Molekularna biologija je doživela obdobje hitrega razvoja lastnih raziskovalnih metod, ki se danes razlikujejo od biokemije. Sem sodijo zlasti metode genskega inženiringa, kloniranja, umetnega izražanja in genskega izločanja. Ker je DNK materialni nosilec genetske informacije, se je molekularna biologija močno približala genetiki in na stičišču je nastala molekularna genetika, ki je obenem razdelek genetike in molekularne biologije. Tako kot molekularna biologija v veliki meri uporablja viruse kot raziskovalno orodje, virologija uporablja metode molekularne biologije za reševanje svojih problemov. Računalniška tehnologija se ukvarja z analizo genetskih informacij, v povezavi s katero so se pojavila nova področja molekularne genetike, ki jih včasih štejemo za posebne discipline: bioinformatika, genomika in proteomika.

Zgodovina razvoja

To temeljno odkritje je bilo pripravljeno z dolgo fazo raziskav genetike in biokemije virusov in bakterij.

Leta 1928 je Frederick Griffith prvič pokazal, da izvleček toplote ubija patogene bakterije lahko prenese patogenost na nenevarne bakterije. Študija bakterijske transformacije je nato pripeljala do čiščenja patogena, za katerega se je v nasprotju s pričakovanji izkazalo, da ni protein, temveč nukleinska kislina. Sama nukleinska kislina ni nevarna, le nosi gene, ki določajo patogenost in druge lastnosti mikroorganizma.

V 50. letih 20. stoletja je bilo dokazano, da imajo bakterije primitiven spolni proces, lahko izmenjujejo ekstrakromosomsko DNA, plazmide. Odkritje plazmidov in transformacije so tvorile osnovo tehnologije plazmidov, ki je običajna v molekularni biologiji. Drugo pomembno odkritje za metodologijo je bilo odkritje bakterijskih virusov in bakteriofagov v začetku 20. stoletja. Fagi lahko prenašajo tudi genetski material iz ene bakterijske celice v drugo. Okužba bakterij s fagi povzroči spremembe v sestavi bakterijske RNA. Če je brez fagov sestava RNA podobna sestavi bakterijske DNA, potem po okužbi postane RNA bolj podobna DNA bakteriofaga. Tako je bilo ugotovljeno, da strukturo RNA določa struktura DNA. Hitrost sinteze beljakovin v celicah pa je odvisna od količine kompleksov RNA-protein. Tako je bilo formulirano osrednja dogma molekularne biologije: DNA ↔ RNA → protein.

Nadaljnji razvoj molekularne biologije je spremljal tako razvoj njene metodologije, zlasti izum metode za določanje nukleotidnega zaporedja DNK (W. Gilbert in F. Sanger, Nobelova nagrada za kemijo 1980), kot nova odkritja. na področju raziskovanja zgradbe in delovanja genov (glej Zgodovina genetike). Do začetka 21. stoletja so bili pridobljeni podatki o primarni strukturi vse človeške DNK in številnih drugih organizmov, ki so najpomembnejši za medicino, Kmetijstvo in znanstvena raziskava, kar je povzročilo nastanek več novih smeri v biologiji: genomika, bioinformatika itd.

Poglej tudi

• Molekularna biologija (revija)
• Transkriptomika
• Molekularna paleontologija
• EMBO - Evropska organizacija molekularnih biologov

Literatura

• Pevec M., Berg P. Geni in genomi. - Moskva, 1998.
• Stent G., Kalindar R. Molekularna genetika. - Moskva, 1981.
• Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T. Molekularno kloniranje. - 1989.
• Patrushev L.I. Izražanje genov. - M.: Nauka, 2000. - 000 str., ilustr. ISBN 5-02-001890-2

Povezave

• Materiali o molekularni biologiji Ruske akademije znanosti

Fundacija Wikimedia. 2010.

• Okrožje Ardatovsky, regija Nižni Novgorod
• Okrožje Arzamas v regiji Nižni Novgorod

Oglejte si, kaj je "molekularna biologija" v drugih slovarjih:

MOLEKULARNA BIOLOGIJA- študira osnove. lastnosti in manifestacije življenja na molekularni ravni. Najvažnejše smeri v M. b. so študije strukturne in funkcionalne organizacije genetskega aparata celic in mehanizma za izvajanje dednih informacij... ... Biološki enciklopedični slovar

MOLEKULARNA BIOLOGIJA- raziskuje osnovne lastnosti in manifestacije življenja na molekularni ravni. Ugotavlja, kako in v kolikšni meri rast in razvoj organizmov, shranjevanje in prenašanje dednih informacij, preoblikovanje energije v živih celicah in druge pojave povzročajo... Veliki enciklopedični slovar

MOLEKULARNA BIOLOGIJA Sodobna enciklopedija

MOLEKULARNA BIOLOGIJA- MOLEKULARNA BIOLOGIJA, biološko preučevanje zgradbe in delovanja MOLEKUL, ki sestavljajo žive organizme. Glavna področja študija vključujejo fizično in Kemijske lastnosti beljakovin in NUKLEINSKIH KISLIN, kot je DNA. Poglej tudi… … Znanstveni in tehnični enciklopedični slovar

molekularna biologija- del biologije, ki raziskuje osnovne lastnosti in manifestacije življenja na molekularni ravni. Ugotavlja, kako in v kolikšnem obsegu poteka rast in razvoj organizmov, shranjevanje in prenašanje dednih informacij, preoblikovanje energije v živih celicah in... ... Mikrobiološki slovar

molekularna biologija- — Teme biotehnologije EN molekularne biologije … Priročnik za tehnične prevajalce

Molekularna biologija- MOLEKULARNA BIOLOGIJA, raziskuje osnovne lastnosti in manifestacije življenja na molekularni ravni. Ugotavlja, kako in v kolikšnem obsegu poteka rast in razvoj organizmov, shranjevanje in prenašanje dednih informacij, preoblikovanje energije v živih celicah in... ... Ilustrirani enciklopedični slovar

