Īsumā par molekulāro bioloģiju. Molekulārās bioloģijas un molekulārās biotehnoloģijas metodes

Можна сказати, що молекулярна біологія досліджує прояви життя на неживих структурах або системах з елементарними ознаками життєдіяльності (якими можуть бути окремі біологічні макромолекули, їх комплекси або органели), вивчаючи, яким чином ключові процеси, що характеризують живу матерію, реалізуються за допомогою хімічних взаємодій.

Molekulārās bioloģijas redzējumu no bioķīmijas par neatkarīgu zinātnes redzējumu diktē tas, ka galvenie uzdevumi ir bioloģisko makromolekulu struktūras un jaudas attīstība, kas piedalās dažādos procesos, skaidrojot to mijiedarbības mehānismus. Bioķīmija ir saistīta ar dabisko dzīvības procesu izpēti, to norises likumiem dzīvā organismā un molekulu transformāciju, kas pavada šos procesus. Galu galā, molekulārā bioloģija ietekmē uzturu, ir jāņem vērā, ka cits process, savukārt bioķīmija ietekmē uzturu, un no ķīmijas viedokļa ir jāanalizē procesi.

Vēsture

Molekulārā bioloģija tāpat kā okremium tieši, bioķīmija sāka veidoties pagājušā gadsimta 30. gados. Tas pats ir nepieciešams zaudētajai izpratnei par vinila dzīves fenomenu, lai mērķtiecīgi pētītu sabrukšanas informācijas saglabāšanas un nodošanas procesu molekulārajā līmenī dzīvos organismos. Todi tika iecelts par molekulārās bioloģijas vadītāju struktūras, jaudas un savstarpējās atkarības attīstībā nukleīnskābes ka bіlkіv. Terminu "molekulārā bioloģija" agrāk pieņēma angļu zinātnieks Viljams Astberijs pētījumu kontekstā, ka pastāv definīcijas nogulsnēm starp molekulāro struktūru un fibrilāro proteīnu fiziskajām un bioloģiskajām spējām, piemēram, kolagēnu, asins fibrīnu un ātro proteīnu. - augošie proteīni.

Molekulārās bioloģijas rītausmā RNS tika uzskatīta par sēnīšu augšanas sastāvdaļu, un DNS tika uzskatīta par tipisku dzīvnieku šūnu sastāvdaļu. Pirmais pēctecis, kurš DNS paslēpa roslīnās, bija Andris Mikolajovičs Bilozerskis, kurš zirņu DNS ieraudzīja 1935. gadā. Punktu noteica fakts, ka DNS ir universāla nukleīnskābe, kas atrodas augošos un dzīvās būtnēs.

Nopietns sasniegums bija Džordža Bīdla un Edvarda Teituma tiešas cēloņsakarības noteikšana starp gēniem un olbaltumvielām. Savos eksperimentos smaku radīja neirosporas šūnas ( Neirosporacrassa) retgenіvskogo promіnennya, scho sauc par mutāciju. Citi rezultāti parādīja, kas izraisīja konkrētu enzīmu jaudas izmaiņas.

1940. gadā Alberts Klods redzēja citoplazmas radības ar citoplazmas RNS miglas granulām citoplazmā, kas bija mazākas par mitohondrijiem. Win nosaucot tos par mikro. Vēlāk, kad izveidojās bulu daļiņu struktūra un redzes spēja, tika noteikta to galvenā loma olbaltumvielu biosintēzes procesā. 1958. gadā pirmajā simpozijā, kas bija veltīts šīm daļiņām, tika nolemts šīs daļiņas saukt par ribosomām.

Vēl viena svarīga iezīme molekulārās bioloģijas attīstībā bija Osvalda Ivera, Kolina Makleoda un Maklīna Makartija eksperimentālo datu publicēšana 1944. gadā, kas parādīja, ka baktēriju transformācijas cēlonis ir DNS. Šis ir pirmais eksperimentālais pierādījums DNS lomai sabrukšanas informācijas pārraidē, kas ir radījis agrāk radušos priekšstatu par gēnu proteīnu dabu.

Piecdesmito gadu vālītē Frederiks Sendžers parādīja, ka baltā lancete ir unikāla aminoskābju nogulšņu secība. Piemēram, 50. gados Makss Perucs un Džons Kendrū atšifrēja pirmo balto telpu. Jau 2000. gadā tika atklāti simtiem tūkstošu dabisko aminoskābju sekvences un tūkstošiem plašu proteīnu struktūru.

Приблизно в той же час дослідження Ервіна Чаргаффа дозволили йому сформулювати правила, що описують співвідношення азотистих основ в ДНК (правила говорять, що незалежно від видових відмінностей у ДНК кількість гуаніну дорівнює кількості цитозину, а кількість аденіну і кількості теміна), що допомогло надалі зробити найбільший izrāviens molekulārajā bioloģijā un viena no lielākajām atsaucēm bioloģijā kopumā.

Tsya podіya v_dbulasya 1953. gadā, ja Džeimss Vatsons un Frensiss Kriks, pamatojoties uz Rozalindas Franklinas un Morisa Vilkinsa robotiem Rentgena struktūras analīze DNS noteica DNS molekulas dubultās spirāles struktūru. Tse vіdkrittya ļāva vіdpovіsti par svarīgu informāciju par recesijas informācijas pārnēsāšanas raksturu, lai paši izveidotu un saprastu šādas informācijas pārraides mehānismu. Viņi arī formulēja slāpekļa bāzu komplementaritātes principu, kas ir ļoti svarīgs, lai izprastu supramolekulāro struktūru izveidošanas mehānismu. Šis princips, kas tagad ir izveidots visu molekulāro kompleksu aprakstam, ļauj aprakstīt un apstiprināt vājas (nevalentas) starpmolekulāras mijiedarbības, kas norāda uz iespēju izveidot otru, terciāru. makromolekulu struktūras, supramolekulāro bioloģisko sistēmu pašlocīšanās pāreja, kas nozīmē tik lielu šo funkcionālo kopu molekulāro struktūru daudzveidību. Todizh, 1953. gada vinic zinātniskais žurnāls Journal of Molecular Biology. Džonu Kendrū ļoti iedvesmoja zinātnisko interešu joma, kurā tika pētīta lodveida proteīnu struktūra (Nobela prēmija 1962. gadā kopā ar Maksu Perucu). Līdzīgu krievu žurnālu ar nosaukumu "Molekulārā bioloģija" PSRS dibināja V. A. Engelgardts 1966. gadā.

