Molekulárna biológia zažila obdobie prudkého rozvoja vlastných výskumných metód, ktoré sa dnes líšia od biochémie. Patria sem najmä metódy genetického inžinierstva, klonovanie, umelá expresia a knockout génov. Keďže DNA je materiálnym nosičom genetickej informácie, molekulárna biológia sa oveľa viac priblížila genetike a na križovatke vznikla molekulárna genetika, ktorá je zároveň sekciou genetiky aj molekulárnej biológie. Tak ako molekulárna biológia vo veľkej miere využíva vírusy ako výskumný nástroj, virológia využíva na riešenie svojich problémov metódy molekulárnej biológie. Počítačová technika sa podieľa na analýze genetickej informácie, v súvislosti s ktorou sa objavili nové oblasti molekulárnej genetiky, ktoré sa niekedy považujú za špeciálne disciplíny: bioinformatika, genomika a proteomika.

História vývoja

Tento zásadný objav bol pripravený dlhou fázou výskumu genetiky a biochémie vírusov a baktérií.

V roku 1928 Frederick Griffith prvýkrát ukázal, že extrakt z tepla zabíja patogénne baktérie môže preniesť znak patogenity na nie nebezpečné baktérie. Štúdium bakteriálnej transformácie ďalej viedlo k prečisteniu pôvodcu choroby, ktorým sa na rozdiel od očakávaní ukázalo, že nejde o proteín, ale o nukleovú kyselinu. Samotná nukleová kyselina nie je nebezpečná, nesie len gény, ktoré určujú patogenitu a ďalšie vlastnosti mikroorganizmu.

V 50-tych rokoch XX storočia sa ukázalo, že baktérie majú primitívny sexuálny proces, sú schopné vymieňať si extrachromozomálnu DNA, plazmidy. Objav plazmidov, ako aj transformácií, tvorili základ plazmidovej technológie bežnej v molekulárnej biológii. Ďalším dôležitým objavom pre metodiku bol objav na začiatku 20. storočia bakteriálnych vírusov, bakteriofágov. Fágy môžu tiež prenášať genetický materiál z jednej bakteriálnej bunky do druhej. Infekcia baktérií fágmi vedie k zmene zloženia bakteriálnej RNA. Ak je zloženie RNA bez fágov podobné zloženiu bakteriálnej DNA, potom sa po infekcii RNA stane viac podobná bakteriofágovej DNA. Zistilo sa teda, že štruktúra RNA je určená štruktúrou DNA. Rýchlosť syntézy proteínov v bunkách zase závisí od množstva komplexov RNA-proteín. Takto to bolo formulované centrálna dogma molekulárnej biológie: DNA ↔ RNA → proteín.

Ďalší rozvoj molekulárnej biológie sprevádzal jednak rozvoj jej metodológie, najmä vynájdenie metódy určovania nukleotidovej sekvencie DNA (W. Gilbert a F. Sanger, Nobelova cena za chémiu v roku 1980), ako aj nové objavy v oblasti výskumu štruktúry a fungovania génov (viď. História genetiky). Začiatkom 21. storočia sa získali údaje o primárnej štruktúre celej ľudskej DNA a mnohých ďalších organizmov, pre medicínu najdôležitejších, napr. poľnohospodárstvo A vedecký výskum, čo viedlo k vzniku niekoľkých nových oblastí v biológii: genomika, bioinformatika atď.

pozri tiež

• Molekulárna biológia (časopis)
• Transkriptomika
• Molekulárna paleontológia
• EMBO – Európska organizácia pre molekulárnu biológiu

Literatúra

• Speváčka M., Berg P. Gény a genómy. - Moskva, 1998.
• Stent G., Kalindar R. Molekulárna genetika. - Moskva, 1981.
• Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T. Molekulárne klonovanie. - 1989.
• Patrushev L.I. Expresia génov. - M.: Nauka, 2000. - 000 s., ill. ISBN 5-02-001890-2

Odkazy

• Materiály o molekulárnej biológii od Ruskej akadémie vied

Nadácia Wikimedia. 2010.

• Ardatovský okres v regióne Nižný Novgorod
• Okres Arzamas v regióne Nižný Novgorod

Pozrite sa, čo je "molekulárna biológia" v iných slovníkoch:

MOLEKULÁRNA BIOLÓGIA- študuje základy. vlastnosti a prejavy života na molekulárnej úrovni. Najdôležitejšie smery v M. b. sú štúdie štrukturálnej a funkčnej organizácie genetického aparátu buniek a mechanizmu implementácie dedičnej informácie ... ... Biologický encyklopedický slovník

MOLEKULÁRNA BIOLÓGIA- skúma základné vlastnosti a prejavy života na molekulárnej úrovni. Zisťuje, ako a do akej miery je rast a vývoj organizmov, ukladanie a prenos dedičných informácií, premena energie v živých bunkách a iné javy spôsobené ... Veľký encyklopedický slovník

MOLEKULÁRNA BIOLÓGIA Moderná encyklopédia

MOLEKULÁRNA BIOLÓGIA- MOLEKULÁRNA BIOLÓGIA, biologické štúdium štruktúry a funkcie MOLEKÚL, ktoré tvoria živé organizmy. Hlavnými oblasťami štúdia sú fyzické a Chemické vlastnosti proteíny a NUKLEOVÉ KYSELINY, ako je DNA. pozri tiež… … Vedecko-technický encyklopedický slovník

molekulárna biológia- úsek biol., ktorý skúma základné vlastnosti a prejavy života na molekulárnej úrovni. Zisťuje, ako a do akej miery rast a vývoj organizmov, ukladanie a prenos dedičných informácií, premena energie v živých bunkách a ... ... Mikrobiologický slovník

molekulárna biológia- — Témy biotechnológie EN molekulárna biológia … Technická príručka prekladateľa

Molekulárna biológia- MOLEKULÁRNA BIOLÓGIA, skúma základné vlastnosti a prejavy života na molekulárnej úrovni. Zisťuje, ako a do akej miery rast a vývoj organizmov, ukladanie a prenos dedičných informácií, premena energie v živých bunkách a ... ... Ilustrovaný encyklopedický slovník