Molekularna biologija- znanost, katere cilj je razumeti naravo življenjskih pojavov s preučevanjem bioloških objektov in sistemov na ravni, ki se približuje molekularni ravni, in v nekaterih primerih doseže to mejo. Končni cilj tega je …… Velika sovjetska enciklopedija

MOLEKULARNA BIOLOGIJA- preučuje življenjske pojave na ravni makromolekul (predvsem beljakovin in nukleinskih kislin) v demonu celične strukture sekiro (ribosomi itd.), v virusih, pa tudi v celicah. M. namen. ugotavljanje vloge in mehanizma delovanja teh makromolekul na podlagi... ... Kemijska enciklopedija

molekularna biologija- raziskuje osnovne lastnosti in manifestacije življenja na molekularni ravni. Ugotavlja, kako in v kolikšnem obsegu poteka rast in razvoj organizmov, shranjevanje in prenašanje dednih informacij, preoblikovanje energije v živih celicah in drugi pojavi... ... enciklopedični slovar

Molekularna biologija

znanost, katere cilj je razumeti naravo življenjskih pojavov s preučevanjem bioloških objektov in sistemov na ravni, ki se približuje molekularni ravni in v nekaterih primerih doseže to mejo. Končni cilj je ugotoviti, kako in v kakšnem obsegu značilne manifestaciježivljenja, kot so dednost, razmnoževanje lastnih vrst, biosinteza beljakovin, vzdražnost, rast in razvoj, shranjevanje in prenos informacij, pretvorba energije, mobilnost itd., določajo zgradba, lastnosti in interakcija molekul biološko pomembnih snovi. , predvsem dva glavna razreda biopolimerov z visoko molekulsko maso (glej Biopolimeri) - beljakovine in nukleinske kisline. Posebnost M. b. - preučevanje življenjskih pojavov na neživih predmetih ali tistih, za katere so značilne najbolj primitivne manifestacije življenja. To so biološke tvorbe od celične ravni in nižje: subcelični organeli, kot so izolirana celična jedra, mitohondriji, ribosomi, kromosomi, celične membrane; nadalje - sistemi, ki stojijo na meji žive in nežive narave - virusi, vključno z bakteriofagi, in končajo z molekulami najpomembnejših sestavin žive snovi - nukleinskih kislin (glej Nukleinske kisline) in beljakovin (glej Beljakovine).

M. b. - novo področje naravoslovja, tesno povezano z dolgoletnimi področji raziskovanja, ki jih pokrivajo biokemija (Glej Biokemija), biofizika (Glej Biofizika) in bioorganska kemija (Glej Bioorganska kemija). Razlikovanje je tu možno le na podlagi upoštevanja uporabljenih metod in temeljne narave uporabljenih pristopov.

Osnovo, na kateri se je razvila M. b., so postavile vede, kot so genetika, biokemija, fiziologija elementarnih procesov itd. neločljivo povezana z molekularno genetiko (glej Molekularna genetika) , ki še naprej predstavlja pomemben del matematike, čeprav je že v veliki meri postala samostojna disciplina. M. izolacija. iz biokemije narekujejo naslednji premisleki. Naloge biokemije so omejene predvsem na ugotavljanje sodelovanja določenih kemične snovi za nekatere biološke funkcije in procese ter razjasnitev narave njihovih transformacij; vodilna vrednost sodi k informacijam o reaktivnosti in glavnih značilnostih kemijske strukture, ki jih izraža običajno kemijska formula. Tako je v bistvu pozornost usmerjena na transformacije, ki vplivajo na glavne valenčne kemijske vezi. Medtem, kot je poudaril L. Pauling , v bioloških sistemih in manifestacijah življenja je treba dati glavni pomen ne glavnim valenčnim vezim, ki delujejo znotraj ene molekule, temveč različnim vrstam vezi, ki določajo medmolekularne interakcije (elektrostatične, van der Waalsove, vodikove vezi itd.).

Končni rezultat biokemične raziskave lahko predstavimo v obliki enega ali drugega sistema kemijskih enačb, ki se običajno popolnoma izčrpa z njihovim prikazom na ravnini, torej v dveh dimenzijah. znak M. b. je njegova tridimenzionalnost. Bistvo M. b. M. Peruts vidi razlago bioloških funkcij v smislu molekularne strukture. Lahko rečemo, da če je bilo prej pri preučevanju bioloških objektov treba odgovoriti na vprašanje "kaj", to je, katere snovi so prisotne, in na vprašanje "kje", v katerih tkivih in organih, potem M. b. želi dobiti odgovore na vprašanje »kako«, ko je spoznal bistvo vloge in sodelovanja celotne strukture molekule, ter na vprašanji »zakaj« in »zakaj«, ko je na eni strani ugotovil, povezave med lastnostmi molekule (spet predvsem beljakovin in nukleinskih kislin) in funkcijami, ki jih opravlja, ter na drugi strani vloga teh posameznih funkcij v celotnem kompleksu manifestacij življenja.

Pridobite odločilno vlogo medsebojni dogovor atomi in njihove skupine v splošna struktura makromolekule, njihova prostorska razmerja. To velja tako za posamezne komponente kot za celotno konfiguracijo molekule kot celote. Zaradi nastanka strogo določene volumetrične strukture molekule biopolimera pridobijo tiste lastnosti, zaradi katerih lahko služijo kot materialna osnova bioloških funkcij. To načelo pristopa k proučevanju živih bitij je najbolj značilna, tipična lastnost M. b.