Roci Francis Creek 1958. gadā formulēja t.s. Molekulārās bioloģijas centrālā dogma: apgalvojums par ģenētiskās informācijas plūsmas neatgriezeniskumu no DNS caur RNS uz proteīniem aiz DNS → DNS shēma (replikācija, DNS kopēšana), DNS → RNS (transkripcija, gēnu kopēšana), RNS → proteīns (tulkošana, struktūras bilkiv dekodēšana). Ця догма в 1970 році була дещо поправлена ​​​​​​з урахуванням накопичених знань, оскільки було відкрито явище зворотної транскрипції незалежно Ховардом Теміном і Девідом Балтімором: був виявлений фермент - ревертаза, що відповідає за здійснення зворотної транскрипції - утворення дволанцюгової ДНК на матриці одноланцюгової РНК вірусів. Zīmīgi, ka nepieciešamība pēc ģenētiskās informācijas plūsmas nukleīnskābju veidā līdz proteīna līmenim ir jākļūst par molekulārās bioloģijas pamatu.

1957. gadā līdzstrādnieki Oleksandrs Sergiyovičs Spirins kopā ar Andriju Mikolajoviču Bilozerski parādīja, ka ar precīzu dažādu organismu DNS nukleotīdu noliktavas klātbūtni kopējās RNS noliktava ir līdzīga. Pamatojoties uz šiem datiem, tika taisīta sensacionāla vysnovka smirde par tiem, ka šūnu kopējā RNS nevar darboties kā ģenētiskās informācijas nesējs no DNS uz olbaltumvielām, oscilki savā noliktavā neparādās. Tajā pašā laikā tika atzīmēts, ka smaka ir galvenā RNS mazākā daļa, jo tā pilnībā atbalsta tās DNS nukleotīdu noliktavu un var būt patiess ģenētiskās informācijas nesējs no DNS uz olbaltumvielām. Rezultātā smaka tika pārnesta uz mazu RNS molekulu bāzi, kas aiz ikdienas analogiem citām DNS šūnām spēlē starpnieku lomu ģenētiskās informācijas nodošanā, kas tiek atriebta DNS, ribosomās un iespējama molekulu sintēze. 1961. gadā roci (S. Brenners, F. Džeikobs, M. Mezelsons tajā pašā pusē un F. Gro, Fransuā Džeikobs un Žaks Mono bija pirmie, kas atņēma pēdējo apstiprinājumu šādu molekulu bāzei - informatīvajai (matricai)). RNS.DNS vienības - operons, jaks ļāva izskaidrot, kā notiek gēnu ekspresijas regulēšana prokariotos.

1961. gadā Rotsi I bija pēdējais Decible Khinrikh Mattem I Marshall Nіrenberg ofensīvs un Potim Haru Robe Holly Kholka Kilka Robit Robit Genetical Codes, Ēkas biļetena lodes savstarpējo zvanu rezultāts. olbaltumvielas aminoskābju kolekcijas Building Blood. Tika apkopoti arī dati par ģenētiskā koda universālumu. 1968. gadā piešķirta Nobela prēmija rokam.

RNS funkciju pašreizējo izpausmju attīstībai vissvarīgākā bija RNS atpazīšana, kas nekodē, un to tālāk attīstīja Oleksandra Sergijoviča Spirina darba rezultāti sadarbībā ar Andriju Mikolajoviču Bilozerski 1958. gadā, Čārlzs Brenners. un viņa līdzautori un Sauls Spīgelmans 1961. Šis RNS veids veido galveno šūnu RNS daļu. Ribosomu RNS ir priekšā nekodējošām.

Nopietnu attīstību atņēma klitīna radījumu audzēšanas un hibridizācijas metodes. 1963. gadā Fransuā Džeikobs un Sidnijs Brenners formulēja paziņojumu par replikonu - neredzami replikējošu gēnu secību, kas izskaidro svarīgi aspekti gēnu replikācijas regulēšana

1967. gadā A. S. Spirina laboratorijā pirmo reizi tika pierādīts, ka kompakti salocītās RNS forma nosaka ribosomu daļas morfoloģiju.

1968. gadā klints tika sadalīta nozīmīgā fundamentālā veidā. Okazaki, parādījusi, ka lanceolāta DNS fragmenti tiek replikēti, nosaukti pēc viņas Okazaki fragmentiem, noskaidroja DNS replikācijas mehānismu.

1970. gadā Rotsi ir pretrunā ar Hovard Temin Baltiomor Bulo Bulo, Vydkritty, Buvo Viyanii - apgrieztais tags - ryres, Yaki Vidpovіd par zobrata transkripcijas veselību - Dvolatsyzhkovo RNA direktorijs, Shcho Vidbuvyatu, pie gaidāmā vituvy

Vēl viens svarīgs molekulārās bioloģijas sasniegums bija mutāciju mehānisma noskaidrošana molekulārā līmenī. Vairāku pētījumu rezultātā tika identificēti galvenie mutāciju veidi: dublēšanās, inversijas, dzēšanas, translokācijas un transpozīcijas. Tas ļāva aplūkot evolūcijas izmaiņas no ģenētisko procesu acu uzmetiena, ļāva izstrādāt molekulārā gada teoriju, it kā tā stagnētu filoģenēzē.