Molekulárna biológia- veda, ktorá si kladie za úlohu poznanie podstaty životných javov štúdiom biologických objektov a systémov na úrovni približujúcej sa molekulárnej úrovni a v niektorých prípadoch až k tejto hranici. Konečným cieľom tohto je…… Veľká sovietska encyklopédia

MOLEKULÁRNA BIOLÓGIA- študuje javy života na úrovni makromolekúl (ch. arr. proteínov a nukleových kyselín) v démonovi bunkových štruktúr sekera (ribozómy a pod.), vo vírusoch, ako aj v bunkách. Účel M.. ktorým sa stanovuje úloha a mechanizmus fungovania týchto makromolekúl na základe ... ... Chemická encyklopédia

molekulárna biológia- skúma základné vlastnosti a prejavy života na molekulárnej úrovni. Zisťuje, ako a do akej miery rast a vývoj organizmov, ukladanie a prenos dedičných informácií, premena energie v živých bunkách a iné javy ... ... encyklopedický slovník

Molekulárna biológia

veda, ktorá si kladie za úlohu poznanie podstaty životných javov štúdiom biologických objektov a systémov na úrovni približujúcej sa molekulárnej úrovni a v niektorých prípadoch dosahujúcej túto hranicu. Konečným cieľom je zistiť, ako a do akej miery charakteristické prejavyživot, ako dedičnosť, rozmnožovanie vlastného druhu, biosyntéza bielkovín, vzrušivosť, rast a vývoj, ukladanie a prenos informácií, premena energie, pohyblivosť a pod., sú determinované štruktúrou, vlastnosťami a interakciou molekúl biologicky dôležitých látok. , predovšetkým dve hlavné triedy biopolymérov s vysokou molekulovou hmotnosťou (pozri Biopolyméry) - proteíny a nukleové kyseliny. Charakteristickým znakom M. b. - náuka o javoch života na neživých predmetoch alebo takých, ktoré sa vyznačujú najprimitívnejšími prejavmi života. Sú to biologické útvary z bunkovej úrovne a nižšie: subcelulárne organely, ako sú izolované bunkové jadrá, mitochondrie, ribozómy, chromozómy, bunkové membrány; ďalej - systémy, ktoré stoja na hranici živej a neživej prírody - vírusy vrátane bakteriofágov a končiac molekulami najdôležitejších zložiek živej hmoty - nukleových kyselín (Pozri Nukleové kyseliny) a bielkovín (Pozri Proteíny).

M. b. - nový prírodovedný odbor, úzko súvisiaci s dlhodobo etablovanými oblasťami výskumu, ktorými sú biochémia (Pozri Biochémia), biofyzika (Pozri Biofyzika) a bioorganická chémia (Pozri Bioorganická chémia). Rozlíšenie je tu možné len na základe zohľadnenia použitých metód a základného charakteru použitých prístupov.

Základ, na ktorom sa vyvinul M., položili také vedy ako genetika, biochémia, fyziológia elementárnych procesov atď. neoddeliteľne spojené s molekulárnou genetikou (pozri Molekulárna genetika) , ktorá naďalej tvorí významnú súčasť M. bankovníctva, hoci sa už do značnej miery sformovala do samostatnej disciplíny. M. izolácia. z biochémie je diktované nasledujúcimi úvahami. Úlohy biochémie sa obmedzujú najmä na zisťovanie účasti určitých chemických látok s určitými biologickými funkciami a procesmi a objasnenie podstaty ich premien; vedúca hodnota patrí k informáciám o reaktivite a o hlavných znakoch chemickej štruktúry vyjadrenej obvyklou chemický vzorec. Pozornosť sa teda v podstate sústreďuje na transformácie ovplyvňujúce chemické väzby principál-valent. Medzitým, ako zdôraznil L. Pauling , v biologických systémoch a prejavoch vitálnej aktivity by sa hlavný význam nemal klásť na väzby medzi hlavnými väzbami pôsobiacimi v rámci tej istej molekuly, ale na rôzne typy väzieb, ktoré určujú medzimolekulové interakcie (elektrostatické, van der Waalsove, vodíkové väzby atď.) .

Konečný výsledok biochemický výskum môžu byť reprezentované vo forme jedného alebo druhého systému chemických rovníc, zvyčajne úplne vyčerpané ich znázornením v rovine, t.j. v dvoch rozmeroch. punc M. b. je jeho trojrozmernosť. Podstatou M. b. M. Perutz to vidí v interpretácii biologických funkcií z hľadiska molekulárnej štruktúry. Dá sa povedať, že ak predtým, pri štúdiu biologických objektov, bolo potrebné odpovedať na otázku „čo“, to znamená, aké látky sú prítomné, a na otázku „kde“ - v ktorých tkanivách a orgánoch, potom M. b. Jeho úlohou je získať odpovede na otázku „ako“, keď sa naučil podstatu úlohy a účasti celej štruktúry molekuly, a na otázky „prečo“ a „načo“, keď zistil, na jednej strane súvislosti medzi vlastnosťami molekuly (opäť predovšetkým proteínov a nukleových kyselín) a funkciami, ktoré vykonáva, a na druhej strane úlohou takýchto jednotlivých funkcií v celkovom komplexe prejavov vitálnej činnosti.

Hranie rozhodujúcej úlohy vzájomného usporiadania atómy a ich zoskupenia celková štruktúra makromolekuly, ich priestorové vzťahy. To platí ako pre jednotlivé, jednotlivé zložky, tak aj pre celkovú konfiguráciu molekuly ako celku. V dôsledku vzniku presne stanovenej objemovej štruktúry získavajú molekuly biopolymérov také vlastnosti, vďaka ktorým sú schopné slúžiť ako materiálny základ biologických funkcií. Tento princíp prístupu k štúdiu živého je najcharakteristickejším, typickým znakom M. b.

