan DNA-sekvenser mellan grupper av organismer deras släktskap.

Vad är "naturens strukturella och molekylära biologi"?

Naturens strukturella och molekylära biologiär en månatlig peer-reviewed vetenskaplig tidskrift som publicerar forskningsartiklar, recensioner, nyheter och kommentarer inom strukturell och molekylärbiologi, med tonvikt på artiklar som visar "funktionell och mekanistisk" förståelse för hur molekylära komponenter i en biologisk process samverkar".

Den är publicerad avNaturportföljoch grundades 1994 under titelnNaturens strukturbiologi. Senare fick den sin nuvarande titel i januari 2004. Liksom andraNaturtidskrifter, finns det ingen extern redaktion, med redaktionella beslut som fattas av ett internt team, även om referentgranskning av externa sakkunniga är en del av granskningen.

EnligtJournal Citation Reports, tidskriften hade en 2020 impact factor på 15,369, vilket rankade den 13:e av 298 tidskrifter i kategorin "Biochemistry & Molecular Biology", den 1:a av 72 tidskrifter i kategorin "Biophysics", och den 16:e av 195 tidskrifter i kategorin "Cellbiologi".

Så om du är intresserad av nyheter och artiklar om molekylärbiologi kan du följaNaturens strukturella och molekylära biologitidning.

Källa

Mer än 35 molekylärbiologiska experiment av PraxiLabs

PraxiLabs tillhandahåller en stor och exceptionellt mångsidig samling viktiga molekylärbiologiska experiment med fantastiska funktioner för att förbättra elevernas inlärningsupplevelse och resultat.

Låt oss ta en titt på några av PraxiLabs virtuella labbsimuleringar för molekylärbiologi!

DNA-extraktion

Det virtuella labbet för DNA-extraktionfrån PraxiLabs låter eleverna träna grundläggande laboratorietekniker och förstå protokollet och principen som är involverade i DNA-extraktion väl. Eleverna kommer också att identifiera vilken roll reagenser, tekniker och utrustning har vid extraktion av DNA. De kommer också att veta mer om vikten och tillämpningarna av DNA-extraktion.

Konventionell PCR

Efter att ha genomförtkonventionella virtuella PCR-experiment, studenter kan visa färdigheter med principen och protokollet involverade i PCR-teknik. De avslutar nedströms tillämpningar av konventionell PCR.

Agarosgelelektrofores

Vid agarosgelelektroforessimulering kommer eleverna att lära sig att identifiera och separera DNA- eller RNA-molekyler efter storlek, processen för separation som uppnås genom att placera molekylerna i en gel som består av små porer och sätta ett elektriskt fält över gelén. De kommer att lära sig hur man förbereder en agarosgel på rätt sätt, förstår och visualiserar de försiktighetsåtgärder som krävs under provapplicering i gelén. Studenter kommer också att identifiera rollen av reagenser, tekniker och utrustning i agarosgelelektroforesexperiment.

DNA-sekvensering

I DNA-sekvensering virtuellt labb, eleverna kommer att förstå och lära sig:

Hur man applicerar en DNA-provrening med exosap IT..

Även hur man tillämpar biblioteksförberedelser steg för steg.

Hur man applicerar DNA-fragmentering, amplifiering och städar upp fragmenterat DNA och adapterligering.

Hur man tränar biblioteksnormalisering, utspädning och denaturering.

Hur man utför protokollet för AMPure-pärlor för rening av DNA-bibliotek.

cDNA-syntes

IcDNA-syntesvirtuellt labb, kommer eleverna att lära sig hur man syntetiserar cDNA från RNA-mallar med hjälp av enzymet omvänt transkriptas.

I slutet av experimentet kommer studenterna att kunna förstå cDNA-syntesprotokollet väl, öva på grundläggande laboratorietekniker och identifiera rollen av specifik utrustning och reagens som används i cDNA-syntes.

Teknik för utplätering av bakterier (Streak Plate Method)

I utplätningsteknikexperimentet (streakplate-metoden) virtuellt lab, studenter kommer att lära sig hur man isolerar bakterier från en blandad population till en ren kultur av organismerna genom streak plate-metod. De kommer också att bli skickliga på att göra streakplatemetoden exakt och konsekvent, producera isolerade organismkolonier på en agarplatta och lära sig organismidentifiering genom att utföra biokemiska tester för att identifiera bakterier (organismer) som endast är giltiga när de utförs på rena kulturer.

DNA-fingeravtryck med gelelektrofores

I slutet avDNA-fingeravtryck med hjälp av simulering av gelelektrofores, kommer eleverna att kunna:

Nämn och lista beredningen av en optimal agarosgelsteg exakt.

Förstå värdet och rollen av kemikalier och reagenser som används i experimentet.

Studera faktorerna som leder till framgångsrik provuppladdning till gelen Visualisera DNA-fragment.

Identifiera och detektera DNA-molekyler som har bearbetats med metoder som enzymatisk digestion och PCR.

Identifiera restriktionsställens egenskaper som finns i en DNA-sekvens.

Oxidastest

I oxidastestets virtuella labb, studenter kommer att lära sig hur man upptäcker om en organism besitter cytokromoxidasenzymet. Genom att utföra detta test kommer de att kunna skilja mellan oxidaspositiva arter som Moraxella, Neisseria, Campylobacter, Pasteurella och pseudomonads.

Antibiotikakänslighetstest Diskdiffusionsmetod

I antibiotika känslighet test skiva diffusionsmetod simulering, studenterna kommer att lära sig hur man bestämmer känsligheten hos en mikrobiell art mot olika antibiotika, att använda specifika övervakningstekniker för att utvärdera känsligheten hos en mikrob för olika antibiotikaarter och att upptäcka omfånget av antibiotikaaktivitet.

Kolla vårBiologiportfölj och utforska mer än 35 virtuell molekylärbiologiExperiment för att förbättra dina elevers lärandeupplevelse och resultat!