Zgodovinska referenca. Ogromen pomen raziskav bioloških problemov na molekularni ravni je predvidel I. P. Pavlov , ki je govoril o zadnjem koraku v znanosti o življenju – fiziologiji žive molekule. Že sam izraz »M. b." je bil prvič uporabljen v angleščini. znanstvenik W. Astbury v aplikaciji za raziskave v zvezi z razjasnitvijo odnosov med molekularno strukturo ter fizikalnimi in biološkimi lastnostmi fibrilarnih (vlaknastih) proteinov, kot so kolagen, krvni fibrin ali kontraktilni proteini mišic. Široko uporabljajte izraz "M. b." jekla od zgodnjih 50-ih let. 20. stoletje

Nastanek M. b. Kot zrela znanost je običajno, da sega v leto 1953, ko sta J. Watson in F. Crick v Cambridgeu (Velika Britanija) odkrila tridimenzionalno strukturo deoksiribonukleinske kisline (DNK). To je omogočilo govoriti o tem, kako podrobnosti te strukture določajo biološke funkcije DNK kot materialnega nosilca dednih informacij. Načeloma je bila ta vloga DNK znana že nekoliko prej (1944) kot rezultat dela ameriškega genetika O. T. Averyja in sodelavcev (glej Molekularna genetika), vendar ni bilo znano, v kolikšni meri je ta funkcija odvisna od molekularne zgradbe DNK. DNK. To je postalo mogoče šele potem, ko so laboratoriji W. L. Bragga, J. Bernala in drugih razvili nove principe rentgenske difrakcijske analize, ki so zagotovili uporabo te metode za podrobno poznavanje prostorske strukture beljakovinskih makromolekul in nukleinskih kislin.

Nivoji molekularne organizacije. Leta 1957 je J. Kendrew vzpostavil tridimenzionalno strukturo mioglobina a , in v naslednjih letih je to storil M. Perutz v zvezi s hemoglobinom a. Oblikovane so bile ideje o različnih ravneh prostorske organizacije makromolekul. Primarna struktura je zaporedje posameznih enot (monomerov) v verigi nastale polimerne molekule. Pri beljakovinah so monomeri aminokisline. , za nukleinske kisline - Nukleotidi. Linearna, nitasta molekula biopolimera ima zaradi pojava vodikovih vezi sposobnost, da se na določen način prilega prostoru, na primer v primeru beljakovin, kot je pokazal L. Pauling, lahko traja obliki spirale. To se imenuje sekundarna struktura. Terciarna struktura naj bi obstajala, ko je molekula z sekundarna struktura, nato pa se tako ali drugače zloži in zapolni tridimenzionalni prostor. Končno lahko molekule, ki imajo tridimenzionalno strukturo, vstopijo v interakcijo, redno se nahajajo v prostoru relativno druga proti drugi in tvorijo tisto, kar je označeno kot kvartarna struktura; njegove posamezne komponente običajno imenujemo podenote.

Najbolj očiten primer, kako molekularna tridimenzionalna struktura določa biološke funkcije molekule, je DNK. Ima strukturo dvojne vijačnice: dve medsebojno nasprotni smeri (antiparalelno) potekajoči niti se zvijata drug okoli drugega in tvorita dvojno vijačnico z medsebojno komplementarno razporeditvijo baz, torej nasproti določene baze ene verige. vedno ista v drugi verigi baza, ki najbolje zagotavlja tvorbo vodikovih vezi: adenin (A) tvori par s timinom (T), gvanin (G) s citozinom (C). Ta struktura ustvarja optimalne pogoje za najpomembnejše biološke funkcije DNK: kvantitativno razmnoževanje dednih informacij med procesom celične delitve ob ohranjanju kvalitativne nespremenljivosti tega pretoka genetskih informacij. Ko se celica deli, se verige dvojne vijačnice DNK, ki služi kot matrica ali matrika, odvijejo in na vsaki od njih se pod delovanjem encimov sintetizira komplementarna nova veriga. Kot rezultat tega iz ene matične molekule DNK dobimo dve popolnoma enaki hčerinski molekuli (glej Celica, Mitoza).

Prav tako se je v primeru hemoglobina izkazalo, da je njegova biološka funkcija - sposobnost reverzibilne absorpcije kisika v pljučih in nato predaje tkivom - tesno povezana z značilnostmi tridimenzionalne strukture hemoglobina in njegovimi spremembami v proces izvajanja njegovih značilnih lastnosti. fiziološka vloga. Ko se O2 veže in disociira, pride do prostorskih sprememb v konformaciji molekule hemoglobina, kar povzroči spremembo afinitete atomov železa, ki jih vsebuje, do kisika. Spremembe velikosti molekule hemoglobina, ki spominjajo na spremembe volumna prsni koš pri dihanju dovoljeno imenovati hemoglobin "molekularna pljuča".

Ena najpomembnejših lastnosti živih teles je njihova sposobnost natančnega uravnavanja vseh manifestacij življenjske dejavnosti. Velik prispevek M. b. V znanstvena odkritja je treba šteti za odkritje novega, prej neznanega regulativnega mehanizma, imenovanega alosterični učinek. Leži v sposobnosti nizkih snovi molekularna teža- tako imenovani ligandi - spreminjajo specifične biološke funkcije makromolekul, predvsem katalitično delujočih proteinov - encimov, hemoglobina, receptorskih proteinov, ki sodelujejo pri izgradnji bioloških membran (Glej Biološke membrane), pri sinaptičnem prenosu (Glej Sinapse) itd.

Trije biotski tokovi. V luči M.-jevih zamisli b. celoto življenjskih pojavov lahko obravnavamo kot rezultat kombinacije treh tokov: toka snovi, ki se izrazi v pojavih metabolizma, to je asimilaciji in disimilaciji; pretok energije, ki je gonilna sila za vse manifestacije življenja; in pretok informacij, ki prežema ne le celotno raznolikost procesov razvoja in obstoja vsakega organizma, temveč tudi neprekinjeno vrsto zaporednih generacij. Prav ideja o pretoku informacij, ki jo je v nauk o živem svetu vnesel razvoj biološke znanosti, pusti na njem svoj specifičen, edinstven pečat.

