La biologia molecolare ha vissuto un periodo di rapido sviluppo dei propri metodi di ricerca, che ora si differenziano dalla biochimica. Tra questi figurano in particolare i metodi dell'ingegneria genetica, la clonazione, l'espressione artificiale e l'eliminazione genetica. Poiché il DNA è il vettore materiale dell'informazione genetica, la biologia molecolare si è avvicinata significativamente alla genetica e all'incrocio si è formata la genetica molecolare, che è sia una branca della genetica che della biologia molecolare. Proprio come la biologia molecolare utilizza ampiamente i virus come strumento di ricerca, la virologia utilizza metodi di biologia molecolare per risolvere i suoi problemi. La tecnologia informatica viene utilizzata per analizzare le informazioni genetiche e quindi sono emerse nuove aree della genetica molecolare, che a volte sono considerate discipline speciali: la bioinformatica, la genomica e la proteomica.

Storia dello sviluppo

Questa scoperta fondamentale è stata preparata da un lungo periodo di ricerca sulla genetica e sulla biochimica di virus e batteri.

Nel 1928, Frederick Griffith dimostrò per primo che un estratto di calore uccide batteri patogeni possono trasmettere patogenicità a batteri non pericolosi. Lo studio della trasformazione batterica ha successivamente portato alla purificazione dell'agente patogeno che, contrariamente alle aspettative, si è rivelato non una proteina, ma un acido nucleico. L'acido nucleico in sé non è pericoloso; trasporta solo geni che determinano la patogenicità e altre proprietà del microrganismo.

Negli anni '50 del XX secolo fu dimostrato che i batteri hanno un processo sessuale primitivo e sono in grado di scambiare DNA e plasmidi extracromosomici. La scoperta dei plasmidi, così come la trasformazione, ha costituito la base della tecnologia dei plasmidi, diffusa nella biologia molecolare. Un'altra scoperta importante per la metodologia è stata la scoperta di virus batterici e batteriofagi all'inizio del XX secolo. I fagi possono anche trasferire materiale genetico da una cellula batterica a un'altra. L'infezione dei batteri da parte dei fagi porta a cambiamenti nella composizione dell'RNA batterico. Se senza fagi la composizione dell'RNA è simile alla composizione del DNA batterico, dopo l'infezione l'RNA diventa più simile al DNA di un batteriofago. Pertanto, è stato stabilito che la struttura dell'RNA è determinata dalla struttura del DNA. A sua volta, la velocità di sintesi proteica nelle cellule dipende dalla quantità di complessi RNA-proteina. Ecco come è stato formulato dogma centrale della biologia molecolare: DNA ↔ RNA → proteina.

L'ulteriore sviluppo della biologia molecolare è stato accompagnato sia dallo sviluppo della sua metodologia, in particolare dall'invenzione di un metodo per determinare la sequenza nucleotidica del DNA (W. Gilbert e F. Sanger, Premio Nobel per la chimica 1980), sia da nuove scoperte nel campo della ricerca sulla struttura e sul funzionamento dei geni (vedi Storia della genetica). All’inizio del 21° secolo sono stati ottenuti dati sulla struttura primaria di tutto il DNA umano e di numerosi altri organismi molto importanti per la medicina, agricoltura E ricerca scientifica, che ha portato all'emergere di diverse nuove direzioni in biologia: genomica, bioinformatica, ecc.

Guarda anche

• Biologia Molecolare (rivista)
• Trascrittomica
• Paleontologia molecolare
• EMBO - Organizzazione Europea dei Biologi Molecolari

Letteratura

• Il cantante M., Berg P. Geni e genomi. - Mosca, 1998.
• Stent G., Kalindar R. Genetica molecolare. - Mosca, 1981.
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• Patrushev L.I. Espressione genica. - M.: Nauka, 2000. - 000 p., illustrato. ISBN 5-02-001890-2

Collegamenti

• Materiali sulla biologia molecolare dell'Accademia delle scienze russa

Fondazione Wikimedia. 2010.

• Distretto di Ardatovsky, regione di Nizhny Novgorod
• Distretto di Arzamas della regione di Nizhny Novgorod

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BIOLOGIA MOLECOLARE Enciclopedia moderna

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BIOLOGIA MOLECOLARE- studia i fenomeni della vita a livello delle macromolecole (principalmente proteine ​​e acidi nucleici) nel demone strutture cellulari ah (ribosomi, ecc.), nei virus e nelle cellule. Scopo M.b. stabilire il ruolo e il meccanismo di funzionamento di queste macromolecole sulla base di... ... Enciclopedia chimica

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Biologia molecolare

una scienza che mira a comprendere la natura dei fenomeni della vita studiando oggetti e sistemi biologici a un livello che si avvicina al livello molecolare, e in alcuni casi raggiunge questo limite. L’obiettivo finale è scoprire come e in che misura manifestazioni caratteristiche la vita, come l'ereditarietà, la riproduzione della propria specie, la biosintesi proteica, l'eccitabilità, la crescita e lo sviluppo, l'immagazzinamento e la trasmissione di informazioni, la conversione dell'energia, la mobilità, ecc., sono determinati dalla struttura, dalle proprietà e dall'interazione di molecole di sostanze biologicamente importanti , principalmente due classi principali di biopolimeri ad alto peso molecolare (vedi Biopolimeri) - proteine ​​e acidi nucleici. Una caratteristica distintiva di M. b. - lo studio dei fenomeni della vita su oggetti inanimati o caratterizzati dalle manifestazioni più primitive della vita. Si tratta di formazioni biologiche dal livello cellulare in poi: organelli subcellulari, come nuclei cellulari isolati, mitocondri, ribosomi, cromosomi, membrane cellulari; inoltre - sistemi che si trovano al confine tra natura vivente e inanimata - virus, compresi i batteriofagi, e terminano con molecole dei componenti più importanti della materia vivente - acidi nucleici (vedi Acidi nucleici) e proteine ​​(vedi Proteine).

