Биохимия (биологическая химия) - это наука, которая изучает свойства веществ, входящих в состав живых организмов, а также пути использования данных веществ различными организмами в процессе жизнедеятельности.
Объектами изучения могут быть микроорганизмы, растения, животные или же человек.
Разделы биохимии
Биохимию принято делить на:
- статическую - изучает количественные соотношения, природу и свойства веществ, образующих живой организм;
- динамическую - изучает все химические превращения вещества, которые происходят в процессе жизнедеятельности организмов, и изменения энергии;
- функциональную - исследует физиологическую роль молекул отдельных соединений и их превращений при определенных условиях;
- сравнительную
Также в зависимости от направления исследований выделяют: техническую (молекулярные основы сыроварения, виноделия), медицинскую (биохимические процессы в человеке), эволюционную (эволюция обмена веществ), квантовую (квантово-физические характеристики метаболитов) биохимию и др.
Основы молекулярной биологии
Молекулярная биология - это наука, которая изучает молекулярные основы биологической активности.
Основными объектами исследования являются ДНК и РНК, хромосомы, рибосомы, а также мультиферментные системы.
Методы молекулярной биологии, матрицы для синтеза
Методы молекулярной биологии весьма разнообразны. Рассмотрим некоторые из них.
Секвенирование биополимеров - это определение первичной аминокислотной/нуклеотидной последовательности.
Выделяют два вида секвенирования: химический и ферментативный. Химический метод заключается в расщеплении меченых участков ДНК под химическим воздействием.
Ферментативный метод протекает в несколько этапов:
Гибридизация участка ДНК с праймером.
Замечание 1Праймер является олигонуклеотидом (коротким фрагментом), комплементарным ДНК-/РНК-мишени.
Ферментативный синтез ДНК.
- Денатурация.
- Электрофорез (применяется для разделения фрагментов ДНК по длине).
Выделяют несколько видов секвенирования.
Одним из таких видов является метод Сэнгера, который известен как метод обрыва цепи. При использовании данного метода одна ДНК выступает в качестве матрицы для синтеза комплементарной цепочки ДНК-полимеразой. Реакция проводится в 4 пробирках, каждая из которых содержит праймер, радиационно меченный дезоксинуклеотид и смесь трех дезоксинуклеотидов в оптимальных концентрациях. В настоящее время данный метод полностью автоматизирован.
Второй метод - пиросеквенирование. Данный метод позволяет секвенировать одну цепь ДНК путем синтеза комплементарной пути. Пиросеквенирование проходит в несколько этапов:
- копирование фрагмента ДНК и биотилирование (процесс ковалентного присоединения биотина к ДНК) матричной цепи,
- инкубация праймера и одноцепочечной матрицы в присутствии ферментов,
- добавление первого дезоксирибонуклеотид трифосфата в реакцию,
- превращение пирофосфата в АТФ,
- деградация нуклеотидов,
- добавление нового нуклеотида.
К видам секвенирования также относится метод Эдмана, который заключается в специальной обработке исследуемого пептида, которая приводит к отщеплению одной аминокислоты с N-конца последовательности. При циклическом повторении данной процедуры дает информацию о последовательности аминокислот в пептиде.
Саузерн блоттинг - это метод, используемый для выявления последовательности ДНК в образце.
В данном методе сочетаются электрофорез в агарозном геле с методами переноса разделенной ДНК на мембранный фильтр.
Клонирование ДНК - это метод создания идентичных копий фрагмента ДНК.
Данный процесс протекает в 4 стадии: разрезание ДНК эндонуклеазами рестрикции, лигирование ДНК с вектором, трансфекция (введение нуклеиновой кислоты в клетки эукариот невирусным методом) и скрининг.