70. gadu vālītē tika formulēts galvenais slēpnis par nukleīnskābju un olbaltumvielu funkcionēšanu dzīvā organismā. Ir noskaidrots, ka olbaltumvielas un nukleīnskābes organismā tiek sintezētas ar matricas mehānismu, matricas molekula nes šifrētu informāciju par aminoskābju (olbaltumvielām) vai nukleotīdu (nukleīnskābē) secību. Replikācijas (sub-DNS) vai transkripcijas (iRNS sintēze) laikā DNS kalpo kā šāda matrica, translācijas (olbaltumvielu sintēzes) vai reversās transkripcijas laikā – iRNS.

Tādā veidā mēs izveidojām teorētiskus pārdomās attīstībai piemērojamās direktīvas molekulārā bioloģija, zocrema, gēnu inženierija. 1972. gadā Pols Bergs, Herberts Boiers un Stenlijs Koens izstrādāja molekulārās klonēšanas tehnoloģiju. Viņi bija pirmie, kas no paraugu ņēmējiem paņēma rekombinanto DNS. Šie nozīmīgie eksperimenti lika pamatus gēnu inženierijai, un šī upe ir tieši cienīta pēc zinātnes dzimšanas datuma.

1977. gadā Frederiks Sangers un neatkarīgi Allans Maksams un Valters Gilberts izstrādāja dažādas metodes DNS primārās struktūras (sekvences) noteikšanai. Sanger metode, tā sauktā lancetes skūšanās metode, ir mūsdienu sekvencēšanas metodes pamatā. Pamatu sekvencēšanas princips, pamatojoties uz dažādām marķēšanas bāzēm, kas darbojas kā sekvencēšanas cikliskās reakcijas terminators. Šo iepildīšanas metodi ar plašu gaisa galvas platumu var viegli analizēt.

1976. gads - Frederiks. Sanger atšifrē 5375 nukleotīdu pāru fāga φΧ174 DNS nukleotīdu secību.

1981. gads — sirpjveida šūnu anēmija kļūst par pirmo ģenētisko slimību, kas tiek diagnosticēta ar papildu DNS analīzi.

1982-1983 RNS katalītiskās funkcijas atklāšana T. Čekas un S. Altmana Amerikas laboratorijās mainīja priekšstatu par proteīnu vainojamo lomu. Pēc analoģijas ar katalītiskajiem proteīniem - fermentiem, katalītiskās RNS sauca par ribozīmiem.

1987 Kerri Mullez atklāj polimerāzes-Lancuga reakciju, ir iespējams būtiski palielināt DNS molekulu skaitu pa gabalu tālākam darbam. Mūsdienās tā ir viena no svarīgākajām metodēm molekulārajā bioloģijā, ko izmanto hronisku recesīvu un vīrusu infekciju gadījumā, gēnu transplantācijas gadījumā un ģenētiski introducēta indivīda un izveidoto sporu gadījumā.

1990. gadā vienu stundu trīs zinātnisko rakstu grupas publicēja metodi, kas ļāva laboratorijā ātri atlasīt sintētiski funkcionāli aktīvo RNS (ribozīmu gabalus vai molekulas, kas mijiedarbojas ar dažādiem ligandiem - aptamēriem). Visa metode tika saukta par "evolūciju pēc izlases". Nevdovzі postlya tsgogo, 1991-1993 laboratorijā A.B. Eksperimentāli tika pierādīts, ka kvartāra bula spēj izraisīt, palielināt un pastiprināt RNS molekulas koloniju veidā uz cietas barotnes.

1998. gadā gandrīz vienā naktī Kreigs Mello un Endrjū Fīrs aprakstīja mehānismu, kas tika novērots agrāk ģenētiskajos eksperimentos ar baktērijām un quitas. RNS traucējumi, Kad neliela dubultā RNS molekula izraisa specifisku gēnu ekspresijas nomākšanu

Ņemot vērā RNS traucējumu mehānismu, mūsdienu molekulārajā bioloģijā var būt vēl lielāka praktiskā nozīme. Zinātniskajos eksperimentos tas tiek plaši atzīmēts kā "vimknennya" līdzeklis, lai apslāpētu lielo ģēniju izpausmi. Īpaši interesanti ir timka raudāšana, ka tādējādi vilkacis (timčasovs) var nožņaugt piedzimušo gēnu darbību. Tiek veikti pētījumi par iespēju aktivizēt šo parādību vīrusu, kuplu, deģeneratīvu un vielmaiņas slimību ārstēšanai. Jāpiebilst, ka 2002. gadā bija liels poliomielīta vīrusa mutantu skaits, RNS interferences unikalitāte, ka uz šīs parādības pamata izstrādāt efektīvi efektīvas izmeklēšanas metodes ir nepieciešams nedaudz robots.

1999.-2001.gadā vairākas pētnieku grupas noteica dažādu izmēru baktēriju ribosomas struktūru no 5,5 līdz 2,4 angstrēmiem.