M.b. - un nuovo campo delle scienze naturali, strettamente correlato ad aree di ricerca consolidate, che sono coperte dalla biochimica (vedi Biochimica), biofisica (vedi Biofisica) e chimica bioorganica (vedi Chimica bioorganica). In questo caso la distinzione è possibile solo tenendo conto dei metodi utilizzati e della natura fondamentale degli approcci utilizzati.

Le basi su cui si è sviluppato M. b. sono state poste da scienze come la genetica, la biochimica, la fisiologia dei processi elementari, ecc. inestricabilmente legato alla genetica molecolare (Vedi Genetica molecolare) , che continua a costituire una parte importante della matematica, sebbene sia già in gran parte diventata una disciplina indipendente. Isolamento di M. b. dalla biochimica è dettata dalle seguenti considerazioni. I compiti della biochimica si limitano principalmente a stabilire la partecipazione di alcuni sostanze chimiche per determinate funzioni e processi biologici e chiarire la natura delle loro trasformazioni; valore guida appartiene alle informazioni sulla reattività e alle caratteristiche principali della struttura chimica espressa dal solito formula chimica. Quindi, essenzialmente, l'attenzione è focalizzata sulle trasformazioni che interessano i principali legami chimici di valenza. Nel frattempo, come ha sottolineato L. Pauling , nei sistemi biologici e nelle manifestazioni della vita, l'importanza principale dovrebbe essere data non ai principali legami di valenza che agiscono all'interno di una molecola, ma a vari tipi di legami che determinano le interazioni intermolecolari (elettrostatici, van der Waals, legami idrogeno, ecc.).

Risultato finale ricerca biochimica può essere presentato sotto forma di uno o un altro sistema di equazioni chimiche, solitamente completamente esaurito dalla loro rappresentazione su un piano, cioè in due dimensioni. Caratteristica distintiva M.b. è la sua tridimensionalità. Essenza di M. b. M. Peruts interpreta le funzioni biologiche in termini di struttura molecolare. Possiamo dire che se prima, studiando oggetti biologici, era necessario rispondere alla domanda "cosa", cioè quali sostanze sono presenti, e alla domanda "dove", in quali tessuti e organi, allora M. b. mira a ottenere risposte alla domanda "come", avendo appreso l'essenza del ruolo e della partecipazione dell'intera struttura della molecola, e alle domande "perché" e "a cosa", avendo scoperto, da un lato, le connessioni tra le proprietà della molecola (ancora, principalmente proteine ​​e acidi nucleici) e le funzioni che svolge e, d'altra parte, il ruolo di tali funzioni individuali nel complesso complessivo delle manifestazioni della vita.

Acquisire un ruolo decisivo accordo reciproco atomi e i loro gruppi struttura generale macromolecole, loro relazioni spaziali. Ciò vale sia per i singoli componenti che per la configurazione complessiva della molecola nel suo insieme. È come risultato dell'emergere di una struttura volumetrica rigorosamente determinata che le molecole di biopolimero acquisiscono quelle proprietà grazie alle quali sono in grado di fungere da base materiale per le funzioni biologiche. Questo principio di approccio allo studio degli esseri viventi è il tratto più caratteristico e tipico di M. b.

Riferimento storico. L'enorme importanza della ricerca sui problemi biologici a livello molecolare fu prevista da I. P. Pavlov , che ha parlato dell'ultima fase della scienza della vita: la fisiologia della molecola vivente. Il termine stesso "M. B." L'inglese è stato utilizzato per la prima volta. scienziato W. Astbury in applicazione alla ricerca riguardante la delucidazione delle relazioni tra la struttura molecolare e le proprietà fisiche e biologiche delle proteine ​​fibrillari (fibrose), come il collagene, la fibrina del sangue o le proteine ​​contrattili muscolari. Usa ampiamente il termine “M. B." acciaio fin dai primi anni 50. 20 ° secolo

L'emergere di M. b. Essendo una scienza matura, è consuetudine risalire al 1953, quando J. Watson e F. Crick a Cambridge (Gran Bretagna) scoprirono la struttura tridimensionale dell'acido desossiribonucleico (DNA). Ciò ha permesso di parlare di come i dettagli di questa struttura determinano le funzioni biologiche del DNA come portatore materiale di informazioni ereditarie. In linea di principio, questo ruolo del DNA era diventato noto poco prima (1944) grazie al lavoro del genetista americano O. T. Avery e dei suoi colleghi (vedi Genetica molecolare), ma non era noto fino a che punto questa funzione dipenda dalla struttura molecolare. struttura del DNA. Ciò è diventato possibile solo dopo che nei laboratori di W. L. Bragg (vedi condizione di Bragg-Wolff), J. Bernal e altri sono stati sviluppati nuovi principi di analisi della diffrazione dei raggi X, che hanno assicurato l'uso di questo metodo per una conoscenza dettagliata della struttura spaziale di macromolecole di proteine ​​e acidi nucleici.