Historický odkaz. Veľký význam štúdia biologických problémov na molekulárnej úrovni predvídal I. P. Pavlov , ktorý hovoril o poslednom kroku vo vede o živote – fyziológii živej molekuly. Samotný výraz „M. b." bol prvýkrát použitý v angličtine. vedci W. Astbury v aplikácii na výskum súvisiaci s objasňovaním vzťahu medzi molekulárnou štruktúrou a fyzikálnymi a biologickými vlastnosťami fibrilárnych (vláknitých) proteínov, ako je kolagén, krvný fibrín alebo proteíny kontraktilných svalov. Široko používa termín „M. b." ocele od začiatku 50. rokov 20. storočia. 20. storočie

Vznik M.. ako zrelá veda sa zvykne odvolávať na rok 1953, keď J. Watson a F. Crick v Cambridge (Veľká Británia) objavili trojrozmernú štruktúru deoxyribonukleovej kyseliny (DNA). To umožnilo hovoriť o tom, ako detaily tejto štruktúry určujú biologické funkcie DNA ako materiálneho nosiča dedičnej informácie. V zásade sa táto úloha DNA stala známou o niečo skôr (1944) ako výsledok práce amerického genetika O. T. Averyho a spolupracovníkov (pozri Molekulárna genetika), ale nebolo známe, do akej miery táto funkcia závisí od molekulárnej štruktúry DNA. To sa stalo možným až po tom, čo laboratóriá W. L. Bragga, J. Bernala a i. vyvinuli nové princípy röntgenovej difrakčnej analýzy, ktoré zabezpečili využitie tejto metódy na detailné poznanie priestorovej štruktúry proteínových makromolekúl a nukleových kyselín.

Úrovne molekulárnej organizácie. V roku 1957 J. Kendrew stanovil trojrozmernú štruktúru Myoglobínu a , av ďalších rokoch to urobil M. Perutz vo vzťahu k Hemoglobin a. Boli sformulované predstavy o rôznych úrovniach priestorovej organizácie makromolekúl. Primárna štruktúra je sekvencia jednotlivých jednotiek (monomérov) v reťazci výslednej molekuly polyméru. Pre proteíny sú monoméry aminokyseliny. , pre nukleové kyseliny - Nukleotidy. Lineárna, vláknitá molekula biopolyméru v dôsledku výskytu vodíkových väzieb má schopnosť zapadnúť do priestoru určitým spôsobom, napríklad v prípade proteínov, ako ukazuje L. Pauling, môže trvať tvar špirály. Toto sa označuje ako sekundárna štruktúra. O terciárnej štruktúre sa hovorí, keď molekula, ktorá má sekundárna štruktúra, sa pridáva tak či onak ďalej a vypĺňa trojrozmerný priestor. Nakoniec, molekuly, ktoré majú trojrozmernú štruktúru, môžu vstúpiť do interakcie, pravidelne sa nachádzajú vo vzájomnom priestore a vytvárajú to, čo je označené ako kvartérna štruktúra; jeho jednotlivé zložky sa bežne označujú ako podjednotky.

Najzrejmejším príkladom toho, ako molekulárna trojrozmerná štruktúra určuje biologické funkcie molekuly, je DNA. Má štruktúru dvojzávitnice: dve nite prebiehajúce vo vzájomne opačnom smere (antiparalelné) sú skrútené jedna okolo druhej a tvoria dvojzávitnicu so vzájomne sa dopĺňajúcim usporiadaním báz, t.j. tak, že proti určitej báze jednej reťaze je vždy taká báza, ktorá najlepšie zabezpečuje tvorbu vodíkových väzieb: adepín (A) sa páruje s tymínom (T), guanín (G) s cytozínom (C). Takáto štruktúra vytvára optimálne podmienky pre najdôležitejšie biologické funkcie DNA: kvantitatívne množenie dedičnej informácie v procese bunkového delenia pri zachovaní kvalitatívnej invariantnosti tohto toku genetickej informácie. Pri delení bunky sa vlákna dvojzávitnice DNA, ktorá slúži ako templát alebo templát, rozvinú a na každom z nich sa pôsobením enzýmov syntetizuje nové komplementárne vlákno. V dôsledku toho sa z jednej rodičovskej molekuly DNA získajú dve úplne identické dcérske molekuly (pozri Bunka, Mitóza).

Podobne aj v prípade hemoglobínu sa ukázalo, že jeho biologická funkcia – schopnosť reverzibilne naviazať kyslík v pľúcach a následne ho dať tkanivám – úzko súvisí so znakmi trojrozmernej štruktúry hemoglobínu a jeho zmenami v proces implementácie jeho charakteristiky fyziologickú úlohu. Pri väzbe a disociácii O 2 dochádza k priestorovým zmenám v konformácii molekuly hemoglobínu, čo vedie k zmene afinity v nej obsiahnutých atómov železa ku kyslíku. Zmeny veľkosti molekuly hemoglobínu, pripomínajúce zmeny objemu hrudník pri dýchaní povolené nazývať hemoglobín "molekulárnymi pľúcami".

Jednou z najdôležitejších vlastností živých predmetov je ich schopnosť jemne regulovať všetky prejavy životnej činnosti. Hlavný príspevok M. V vedecké objavy by sa malo považovať za objav nového, predtým neznámeho regulačného mechanizmu, označovaného ako alosterický efekt. Spočíva v schopnosti nízkych látok molekulovej hmotnosti- tzv. ligandy – na modifikáciu špecifických biologických funkcií makromolekúl, primárne katalyticky pôsobiace proteíny – enzýmy, hemoglobín, receptorové proteíny podieľajúce sa na stavbe biologických membrán (Pozri Biologické membrány), pri synaptickom prenose (pozri Synapsie) atď.