Lieta

Ir svarīgi pārvērtēt molekulārās bioloģijas sasniegumus zināmajā dzīvajā dabā. Lieli panākumi ir sasnieguši veiksmīgas koncepcijas sākumu: saliekamie bioloģiskie procesi tiek aplūkoti no vairāku molekulāro sistēmu pozīcijām, kas ļauj noteikt precīzas fizikālās un ķīmiskās izpētes metodes. Zinātnes lokā Tse nokļuva arī daudz lielisku ideju no apkopotajiem virzieniem: ķīmija, fizika, citoloģija, virusoloģija, kas arī zinātnisko atziņu attīstību patīkami iebīdīja šī loka gudrības mērogā. Такі значні відкриття, як визначення структури ДНК, розшифровка генетичного коду, штучна спрямована модифікація геному, дозволили значно глибше зрозуміти специфіку процесів розвитку організмів і успішно вирішувати численні найважливіші фундаментальні та прикладні наукові, медичні та соціальні завдання, які ще недавно вважалися нерозв'язними.

Molekulārās bioloģijas studiju priekšmets galvenokārt ir olbaltumvielas, nukleīnskābes un molekulārie kompleksi (molekulārās mašīnas) uz to bāzes un procesiem, kuros piedalās smakas.

Nukleīnskābes ir lineāri polimēri, kas sastāv no nukleotīdu lokiem (piecu locekļu gredzens ar fosfātu grupu cikla piektajā atomā un vienu no vairākām slāpekļa bāzēm), kas ir apvienoti ar fosfātu grupu. Tādējādi nukleīnskābe ir cepentozes fosfāta polimērs ar slāpekļa bāzēm kā bioloģiskiem aizstājējiem. Lancetes RNS ķīmiskā struktūra ir atrodama DNS timiānā, kuru vispirms veido piecu locekļu cikls ogļhidrātu ribozē, pēc tam vēl viens - dehidroksilēta riboze - dezoksiriboze. Tajā pašā laikā molekulas radikāli atšķiras, RNS fragmenti ir vienas joslas molekulas ķēde, bet DNS ir divjoslu molekulas ķēde.

Olbaltumvielas ir veseli polimēri, kas ir alfa aminoskābju lāpstiņas, kas savienotas kopā ar peptīdu saiti, cita nosaukuma zvaigznes ir polipeptīdi. Dabisko olbaltumvielu noliktavā nav dažādu aminoskābju loku - cilvēkiem līdz 20 -, kas nozīmē šo molekulu plašu funkcionālo spēku klāstu. Šīs vai citas olbaltumvielas var piedalīties ādas procesā organismā un izturēt bezpersonisku uzdevumu: pildīt klīniskā budāla materiāla lomu, nodrošināt runas un jonu transportēšanu, katalizēt ķīmiskās reakcijas, - viss saraksts ir garš. Olbaltumvielas veido stabilas dažādu organizācijas līmeņu molekulārās konformācijas (sekundārās un terciārās struktūras) un molekulāros kompleksus, kas vēl vairāk paplašina to funkcionalitāti. Qi molekulām var būt augsta specifika līdz vietai, kur tās var izveidot salokāmu, plašu, lodveida struktūru. Lielā olbaltumvielu daudzveidība nodrošina visu veidu molekulu pastāvīgu interesi.

Pašreizējā situācija molekulārās bioloģijas jomā ir balstīta uz to, ko 1958. gadā Frensiss Kriks noteica kā galveno molekulārās bioloģijas dogmu. її būtība ir pārliecināta, ka ģenētiskajai informācijai dzīvos organismos ir jāiziet vairāki ieviešanas posmi: kopēšana no DNS uz DNS nonāk sabrukšanas procesā, no DNS uz RNS un no RNS uz olbaltumvielām, un apgrieztā pāreja nav iespējama. Šis apgalvojums bija vairāk taisnīgs nekā daļa no tā, tāpēc galvenā dogma tika labota, ņemot vērā jaunos atklātos datus.

Šobrīd ir daži veidi, kā ieviest ģenētisko materiālu, kas atspoguļo dažādas attīstības secības trīs skatiģenētiskās informācijas pamats: DNS, RNS un olbaltumvielas. Deviņos iespējamajos īstenošanas ceļos ir redzamas trīs grupas: visas trīs galvenās pārvērtības (vispārējās), kas ir normālas lielākajā daļā dzīvo organismu; trīs īpašas transformācijas (īpašas), kas pastāv noteiktos vīrusos vai īpašos laboratorijas prātos; trīs nepazīstamas pārvērtības (nezināmas), zdijsnennya yakah, kā tajā iekļūt, tas nav iespējams.

Ir zināmi šādi ģenētiskā koda ieviešanas ceļi līdz vislielākajām transformācijām: DNS → DNS (replikācija), DNS → RNS (transkripcija), RNS → proteīns (translācija).

Lai recesijas pazīmes pārnestu uz tēviem, uz ēsmām ir jāpārnes pilna DNS molekula. Esošās DNS urāna dēļ process ir tāds, ka var sintezēt precīzu kopiju, un tāpēc ģenētisko materiālu var pārnest, to sauc par replikāciju. Vіn zdіysnyuєtsya īpašas olbaltumvielas, yakі razrazuyut molekula (un iztaisnojiet її dіlyanka), atskrūvējiet apakšvada spirāli un ar DNS polimerāzes palīdzību izveidojiet precīzu DNS vihіdnoї molekulas kopiju.

Lai nodrošinātu šūnas dzīvību, pakāpeniski ir nepieciešams pievērsties ģenētiskajam kodam, kas atrodas apakšvadu DNS spirālē. Proteīna molekula ir pārāk liela un nerotācija stagnē kā nepārtraukts ģenētiskā materiāla dzherelis nepārtrauktai olbaltumvielu sintēzei. Tāpēc DNS iestrādātās informācijas realizācijas laikā notiek starpposms: iRNS sintēze, kas ir maza vienas joslas molekula, kas papildina DNS dziesmu, kas kodē aktīvo proteīnu. Transkripcijas procesu nodrošina RNS polimerāze un transkripcijas faktori. Otrimāna molekulu var viegli nogādāt veddillium šūnās, kas ir atbildīgas par proteīna - ribosomas - sintēzi.

