Категории Молекулярная биология Под редакцией сообщества: Молекулярная биология как научное направление сформировалась на стыке биохимии и генетики , которые развивались относительно независимо друг от друга вплоть до установления истинной природы гена. Можно сказать, что молекулярная биология исследует проявления жизни на неживых структурах или системах с элементарными признаками жизнедеятельности которыми могут быть отдельные биологические макромолекулы, их комплексы или органеллы , изучая, каким образом ключевые процессы, характеризующие живую материю, реализуются посредством химических взаимодействий и превращений. Выделение молекулярной биологии из биохимии в самостоятельную область науки продиктовано тем, что её главной задачей является изучение структуры и свойств биологических макромолекул, участвующих в различных процессах, выяснение механизмов их взаимодействия. Биохимия же занимается изучением собственно процессов жизнедеятельности, закономерностей их протекания в живом организме и превращений молекул, сопровождающих эти процессы. В конечном счёте, молекулярная биология пытается ответить на вопрос, зачем происходит тот или иной процесс, тогда как биохимия отвечает на вопросы где и как с точки зрения химии происходит рассматриваемый процесс. Содержание История Предмет Молекулярная биология сегодня Методология. Молекулярная биология как отдельное направление биохимии начала формироваться в х годах прошлого столетия. Именно тогда для углублённого понимания феномена жизни возникла необходимость в целенаправленных исследованиях на молекулярном уровне процессов хранения и передачи наследственной информации в живых организмах. Тогда и определилась задача молекулярной биологии в изучении структуры, свойств и взаимодействия нуклеиновых кислот и белков. На заре возникновения молекулярной биологии РНК считалась компонентом растений и грибов, а ДНК рассматривалась как типичный компонент животных клеток. Первым исследователем, доказавшим, что ДНК содержится в растениях, был Андрей Николаевич Белозерский , выделивший в году ДНК гороха. Это открытие установило тот факт, что ДНК является универсальныой нуклеиновой кислотой, присутствующей в клетках растений и животных. Серьёзным достижением стало установление Джорджем Бидлом и Эдуардом Татумом прямой причинно-следственной связи между генами и белками. В своих экспериментах они подвергали клетки нейроспоры Neurospora crassa ретгеновскому облучению, вызывавшему мутации. Полученные результаты показали, что это приводило к изменению свойств специфических ферментов. В году Альбер Клод выделил из цитоплазмы животных клеток цитоплазматические РНК-содержащие гранулы, которые были меньше митохондрий. Он назвал их микросомами. Впоследствии при исследовании структруы и свойств выделенных частиц была установлена их основополагающая роль в процессе биосинтеза белка. В году на первом симпозиуме, посвящённом этим частицам, было принято решение называть эти частицы рибосомами. Ещё одним важным шагом в развитии молекулярной биологии стали опубликованные в г. Это было первое экспериментальное доказательство роли ДНК в передаче наследственной информации, развенчавшее бытовавшее ранее представление о белковой природе генов. В начале х годов Фредерик Сэнгер показал, что белковая цепь является уникальной последовательностью аминокислотных остатков. В конце х годов Макс Перуц и Джон Кендрю расшифровали пространственное строение первых белков. Уже в году были известны сотни тысяч природных аминокислотных последовательностей и тысячи пространственных структур белков. Примерно в то же время исследования Эрвина Чаргаффа позволили ему сформулировать правила, описывающие соотношение азотистых оснований в ДНК правила гласят, что независимо от видовых различий в ДНК количество гуанина равно количеству цитозина, а количество аденина равно количеству темина , что помогло в дальнейшем сделать величайший прорыв в молекулярной биологии и одно из величайших открытий в биологии вообще. Это событие произошло в году, когда Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик , основываясь на работах Розалинды Франклин и Мориса Уилкинса по рентгено-структурному анализу ДНК, установили двухспиральную структуру молекулы ДНК. Это открытие позволило ответить на принципиальный вопрос о способности носителя наследственной информации к самовоспроизведению и понять механизм передачи такой информации. Этими же учеными был сформулирован принцип комплементарности азотистых оснований, имеющий ключевое значение для понимания механизма образования надмолекулярных структур. Это принцип, применяемый теперь для описания всех молекулярных комплексов, позволяет описывать и предсказывать условия возникновения слабых невалентных межмолекулярных взаимодействий, обуславливающих возможность формирования вторичной, третичной и т. Тогда же, в году возник научный журнал Journal of Molecular