Livelli di organizzazione molecolare. Nel 1957, J. Kendrew stabilì la struttura tridimensionale della mioglobina a , e negli anni successivi ciò fu fatto da M. Perutz in relazione all'emoglobina a. Sono state formulate idee sui diversi livelli di organizzazione spaziale delle macromolecole. La struttura primaria è la sequenza delle singole unità (monomeri) nella catena della molecola polimerica risultante. Per le proteine, i monomeri sono gli amminoacidi , per gli acidi nucleici - Nucleotidi. Una molecola lineare e filiforme di un biopolimero, a seguito della presenza di legami idrogeno, ha la capacità di adattarsi nello spazio in un certo modo, ad esempio, nel caso delle proteine, come ha mostrato L. Pauling, di acquisire la forma di una spirale. Questa viene definita struttura secondaria. Si dice che esista una struttura terziaria quando una molecola con struttura secondaria, quindi si piega in un modo o nell'altro, riempiendo lo spazio tridimensionale. Infine, possono interagire molecole con struttura tridimensionale, che si trovano naturalmente nello spazio l'una rispetto all'altra e formano quella che viene definita struttura quaternaria; i suoi singoli componenti sono solitamente chiamati subunità.

L'esempio più ovvio di come la struttura tridimensionale molecolare determina le funzioni biologiche di una molecola è il DNA. Ha la struttura di una doppia elica: due filamenti che corrono in direzioni opposte (antiparallele) sono attorcigliati l'uno attorno all'altro, formando una doppia elica con una disposizione delle basi reciprocamente complementare, cioè in modo tale che di fronte a una determinata base di una catena si trova sempre uguale nell'altra catena la base che meglio garantisce la formazione dei legami idrogeno: l'adenina (A) forma una coppia con la timina (T), la guanina (G) con la citosina (C). Questa struttura crea le condizioni ottimali per le funzioni biologiche più importanti del DNA: la moltiplicazione quantitativa delle informazioni ereditarie durante il processo di divisione cellulare mantenendo l'invarianza qualitativa di questo flusso di informazioni genetiche. Quando una cellula si divide, i filamenti della doppia elica del DNA, che funge da matrice o modello, si srotolano e su ciascuno di essi, sotto l'azione degli enzimi, viene sintetizzato un nuovo filamento complementare. Di conseguenza, da una molecola di DNA madre si ottengono due molecole figlie completamente identiche (vedi Cellula, Mitosi).

Allo stesso modo, nel caso dell'emoglobina, si è scoperto che la sua funzione biologica - la capacità di assorbire reversibilmente ossigeno nei polmoni e poi di cederlo ai tessuti - è strettamente correlata alle caratteristiche della struttura tridimensionale dell'emoglobina e ai suoi cambiamenti nella il processo di implementazione delle sue proprietà caratteristiche. ruolo fisiologico. Quando l'O2 si lega e si dissocia, si verificano cambiamenti spaziali nella conformazione della molecola di emoglobina, portando a un cambiamento nell'affinità degli atomi di ferro in essa contenuti per l'ossigeno. Cambiamenti nella dimensione della molecola di emoglobina, che ricordano i cambiamenti di volume Petto durante la respirazione, è permesso chiamare l’emoglobina “polmoni molecolari”.

Una delle caratteristiche più importanti degli oggetti viventi è la loro capacità di regolare con precisione tutte le manifestazioni dell'attività vitale. Un importante contributo di M. b. V scoperte scientifiche dovrebbe essere considerata la scoperta di un nuovo meccanismo di regolazione precedentemente sconosciuto, denominato effetto allosterico. Sta nella capacità delle sostanze di essere basse peso molecolare- cosiddetto ligandi - modificano le funzioni biologiche specifiche delle macromolecole, principalmente proteine ​​ad azione catalitica - enzimi, emoglobina, proteine ​​​​recettrici coinvolte nella costruzione delle membrane biologiche (Vedi Membrane biologiche), nella trasmissione sinaptica (Vedi Sinapsi), ecc.

Tre flussi biotici. Alla luce delle idee di M. b. la totalità dei fenomeni della vita può essere considerata come il risultato della combinazione di tre flussi: il flusso della materia, che trova la sua espressione nei fenomeni del metabolismo, cioè di assimilazione e dissimilazione; il flusso dell'energia, che è la forza trainante di tutte le manifestazioni della vita; e il flusso di informazioni, che permea non solo l'intera diversità dei processi di sviluppo ed esistenza di ciascun organismo, ma anche una serie continua di generazioni successive. È l'idea del flusso di informazioni, introdotta nella dottrina del mondo vivente dallo sviluppo della scienza biologica, che lascia su di essa la sua impronta specifica e unica.

Le conquiste più importanti della biologia molecolare. La velocità, la portata e la profondità dell’influenza di M. b. I progressi nella comprensione dei problemi fondamentali dello studio della natura vivente sono giustamente paragonati, ad esempio, all'influenza della teoria quantistica sullo sviluppo della fisica atomica. Due condizioni interne correlate determinarono questo impatto rivoluzionario. Da un lato, il ruolo decisivo è stato giocato dalla scoperta della possibilità di studiare le manifestazioni più importanti dell'attività vitale nelle condizioni più semplici, avvicinandosi al tipo di esperimenti chimici e fisici. D'altra parte, come conseguenza di questa circostanza, vi fu una rapida inclusione di un numero significativo di rappresentanti delle scienze esatte - fisici, chimici, cristallografi e poi matematici - nello sviluppo di problemi biologici. Nel loro insieme, queste circostanze determinarono il ritmo insolitamente rapido dello sviluppo della scienza medica e il numero e l’importanza dei suoi successi ottenuti in soli due decenni. Ecco un elenco tutt'altro che completo di questi risultati: scoperta della struttura e del meccanismo della funzione biologica del DNA, di tutti i tipi di RNA e dei ribosomi (vedi ribosomi) , divulgazione codice genetico(Vedi codice genetico) ; scoperta della trascrizione inversa (Vedi Trascrizione) , cioè sintesi del DNA su uno stampo di RNA; studiare i meccanismi di funzionamento dei pigmenti respiratori; scoperta della struttura tridimensionale e dei suoi ruolo funzionale nell'azione degli enzimi (Vedi Enzimi) , principio sintesi della matrice e meccanismi della biosintesi delle proteine; divulgazione della struttura dei virus (vedi Virus) e dei meccanismi della loro replicazione, struttura primaria e, in parte, spaziale degli anticorpi; isolamento dei singoli geni , sintesi chimica e poi biologica (enzimatica) di un gene, compreso quello umano, all'esterno della cellula (in vitro); trasferimento di geni da un organismo all'altro, comprese le cellule umane; trascrizione dal ritmo serrato struttura chimica un numero crescente di singole proteine, principalmente enzimi, nonché acidi nucleici; rilevazione di fenomeni di “autoassemblaggio” di alcuni oggetti biologici di crescente complessità, partendo da molecole di acido nucleico per passare ad enzimi multicomponenti, virus, ribosomi, ecc.; delucidazione dei principi allosterici e di altri principi fondamentali di regolazione delle funzioni e dei processi biologici.