Najpomembnejši dosežki molekularne biologije. Hitrost, obseg in globina vpliva M. b. Napredek v razumevanju temeljnih problemov proučevanja žive narave upravičeno primerjamo na primer z vplivom kvantne teorije na razvoj atomske fizike. Dva notranje povezana pogoja sta določila ta revolucionarni učinek. Po eni strani je odločilno vlogo odigralo odkritje možnosti preučevanja najpomembnejših manifestacij življenjske dejavnosti v najpreprostejših pogojih, ki se približujejo vrsti kemijskih in fizikalnih poskusov. Po drugi strani pa je zaradi te okoliščine prišlo do hitre vključitve velikega števila predstavnikov natančnih znanosti - fizikov, kemikov, kristalografov in nato matematikov - v razvoj bioloških problemov. Te okoliščine skupaj so določile nenavadno hiter razvoj medicinske znanosti ter število in pomen njenih uspehov, doseženih v samo dveh desetletjih. Tukaj je daleč nepopoln seznam teh dosežkov: odkritje strukture in mehanizma biološkega delovanja DNK, vseh vrst RNK in ribosomov (Glej ribosome) , razkritje genetski kod(Glej genetsko kodo) ; odkritje reverzne transkripcije (glej transkripcijo) , tj. sinteza DNA na predlogi RNA; preučevanje mehanizmov delovanja dihalnih pigmentov; odkritje tridimenzionalne strukture in njene funkcionalno vlogo pri delovanju encimov (glej Encimi) , načelo matrična sinteza in mehanizmi biosinteze beljakovin; razkritje zgradbe virusov (glej Virusi) in mehanizmov njihove replikacije, primarne in delno prostorske strukture protiteles; izolacija posameznih genov , kemična in nato biološka (encimska) sinteza gena, tudi človeškega, zunaj celice (in vitro); prenos genov iz enega organizma v drugega, tudi v človeške celice; hitro dešifriranje kemijska struktura vse več posameznih beljakovin, predvsem encimov, pa tudi nukleinskih kislin; odkrivanje pojavov »samosestavljanja« nekaterih bioloških objektov vse večje kompleksnosti, začenši od molekul nukleinske kisline do večkomponentnih encimov, virusov, ribosomov itd.; pojasnitev alosteričnih in drugih osnovnih principov regulacije bioloških funkcij in procesov.

Redukcionizem in integracija. M. b. je zadnja stopnja tiste smeri v proučevanju živih teles, ki jo označujemo kot »redukcionizem«, tj. željo po redukciji kompleksnih življenjskih funkcij na pojave, ki se pojavljajo na ravni molekul in so zato dostopni za preučevanje z metodami fizike in fizike. kemija. Dosežen M. b. uspehi kažejo na učinkovitost tega pristopa. Ob tem je treba upoštevati, da imamo v naravnih razmerah v celici, tkivu, organu in celotnem organizmu opravka s sistemi vse večje kompleksnosti. Takšni sistemi so sestavljeni iz več komponent nizka stopnja s svojo naravno integracijo v celovitost, pridobijo strukturno in funkcionalno organizacijo in pridobijo nove lastnosti. Zato, ko postaja znanje o vzorcih, ki so dostopni za razkritje na molekularni in sosednjih ravneh, podrobnejše, preden M. b. naloga razumevanja mehanizmov integracije se pojavi kot smer nadaljnjega razvoja v proučevanju življenjskih pojavov. Izhodišče pri tem je preučevanje sil medmolekulskih interakcij - vodikove vezi, van der Waalsove, elektrostatične sile itd. S svojo celoto in prostorsko razporeditvijo tvorijo tisto, kar lahko označimo kot »integrativne informacije«. Treba ga je obravnavati kot enega glavnih delov že omenjenega pretoka informacij. Na območju M. b. Primeri integracije vključujejo pojav samosestavljanja kompleksnih tvorb iz njihove mešanice komponente. To vključuje na primer tvorbo večkomponentnih beljakovin iz njihovih podenot, tvorbo virusov iz njihovih sestavnih delov - beljakovin in nukleinske kisline, obnovo prvotne strukture ribosomov po ločitvi njihovih beljakovin in komponent nukleinske kisline itd. teh pojavov je neposredno povezan s poznavanjem osnovnih pojavov »prepoznavanje« biopolimernih molekul. Bistvo je ugotoviti, katere kombinacije aminokislin - v molekulah beljakovin ali nukleotidov - v nukleinskih kislinah medsebojno delujejo med procesi povezovanja posameznih molekul s tvorbo kompleksov strogo specifične, vnaprej določene sestave in strukture. Ti vključujejo procese tvorbe kompleksnih proteinov iz njihovih podenot; nadalje, selektivna interakcija med molekulami nukleinske kisline, na primer transport in matriks (v tem primeru je razkritje genetske kode bistveno razširilo naše informacije); končno je tvorba številnih vrst struktur (na primer ribosomov, virusov, kromosomov), v katere so vključeni tako proteini kot nukleinske kisline. Odkrivanje ustreznih vzorcev, poznavanje »jezika«, na katerem temeljijo te interakcije, predstavlja eno najpomembnejših področij matematične biologije, ki še čaka na svoj razvoj. To področje velja za enega temeljnih problemov celotne biosfere.