Tri biotické prúdy. Vo svetle myšlienok M. súhrn javov života možno považovať za výsledok kombinácie troch tokov: tok hmoty, ktorý nachádza svoje vyjadrenie vo fenoménoch metabolizmu, t. j. asimilácii a disimilácii; prúdenie energie, ktorá je hnacou silou všetkých prejavov života; a tok informácií, prenikajúci nielen do celého radu procesov vývoja a existencie každého organizmu, ale aj do súvislého radu po sebe nasledujúcich generácií. Je to myšlienka toku informácií, zavedená do doktríny živého sveta vývojom biomateriálov, ktorá v nej zanecháva svoj vlastný špecifický, jedinečný odtlačok.

Najvýznamnejšie úspechy molekulárnej biológie. Rýchlosť, rozsah a hĺbka M. vplyvu. pokrok v chápaní základných problémov skúmania živej prírody sa právom porovnáva napríklad s vplyvom kvantovej teórie na rozvoj atómovej fyziky. Tento revolučný vplyv určili dve vnútorne súvisiace podmienky. Na jednej strane rozhodujúcu úlohu zohralo objavenie možnosti štúdia najdôležitejších prejavov životnej činnosti za najjednoduchších podmienok, približujúcich sa typu chemických a fyzikálnych experimentov. Na druhej strane v dôsledku tejto okolnosti došlo k rýchlemu zapojeniu značného počtu predstaviteľov exaktných vied - fyzikov, chemikov, kryštalografov a potom matematikov - do vývoja biologických problémov. Vo svojom súhrne tieto okolnosti predurčili nezvyčajne rýchle tempo rozvoja M. b., počet a význam jeho úspechov, dosiahnutých len za dve desaťročia. Tu je zďaleka nie úplný zoznam týchto úspechov: odhalenie štruktúry a mechanizmu biologickej funkcie DNA, všetkých typov RNA a ribozómov (pozri Ribozómy) , zverejnenie genetický kód(Pozri genetický kód) ; objav reverznej transkripcie (pozri transkripciu) , t.j. syntéza DNA na templáte RNA; štúdium mechanizmov fungovania respiračných pigmentov; objav trojrozmernej štruktúry a jej funkčnú úlohu v pôsobení enzýmov (pozri Enzýmy) , princíp syntéza matrice a mechanizmy biosyntézy proteínov; odhalenie štruktúry vírusov (Pozri Vírusy) a mechanizmov ich replikácie, primárnej a čiastočne aj priestorovej štruktúry protilátok; izolácia jednotlivých génov , chemická a potom biologická (enzymatická) syntéza génov, vrátane ľudských, mimo bunky (in vitro); prenos génov z jedného organizmu do druhého, vrátane do ľudských buniek; rýchle dešifrovanie chemická štruktúra rastúci počet jednotlivých proteínov, najmä enzýmov, ako aj nukleových kyselín; objavenie javov „samo-skladania“ niektorých biologických objektov stále narastajúcej zložitosti, počnúc molekulami nukleových kyselín a prechádzajú k viaczložkovým enzýmom, vírusom, ribozómom atď.; objasnenie alosterických a iných základných princípov regulácie biologických funkcií a procesov.

Redukcionizmus a integrácia. M. b. je posledným stupňom tohto smeru v štúdiu živých objektov, ktorý sa označuje ako „redukcionizmus“, t. j. túžba zredukovať zložité životné funkcie na javy vyskytujúce sa na molekulárnej úrovni, a preto je možné ich študovať metódami fyziky a chémie. . Dosiahnutý M. b. úspechy svedčia o účinnosti tohto prístupu. Zároveň je potrebné vziať do úvahy, že v prirodzených podmienkach bunky, tkaniva, orgánu a celého organizmu máme do činenia so sústavami čoraz zložitejšie. Takéto systémy sú tvorené komponentmi viac ako nízky level ich pravidelnou integráciou do celkov, nadobudnutím štrukturálnej a funkčnej organizácie a novými vlastnosťami. Preto, keďže znalosť vzorov dostupných na zverejnenie na molekulárnej a susednej úrovni je podrobná, pred M. b. vyvstáva úloha porozumieť mechanizmom integrácie ako línii ďalšieho vývoja v skúmaní javov života. Východiskom je tu štúdium síl medzimolekulových interakcií – vodíkových väzieb, van der Waalsových síl, elektrostatických síl a pod. Svojou kombináciou a priestorovým usporiadaním tvoria to, čo možno označiť ako „integračnú informáciu“. Treba to považovať za jednu z hlavných častí už spomínaného toku informácií. V oblasti M. príkladmi integrácie môžu byť javy samoskladania zložitých útvarov zo zmesi ich základné časti. Ide napríklad o tvorbu viaczložkových proteínov z ich podjednotiek, tvorbu vírusov z ich základných častí - proteínov a nukleových kyselín, obnovu pôvodnej štruktúry ribozómov po oddelení ich proteínových a nukleových zložiek atď. štúdium týchto javov priamo súvisí s poznaním hlavných javov „rozpoznávanie“ molekúl biopolymérov. Ide o to zistiť, aké kombinácie aminokyselín – v molekulách proteínov alebo nukleotidov – v nukleových kyselinách navzájom interagujú pri procesoch spájania jednotlivých molekúl s tvorbou komplexov prísne špecifického, vopred určeného zloženia a štruktúry. Patria sem procesy tvorby komplexných proteínov z ich podjednotiek; ďalej selektívna interakcia medzi molekulami nukleových kyselín, napríklad transportom a matricou (v tomto prípade objav genetického kódu výrazne rozšíril naše informácie); nakoniec ide o tvorbu mnohých typov štruktúr (napríklad ribozómov, vírusov, chromozómov), na ktorých sa podieľajú proteíny aj nukleové kyseliny. Odhalenie zodpovedajúcich zákonov, znalosť „jazyka“, ktorý je základom týchto interakcií, je jednou z najdôležitejších oblastí matematickej lingvistiky, ktorá stále čaká na svoj rozvoj. Táto oblasť je považovaná za jednu z radu základných problémov pre celú biosféru.