Riduzionismo e integrazione. M.b. è lo stadio finale di quella direzione nello studio degli oggetti viventi, che viene definita “riduzionismo”, cioè il desiderio di ridurre le funzioni vitali complesse a fenomeni che si verificano a livello molecolare e quindi accessibili allo studio con metodi di fisica e chimica. Raggiunto M.b. i successi indicano l’efficacia di questo approccio. Allo stesso tempo, è necessario tenere conto del fatto che in condizioni naturali in una cellula, tessuto, organo e intero organismo abbiamo a che fare con sistemi di crescente complessità. Tali sistemi sono formati da più componenti basso livello attraverso la loro naturale integrazione nell'integrità, acquisendo un'organizzazione strutturale e funzionale e possedendo nuove proprietà. Pertanto, man mano che la conoscenza sui modelli accessibili alla divulgazione a livello molecolare e adiacente diventa più dettagliata, prima che M. b. il compito di comprendere i meccanismi di integrazione si pone come linea di ulteriore sviluppo nello studio dei fenomeni della vita. Il punto di partenza qui è lo studio delle forze delle interazioni intermolecolari: legami idrogeno, van der Waals, forze elettrostatiche, ecc. Con la loro totalità e disposizione spaziale formano ciò che può essere designato come "informazione integrativa". Dovrebbe essere considerato come una delle parti principali del flusso di informazioni già menzionato. Nella zona di M. b. Esempi di integrazione includono il fenomeno dell'autoassemblaggio di formazioni complesse da una miscela di esse componenti. Ciò include, ad esempio, la formazione di proteine ​​​​multicomponenti dalle loro subunità, la formazione di virus dalle loro parti costitutive - proteine ​​e acido nucleico, il ripristino della struttura originale dei ribosomi dopo la separazione delle loro componenti proteiche e di acido nucleico, ecc. Lo studio di questi fenomeni è direttamente correlata alla conoscenza dei fenomeni base del “riconoscimento” delle molecole dei biopolimeri. Il punto è scoprire quali combinazioni di amminoacidi - in molecole di proteine ​​​​o nucleotidi - negli acidi nucleici interagiscono tra loro durante i processi di associazione di singole molecole con la formazione di complessi di composizione e struttura strettamente specifiche e predeterminate. Questi includono i processi di formazione di proteine ​​complesse dalle loro subunità; inoltre, l'interazione selettiva tra molecole di acido nucleico, ad esempio trasporto e matrice (in questo caso, la divulgazione del codice genetico ha ampliato significativamente le nostre informazioni); infine, è la formazione di molti tipi di strutture (ad esempio ribosomi, virus, cromosomi), in cui sono coinvolti sia proteine ​​che acidi nucleici. La scoperta dei pattern corrispondenti, la conoscenza del “linguaggio” sottostante a queste interazioni, costituisce uno degli ambiti più importanti della biologia matematica, ancora in attesa di svilupparsi. Quest'area è considerata uno dei problemi fondamentali per l'intera biosfera.