Problemi molekularne biologije. Ob navedenih pomembnih nalogah bi M. (poznavanje zakonov »prepoznavanja«, samosestavljanja in integracije) je nujna smer znanstvenih raziskav v bližnji prihodnosti razvoj metod, ki omogočajo dešifriranje strukture, nato pa tridimenzionalne, prostorske organizacije visokomolekularne nukleinske kisline. To je zdaj doseženo glede na splošni oris tridimenzionalne strukture DNK (dvojna vijačnica), vendar brez natančnega poznavanja njene primarne strukture. Hiter napredek v razvoju analitične metode nam omogočajo, da z gotovostjo pričakujemo uresničitev teh ciljev v prihodnjih letih. Tu seveda največ prispevajo predstavniki sorodnih ved, predvsem fizike in kemije. Vse najpomembnejše metode, katerih uporaba je zagotovila nastanek in uspeh M. b., so predlagali in razvili fiziki (ultracentrifugiranje, rentgenska difrakcijska analiza, elektronska mikroskopija, jedrska magnetna resonanca itd.). Skoraj vsi novi fizikalni eksperimentalni pristopi (na primer uporaba računalnikov, sinhrotronskega ali zavornega sevanja, laserske tehnologije itd.) odpirajo nove možnosti za poglobljena študija težave M. b. Med najpomembnejšimi praktičnimi problemi, odgovor na katere se pričakuje od M. b., je na prvem mestu problem molekularne osnove maligne rasti, nato - načini preprečevanja in morda premagovanja dednih bolezni - "molekularne bolezni". ” (Glejte Molekularne bolezni ). Velik pomen bo imel razjasnitev molekularne osnove biološke katalize, tj. delovanja encimov. Med najpomembnejšimi sodobni trendi M. b. je treba pripisati želji po dešifriranju molekularni mehanizmi delovanje hormonov (glej Hormoni) , strupeno in zdravilne snovi, kot tudi izvedeti podrobnosti o molekularni strukturi in delovanju celičnih struktur, kot so biološke membrane, ki sodelujejo pri regulaciji procesov prodiranja in transporta snovi. Bolj oddaljeni cilji M. b. - poznavanje narave živčnih procesov, spominskih mehanizmov (glej Spomin) itd. Eden od pomembnih nastajajočih delov pomnjenja. - tako imenovani genski inženiring, katerega namen je namensko upravljati genetski aparat (genom) živih organizmov, začenši z mikrobi in nižjimi (enoceličnimi) organizmi ter končati s človekom (v slednjem primeru predvsem z namenom radikalno zdravljenje dedne bolezni (glej Dedne bolezni) in popravek genetskih okvar). O obsežnejših posegih v človeško genetsko osnovo je mogoče govoriti šele v bolj ali manj oddaljeni prihodnosti, saj bo to pomenilo resne ovire tako tehnične kot temeljne narave. V zvezi z mikrobi, rastlinami in morda kmetijskimi proizvodi. Za živali so takšni obeti zelo spodbudni (na primer pridobivanje sort kulturnih rastlin, ki imajo napravo za fiksiranje dušika iz zraka in ne potrebujejo gnojil). Temeljijo na že doseženih uspehih: izolacija in sinteza genov, prenos genov iz enega organizma v drugega, uporaba množičnih celičnih kultur kot proizvajalcev ekonomsko ali medicinsko pomembnih snovi.

Organizacija raziskav v molekularni biologiji. Hiter razvoj M. b. privedla do nastanka veliko število specializirani raziskovalni centri. Njihovo število hitro narašča. Največji: v Veliki Britaniji - Laboratorij za molekularno biologijo v Cambridgeu, Royal Institution v Londonu; v Franciji - inštituti za molekularno biologijo v Parizu, Marseillu, Strasbourgu, Pasteurjev inštitut; v ZDA - oddelki M. b. na univerzah in inštitutih v Bostonu (Harvard University, Massachusetts Institute of Technology), San Franciscu (Berkeley), Los Angelesu (California Institute of Technology), New Yorku (Rockefeller University), zdravstvenih inštitutih v Bethesdi itd.; v Nemčiji - inštituti Maxa Plancka, univerze v Göttingenu in Münchnu; na Švedskem Karolinska Institute v Stockholmu; v NDR - Centralni inštitut za molekularno biologijo v Berlinu, inštituti v Jeni in Halleju; na Madžarskem - Biološki center v Szegedu. V ZSSR bi bil prvi specializirani inštitut M. je bila ustanovljena v Moskvi leta 1957 v sistemu Akademije znanosti ZSSR (glej. ); nato so nastali: Inštitut za bio organska kemija Akademija znanosti ZSSR v Moskvi, Inštitut za beljakovine v Puščinu, Biološki oddelek na Inštitutu za atomsko energijo (Moskva), oddelki M. b. na inštitutih Sibirske podružnice Akademije znanosti v Novosibirsku, Medfakultetnem laboratoriju za bioorgansko kemijo Moskovske državne univerze, sektorju (takrat Inštitutu) za molekularno biologijo in genetiko Akademije znanosti Ukrajinske SSR v Kijevu; pomembno delo na M. b. se izvaja na Inštitutu za makromolekularne spojine v Leningradu, v številnih oddelkih in laboratorijih Akademije znanosti ZSSR in drugih oddelkih.

Ob posameznih raziskovalnih središčih so nastale organizacije večjega obsega. IN Zahodna Evropa je nastala evropska organizacija o M. (EMBO), v katerem sodeluje več kot 10 držav. V ZSSR je bil leta 1966 na Inštitutu za molekularno biologijo ustanovljen znanstveni svet za molekularno biologijo, ki je koordinacijski in organizacijski center na tem področju znanja. Izdal je obsežno serijo monografij o najpomembnejših področjih matematike, redno organizira »zimske šole« matematike ter prireja konference in simpozije o matematiki. trenutne težave M. b. V prihodnosti bi znanstveni nasveti o M. so bili ustvarjeni na Akademiji medicinskih znanosti ZSSR in številnih republiških akademijah znanosti. Revija Molecular Biology izhaja od leta 1966 (6 številk letno).