Problémy molekulárnej biológie. Popri špecifikovaných dôležitých úlohách by M. (poznanie zákonitostí „rozpoznania“, sebausporiadania a integrácie) skutočným smerom vedeckého hľadania blízkej budúcnosti je vývoj metód, ktoré umožňujú dešifrovanie štruktúry, a následne trojrozmerné, priestorové usporiadanie vysokomolekul. nukleových kyselín. Toto bolo teraz dosiahnuté s ohľadom na všeobecný plán trojrozmernej štruktúry DNA (dvojitá špirála), ale bez presnej znalosti jej primárnej štruktúry. Rýchly pokrok vo vývoji analytické metódy nám umožňujú s istotou očakávať dosiahnutie týchto cieľov v nasledujúcich rokoch. Tu, samozrejme, hlavné príspevky pochádzajú od predstaviteľov príbuzných vied, predovšetkým fyziky a chémie. Všetky zásadné metódy, ktorých využitie zabezpečilo vznik a úspech M. b., navrhli a vyvinuli fyzici (ultracentrifugácia, röntgenová difrakčná analýza, elektrónová mikroskopia nukleárna magnetická rezonancia atď.). Takmer všetky nové fyzikálne experimentálne prístupy (napríklad použitie počítačov, synchrotrónového alebo brzdného žiarenia, laserová technológia atď.) otvárajú nové možnosti pre hĺbkové štúdium problémy M. b. Medzi najdôležitejšie úlohy praktického charakteru, odpoveď na ktorú sa očakáva od M. b., patrí na prvom mieste problém molekulárnej podstaty malígneho rastu, potom - spôsoby prevencie a možno aj prekonania dedičných chorôb - " molekulárne choroby“ (Pozri Molekulárne choroby). Veľký význam bude mať objasnenie molekulárnych základov biologickej katalýzy, t.j. pôsobenia enzýmov. Medzi najdôležitejšie moderné trendy M. b. treba pripísať túžbe rozlúštiť molekulárne mechanizmy pôsobenie hormónov (pozri Hormóny) , toxické a liečivých látok, ako aj zistiť podrobnosti o molekulárnej štruktúre a fungovaní takých bunkových štruktúr, ako sú biologické membrány, ktoré sa podieľajú na regulácii procesov penetrácie a transportu látok. Vzdialenejšie ciele M. b. - znalosť povahy nervových procesov, pamäťových mechanizmov (Pozri Pamäť) atď. Jedna z dôležitých vznikajúcich častí M. b. - tzv. genetické inžinierstvo, ktoré si kladie za úlohu cieľavedomé fungovanie genetického aparátu (Genómu) živých organizmov počnúc mikróbmi a nižšími (jednobunkovými) a končiac ľuďmi (v druhom prípade predovšetkým za účelom tzv. radikálna liečba dedičné choroby (Pozri Dedičné choroby) a korekcia genetických defektov). O rozsiahlejších zásahoch do ľudského genetického základu možno diskutovať až vo viac-menej vzdialenej budúcnosti, keďže v tomto prípade vznikajú vážne prekážky, technické aj zásadné. Čo sa týka mikróbov, rastlín, a je to možné, a strana - x. Pre zvieratá sú takéto vyhliadky veľmi povzbudivé (napríklad získanie odrôd pestovaných rastlín, ktoré majú zariadenie na fixáciu dusíka zo vzduchu a nepotrebujú hnojivá). Vychádzajú z už dosiahnutých úspechov: izolácia a syntéza génov, prenos génov z jedného organizmu do druhého, využitie masových bunkových kultúr ako producentov hospodársky alebo medicínsky dôležitých látok.

Organizácia výskumu v molekulárnej biológii. Rýchly vývoj M. vyvolalo Vysoké číslošpecializované výskumné centrá. Ich počet rýchlo rastie. Najväčší: vo Veľkej Británii - Laboratórium molekulárnej biológie v Cambridge, Kráľovský inštitút v Londýne; vo Francúzsku - ústavy molekulárnej biológie v Paríži, Marseille, Štrasburgu, Pasteurov inštitút; v USA - oddelenia M. b. na univerzitách a inštitútoch v Bostone (Harvard University, Massachusetts Institute of Technology), San Franciscu (Berkeley), Los Angeles (California Institute of Technology), New Yorku (Rockefeller University), zdravotných inštitútoch v Bethesde atď.; v Nemecku - inštitúty Maxa Plancka, univerzity v Göttingene a Mníchove; vo Švédsku Karolínsky inštitút v Štokholme; v NDR - Ústredný ústav molekulárnej biológie v Berlíne, ústavy v Jene a Halle; v Maďarsku - Biologické centrum v Szegede. V ZSSR by bol prvým špecializovaným ústavom M. bola vytvorená v Moskve v roku 1957 v systéme Akadémie vied ZSSR (pozri. ); potom boli vytvorené: Inštitút Bio organická chémia Akadémie vied ZSSR v Moskve, Proteínový inštitút v Puščine, Biologické oddelenie v Ústave pre atómovú energiu (Moskva), oddelenia M. b. na ústavoch Sibírskej pobočky Akadémie vied v Novosibirsku, Medzirezortnom laboratóriu bioorganickej chémie Moskovskej štátnej univerzity, Sektoru (neskôr Ústavu) molekulárnej biológie a genetiky Akadémie vied Ukrajinskej SSR v Kyjeve. ; významné dielo o M. b. sa uskutočňuje v Ústave makromolekulárnych zlúčenín v Leningrade, v mnohých oddeleniach a laboratóriách Akadémie vied ZSSR a ďalších oddeleniach.

Spolu s jednotlivými výskumnými centrami vznikali organizácie širšieho rozsahu. IN západná Európa vznikla európska organizácia na M. (EMBO), na ktorom sa zúčastňuje viac ako 10 krajín. V ZSSR bola v roku 1966 na Ústave molekulárnej biológie zriadená Vedecká rada o M. B., ktorá je koordinačným a organizačným centrom v tejto oblasti poznania. Vydal rozsiahlu sériu monografií o najvýznamnejších úsekoch M. B., pravidelne sa organizujú „zimné školy“ o M. B., konajú sa konferencie a sympóziá aktuálne problémy M. b. Vedecké rady o M. by v budúcnosti. boli vytvorené na Akadémii lekárskych vied ZSSR a mnohých republikových akadémiách vied. Časopis Molecular Biology vychádza od roku 1966 (6 čísel ročne).