Problemi di biologia molecolare. Insieme agli importanti compiti indicati di M. b. (conoscenza delle leggi del “riconoscimento”, autoassemblaggio e integrazione) una direzione urgente della ricerca scientifica nel prossimo futuro è lo sviluppo di metodi che permettano di decifrare la struttura, e quindi l'organizzazione spaziale tridimensionale dei acidi nucleici ad alto peso molecolare. Ciò è stato ormai raggiunto rispetto allo schema generale della struttura tridimensionale del DNA (doppia elica), ma senza una conoscenza precisa della sua struttura primaria. Rapidi progressi nello sviluppo metodi analitici ci permettono di attendere con fiducia il raggiungimento di questi obiettivi nei prossimi anni. Qui, ovviamente, i contributi principali provengono da rappresentanti delle scienze affini, principalmente fisica e chimica. Tutto i metodi più importanti, il cui utilizzo ha assicurato la nascita e il successo della biologia molecolare, sono stati proposti e sviluppati dai fisici (ultracentrifugazione, analisi di diffrazione di raggi X, microscopio elettronico, risonanza magnetica nucleare, ecc.). Quasi tutti i nuovi approcci sperimentali fisici (ad esempio l’uso dei computer, della radiazione di sincrotrone o di bremsstrahlung, della tecnologia laser, ecc.) aprono nuove opportunità per studio approfondito problemi M. b. Tra i problemi pratici più importanti, la risposta alla quale ci si aspetta da M. b., in primo luogo c'è il problema delle basi molecolari della crescita maligna, poi - i modi per prevenire, e forse superare, le malattie ereditarie - "malattie molecolari ” (Vedi Malattie molecolari). Grande importanza avrà una delucidazione sulle basi molecolari della catalisi biologica, cioè l'azione degli enzimi. Tra i più importanti tendenze moderne M.b. dovrebbe essere attribuito al desiderio di decifrare meccanismi molecolari azione degli ormoni (Vedi Ormoni) , tossico e sostanze medicinali, oltre a scoprire i dettagli della struttura molecolare e del funzionamento di tali strutture cellulari come le membrane biologiche coinvolte nella regolazione dei processi di penetrazione e trasporto delle sostanze. Obiettivi più lontani di M. b. - conoscenza della natura dei processi nervosi, dei meccanismi di memoria (vedi Memoria), ecc. Una delle importanti sezioni emergenti della memorizzazione. - cosiddetto ingegneria genetica, che mira a gestire in modo mirato l'apparato genetico (genoma) degli organismi viventi, a partire dai microbi e dagli organismi inferiori (unicellulari) per finire con gli esseri umani (in quest'ultimo caso, principalmente allo scopo di trattamento radicale malattie ereditarie (Vedi Malattie ereditarie) e correzione di difetti genetici). Interventi più estesi sulle basi genetiche umane potranno essere discussi solo in un futuro più o meno lontano, poiché ciò comporterà seri ostacoli sia di natura tecnica che fondamentale. In relazione a microbi, piante e possibilmente prodotti agricoli. Per gli animali tali prospettive sono molto incoraggianti (ad esempio, ottenere varietà di piante coltivate che dispongono di un apparato per fissare l'azoto dall'aria e non necessitano di fertilizzanti). Si basano sui successi già ottenuti: l'isolamento e la sintesi dei geni, il trasferimento di geni da un organismo all'altro, l'uso di colture cellulari di massa come produttori di sostanze importanti dal punto di vista economico o medico.

Organizzazione della ricerca in biologia molecolare. Rapido sviluppo di M. b. ha portato all’emersione elevato numero centri di ricerca specializzati. Il loro numero sta crescendo rapidamente. I più grandi: nel Regno Unito - Laboratorio di Biologia Molecolare a Cambridge, Royal Institution a Londra; in Francia - istituti di biologia molecolare di Parigi, Marsiglia, Strasburgo, Istituto Pasteur; negli USA - dipartimenti di M. b. presso università e istituti di Boston (Harvard University, Massachusetts Institute of Technology), San Francisco (Berkeley), Los Angeles (California Institute of Technology), New York (Rockefeller University), istituti sanitari di Bethesda, ecc.; in Germania - Istituti Max Planck, università di Gottinga e Monaco di Baviera; in Svezia - Karolinska Institutet di Stoccolma; nella DDR - Istituto Centrale di Biologia Molecolare a Berlino, istituti a Jena e Halle; in Ungheria - Centro biologico a Szeged. Nell'URSS, il primo istituto specializzato di medicina medica. è stato creato a Mosca nel 1957 nel sistema dell'Accademia delle scienze dell'URSS (vedi. ); poi si formò: l'Istituto del Bio chimica organica Accademia delle Scienze dell'URSS a Mosca, Istituto delle proteine ​​a Pushchino, Dipartimento di biologia dell'Istituto di energia atomica (Mosca), dipartimenti di M. b. presso gli istituti della Sezione Siberiana dell'Accademia delle Scienze di Novosibirsk, il Laboratorio Interfacoltà di Chimica Bioorganica dell'Università Statale di Mosca, il settore (poi Istituto) di Biologia Molecolare e Genetica dell'Accademia delle Scienze della SSR ucraina a Kiev; lavoro significativo su M. b. viene effettuato presso l'Istituto dei composti macromolecolari di Leningrado, in numerosi dipartimenti e laboratori dell'Accademia delle scienze dell'URSS e in altri dipartimenti.

Insieme ai singoli centri di ricerca sorsero organizzazioni su scala più ampia. IN Europa occidentale Nasce l'organizzazione europea per M. b. (EMBO), al quale partecipano oltre 10 paesi. In URSS, presso l'Istituto di biologia molecolare, nel 1966 è stato creato un consiglio scientifico di biologia molecolare, che è un centro di coordinamento e organizzazione in questo campo della conoscenza. Ha pubblicato un'ampia serie di monografie sulle sezioni più importanti della matematica, organizza regolarmente "scuole invernali" di matematica e tiene conferenze e simposi sui temi della matematica. problemi attuali M.b. In futuro, la consulenza scientifica su M. b. furono creati presso l'Accademia delle scienze mediche dell'URSS e molte Accademie delle scienze repubblicane. Dal 1966 viene pubblicata la rivista Molecular Biology (6 numeri all'anno).

Per comparativamente a breve termine in URSS è cresciuto un gruppo significativo di ricercatori nel campo della biomedicina; si tratta di scienziati della vecchia generazione che hanno parzialmente spostato i propri interessi da altri settori; si tratta per la maggior parte di numerosi giovani ricercatori. Tra i principali scienziati che hanno preso parte attiva alla formazione e allo sviluppo di M. b. in URSS si possono nominare A. A. Baev, A. N. Belozersky, A. E. Braunstein, Yu. A. Ovchinnikov, A. S. Spirin, M. M. Shemyakin, V. A. Engelhardt. Nuove conquiste di M. b. e la genetica molecolare saranno promosse dalla risoluzione del Comitato Centrale del PCUS e del Consiglio dei Ministri dell'URSS (maggio 1974) “Sulle misure per accelerare lo sviluppo della biologia molecolare e della genetica molecolare e l'uso dei loro risultati a livello nazionale economia."