Biology. Его возглавил Джон Кендрю, сферой научных интересов которого было исследование структуры глобулярных белков Нобелевская премия года совместно с Максом Перуцем. Энгельгардтом в году. В году Фрэнсис Крик сформулировал т. Эта догма в году была несколько поправлена с учётом накопленных знаний, поскольку было открыто явление обратной транскрипции независимо Ховардом Темином и Дэвидом Балтимором: Следует отметить, что строгая необходимость потока генетической информации от нуклеиновых кислот к белкам до сих пор остаётся основой молекулярной биологии. В году Александр Сергеевич Спирин совместно с Андреем Николаевичем Белозерским показали, что, при существенных различиях в нуклеотидном составе ДНК из разных организмов, состав суммарных РНК сходен. На основании этих данных они пришли к сенсационному заключению о том, что суммарная РНК клетки не может выступать в качестве переносчика генетической информации от ДНК к белкам, поскольку не соответствует ей по своему составу. Вместе с тем они заметили, что существует минорная фракция РНК, которая полностью соответствует по своему нуклеотидному составу ДНК и которая может быть истинным переносчиком генетической инфрмации от ДНК к белкам. В результате они предсказали существование относительно небольших молекул РНК, являющихся по строению аналогами отдельных участков ДНК и выполняющих роль посредников при передаче генетической информации, содержащейся в ДНК, в рибосому, где с использованием этой информации осуществляется синтез белковых молекул. В году С. Месельсон с одной стороны и Ф. Гро, Франсуа Жакоб и Жак Моно первыми получили опытное подтверждение существования таких молекул — информационной матричной РНК. Тогда же они разработали концепцию и модель функциональной единицы ДНК - оперона, которая позволила объяснить, как именно осуществляется регуляция экспрессии генов у прокариот. Исследование механизмов биосинтеза белка и принципов структурной организации и работы молекулярных машин — рибосом — позволило сформулировать постулат, описывающий движение генетической информации, называемый центральной догмой молекулярной биологии: ДНК — иРНК — белок. В году и в течение последующих нескольких лет Хайнрихом Маттэем и Маршаллом Ниренбергом, а затем Харом Кораной и Робертом Холли были проведены несколько работ по расшифровке генетического кода, в результате которых была установлена непосредственная взаимосвязь между структурой ДНК и синтезируемыми белками и определена последовательность нуклеотидов, определяющая набор аминокислот в белке. Также были получены данные об универсальности генетического кода. Открытия были отмечены нобелевской премией года. Для развития современных представлений о функциях РНК решающим было открытие некодирующих РНК, сделанное по результатам работ Александра Сергеевича Спирина совместно с Андреем Николаевичем Белозерским года, Чарльзом Бреннером с соавторами и Солом Шпигельманом года. Этот вид РНК составляют основную часть клеточных РНК. К некодирующим в первую очередь относятся рибосомные РНК. Серьёзное развитие получили способы культивирования и гибридизации животных клеток. В году Франсуа Жакобом и Сиднеема Бреннером были сформулированы представления о репликоне — последовательности неотъемлемо реплицирующихся генов, объясняющей важные аспекты регуляции репликации генов. В году в лаборатории А. Спирина было впервые продемонстрировано, что форма компактно свёрнутой РНК определяет морфологию рибосомной частицы. В году было сделано значительное фундаментальное открытие. Оказаки, обнаружив фрагменты ДНК отстающей цепи при исследовании процесса репликации, названные в честь неё фрагментами Оказаки, уточнила механизм репликации ДНК. В году независимо Ховардом Темином и Дэвидом Балтимором было сделано значительное открытие: Ещё одним важным достижением молекулярной биологии стало объяснение механизма мутаций на молекулярном уровне. В результате серии исследований были установлены основные типы мутаций: Это дало возможность рассматривать эволюционные изменения с точки зрения генных процессов, позволило разработать теорию молекулярных часов, которая применяется в филогении. К началу х годов были сформулированы основные принципы функционирования нуклеиновых кислот и белков в живом организме. Было установлено, что белки и нуклеиновые кислоты в организме синтезируются по матричному механизму, молекула-матрица несёт в себе зашифрованную информацию о последовательности аминокислот в белке или нуклеотидов в нуклеиновой кислоте. При репликации удвоении ДНК или транскрипции синтезе иРНК такой матрицей служит ДНК, при трансляции синтезе белка или обратной транскрипции — иРНК. Таким образом, были созданы теоретические предпосылки для развития прикладных направлений молекулярной биологии, в частности, генетической инженерии. В году Пол Берг , Герберт Боер и Стэнли Коэн разработали технологию молекулярного клонирования. Тогда