Za primerjalno kratkoročno v ZSSR je zrasla pomembna skupina raziskovalcev na področju M.; to so znanstveniki starejše generacije, ki so svoje interese delno preusmerili z drugih področij; večinoma so to številni mladi raziskovalci. Med vodilnimi znanstveniki, ki so aktivno sodelovali pri oblikovanju in razvoju M. b. v ZSSR lahko imenujemo A. A. Baev, A. N. Belozersky, A. E. Braunstein, Yu. A. Ovchinnikov, A. S. Spirin, M. M. Shemyakin, V. A. Engelhardt. Novi dosežki M. b. in molekularno genetiko bo spodbujala resolucija Centralnega komiteja CPSU in Sveta ministrov ZSSR (maja 1974) "O ukrepih za pospešitev razvoja molekularne biologije in molekularne genetike ter uporabo njihovih dosežkov v nacionalni gospodarstvo.”

Lit.: Wagner R., Mitchell G., Genetika in metabolizem, trans. iz angleščine, M., 1958; Szent-Gyorgy in A., Bioenergetika, trans. iz angleščine, M., 1960; Anfinsen K., Molekularne osnove evolucije, trans. iz angleščine, M., 1962; Stanley W., Valens E., Virusi in narava življenja, prev. iz angleščine, M., 1963; Molekularna genetika, trans. z. Angleščina, 1. del, M., 1964; Volkenstein M.V., Molekule in življenje. Uvod v molekularno biofiziko, M., 1965; Gaurowitz F., Kemija in funkcije proteinov, trans. iz angleščine, M., 1965; Bresler S. E., Uvod v molekularno biologijo, 3. izdaja, M. - L., 1973; Ingram V., Biosinteza makromolekul, trans. iz angleščine, M., 1966; Engelhardt V. A., Molekularna biologija, v knjigi: Razvoj biologije v ZSSR, M., 1967; Uvod v molekularno biologijo, prev. iz angleščine, M., 1967; Watson, J., Molecular Biology of the Gene, trans. iz angleščine, M., 1967; Finean J., Biološke ultrastrukture, trans. iz angleščine, M., 1970; Bendoll, J., Mišice, molekule in gibanje, prev. iz angleščine, M., 1970; Ichas M., Biološki kod, prev. iz angleščine, M., 1971; Molekularna biologija virusov, M., 1971; Molekularne osnove biosinteze beljakovin, M., 1971; Bernhard S., Struktura in delovanje encimov, trans. iz angleščine, M., 1971; Spirin A. S., Gavrilova L. P., Ribosom, 2. izdaja, M., 1971; Frenkel-Konrat H., Kemija in biologija virusov, trans. iz angleščine, M., 1972; Smith C., Hanewalt F., Molekularna fotobiologija. Procesi inaktivacije in okrevanja, trans. iz angleščine, M., 1972; Harris G., Osnove človeške biokemične genetike, trans. iz angleščine, M., 1973.

V. A. Engelhardt.

Velika sovjetska enciklopedija. - M.: Sovjetska enciklopedija. 1969-1978 .

Za kogar? Dijaki, študenti.
Kaj daje? Poznavanje osnov molekularne biologije.
Učitelji. Vodja laboratorijev za molekularno genetiko mikroorganizmov na Inštitutu za gensko biologijo Ruske akademije znanosti, profesor na Univerzi Rutgers (ZDA), profesor na Inštitutu za znanost in tehnologijo Skolkovo (SkolTech).
Kdaj? Treba je pojasniti.
Cena. 9.000 rubljev.
Pogoji sodelovanja. Za sodelovanje morate oddati prijavo na spletni strani.

Biološki krožki. Moskva Državna univerza njim. M.V. Lomonosov.

Za kogar? 9–11 razredi.
Kaj daje? Znanje biologije, izvedbene sposobnosti oblikovalsko delo, laboratorijske spretnosti.
Učitelji. Zaposleni na biološki fakulteti Moskovske državne univerze.
Kdaj?
Cena. Treba je pojasniti.
Pogoji sodelovanja. Treba je pojasniti.

Biološki oddelek moskovske gimnazije št. 1543 na jugozahodu.

Za kogar? 7–10 razredi.
Kaj daje? Napredno znanje biologije.
Učitelji. Zaposleni na Moskovski državni univerzi, diplomanti gimnazije.
Kdaj? Možno je slediti datumu začetka zaposlovanja.
Obvezne zahteve. Opraviti je treba sprejemne izpite.
Cena. Brezplačno (obstaja prostovoljni prispevek).
Pogoji sodelovanja. Vpis v gimnazijo za polno izobraževanje.

Šola "Chem*Bio*Plus". Ruska nacionalna raziskava medicinska univerza poimenovan po N.I. Pirogov.

Za kogar? 10–11 razredi.
Kaj daje? Poznavanje biologije, kemije.
Kdaj? Set - letno, v septembru.
Obvezne zahteve. Zaposlovanje na podlagi rezultatov testov.
Cena. 10.000 - 75.000 rubljev. (obstaja poskusna lekcija).

Akademija. "Postznanost".

Za kogar?Šolarji, študenti.
Kaj daje?

• znanja s področja fizike delcev, kemije, medicine, matematike, nevrofiziologije, genetike, sociologije, računalništva;
• znanje o tem, kako znanstveni razvoj uporabljeno v resničnem življenju.

Učitelji. Visoko usposobljeni strokovnjaki, znanstveniki.
Kdaj? Možno je slediti datumom zaposlovanja V stiku z in Facebook.
Cena. 9.000 rubljev.
Pogoji sodelovanja. Potrebno je slediti želenemu tečaju. Prijavite se na tečaj, plačajte usposabljanje.

Petrozavodsk

STEM center Petrozavodske državne univerze.