Illuminato.: Wagner R., Mitchell G., Genetica e metabolismo, trad. dall'inglese, M., 1958; Szent-Gyorgy e A., Bioenergetica, trad. dall'inglese, M., 1960; Anfinsen K., Basi molecolari dell'evoluzione, trad. dall'inglese, M., 1962; Stanley W., Valens E., I virus e la natura della vita, trad. dall'inglese, M., 1963; Genetica molecolare, trad. Con. inglese, parte 1, M., 1964; Volkenshtein M.V., Molecole e vita. Introduzione alla biofisica molecolare, M., 1965; Gaurowitz F., Chimica e funzioni delle proteine, trad. dall'inglese, M., 1965; Bresler S.E., Introduzione alla biologia molecolare, 3a ed., M. - L., 1973; Ingram V., Biosintesi delle macromolecole, trad. dall'inglese, M., 1966; Engelhardt V. A., Biologia molecolare, nel libro: Sviluppo della biologia nell'URSS, M., 1967; Introduzione alla biologia molecolare, trad. dall'inglese, M., 1967; Watson J., Biologia molecolare del gene, trad. dall'inglese, M., 1967; Finean J., Ultrastrutture biologiche, trad. dall'inglese, M., 1970; Bendall J., Muscoli, molecole e movimento, trad. dall'inglese, M., 1970; Ichas M., Codice biologico, trad. dall'inglese, M., 1971; Biologia molecolare dei virus, M., 1971; Basi molecolari della biosintesi proteica, M., 1971; Bernhard S., Struttura e funzione degli enzimi, trad. dall'inglese, M., 1971; Spirin A. S., Gavrilova L. P., Ribosome, 2a ed., M., 1971; Frenkel-Konrath H., Chimica e biologia dei virus, trad. dall'inglese, M., 1972; Smith K., Hanewalt F., Fotobiologia molecolare. Processi di inattivazione e recupero, trad. dall'inglese, M., 1972; Harris G., Fondamenti di genetica biochimica umana, trad. dall'inglese, M., 1973.

VA Engelhardt.

Grande Enciclopedia Sovietica. - M.: Enciclopedia sovietica. 1969-1978 .

Per chi? Studenti delle scuole superiori, studenti.
Cosa dà? Conoscenza delle basi della biologia molecolare.
Insegnanti. Responsabile dei laboratori di genetica molecolare dei microrganismi presso l'Istituto di biologia genetica dell'Accademia russa delle scienze, professore alla Rutgers University (USA), professore allo Skolkovo Institute of Science and Technology (SkolTech).
Quando? Ha bisogno di essere chiarito.
Prezzo. 9.000 rubli.
Le condizioni di partecipazione.È necessario presentare domanda di partecipazione sul sito.

Circoli biologici. Mosca Università Statale loro. M.V. Lomonosov.

Per chi? 9-11 gradi.
Cosa dà? Conoscenze di biologia, capacità di esecuzione lavoro di progettazione, capacità di lavoro in laboratorio.
Insegnanti. Dipendenti della Facoltà di Biologia dell'Università Statale di Mosca.
Quando?
Prezzo. Ha bisogno di essere chiarito.
Le condizioni di partecipazione. Ha bisogno di essere chiarito.

Dipartimento biologico della palestra n. 1543 di Mosca nel sud-ovest.

Per chi? 7-10 gradi.
Cosa dà? Conoscenza approfondita della biologia.
Insegnanti. Dipendenti dell'Università statale di Mosca, laureati in palestra.
Quando?È possibile tenere traccia delle date di inizio del reclutamento.
Requisiti obbligatori. Devi superare i test di ammissione.
Prezzo. Gratuito (è previsto un contributo volontario).
Le condizioni di partecipazione. Ammissione alla palestra per l'istruzione a tempo pieno.

Scuola "Chem*Bio*Plus". Ricerca nazionale russa Università di Medicina prende il nome da N.I. Pirogov.

Per chi? 10-11 gradi.
Cosa dà? Conoscenza della biologia, della chimica.
Quando? Reclutamento - ogni anno, a settembre.
Requisiti obbligatori. Reclutamento in base ai risultati dei test.
Prezzo. 10.000 - 75.000 rubli. (c'è una lezione di prova).

Accademia. "Postscienza".

Per chi? Scolari, studenti.
Cosa dà?

• conoscenze nel campo della fisica delle particelle, della chimica, della medicina, della matematica, della neurofisiologia, della genetica, della sociologia, dell'informatica;
• conoscenza su come sviluppi scientifici applicato nella vita reale.

Insegnanti. Specialisti altamente qualificati, scienziati.
Quando?È possibile tenere traccia delle date di reclutamento In contatto con E Facebook.
Prezzo. 9.000 rubli.
Le condizioni di partecipazione. È necessario tracciare il percorso desiderato. Iscriviti al corso, paga la formazione.

Petrozavodsk

Centro STEM dell'Università statale di Petrozavodsk.

Per chi? Classi 1–11.
Cosa dà? Competenze in attività di progettazione e ricerca nel campo della programmazione, della biologia, della chimica, della fisica.
Quando?È possibile tenere traccia delle date di inizio del reclutamento.
Prezzo. Ha bisogno di essere chiarito.
Le condizioni di partecipazione. Studenti delle scuole di Petrozavodsk.

Liceo universitario aperto dell'Università statale di Petrozavodsk.

Per chi? Grado 10.
Cosa dà?

• direzione tecnica (fisica, matematica, informatica, lingua russa);
• medico e biologico (chimica, biologia, lingua russa).

