Biologia Molecular é o estudo da composição, estrutura e interações de moléculas celulares – como ácidos nucleicos e proteínas. A ciência dos genes é focada no estudo da variação genética e da hereditariedade nos organismos. A Histologia é o estudo da anatomia microscópica de células e tecidos.
A biologia molecular é o estudo da composição, estrutura e interações de moléculas celulares, como ácidos nucleicos e proteínas.
Como funciona a Biologia Molecular?
A biologia molecular trata da compreensão das interações entre os vários sistemas de uma célula, particularmente a relação entre DNA, RNA e síntese de proteínas, e a regulação dessas interações. Ele se sobrepõe significativamente a outras ciências biológicas, em especial genética e bioquímica.
Os biólogos moleculares usam uma variedade de técnicas para estudar ácidos nucléicos e proteínas, incluindo reação em cadeia da polimerase (PCR), sequenciamento de DNA e RNA, microarranjos de DNA e eletroforese de ácidos nucléicos. O PCR é uma técnica usada para amplificar um pedaço de DNA, gerando milhares a milhões de cópias de uma sequência específica de DNA em poucas horas. O sequenciamento de DNA é a determinação da ordem dos nucleotídeos em uma fita de DNA, enquanto o sequenciamento de RNA examina a quantidade e sequências de RNA em uma amostra para analisar padrões de expressão gênica e transcriptômica. Microarranjos de DNA são uma coleção de sequências de genes imobilizadas em um suporte sólido, como vidro, um chip de silício ou esferas microscópicas. Essas matrizes permitem que os biólogos moleculares meçam a expressão de dezenas de milhares de genes simultaneamente e genotipem várias regiões de um genoma. A eletroforese de ácido nucleico é uma maneira de separar DNA, RNA e proteínas com base no tamanho e na carga elétrica.
Para que serve a Biologia Molecular?
As técnicas de biologia molecular podem ser aplicadas em muitos campos, incluindo pesquisa, diagnóstico médico, forense e agricultura. Os pesquisadores usam métodos de biologia molecular para estudar a estrutura e a função dos genes, e realizam estudos epigenéticos para prever mutações, genes individuais e interações genéticas que podem afetar a expressão de um fenótipo. O diagnóstico médico emprega técnicas de biologia molecular para aplicações como testes genéticos e de doenças infecciosas, detecção de mutações oncogênicas e até histologia, por exemplo, para rastrear câncer de mama HER2 positivo. A biologia molecular também contribuiu para o desenvolvimento de terapias gênicas e desempenha um papel importante na compreensão da fisiologia celular, permitindo que o método de ação e regulação seja investigado e usado para direcionar com mais eficiência o desenvolvimento de medicamentos e aprimorar os testes diagnósticos. Cientistas forenses confiam na amplificação por PCR do gDNA para diferenciar entre indivíduos para fins de identificação, enquanto na agricultura o PCR desempenha um papel fundamental na detecção de patógenos alimentares, genotipagem de plantas e testes para organismos geneticamente modificados
Qual é o impacto da água na biologia molecular?
A qualidade da água tem um efeito tremendo nas técnicas de biologia molecular. Em aplicações genéticas, é essencial usar água altamente pura com níveis de nuclease abaixo do limite de detecção ao preparar tampões, reagentes e em todo o fluxo de trabalho – por exemplo, ao operar o sequenciador de DNA – para evitar a degradação de ácidos nucleicos. A mesma água de alta pureza também deve ser usada durante a fabricação de microarranjos de DNA.
Que tipos de contaminantes na água podem afetar os resultados da biologia molecular?
Embora as nucleases sejam o principal contaminante para todas as técnicas discutidas, os métodos de biologia molecular também são afetados por íons, compostos orgânicos e bactérias.
Nucleases
Água altamente pura com níveis de nuclease abaixo do limite de detecção é essencial para evitar a degradação do DNA/RNA durante o PCR, sequenciamento, eletroforese, preparação e uso de microarranjos.
Íons
O PCR usa polimerase, que requer uma concentração específica de magnésio para máxima eficiência e é sensível a metais pesados, como cádmio e zinco, bem como a vários metais bivalentes. É particularmente afetado por metais de transição – por exemplo, ferro, cobalto, cobre e níquel – que podem se ligar ao sítio ativo da enzima e afetar sua atividade catalítica. Na eletroforese, concentrações desconhecidas de íons tornam mais difícil manter a força iônica necessária e o pH dos tampões. Concentrações de íons desconhecidas também são um problema com microarranjos, onde são necessárias concentrações específicas para a hibridização ideal.
Compostos Orgânicos
No PCR, moléculas orgânicas carregadas negativamente mimetizam a carga do DNA e podem interferir no processo catalítico atuando como inibidores não competitivos, reduzindo a eficiência da polimerase. Os compostos orgânicos também são contaminantes disruptivos no sequenciamento de DNA e podem afetar adversamente a eletroforese em gel, com grandes ácidos orgânicos – por exemplo, ácidos húmicos e fúlvicos decorrentes da degradação da matéria natural – co-eluindo com os fragmentos de DNA. Compostos orgânicos também podem dar origem a erros de sequenciamento, absorvendo e extinguindo o sinal dos corantes fluorescentes frequentemente usados para detecção, e interferir no processo de hibridização de microarranjo.
Bactérias
As bactérias podem liberar nucleases na água e devem ser reduzidas a um nível tão baixo quanto possível para evitar a degradação do nucleico.
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Como a Elga resolve problemas de pureza da água para biologia moleular?
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Conclusão
A biologia molecular abrange uma variedade de técnicas, incluindo PCR, sequenciamento de DNA/RNA, microarranjos de DNA e eletroforese. A água do tipo I com níveis de nuclease indetectáveis é essencial para esses processos. A ampla gama de sistemas de purificação de água da ELGA ajuda laboratórios em todo o mundo a realizar procedimentos de biologia molecular sem se preocupar com impurezas da água.