ими впервые была получена в пробирке рекомбинантная ДНК. Эти выдающиеся эксперименты заложили основы генетической инженерии, а этот год считается датой рождения этого научного направления. В году Фредерик Сэнгер, и независимо Аллан Максам и Уолтер Гилберт разработали различные методы определения первичной структуры секвенирования ДНК. Метод Сэнгера, так называемый метод обрыва цепи, является основой современного метода секвенирования. Принцип секвенирования основан на использовании меченых оснований, выступающих в качестве терминаторов в циклической реакции секвенирования. Этот метод получил широкое распространение благодаря возможности быстро проводить анализ. Олтмана изменило существовавшее представления об исключительной роли белков. По аналогии с каталитическими белками — энзимами, каталитические РНК были названы рибозимами. На сегодняшний день это один из наиболее важных методов молекулярной биологии, применяющийся при исследовании наследственных и вирусных заболеваний, при изучении генов и при генетическом установлении личности и установлении родства и т. В году одновременно тремя группами учёных был опубликован метод, позволявший быстро получать в лаборатории синтетические функционально активные РНК искусственные рибозимы или молекулы, взаимодействующие с различными лигандами — аптамеры. А вскоре после этого, в года в лаборатории А. Четверина была экспериментально показана возможность существования, роста и амплификации молекул РНК в форме колоний на твёрдых средах. В году практически одновременно Крейг Мелло и Эндрю Фаер описали наблюдавшийся ранее при генных экспериментах с бактериями и цветами механизм РНК-интерференции , при котором небольшая двухцепочечная молекула РНК приводит к специфичному подавлению экспрессии гена. Открытие механизма РНК-интерференции имеет очень важное практическое значение для современной молекулярной биологии. Особый интерес вызван тем, что этот способ позволяет осуществлять обратимое временное подавление активности изучаемых генов. Ведутся исследования возможности применения этого явления для лечения вирусных, опухолевых, дегенеративных и метаболических заболеваний. Следует отметить, что в году были открыты мутанты вирусы полиомиелита, способные избегать РНК-интерференции, поэтому требуется ещё кропотливая работа для разработки действительно эффективных методов лечения на основе этого явления. В годах несколькими группами исследователей определена с разрешением от 5,5 до 2,4 ангстрем структура бактериальной рибосомы. Достижения молекулярной биологии в познании живой природы трудно переоценить. Больших успехов удалось достичь благодаря удачной концепции исследований: Это также привлекло в эту область науки много великих умов из смежных направлений: Столь значимые открытия, как определение структуры ДНК, расшифровка генетического кода, искусственная направленная модификация генома, позволили значительно глубже понять специфику процессов развития организмов и успешно решать многочисленные важнейшие фундаментальные и прикладные научные, медицинские и социальные задачи, которые ещё не так давно считались неразрешимыми. Предметом изучения молекулярной биологии являются в основном белки, нуклеиновые кислоты и молекулярные комплексы молекулярные машины на их основе и процессы, в которых они участвуют. Нуклеиновые кислоты представляют собой линейные полимеры, состоящие из нуклеотидных звеньев соединений пятичленного сахара с фосфатной группой при пятом атоме цикла и одного из четырёх азотистых оснований , соединённых между собой сложноэфирной связью фосфатных групп. Таким образом, нуклеиновая кислота — это пентозофосфатный полимер с азотистыми основаниями в качестве боковых заместителей. Химический состав цепочки РНК отличается от ДНК тем, что первая состоит из пятичленного цикла углевода рибозы, тогда как вторая — из дегидрокслилированного производного рибозы — дезоксирибозы. При этом пространственно эти молекулы различаются кардинально, поскольку РНК — это гибкая одноцепочечная молекула, тогда как ДНК — это двуцепочечная молекула. Белки — это линейные полимеры, представляющие собой цепочки альфа-аминокислот, соединённых между собой пептидной связью, откуда их второе название — полипептиды. В состав природных белков входит множество различных аминокислотных звеньев — у человека до 20 —, что определяет широкое разнообразие функциональных свойств этих молекул. Те или иные белки принимают участие почти в каждом процессе в организме и выполняют множество задач: Белки образуют устойчивые молекулярные конформации различного уровня организации вторичные и третичные структуры и молекулярные комплексы, что ещё больше расширяет их функционал. Эти молекулы могут обладать высокой специфичностью к выполнению каких-либо задач благодаря образованию сложной пространственной глобулярной структуры. Большое разнообразие белков обеспечивает постоянный интерес