Quando?È possibile tenere traccia delle date di inizio del reclutamento.
Prezzo. Ha bisogno di essere chiarito.
Le condizioni di partecipazione. Cittadinanza della Federazione Russa, domanda, tasse universitarie.

Corsi di perfezionamento

“Struttura e funzioni della cellula” - lezione nel museo.

Per chi? 14-16 anni.
Cosa dà?

• abilità pratiche in biologia;
• abilità di lavorare con un microscopio;
• capacità di sperimentazione.

Quando? Ha bisogno di essere chiarito.
Prezzo. Ha bisogno di essere chiarito.
Durata. 90 minuti.
Condizioni speciali di visita. L'ultimo martedì del mese è il giorno sanitario.
Come iscriversi? Lascia una richiesta sul sito.

"Il mondo al microscopio."

Per chi? 6-16 anni.
Cosa dà? Osservazione dei microrganismi, struttura cellulare al microscopio.
Quando? Ha bisogno di essere chiarito.
Prezzo. 200 rubli.
Durata. 1 ora.
Condizioni speciali di visita. Le lezioni di gruppo (per visitatori dai 6 anni) si svolgono nei fine settimana e nei giorni festivi vacanze scolastiche Programmato.
Come iscriversi? Lascia una richiesta sul sito.

Lezione di chimica “La sostanza più sorprendente sulla Terra”.

Per chi? 14-16 anni.
Cosa dà?

• conoscenza delle proprietà dell'acqua;
• abilità nella conduzione di esperimenti di laboratorio.

Quando? Ha bisogno di essere chiarito.
Prezzo. 16.000 rubli. per un gruppo doppio di 15 persone ciascuno.
Durata. 90 minuti.

Campi

La regione di Mosca

Campo di chimica “Elefante e Giraffa”.

Per chi? 9-11 gradi.
Quando? Annualmente.
Cosa dà?

• conoscenza della chimica;
• abilità nel lavorare con i reagenti.

Nota: programmi di apprendimento cambiano ad ogni turno, per cui è necessario chiarirne i contenuti con gli organizzatori.
Insegnanti. Medici altamente qualificati di varie specializzazioni, biologi professionisti, scienziati.
Prezzo. 32.000 rubli.
Le condizioni di partecipazione.È necessario presentare una domanda sul sito web.

Centro educativo "Sirius". Direzione "Scienza". Cambia “Chimica”, “Biologia”.

Per chi? 10-17 anni.
Cosa dà? Conoscenza approfondita di materie specialistiche, ampliamento dei propri orizzonti e sviluppo personale.
Insegnanti. Scienziati, insegnanti delle principali università, scuole di fisica, matematica e chimica e biologia, allenatori di squadre nazionali e regionali di matematica, fisica, chimica e biologia.
Quando? Annualmente. È possibile tenere traccia delle date di reclutamento.
Requisiti obbligatori. Profonda conoscenza di materie specialistiche, livello delle Olimpiadi tutta russe e internazionali.
Prezzo. Gratuito.
Le condizioni di partecipazione. Candidarsi sul sito web. È possibile la selezione competitiva. I dettagli devono essere verificati con gli organizzatori o monitorati sul sito web.

Università

Università statale di Mosca dal nome. M.V. Lomonosov.

Dipartimento di Biologia.
Anno di creazione: 1930.
Cosa dà?
Qualificazione:

Università medica nazionale di ricerca russa intitolata a N.I. Pirogov.

Dipartimento di Biochimica e Biologia Molecolare.
Anno di creazione: 1963.
Cosa dà? Prepara specialisti qualificati.
Qualificazione: specialista, periodo di formazione - 6 anni.

Novosibirsk

Università statale di Novosibirsk.

Facoltà di Scienze Naturali. Dipartimento biologico. Dipartimento di Biologia Molecolare.
Anno di creazione: 1959.
Cosa dà? Prepara specialisti qualificati.
Qualificazione: Laurea triennale, durata dello studio - 4 anni, Master - 2 anni.

Corsi online

In russo

"La vera matematica". Scuola di elettronica "Znanika".

Per chi? Classi 5–9.
Cosa dà? Conoscenza avanzata della matematica.
Quando? In qualsiasi momento.
Insegnanti. Candidati di scienze fisiche e matematiche, scienze pedagogiche, professori associati, professori e insegnanti delle principali università del paese.
Le condizioni di partecipazione.È richiesta la registrazione.

Laboratorio chimico virtuale. Università tecnica statale di Mari.

Per chi? 8-11 gradi.
Cosa dà? Esperienza di lavoro in un laboratorio chimico e di esecuzione di esperimenti in tempo reale.
Prezzo. 3.500 - 9.000 rubli.
Le condizioni di partecipazione. Guardare.

Marco Zentrum. Centro educativo online internazionale.

Per chi? Dall'età di 11 anni.
Cosa dà? Programmi di formazione in biologia, chimica, matematica, lingue straniere.
Quando? Le lezioni individuali vengono concordate con l'insegnante. Le lezioni di gruppo si svolgono secondo il programma.
Insegnanti. Linguisti, insegnanti praticanti di materie specializzate.
Prezzo. Lezione di prova - gratuita. Lezioni individuali: una lezione - 450–1200 rubli, a seconda del numero di lezioni (minimo cinque) e della durata della lezione. Lezioni di gruppo: una lezione - 280–640 rubli.
Costo delle lezioni lingua straniera. Lezione di prova con un madrelingua- pagato: 10 euro. Costo di una lezione: 15–35 euro, a seconda della durata della lezione.
Durata. Dipende dalla forma delle lezioni. Lezione individuale- 45–90 minuti, lezione di gruppo - 90 minuti, webinar - 120 minuti. La prima lezione di prova dura 30-40 minuti.
Le condizioni di partecipazione. Compila il modulo di richiesta per una lezione di prova.
Condizioni speciali. I materiali ed i libri di testo necessari vengono inviati dal docente in formato elettronico (è possibile acquistarli materiali didattici in forma stampata).