Pēc šīs RNS patērēšanas ribosoma atrodas ģenētiskās informācijas ieviešanas pēdējā posmā. Kad ribosoma nolasa mRNS, ģenētiskais kods tiek nolasīts tripletos, kurus sauc par kodoniem un sintezē, pamatojoties uz informāciju, kas tiek ņemta, tas pats proteīns.

Īpašu transformāciju rezultātā ģenētiskais kods tiek realizēts pēc shēmas RNS → RNS (replikācija), RNS → DNS (reversā transkripcija), DNS → proteīns (tiešā translācija). Šāda veida replikācija tiek realizēta dažādos vīrusos, kas izriet no enzīma RNS-kolaterālās RNS polimerāzes. Analogi enzīmi ir atrodami arī eikariotu klitīnos, kas ir saistīti ar RNS klusēšanas procesu. Reversā transkripcija ir parādīta retrovīrusos, tā novirzās no seruma transkriptāzes enzīma funkcijas, kā arī dažām izmaiņām eikariotu klitīnās, piemēram, telomēru sintēzes laikā. Tiešraide klienta izolācijas sistēmā ir retāk sastopama gabalos.

Vai viena no trim iespējamām ģenētiskās informācijas pārejām no proteīna uz proteīnu, RNS vai DNS nav iespējama. Prionu infūziju uz olbaltumvielām, kā rezultātā tiek izveidots līdzīgs prions, pamatoti varētu apsvērt pirms proteīnu→olbaltumvielu ģenētiskās informācijas ieviešanas. Tims nav mazāks, formāli viņš tāds nav, skaidiņas nelīp pie aminoskābju secības proteīnā.

Tsikavoy є іstorіya viniknennya termins "centrālā dogma". Oskilki vārds dogma apmelojošā veidā nozīmē stingrību, it kā tas nesastāda summu, un pats vārds var būt acīmredzams reliģisks zemteksts, vibir yogo kā zinātniska fakta apraksts nav pareizs. Aiz paša Frensisa Krika vārdiem slēpās piedošana. Vіn hotіv nadat scho vysuvaєtsya lielākas nozīmes teorijas, lai redzētu citu teoriju un hipotēžu būtību; navisho vyrishiv vikoristati tse lieliski, par jogas izpausmi, vārdu, nesaprotot joga patieso jēgu. Nosaukums tomēr piekliboja.

Molekulārā bioloģija šodien

Molekulārās bioloģijas nemierīgā attīstība, pastāvīgā interese par šīs galusijas sasniedzamību Suspensijas pusē un Vincentam sniegtās sasniedzamības objektīvā nozīme. lielisks skaitlis Lieliski molekulārās bioloģijas pētniecības centri visā pasaulē. Starp lielākajiem pavedieniem ir: Molekulārās bioloģijas laboratorija Kembridžā, Karaliskais institūts Londonā - Lielbritānijā; Molekulārās bioloģijas institūts Parīzē, Marseļā un Strasbūrā, Pastēra institūts Francijā; studējis molekulāro bioloģiju Hārvardas Universitātē un Masačūsetsas Tehnoloģiju institūtā, Bērklijas Universitātē, Kalifornijas Tehnoloģiju institūtā, Rokfellera universitātē, Sabiedrības veselības institūtā Betesdā - ASV; Maksa Planka institūts, Getingenes un Minhenes Universitātes, Centrālais molekulārās bioloģijas institūts Berlīnē, institūti Vācijā un Hallē - netālu no Nimehčinas; Karolinskas institūts netālu no Stokholmas netālu no Zviedrijas.

Krievijā vadošie centri reģionā ir Molekulārās bioloģijas institūts, kas nosaukts V.I. Molekulārās ģenētikas institūts RAS, Gēnu bioloģijas institūts RAS, Fizikāli ķīmiskās bioloģijas institūts nosaukts V.A. A. N. Bilozerskogo MDU im. M.V. Lomonosova vārdā nosauktais Bioķīmijas institūts. A.N.Baha RAS un Proteīna RAS institūtu netālu no Puščino.

Mūsdienās molekulārās bioloģijas interešu joma aptver plašu fundamentālo zinātņu klāstu. Tāpat kā iepriekš, loma ir nukleīnskābju struktūras veidošanai un olbaltumvielu biosintēzei, dažādu šūnu iekšējo struktūru un šūnu virsmu funkciju uzturēšanai. Tāpat svarīgi tiešie rezultāti ir uztveršanas un signālu pārraides mehānismu attīstība, molekulārie transporta mehānismi no šūnas vidus, kā arī no šūnas aizmugurējā ārējā vidusdaļā. Starp galvenajiem zinātnisko pētījumu virzieniem lietišķās molekulārās bioloģijas jomā viens no prioritārākajiem ir pūku attīstības problēma. Tas ir svarīgi arī tieši, kura izpēte ir saistīta ar molekulārās bioloģijas - molekulārās ģenētikas sadalīšanu, depresijas un vīrusu slimību, piemēram, SNID, attaisnošanas molekulāro pamatu izpēti, kā arī metožu izstrādi. viņu ģenētiskā attīstība, iespējams, iespējams. Plaši zināmi molekulārās bioloģijas pētījumi tiesu medicīnā. Īstu revolūciju specifikas identificēšanas jomā 80. gados radīja Krievijas, ASV un Lielbritānijas zinātnieki, kuri sāka pētīt un popularizēt "genomiskā pirkstu nospiedumu" metodes - indivīda izveidošanu DNS noteikšanai. . Doslіdzhennya šajā galuzі nav pripinyayutsya un līdz pat šai dienai, mūsdienu metodes ļauj jums izveidot īpašums no imovіrnіstyu piedošanu - viens miljards vіdsotka. Jau vienlaikus notiek aktīva ģenētiskās pases projekta izstrāde, kas, kā tiek domāts, ļaus būtiski samazināt ļaunprātības līmeni.