Za kogar? 1.–11.
Kaj daje? Spretnosti oblikovanja in raziskovalne dejavnosti na področju programiranja, biologije, kemije, fizike.
Kdaj? Možno je slediti datumu začetka zaposlovanja.
Cena. Treba je pojasniti.
Pogoji sodelovanja. Dijaki petrozavodskih šol.

Odprti univerzitetni licej državne univerze Petrozavodsk.

Za kogar? 10. razred.
Kaj daje?

• tehnična smer (fizika, matematika, računalništvo, ruski jezik);
• biomedicina (kemija, biologija, ruski jezik).

Kdaj? Možno je slediti datumu začetka zaposlovanja.
Cena. Treba je pojasniti.
Pogoji sodelovanja. Državljanstvo Ruske federacije, prijava, šolnine.

Mojstrski tečaji

"Zgradba in funkcije celice" - lekcija v muzeju.

Za kogar? 14–16 let.
Kaj daje?

• praktične spretnosti v biologiji;
• mikroskopsko znanje;
• eksperimentalna veščina.

Kdaj? Treba je pojasniti.
Cena. Treba je pojasniti.
Trajanje. 90 minut.
Posebni pogoji obiska. Zadnji torek v mesecu je sanitarni dan.
Kako se prijaviti? Pustite zahtevo na spletni strani.

"Svet pod mikroskopom."

Za kogar? 6–16 let.
Kaj daje? Opazovanje mikroorganizmov, zgradbe celice pod mikroskopom.
Kdaj? Treba je pojasniti.
Cena. 200 rubljev.
Trajanje. 1 uro.
Posebni pogoji obiska. Skupinski tečaji (za obiskovalce od 6 let) potekajo ob vikendih in dnevih šolske počitnice Načrtovano.
Kako se prijaviti? Pustite zahtevo na spletni strani.

Lekcija kemije "Najbolj neverjetna snov na Zemlji."

Za kogar? 14–16 let.
Kaj daje?

• poznavanje lastnosti vode;
• spretnost pri izvajanju laboratorijskih poskusov.

Kdaj? Treba je pojasniti.
Cena. 16.000 rubljev. za dvojno skupino po 15 oseb.
Trajanje. 90 minut.

taborišča

Moskovska regija

Kemijski tabor "Slon in žirafa".

Za kogar? 9–11 razredi.
Kdaj? Letno.
Kaj daje?

• znanje kemije;
• veščine dela z reagenti.

Opomba: učnih programov spreminjajo vsako izmeno, zato je potrebno njihovo vsebino razčistiti z organizatorji.
Učitelji. Visoko usposobljeni zdravniki različnih specializacij, poklicni biologi, znanstveniki.
Cena. 32.000 rubljev.
Pogoji sodelovanja. Prijavo morate oddati na spletni strani.

Izobraževalni center "Sirius". Smer "Znanost". Premiki "Kemija", "Biologija".

Za kogar? 10–17 let.
Kaj daje? Poglobljeno znanje specializiranih predmetov, širjenje obzorja in osebni razvoj.
Učitelji. Znanstveniki, učitelji vodilnih univerz, fizikalnih, matematičnih in kemijsko-bioloških šol, trenerji državnih in regijskih reprezentanc iz matematike, fizike, kemije in biologije.
Kdaj? Letno. Možno je slediti datumom zaposlovanja.
Obvezne zahteve. Poglobljeno poznavanje specializiranih predmetov, raven vseh ruskih in mednarodnih olimpijad.
Cena. Zastonj.
Pogoji sodelovanja. Prijavite se na spletni strani. Možen je tekmovalni izbor. Podrobnosti je potrebno preveriti pri organizatorjih ali spremljati na spletni strani.

Univerze

Moskovska državna univerza M.V. Lomonosov.

Oddelek za biologijo.
Leto nastanka: 1930.
Kaj daje?
Kvalifikacije:

Ruska nacionalna raziskovalna medicinska univerza po imenu N.I. Pirogov.

Oddelek za biokemijo in molekularno biologijo.
Leto nastanka: 1963.
Kaj daje? Pripravlja usposobljene strokovnjake.
Kvalifikacije: specialist, obdobje usposabljanja - 6 let.

Novosibirsk

Novosibirska državna univerza.

Fakulteta za naravoslovje. Biološki oddelek. Oddelek za molekularno biologijo.
Leto nastanka: 1959.
Kaj daje? Pripravlja usposobljene strokovnjake.
Kvalifikacije: Diploma, trajanje študija - 4 leta, magisterij - 2 leti.

Spletni tečaji

V ruščini

"Prava matematika". Elektronska šola "Znanika".

Za kogar? 5.–9.
Kaj daje? Napredno znanje matematike.
Kdaj? kadarkoli
Učitelji. Kandidati fizičnih in matematičnih znanosti, pedagoških znanosti, izredni profesorji, profesorji in učitelji vodilnih univerz v državi.
Pogoji sodelovanja. Obvezna registracija.

Virtualni kemijski laboratorij. Državna tehnična univerza Mari.

Za kogar? 8–11 razredi.
Kaj daje? Izkušnje z delom v kemijskem laboratoriju in izvajanjem poskusov v realnem času.
Cena. 3500 - 9000 rubljev.
Pogoji sodelovanja. Preveri.

Mark Zentrum. Mednarodno izobraževalno spletno središče.