Za relatívne krátkodobý v ZSSR vyrástlo významné oddelenie výskumníkov v oblasti M.; ide o vedcov staršej generácie, ktorí čiastočne zmenili svoje záujmy z iných oblastí; z väčšej časti sú to početní mladí výskumníci. Z popredných vedcov, ktorí sa aktívne podieľali na formovaní a rozvoji M. b. v ZSSR možno menovať ako A. A. Baev, A. N. Belozersky, A. E. Braunshtein, Yu, A. Ovchinnikov, A. S. Spirin, M. M. Shemyakin, V. A. Engelgardt. Nové úspechy M. a molekulárna genetika bude presadzovaná uznesením ÚV KSSZ a Rady ministrov ZSSR (máj 1974) „O opatreniach na urýchlenie rozvoja molekulárnej biológie a molekulárnej genetiky a využitie ich úspechov v národnom ekonomika“.

Lit.: Wagner R., Mitchell G., Genetika a metabolizmus, prekl. z angličtiny, M., 1958; Szent-Gyorgy a A., Bioenergetika, prekl. z angličtiny, M., 1960; Anfinsen K., Molekulárne základy evolúcie, trans. z angličtiny, M., 1962; Stanley W., Valens E., Vírusy a povaha života, prekl. z angličtiny, M., 1963; Molekulárna genetika, trans. s. Angličtina, časť 1, M., 1964; Volkenstein M.V., Molekuly a život. Úvod do molekulárnej biofyziky, M., 1965; Gaurowitz F., Chémia a funkcie proteínov, trans. z angličtiny, M., 1965; Bresler S. E., Úvod do molekulárnej biológie, 3. vydanie, M. - L., 1973; Ingram V., Biosyntéza makromolekúl, trans. z angličtiny, M., 1966; Engelhardt V. A., Molekulárna biológia, v knihe: Rozvoj biológie v ZSSR, M., 1967; Úvod do molekulárnej biológie, prel. z angličtiny, M., 1967; Watson, J., Molecular Biology of the Gene, trans. z angličtiny, M., 1967; Finean J., Biologické ultraštruktúry, trans. z angličtiny, M., 1970; Bendoll, J., Muscles, Molecules, and Movement, trans. z angličtiny, M., 1970; Ichas M., Biologický kód, prekl. z angličtiny, M., 1971; Molekulárna biológia vírusov, M., 1971; Molekulové základy biosyntézy proteínov, M., 1971; Bernhard S., Štruktúra a funkcia enzýmov, trans. z angličtiny, M., 1971; Spirin A.S., Gavrilova L.P., Ribosome, 2. vydanie, M., 1971; Frenkel-Konrat H., Chémia a biológia vírusov, prekl. z angličtiny, M., 1972; Smith C., Hanewalt F., Molekulárna fotobiológia. Procesy inaktivácie a obnovy, trans. z angličtiny, M., 1972; Harris G., Základy ľudskej biochemickej genetiky, trans. z angličtiny, M., 1973.

V. A. Engelhardt.

Veľká sovietska encyklopédia. - M.: Sovietska encyklopédia. 1969-1978 .

Pre koho? Stredoškoláci, študenti.
Čo dáva? Znalosť základov molekulárnej biológie.
Učitelia. Vedúci Laboratória molekulárnej genetiky mikroorganizmov na Ústave génovej biológie Ruskej akadémie vied, profesor na Rutgers University (USA), profesor na Skolkovskom inštitúte vedy a techniky (SkolTech).
Kedy? Treba si to ujasniť.
Cena. 9 000 rubľov.
Podmienky účasti. Na stránke je potrebné zanechať žiadosť o účasť.

Biologické kruhy. Moskva Štátna univerzita ich. M.V. Lomonosov.

Pre koho? 9-11 ročníkov.
Čo dáva? Znalosť biológie, schopnosť vykonávať dizajnérske práce, Laboratórna zručnosť.
Učitelia. Zamestnanci biologickej fakulty Moskovskej štátnej univerzity.
Kedy?
Cena. Treba si to ujasniť.
Podmienky účasti. Treba si to ujasniť.

Biologické oddelenie moskovského gymnázia č. 1543 na juhozápade.

Pre koho? 7-10 ročníkov.
Čo dáva? Pokročilé znalosti z biológie.
Učitelia. Zamestnanci Moskovskej štátnej univerzity, absolventi gymnázia.
Kedy? Je možné sledovať dátum začiatku náboru.
Povinné požiadavky. Je potrebné absolvovať prijímacie skúšky.
Cena. Zadarmo (existuje dobrovoľný príspevok).
Podmienky účasti. Prijatie na gymnázium na plnohodnotné vzdelávanie.

Škola "Chem*Bio*Plus". Ruský národný výskum lekárska univerzita pomenovaný po N.I. Pirogov.

Pre koho? 10-11 ročníkov.
Čo dáva? Vedomosti z biológie, chémie.
Kedy? Set - ročne, v septembri.
Povinné požiadavky. Nastavte na základe výsledkov testov.
Cena. 10 000 - 75 000 rubľov (existuje skúšobná lekcia).

akadémie. "PostScience".

Pre koho?Školáci, študenti.
Čo dáva?

• znalosti v oblasti fyziky elementárnych častíc, chémie, medicíny, matematiky, neurofyziológie, genetiky, sociológie, informatiky;
• znalosť ako vedecký vývoj aplikované v reálnom živote.

Učitelia. Vysoko kvalifikovaní odborníci, vedci.
Kedy? Je možné sledovať termíny náborov V kontakte s A Facebook.
Cena. 9 000 rubľov.
Podmienky účasti. Musíte sledovať správny kurz. Zaregistrujte sa na kurz a zaplaťte za kurz.

Petrozavodsk

STEM centrum Petrozavodskej štátnej univerzity.