Metodoloģija

Mūsdienās molekulārās bioloģijas rīcībā var būt liels metožu arsenāls, kas ļauj pārvarēt vismodernākās un vissarežģītākās problēmas.

Viena no plašākajām metodēm molekulārajā bioloģijā є gēla elektroforēze, kas virishuє zavdannya zem makromolekulu summas paplašināšanai vai uzlādei. Blotēšanu, metodi, kas ļauj pārnest makromolekulas no gēla (sorbāta) uz membrānas virsmu turpmākam darbam ar tām, sauc par hibridizāciju. Hibridizācija - hibrīda DNS veidošana no divām lancejām, kas var radīt atšķirīgu dabu, ir metode, kurai ir svarīga loma fundamentālajos pētījumos. Vіn zastosovuєtsya par tikšanos papildinoši pārrāvumi dažādās DNS (DNS dažādi veidi), ar jaunu gnu mekljumu paldzbu, ar kuru paldzbu tika atklta RNS interference, jo princips ir genoma pirkstu nospiedumu noemanas pamat.

Liela loma pašreizējā molekulāri bioloģisko pētījumu praksē ir sekvencēšanas metodei - nukleotīdu secību piešķiršanai nukleīnskābēs un aminoskābju olbaltumvielās.

Mūsdienu molekulāro bioloģiju nevar atklāt bez polimerāzes lanzug reakcijas (PLR). Šīs metodes mērķis ir palielināt vienas un tās pašas DNS secības kopiju skaitu (pastiprināšanu), lai viena molekula varētu uzņemt pietiekami daudz runas turpmākam darbam ar to. Līdzīgu rezultātu panāk ar molekulārās klonēšanas tehnoloģiju, kurā baktērijas DNS (dzīvās sistēmas) ievada svarīgo nukleotīdu secību, pēc kuras baktēriju vairošanās tiek nogādāta līdz vēlamajam rezultātam. Mērķis ir tehniski nozīmīga locīšana, protes ļauj vienu stundu uzņemt nukleotīdu secības ekspresijas rezultātu, kas ir jāuzņem.

Tāpat molekulārās bioloģijas pētījumos plaši tiek izmantotas ultracentrifugēšanas metodes (submakromolekulām (lieliem kauliem), klitīnam, organellām), elektronu un fluorescences mikroskopija, spektrofotometriskās metodes, rentgenstaru difrakcijas analīze, autoradiogrāfija u.c.

Tehniskā progresa un zinātnes sasniegumu līderi ķīmijas, fizikas, bioloģijas un informātikas jomā mūsdienās ļauj ieraudzīt, ievibrēt un izmainīt procesa ģēniju līdz tādam zalučeni.

Bioķīmijas, biofizikas, ģenētikas, citoķīmijas attīstība, bagātīga attīstība mikrobioloģijā un virusoloģijā aptuveni XX gadsimta 40. gadu vālītē. vpritul noveda pie dzīvības parādību rašanās molekulārā līmenī. Šo zinātņu panākumi vienlaikus un no dažādām pusēm lika atpazīt faktu, ka galvenās būtiskās ķermeņa sistēmas funkcionē molekulārā līmenī un ka zinātņu tālākais progress ir saistīts ar bioloģisko funkciju attīstību. molekulu sadalīšanās, savstarpējās transformācijas un atražošanās no klitīnas, kā arī ar to saistītā enerģijas un informācijas apmaiņa. Tātad, pamatojoties uz šīm bioloģiskajām disciplīnām, ķīmiju un vinila fiziku, jauns izaicinājums ir molekulārā bioloģija.

На відміну від біохімії, увага сучасної молекулярної біології зосереджена переважно на вивченні структури та функції найважливіших класів біополімерів – білків та нуклеїнових кислот, перші з яких визначають саму можливість протікання обмінних реакцій, а другі – біосинтез специфічних білків. Bija skaidrs, ka nav iespējams atšķirt molekulāro bioloģiju un bioķīmiju, ar to saistītās ģenētikas, mikrobioloģijas un virusoloģijas nodaļas.

Molekulārās bioloģijas apsūdzība bija cieši saistīta ar jaunu pētījumu metožu izstrādi, kas jau bija vērojama citās nozarēs. Vairāki elektronu mikroskopijas un citu mikroskopisko tehnoloģiju metožu sasniegumi spēlēja lielu lomu šūnu elementu frakcionēšanas metožu attīstībā 1950. gados. Smaka tika balstīta uz rūpīgām diferenciālās centrifugēšanas metodēm (A. Claude, 1954). Līdz šai stundai viņi jau mēģināja atrast labākos veidus, kā redzēt šo biopolimēru frakcionēšanu. Lūk, zocrema, A. Tiselius proponācija (1937; Nobela prēmija, 1948) proteīnu frakcionēšanas metode papildu elektroforēzei, nukleīnskābju novērošanas un attīrīšanas metode (E. Kay, A. Downes, M. Sevag, A . Mirskis un ing.) . Tajā pašā laikā dažādās laboratorijās tika izstrādātas dažādas hromatogrāfiskās analīzes metodes (A. Martin un R. Sing, 1941; Nobela prēmija, 1952), un tas tika paveikts ļoti labi.

Nenovērtējams pakalpojums biopolimēru struktūras atšifrēšanā, izmantojot rentgenstaru difrakcijas analīzi. Galvenos rentgenstaru difrakcijas analīzes principus Londonas Karaļa koledžas universitātē W. Bragg pētījumos dalījās dalībnieku grupa, kurā bija J. Bernāls, A. Londsdeils, V. Astberijs, J. Robertsons un citi.