Za kogar? Od 11. leta dalje.
Kaj daje? Izobraževalni programi biologije, kemije, matematike, tujih jezikov.
Kdaj? Za individualne ure se dogovorimo z učiteljem. Skupinski pouk poteka po urniku.
Učitelji. Jezikoslovci, učitelji strokovnih predmetov.
Cena. Poskusna lekcija - brezplačno. Individualne lekcije: ena lekcija - 450–1200 rubljev, odvisno od števila lekcij (najmanj pet) in trajanja lekcije. Skupinske lekcije: ena lekcija - 280–640 rub.
Stroški predavanj tuj jezik. Poskusna lekcija z naravnim govorcem- plačano: 10 eur. Cena ene učne ure: 15–35 evrov, odvisno od trajanja učne ure.
Trajanje. Odvisno od oblike pouka. Individualna lekcija- 45–90 minut, skupinska lekcija - 90 minut, webinar - 120 minut. Prva poskusna lekcija traja 30–40 minut.
Pogoji sodelovanja. Izpolnite prijavnico za poskusno učno uro.
Posebni pogoji. Potrebna gradiva in učbenike pošlje učitelj v elektronski obliki (možen nakup izobraževalno gradivo v tiskani obliki).

Vklopljeno angleški jezik

Predavanje. Presenečenja in odkritja v katalizi.

Za kogar?Šolarji, študenti.
Kaj daje? Znanje o najnovejši dosežki na področju katalize.
Učitelji. Erick M. Carreira, profesor organske kemije na Univerzi v Zürichu.
Kdaj? kadarkoli
Cena. Zastonj.

Virtulab o kemiji v angleščini. Možno je konfigurirati ruski jezik.

Za kogar? Učenci.
Kaj daje? Izkušnje z delom v laboratoriju s stotinami reagentov v realnem času.
Kdaj? kadarkoli
Cena. Zastonj.

Detektivski kemijski virtualni laboratorij. Raziščite zločin z uporabo znanja kemije.

Za kogar?Šolarji, študenti.
Kaj daje? Spretnost uporabe kemijskega znanja na igriv način.
Kdaj? kadarkoli
Trajanje iskanja. 40–50 minut.
Cena. Zastonj.
Pogoji sodelovanja. Prenesite program na svoj računalnik.

1. Zgodovina študija nukleinskih kislin. Metode molekularne biologije………………3

2. Zgradba nukleinskih kislin. Nukleoproteini………………………………………………………..6

Delo številka 1. Hidroliza nukleoproteinov………………………………………………………..8

Delo številka 2. Izolacija deoksiribonukleoproteinov (DNP) iz tkiv………………...10

3. Sinteza nukleotidov. Porazdelitev nukleotidov v telesu………………………….11

4. Zgradba in funkcije DNA in RNA. Testna vprašanja………………………………13

5. Kvantitativno določanje nukleinskih kislin………………………………………14

Delo številka 3. Kvantitativno določanje nukleinskih kislin v krvi…………….......-

Delo številka 4. Spektrofotometrična določitev skupnega

Delo številka 5. Kvantitativno določanje DNK s kolorimetrično metodo…………16

Delo številka 6. Kvantitativno določanje RNK s kolorimetrično metodo………….17

Testna vprašanja…………………………………………………………………………………….18

6. Zgradba genoma. Izražanje genov. Testna vprašanja………………………………19

Literatura………………………………………………………………………………………20

Zgodovina študija nukleinskih kislin. Metode molekularne biologije.

1. Molekularna biologija kot znanost. Nastanek.

2. Problemi molekularne biologije.

3. Temeljna odkritja molekularne biologije. Osnovni postulat.

4. Odnos molekularne biologije do drugih ved.

5. Pojav novih ved – genomike in proteomike. Ustvarjanje genskih bank.

6. Metode molekularne biologije: - mikroskopija;

Rentgenska difrakcijska analiza;

Uporaba radioaktivnih izotopov;

Ultracentrifugiranje;

kromatografija;

elektroforeza;

Izoelektrično fokusiranje;

metoda celične kulture;

Brezcelični sistemi;

Monoklonska protitelesa itd.

____________________________

»Molekularna biologija proučuje razmerje med zgradbo bioloških makromolekul in osnovnimi celične komponente s svojo funkcijo, pa tudi z osnovnimi principi in mehanizmi celične samoregulacije, ki posredujejo doslednost in enotnost vseh procesov, ki se dogajajo v celici, ki tvorijo bistvo življenja« - J. Watson, 1968

Naloge molekularna biologija:

dešifriranje strukture genomov;

ustvarjanje genskih bank;

genomski prstni odtis;

preučevanje molekularne osnove evolucije, diferenciacije, biotske raznovrstnosti, razvoja in staranja, karcinogeneze, imunosti itd.;

ustvarjanje metod za diagnosticiranje in zdravljenje genetskih bolezni in virusnih bolezni;

ustvarjanje novih biotehnologij za proizvodnjo prehrambeni izdelki in različne biološko aktivne spojine (hormoni, antihormoni, sproščujoči faktorji, nosilci energije itd.)

Obdobja:

1) F. Miesher je prvi izoliral DNK (1869); A.N. Belozerski

izolirali DNK iz rastlin.

2) 50. leta XX. stoletja - pridobljeni so bili podatki o elementarni strukturi beljakovin in nukleinskih kislin.

3) 60-70 let. XX stoletje - razkrivajo se narava in glavni načini prenosa in prenosa genetske informacije. Glavni postulat je oblikovan.

4) 70. - 80. leta. 20. stoletje - preučevanje mehanizmov spajanja, odkritje encimov RNA in avtosplicing, preučevanje mehanizmov genetske rekombinacije, delo se začne pri dešifriranju strukture genomov višjih organizmov, nastane proteinski inženiring; organizacija genskih bank.

5) 90. leta 20. stoletje – začetek 21. stoletja – razvoj bioinformatike; določanje nukleotidnih zaporedij (sekvenciranje) DNA različnih organizmov: 1995. – prvi bakterijski genom je bil sekvenciran, 1997. – genom kvasovk, 1998 – Genom nematode, 2000 – Genom Drosophila, 2001 – skoraj celoten človeški genom.

Sredi 60. let. V 20. stoletju je bil dokončno oblikovan osnovni postulat molekularne genetike, ki je oblikoval glavno pot za implementacijo genetske informacije v celico: DNA → RNA → protein