SU lingua inglese

Conferenza. Sorprese e scoperte nella catalisi.

Per chi? Scolari, studenti.
Cosa dà? Conoscenza su ultime realizzazioni nel campo della catalisi.
Insegnanti. Erick M. Carreira, professore di chimica organica all'Università di Zurigo.
Quando? In qualsiasi momento.
Prezzo. Gratuito.

Virtulab sulla chimica in inglese. È possibile configurare la lingua russa.

Per chi? Alunni.
Cosa dà? Esperienza di lavoro in un laboratorio con centinaia di reagenti in tempo reale.
Quando? In qualsiasi momento.
Prezzo. Gratuito.

Laboratorio chimico detective virtuale. Indagare su un crimine utilizzando la conoscenza della chimica.

Per chi? Scolari, studenti.
Cosa dà? L'abilità di applicare le conoscenze della chimica in modo giocoso.
Quando? In qualsiasi momento.
Durata della ricerca. 40–50 minuti.
Prezzo. Gratuito.
Le condizioni di partecipazione. Scarica il programma sul tuo computer.

1. Storia dello studio degli acidi nucleici. Metodi di biologia molecolare………………3

2. Struttura degli acidi nucleici. Nucleoproteine..................................................................6

Lavoro n. 1. Idrolisi delle nucleoproteine……………..8

Lavoro n.2. Isolamento di desossiribonucleoproteine ​​(DNP) da tessuti………………...10

3. Sintesi nucleotidica. Distribuzione dei nucleotidi nell'organismo…………….11

4. Struttura e funzioni del DNA e dell'RNA. Domande del test………………13

5. Determinazione quantitativa degli acidi nucleici………………14

Lavoro n.3. Determinazione quantitativa degli acidi nucleici nel sangue…………….......-

Opera n. 4. Determinazione spettrofotometrica del totale

Opera n.5. Determinazione quantitativa del DNA mediante metodo colorimetrico…………16

Opera n.6. Determinazione quantitativa dell'RNA mediante metodo colorimetrico………….17

Domande del test…………………..................................................................18

6. Struttura del genoma. Espressione genica. Domande del test………………19

Letteratura…………………..……………………20

Storia dello studio degli acidi nucleici. Metodi di biologia molecolare.

1. La biologia molecolare come scienza. Emergenza.

2. Problemi di biologia molecolare.

3. Scoperte fondamentali della biologia molecolare. Postulato fondamentale.

4. I rapporti della biologia molecolare con le altre scienze.

5. L'emergere di nuove scienze: genomica e proteomica. Creazione di banche genetiche.

6. Metodi di biologia molecolare: - microscopia;

Analisi di diffrazione di raggi X;

Utilizzo di isotopi radioattivi;

Ultracentrifugazione;

cromatografia;

Elettroforesi;

Focalizzazione isoelettrica;

Metodo della coltura cellulare;

Sistemi senza cellule;

Anticorpi monoclonali, ecc.

____________________________

“La biologia molecolare studia la relazione tra la struttura delle macromolecole biologiche e quella di base componenti cellulari con la loro funzione, nonché i principi e i meccanismi di base dell'autoregolazione cellulare, che mediano la coerenza e l'unità di tutti i processi che si verificano nella cellula, che costituiscono l'essenza della vita” - J. Watson, 1968

Compiti biologia molecolare:

decifrare la struttura dei genomi;

creazione di banche genetiche;

impronte digitali genomiche;

studio delle basi molecolari dell'evoluzione, della differenziazione, della biodiversità, dello sviluppo e dell'invecchiamento, della cancerogenesi, dell'immunità, ecc.;

creazione di metodi per la diagnosi e il trattamento delle malattie genetiche e delle malattie virali;

creazione di nuove biotecnologie per la produzione prodotti alimentari e vari composti biologicamente attivi (ormoni, antiormoni, fattori di rilascio, trasportatori energetici, ecc.)

Fasi:

1) F. Miesher isolò per primo il DNA (1869); UN. Belozersky

DNA isolato dalle piante.

2) Anni '50 del XX secolo: furono ottenuti dati sulla struttura elementare delle proteine ​​e degli acidi nucleici.

3) Anni '60 -'70. XX secolo: vengono rivelate la natura e le principali modalità di trasmissione e attuazione delle informazioni genetiche. Viene formulato il postulato principale.

4) Anni '70 -'80. 20 ° secolo - lo studio dei meccanismi di splicing, la scoperta degli enzimi RNA e l'autosplicing, lo studio dei meccanismi di ricombinazione genetica, iniziano i lavori per decifrare la struttura dei genomi di organismi superiori, nasce l'ingegneria proteica; organizzazione delle banche genetiche.

5) Anni '90 20° secolo – inizio 21° secolo – sviluppo della bioinformatica; determinazione delle sequenze nucleotidiche (sequenziamento) del DNA di vari organismi: 1995. – è stato sequenziato il primo genoma batterico, 1997. – genoma del lievito, 1998. – genoma del nematode, 2000. – Genoma della Drosophila, 2001. – quasi l’intero genoma umano.

A metà degli anni '60. Nel 20° secolo si è finalmente formato il postulato di base della genetica molecolare, formulando il percorso principale per l'implementazione dell'informazione genetica nella cellula: DNA → RNA → proteina