учёных к этому виду молекул. Современные представления о предмете молекулярной биологии основаны на обобщении, выдвинутом впервые в году Фрэнсисом Криком как центральная догма молекулярной биологии. Суть её заключалась в утверждении, что генетическая информация в живых организмах проходит строго определённые этапы реализации: Это утверждение было справедливо лишь от части, поэтому впоследствии центральная догма была поправлена с оглядкой на открывшиеся новые данные. На данный момент известно несколько путей реализации генетического материала, представляющих различные последовательности осуществления трёх видов существования генетической информации: ДНК, РНК и белок. В девяти возможных путях реализации выделяют три группы: К общим превращениям относятся следующие пути реализации генетического кода: Для осуществления передачи наследственных признаков родителям необходимо передать потомкам полноценную молекулу ДНК. Процесс, благодаря которому на основе исходной ДНК может быть синтезирована её точная копия, а следовательно, может быть передан генетический материал, называется репликацией. Он осуществляется специальными белками, которые распутывают молекулу выпрямляют её участок , расплетают двойную спираль и при помощи ДНК-полимеразы создают точную копию исходной молекулы ДНК. Для обеспечения жизнедеятельности клетки ей необходимо постоянно обращаться к генетическому коду, заложенному в двойной спирали ДНК. Однако эта молекула слишком велика и неповоротлива для применения её в качестве непосредственного источника генетического материала для непрерывного синтеза белка. Поэтому в ходе реализации информации, заложенной в ДНК, есть посредническая стадия: Процесс транскрипции обеспечивается РНК-полимеразой и факторами транскрипции. Полученная молекула затем может быть легко доставлена в отдел клетки, ответственный за синтез белка — рибосому. После попадания и РНК в рибосому наступает заключительная стадия реализации генетической информации. При этом рибосома считывает с иРНК генетический код триплетами , называющимися кодонами и синтезирует на основе получаемой информации соответствующий белок. Репликация такого вида реализуется во многих вирусах, где она осуществляется ферментом РНК-зависимой РНК-полимеразой. Аналогичные ферменты находятся и в клетках эукариот, где они связаны с процессом РНК-глушения silencing. Обратная транскрипция обнаружена в ретровирусах, где она осуществляется под действием фермента обратной транскриптазы, а также в некоторых случаях в эукариотических клетках, например, при теломерном синтезе. Прямая трансляция осуществляется только в искусственных условиях в изолированной системе вне клетки. Любой из трех возможных переходов генетической информации из белка в белок, РНК или ДНК считается невозможным. Тем не менее, формально он таковым не является, поскольку не затрагивает аминокислотную последовательность в белке. Поскольку слово догма в общем случае означает утверждение, которое не подлежит сомнению, а само слово имеет явный религиозный подтекст, выбор его в качестве описания научного факта не совсем правомерен. По признанию самого Фрэнсиса Крика, это была его ошибка. Он хотел придать выдвигаемой теории большей значимости, выделить её на фоне остальных теорий и гипотез; для чего решил использовать это величественное, по его представлению, слово, не понимая его истинного смысла. Название это, однако, прижилось. Бурное развитие молекулярной биологии, постоянный интерес к достижениям в этой области со стороны общества и объективная важность исследований привели к возникновению большого числа крупных научно-исследовательских центров молекулярной биологии по всему миру. Среди крупнейших следует упомянуть следующие: В России ведущими центрами в этой области являются Институт молекулярной биологии им. Энгельгардта РАН, Институт молекулярной генетики РАН, Институт биологии гена РАН, Институт физико-химической биологии им. Ломоносова, Институт биохимии им. Баха РАН и Институт белка РАН в Пущино. Сегодня область интересов молекулярных биологов охватывает широкий спектр фундаментальных научных вопросов. По-прежнему ведущую роль занимает изучение структуры нуклеиновых кислот и биосинтеза белка, исследования строения и функций различных внутриклеточных структур, и клеточных поверхностей. Также важными направления исследований являются изучение механизмов рецепции и передачи сигналов, молекулярных механизмов транспорта соединений внутри клетки а также из клетки во внешнюю среду и обратно. Cреди основных направлений научного поиска в области прикладной молекулярной биологии одной из наиболее приоритетных является проблема возникновения и развития опухолей. Также очень важным направлением, изучением которого занимается раздел молекулярной биологии — молекулярная генетика, является изучение молекулярных основ возникновения наследственных заболеваний, и вирусных