Pre koho? 1-11 ročníkov.
Čo dáva? Zručnosti dizajnu, výskumná činnosť v oblasti programovania, biológie, chémie, fyziky.
Kedy? Je možné sledovať dátum začiatku náboru.
Cena. Treba si to ujasniť.
Podmienky účasti.Študenti Petrozavodských škôl.

Otvorené univerzitné lýceum Petrozavodskej štátnej univerzity.

Pre koho? 10. ročník
Čo dáva?

• technický smer (fyzika, matematika, informatika, ruský jazyk);
• biomedicínske (chémia, biológia, ruský jazyk).

Kedy? Je možné sledovať dátum začiatku náboru.
Cena. Treba si to ujasniť.
Podmienky účasti. Občianstvo Ruskej federácie, prihláška, školné.

Majstrovské kurzy

"Štruktúra a funkcie bunky" - lekcia v múzeu.

Pre koho? 14-16 rokov.
Čo dáva?

• praktické zručnosti v biológii;
• mikroskopické zručnosti;
• experimentálna zručnosť.

Kedy? Treba si to ujasniť.
Cena. Treba si to ujasniť.
trvanie. 90 minút.
Špeciálne podmienky pre návštevu. Posledný utorok v mesiaci je sanitárny deň.
Ako sa prihlásiť? Zanechajte žiadosť na stránke.

„Svet pod mikroskopom“.

Pre koho? 6-16 rokov.
Čo dáva? Pozorovanie mikroorganizmov, bunkovej štruktúry pod mikroskopom.
Kedy? Treba si to ujasniť.
Cena. 200 r.
trvanie. 1 hodina.
Špeciálne podmienky pre návštevu. Skupinové kurzy (pre návštevníkov od 6 rokov) sa konajú cez víkendy a dni školské prázdniny Naplánovaný.
Ako sa prihlásiť? Zanechajte žiadosť na stránke.

Lekcia chémie "Najúžasnejšia látka na Zemi."

Pre koho? 14-16 rokov.
Čo dáva?

• znalosti o vlastnostiach vody;
• schopnosť vykonávať laboratórne experimenty.

Kedy? Treba si to ujasniť.
Cena. 16 000 rubľov pre dvojitú skupinu po 15 ľudí.
trvanie. 90 minút.

táborov

Moskovská oblasť

Chemický tábor „Slon a žirafa“.

Pre koho? 9-11 ročníkov.
Kedy? Ročne.
Čo dáva?

• znalosť chémie;
• reagenčné zručnosti.

Poznámka: vzdelávacie programy meniť každú zmenu, preto je potrebné vyjasniť si ich obsah s organizátormi.
Učitelia. Vysokokvalifikovaní lekári rôznych špecializácií, profesionálni biológovia, vedci.
Cena. 32 000 rubľov
Podmienky účasti. Musíte podať žiadosť na stránke.

Vzdelávacie centrum Sirius. Smer "Veda". Posuny "Chémia", "Biológia".

Pre koho? 10-17 rokov.
Čo dáva? Hlboká znalosť základných predmetov, rozšírenie obzorov a osobný rozvoj.
Učitelia. Vedci, učitelia popredných univerzít, fyzikálno-matematických a chemicko-biologických škôl, tréneri národných a regionálnych tímov z matematiky, fyziky, chémie a biológie.
Kedy? Ročne. Je možné sledovať termíny náborov.
Povinné požiadavky. Hlboká znalosť odborných predmetov, úroveň celoruských, medzinárodných olympiád.
Cena. Zadarmo.
Podmienky účasti. Použiť na stránke. Konkurenčný výber je možný. Podrobnosti je potrebné overiť u organizátorov alebo sledovať na webovej stránke.

univerzity

Moskovská štátna univerzita M.V. Lomonosov.

Katedra biológie.
Rok vytvorenia: 1930.
Čo dáva?
kvalifikácia:

Ruská národná výskumná lekárska univerzita pomenovaná po N.I. Pirogov.

Katedra biochémie a molekulárnej biológie.
Rok vytvorenia: 1963.
Čo dáva? Pripravuje kvalifikovaných odborníkov.
kvalifikácia:špecialista, doba školenia - 6 rokov.

Novosibirsk

Štátna univerzita v Novosibirsku.

Fakulta prírodných vied. Biologické oddelenie. Katedra molekulárnej biológie.
Rok vytvorenia: 1959.
Čo dáva? Pripravuje kvalifikovaných odborníkov.
kvalifikácia: bakalár, doba štúdia - 4 roky, magisterské - 2 roky.

Online kurzy

V ruštine

"Skutočná matematika". Elektronická škola "Znanika".

Pre koho? 5.-9.ročník.
Čo dáva? Hlboká znalosť matematiky.
Kedy? Kedykoľvek.
Učitelia. Kandidáti fyzikálnych a matematických, pedagogických vied, docenti, profesori a učitelia popredných univerzít v krajine.
Podmienky účasti. Vyžaduje sa registrácia.

Virtuálne chemické laboratórium. Štátna technická univerzita v Mari.

Pre koho? 8-11 ročníkov.
Čo dáva? Zručnosť práce v chemickom laboratóriu, zručnosť vykonávať experimenty v reálnom čase.
Cena. 3 500 - 9 000 rubľov
Podmienky účasti. Odhlásiť sa.

Mark Zentrum. Medzinárodné vzdelávacie online centrum.

Pre koho? Od 11 rokov.
Čo dáva? Vzdelávacie programy z biológie, chémie, matematiky, cudzích jazykov.
Kedy? Individuálne hodiny sú dohodnuté s vyučujúcim. Skupinové hodiny prebiehajú podľa rozvrhu.
Učitelia. Lingvisti, cviční učitelia odborných predmetov.
Cena. Skúšobná lekcia je bezplatná. Individuálne lekcie: jedna lekcia - 450–1200 rubľov, v závislosti od počtu lekcií (minimálne päť) a dĺžky lekcie. Skupinové lekcie: jedna lekcia - 280–640 rubľov.
Náklady na lekcie cudzí jazyk. Skúšobná hodina s rodeným hovorcom- zaplatené: 10 eur. Cena jednej lekcie: 15-35 eur v závislosti od dĺžky lekcie.
trvanie. Závisí od formy práce. Individuálna lekcia- 45-90 minút, skupinové sedenie - 90 minút, webinár - 120 minút. Prvá skúšobná lekcia trvá 30-40 minút.
Podmienky účasti. Vyplňte prihlášku na skúšobnú hodinu.
Špeciálne podmienky. Potrebné materiály a učebnice zasiela vyučujúci v elektronickej forme (je možné zakúpiť vzdelávacie materiály v tlačenej forme).