Īpaši nozīmīgs ir Maskavas Valsts universitātes profesora A. R. Ķīzela ieguldījums protoplazmas bioķīmijā (1925 - 1929), kas bija vissvarīgākā molekulārās bioloģijas tālākai attīstībai. Ķīzels, satriecot sitienu, iesakņojies, atklājās, ka protoplazmas pamatā, vai tas būtu īpašs proteīna ķermenis - plāksnes, kurās ir redzamas visas svarīgākās strukturālās un funkcionālās īpašības. Vіn ir parādījis, ka plāksnes ir vienīgais proteīns, kas aug tikai miksomicītos un pēc tam attīstības stadijā, un ka protoplazmā neatrodas tā pati nemainīgā sastāvdaļa - viens skeleta proteīns. Pats par sevi protoplazmas problēmas un olbaltumvielu funkcionālās lomas attīstība virzīja pareizo ceļu un ieguva vietu tās attīstībai. Ķīzela sasniegumi ieguva atzinību, stimulējot šūnas noliktavas daļu ķīmijas attīstību.

Terminu "molekulārā bioloģija" pirmo reizi ieviesa angļu kristalogrāfs Līdsas universitātes profesors V. Astberijs, vinik, ymovirno, 40. gadu vālītē (līdz 1945. gadam). Galvenie proteīnu un DNS rentgenstaru difrakcijas pētījumi, ko Astberijs veica 1930. gados, kalpoja par pamatu turpmākai veiksmīgai šo biopolimēru sekundārās struktūras atšifrēšanai. Ir 1963. lpp. Dž.Bernāls rakstīja: "Pieminekli tev cels visa molekulārā bioloģija - zinātne, vīnu nosaukšana un pareiza aizmigšana" * W. Astbury raksts "Progress of the Rentgenstaru difrakcijas" organisko un fibrilāro sporu analīze", kas publicēts angļu žurnālā "Nature"**. Astberija Hārvija lekcija (1950) norādīja: Es gribu mazliet ymovіrno, ka es vispirms proponuvav jogs. Es jau ilgu laiku esmu bijis līdzīgs man un ilgu laiku esmu mēģinājis to paplašināt.” Jau 1950. gadā Astberijā kļuva skaidrs, ka molekulārā bioloģija pamatoti varētu būt priekšā makromolekulu struktūrai un konformācijai, kas ir ārkārtīgi svarīgi dzīvo organismu darbības izpratnei.

* (biogr. Atm. Biedri Roy. Soc, 1963, v. 9, 29.)

** (V. T. Astberijs. Organisko un šķiedru struktūru rentgena analīzes gaita.- Daba,. 1946, v. 157, 121.)

*** (V. T. Astberijs. Piedzīvojumi molekulārajā bioloģijā. Thomas Springfield, 1952, lpp. 3.)

Molekulārās bioloģijas priekšā stāvēja un stāvēja gaismā tie paši vadītāji, kas un visas bioloģijas priekšā kopumā, - zināšanas par tā joga ikdienas dzīves galvenajām parādībām, piemēram, zocrema, kā spadkovists. un niecīgs. Mūsdienu molekulārā bioloģija ir lūgta atšifrēt gēnu struktūru un funkcijas, organismu ģenētiskās informācijas īstenošanas veidus un mehānismus dažādos ontoģenēzes un lasīšanas posmos. Vons aicināja atklāt smalkus gēnu aktivitātes regulēšanas un šūnu diferenciācijas mehānismus, lai izskaidrotu mutaģenēzes būtību un evolūcijas procesa molekulāro pamatu.

Nukleīnskābju ģenētiskās lomas noteikšana

Molekulārās bioloģijas attīstībai nozīmīgākais ir nelielais šādu atradumu skaits. 1944. gadā Amerikāņu pētnieki O. Katrs, K. Makleods (Nobela prēmija, 1923) un M. Makartijs pierādīja, ka pneimokoku DNS molekulām var būt transformējoša aktivitāte. Pēc DNS hidrolīzes ar dezoksiribonukleāzi transformējošā aktivitāte bija izteiktāka. Tims pats bija pirmais, kurš pārdomāja, ka klitīna ģenētiskās funkcijas ir apveltītas ar pašu DNS, nevis ar olbaltumvielām.

Taisnības labad jāatzīmē, ka baktēriju transformācijas fenomens tika atklāts ievērojami agrāk nekā Evera, Makleoda un Makarta liecības. 1928. gadā F. Grifits publicēja rakstu, kurā paskaidroja, ka pēc pievienošanas neiekapsulējošiem (nekapsulējošiem) pneimokokiem iekapsulētais virulentais celms tika izvadīts ar baktēriju daudzumu, kas kļuva kaitīgs pelēm. Turklāt dzīvās pneimokoku šūnas, kas ir inficētas ar trakiem radījumiem, jau bija virulentas un tām bija neliela polisaharīda kapsula. Pats Tims pēc saviem ieskatiem ir parādījis, ka dažu mirušo pneimokoku šūnu komponentu ietekmē baktēriju neiekapsulētā forma tiek pārveidota kapsulu veidojošā virulentā formā. Pēc 16 gadiem Every, McLeod un McCarthy aizstāja pneimokoku šūnas ar dezoksiribonukleīnskābi un parādīja, ka pašai DNS ir transformējoša aktivitāte (dalījums arī 7 un 25). Ir svarīgi pārvērtēt šī atzinuma nozīmi. Tas stimulēja nukleīnskābju ražošanu bagātajās pasaules laboratorijās un lika koncentrēt pašu zinātnieku uzmanību uz DNS.