заболеваний, например, СПИДа, а также разработка способов их предупреждения и, возможно, лечения на генном уровне. Широкое применение нашли открытия и разработки молекулярных биологов в судебной медицине. Исследования в этой области не прекращаются и по сей день, современные методы позволяют устанавливать личность с вероятностью ошибки одна миллиардная процента. Уже сейчас идёт активная разработка проекта генетического паспорта, что, как предполагается, позволит сильно снизить уровень преступности. Сегодня молекулярная биология располагает обширным арсеналом методов, позволяющих решать самые передовые и самые сложные задачи, стоящие перед учёными. Одним из самых распространённых методов в молекулярной биологии является гель-электрофорез , который решает задачи разделения смеси макромолекул по размеру или по заряду. Почти всегда после разделения макромолекул в геле применяется блоттинг , метод, позволяющий переносить макромолекулы из геля сорбировать на поверхность мембраны для удобства дальнейшей работы с ними, в частности гибридизации. Гибридизация — формирование гибридной ДНК из двух цепей, имеющих различную природу, — метод, играющий важную роль в фундаментальных исследованиях. Он применяется для определения комплементарных отрезков в разных ДНК ДНК разных видов , с его помощью происходит поиск новых генов, с его помощью была открыта РНК интерференция, а его принцип лёг в основу геномной дактилоскопии. Большую роль в современной практике молекулярно-биологических исследований играет метод секвенирования — определения последовательности нуклеотидов в нуклеиновых кислотах и аминокислот в белках. Современную молекулярную биологию невозможно представить без метода полимеразной цепной реакции ПЦР. Благодаря этому методу осуществляется увеличение количества амплификация копий некоторой последовательности ДНК, чтобы позволяет получить из одной молекулы достаточное количество вещества для дальнейшей работы с ним. Аналогичный результат достигается технологией молекулярного клонирования, в которой требующаяся нуклеотидная последовательность внедряется в ДНК бактерии живых систем , после чего размножение бактерий приводит к необходимому результату. Этот подход технически значительно сложнее, однако позволяет одновременно получать результат экспрессии исследуемой нуклеотидной последовательности. Также в молекулярно-биологических исследованиях широко применяются методы ультрацентрифугирование для разделения макромолекул больших количеств , клеток, органелл , методы электронной и флуоресцентной микроскопии, спектрофотометрические методы, рентгеноструктурный анализ, авторадиография, и т. Благодаря техническому прогрессу и научным изысканиям в области химии, физики, биологии и информатики современное оборудование позволяет выделять, изучать и изменять отдельные гены и процессы, в которые они вовлечены. Эта статья еще не написана, но вы можете сделать это. Белозерский Андрей Николаевич ; Берг Пол ; Бреннер Сидней ; Жакоб Франсуа ; Кендрю Джон Коудери ; Клод Альбер ; Крик Фрэнсис ; Моно Жак ; Спирин Александр Сергеевич ; Уотсон Джеймс ;. Биохимия ; Вирусология ; Генетика ;. Белок ; Генетическая инженерия ; Дезоксирибонуклеиновая кислота ДНК ; Рибонуклеиновая кислота РНК ; Рибосома ; Транскрипция. Биологическая антропология ; Биотехнология ; Ботаника ; Зоология ; Иммунология ; Клеточная биология ; Молекулярная физика ; Нейробиология ; Радиобиология ; Физиология и биохимия растений ; Химическая энзимология ;. Белок ; Возрастная антропология ; Генетическая инженерия ; Медицинская биофизика ; Нуклеиновые кислоты ; Расоведение ; Цитология микроорганизмов. Белозерский Андрей Николаевич ; Берг Пол ; Бреннер Сидней ; Жакоб Франсуа ; Кендрю Джон Коудери ; Клод Альбер ; Крик Фрэнсис ; Моно Жак ; Спирин Александр Сергеевич ; Уотсон Джеймс ; Категории: Биохимия ; Вирусология ; Генетика ; Детализирующие понятия: Биологическая антропология ; Биотехнология ; Ботаника ; Зоология ; Иммунология ; Клеточная биология ; Молекулярная физика ; Нейробиология ; Радиобиология ; Физиология и биохимия растений ; Химическая энзимология ; Детализирующие понятия:
Расписание автобуса ямбирно рязань
Секрет буги вуги текст
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ
Изделия из слоеного теста с вареньем
Мазда сх 5 2014 характеристики
Описание серий счастливы
Патриот 2015 технические характеристики
Расписание жодино южное борисов
Какую рыбу пожарить в кляре
В банк где была получена
Немецкий дом обоев самара каталог
Свидетельство на право собственности n
История молекулярной биологии
3 понятие принципа
Внчс проблемы и решения отзывы форум
Евпатория лагерь дружба экскурсии образцы квитанций
Зимний курятник своими руками фото чертежи
Соседский кот утащил цыплят что делать
Молекулярная биология
Фильм где девушке сделали лоботомию
Эреспал инструкция по применению рлс
Оппозиция венера луна в натальной карте
Карта петродворец петергоф