Zapnuté anglický jazyk

Prednáška. Prekvapenia a objavy v katalýze.

Pre koho?Školáci, študenti.
Čo dáva? Vedomosti o nedávne úspechy v oblasti katalýzy.
Učitelia. Erick M. Carreira, profesor organickej chémie na univerzite v Zürichu.
Kedy? Kedykoľvek.
Cena. Zadarmo.

Virtulab v chémii v angličtine. Je možné nastaviť ruský jazyk.

Pre koho?Žiaci.
Čo dáva? Zručnosť v práci v laboratóriu so stovkami činidiel v reálnom čase.
Kedy? Kedykoľvek.
Cena. Zadarmo.

Detektívny chemický virtulab. Vyšetrovanie trestného činu s pomocou znalostí chémie.

Pre koho?Školáci, študenti.
Čo dáva? Zručnosť aplikovať poznatky z chémie hravou formou.
Kedy? Kedykoľvek.
Trvanie úlohy. 40 – 50 minút.
Cena. Zadarmo.
Podmienky účasti. Stiahnite si program do počítača.

1. História štúdia nukleových kyselín. Metódy molekulárnej biológie………………3

2. Štruktúra nukleových kyselín. Nukleoproteíny…………………………………………..6

Práca číslo 1. Hydrolýza nukleoproteínov………………………………………………………..8

Práca číslo 2. Izolácia deoxyribonukleoproteínov (DNP) z tkanív………………...10

3. Syntéza nukleotidov. Distribúcia nukleotidov v tele………………………….11

4. Štruktúra a funkcie DNA a RNA. Kontrolné otázky ……………………………… 13

5. Kvantifikácia nukleových kyselín……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………

Práca číslo 3. Kvantitatívne stanovenie nukleových kyselín v krvi …………………………-

Práca číslo 4. Spektrofotometrické stanovenie celk

Práca číslo 5. Kvantitatívne stanovenie DNA kolorimetrickou metódou…………16

Práca číslo 6. Kvantitatívne stanovenie RNA kolorimetrickou metódou………….17

Kontrolné otázky……………………………………………………………………………….18

6. Štruktúra genómu. Expresia génov. Kontrolné otázky ……………………………… 19

Literatúra……………………………………………………………………………………………………… 20

História štúdia nukleových kyselín. Metódy molekulárnej biológie.

1. Molekulárna biológia ako veda. Vznik.

2. Úlohy molekulárnej biológie.

3. Základné objavy molekulárnej biológie. Základný postulát.

4. Vzájomný vzťah molekulárnej biológie s inými vedami.

5. Vznik nových vied – genomika a proteomika. Vytváranie génových bánk.

6. Metódy molekulárnej biológie: - mikroskopia;

rôntgenová difrakčná analýza;

Použitie rádioaktívnych izotopov;

Ultracentrifugácia;

Chromatografia;

elektroforéza;

Izoelektrické zaostrovanie;

metóda kultivácie buniek;

Bezbunkové systémy;

Monoklonálne protilátky atď.

____________________________

„Molekulárna biológia študuje vzťah medzi štruktúrou biologických makromolekúl a hlavným bunkové zložky s ich funkciou, ako aj so základnými princípmi a mechanizmami bunkovej samoregulácie, ktoré sprostredkúvajú súlad a jednotu všetkých procesov prebiehajúcich v bunke, ktoré tvoria podstatu života“ – J. Watson, 1968

Úlohy molekulárna biológia:

dešifrovanie štruktúry genómov;

vytváranie génových bánk;

genomické odtlačky prstov;

štúdium molekulárnych základov evolúcie, diferenciácie, biodiverzity, vývoja a starnutia, karcinogenézy, imunity atď.;

tvorba metód na diagnostiku a liečbu genetických chorôb, vírusových chorôb;

vytváranie nových výrobných biotechnológií produkty na jedenie a rôzne biologicky aktívne zlúčeniny (hormóny, antihormóny, uvoľňujúce faktory, nosiče energie atď.)

Etapy:

1) F. Miesher ako prvý izoloval DNA (1869); A.N. Belozersky

izolovaná DNA z rastlín.

2) 50. roky XX storočia - boli získané údaje o elementárnej štruktúre proteínov a nukleových kyselín.

3) 60. - 70. roky. XX storočia - odhaľuje sa povaha a hlavné spôsoby prenosu a implementácie genetických informácií. Hlavný postulát je formulovaný.

4) 70. - 80. roky. XX storočie - štúdium mechanizmov zostrihu, objav RNA enzýmov a autosplicingu, štúdium mechanizmov genetickej rekombinácie, začína práca na dešifrovaní štruktúry genómov vyšších organizmov, vzniká proteínové inžinierstvo; organizáciu génových bánk.

5) 90. roky XX storočia - začiatok XXI storočia - rozvoj bioinformatiky; stanovenie nukleotidových sekvencií (sekvenovanie) DNA rôznych organizmov: 1995. - Prvý bakteriálny genóm bol sekvenovaný v roku 1997. – kvasinkový genóm, 1998 – Genóm nematód, 2000 – Genóm Drosophila, 2001 takmer úplne z ľudského genómu.

V polovici 60. rokov. V 20. storočí sa konečne vytvoril hlavný postulát molekulárnej genetiky, ktorý formuloval hlavný spôsob implementácie genetickej informácie do bunky: DNA → RNA → proteín