Pēc Eiverija, Makleoda un Makartija norādījumiem par 50. gadu vālīti, tas jau ir uzkrājis daudz tiešu un netiešu veltījumu tam, ka nukleīnskābēm ir būtiska nozīme dzīvē un tām ir ģenētiska funkcija. Par tse, zokrema, kas parāda DNS lokalizācijas raksturu klitīnā un dan R. Vendreli (1948) par tiem, kur DNS ir novietota uz klitīna stingri postiyno un korelē ar ticamības pakāpi: haploīdā klitīna DNS ir divas reizes mazāka, diploīdā. vieni. Par DNS ģenētiskās lomas nozīmi liecināja arī izteiktā vielmaiņas stabilitāte. Līdz 50. gadu sākumam bija sakrājies daudz dažādu faktu, kas liecināja, ka lielākā daļa mutagēno faktoru ir svarīgāki nukleīnskābēm, īpaši DNS (R. Hochkiss, 1949; G. Ephrusse-Taylor, 1951; E. Friz, 1957. gadā un tālāk).

Īpaša nozīme noteiktajā nukleīnskābju ģenētiskajā lomā ir dažādu fāgu un vīrusu mazai audzēšanai. 1933. gadā D. Šlesingers zina DNS Escherichia coli bakteriofāzē. Kopš brīža, kad V. Stenlijs (1935, Nobela prēmija, 1946) ieraudzīja tyutyun mozaīkas vīrusu (TMV) kristāliskā stāvoklī, auga vīrusā parādījās jauns posms. 1937. - 1938. gadā rr. Rothamsted Silskogo Podarsk stacijas (Anglija) speciālisti F. Bowden un N. Piri parādīja, ka daudzi no viņiem redzēja augošus vīrusus, kas nav globulīni, bet ir ribonukleoproteīni un var darboties kā nukleīnskābes saistošā sastāvdaļa. 40. gadu pašā sākumā tika publicēti G. Šrama (1940), P. A. Agatova (1941), G. Millera un V. Stenlija (1941) darbi, kuros minēti tie, kuriem nevajadzētu ražot proteīna komponenta ķīmisko modifikāciju. pirms TMV infekciozitātes. Tas tiem norādīja, ka olbaltumvielu sastāvdaļa nevar izturēt vīrusa lejupslīdes spēkus, jo viņi turpināja cienīt daudzus mikrobiologus. Pārskatīšana par pierādījumiem par nukleīnskābes (RNS) ģenētisko lomu vīrusu augšanā tika atsaukta 1956. gadā. G. Šramms pie Tībingenas (FRN) un H. Frenkels-Konrats pie Kalifornijas (ASV). Pēdējie praktiski vienlaicīgi un neatkarīgi redzēja viena veida TMV RNS un parādīja, ka tas pats, nevis olbaltumvielas, ir mazāk infekciozs: infekcijas rezultātā tyutyun tsієї RNS augšana tajās izraisīja normālu vīrusu daļiņu veidošanos un vairošanos. . Tse nozīmēja, ka RNS jāsatur informācija visu vīrusu komponentu, tostarp vīrusa proteīna, atlases sintēzei. 1968 r. es R. Atabekovs konstatējis, ka olbaltumvielai ir svarīga loma roslīna inficēšanā – olbaltumvielas raksturs nosaka roslīna kungu spektru.

Ir 1957 r. Frenkel-Konrat bija aizsācējs TMV rekonstrukcijā no uzglabāšanas komponentiem - šī proteīna RNS. No jauktajiem "hibrīdiem" tika izņemtas vairākas normālas vēnu daļas, dažās RNS tas bija no viena celma, bet proteīns - no cita. Šādu hibrīdu skaita samazināšanās galvenokārt bija saistīta ar RNS, un vīrusu pēcnācēji piederēja šim celmam, kura RNS bija visizplatītākā no ārēji neatbilstošajām daļiņām. Vēlāki A. Gierer, G. Schuster un G. Schramm (1958) un G. Witman (1960 - 1966) pētījumi parādīja, ka TMV nukleīna komponenta ķīmiskā modifikācija var izraisīt dažādu mutantu parādīšanos šajā vīrusā.

Ir 1970 r. D. Baltimora un R. Temins konstatēja, ka ģenētiskās informācijas nodošanu var uzskatīt par DNS uz RNS, bet arī ne. Viņi ir atklājuši dažos onkogēnos RNS vīrusos (onkornavīrusos) īpašu enzīmu, tā saukto seruma transkriptāzi, kas ir veidota uz RNS lanceriem, kas papildina DNS sintezēšanu. Šī lieliskā atziņa ļāva izprast RNS vīrusu ģenētiskās informācijas meistara genomā ievadīšanas mehānismu un no jauna paskatīties uz viņu onkogēno slimību būtību.

Vidkrittya nukleīnskābes un to spēku attaisnošana

Terminu nukleīnskābes ieviesa vācu bioķīmiķis R. Altmans 1889. gadā, pēc tam kā pussabrukšanas periods to ieviesa 1869. gadā. Šveices ārsts F. Mišers. Misher ekstraguvav klitini strutas, kas atšķaidīts ar sālsskābi, izstiepjot dažus tizhniv un atņemot lieko tīru kodolmateriālu no pārpalikuma. Šo materiālu ņēma vērā klīnisko kodolu raksturīgā runa un sauca par jogo kodolu. Aiz tā dominēšanas kodoli krasi trīc baltumu klātbūtnē: vīnogulājs ir skābāks, neslāpē sirku, tad jaunajā laukakmenī tas ir bagāts ar fosforu, tas ir labs pļavās, bet ne skābju puves. .

Nosūtiet savus novērojumu rezultātus par Mišera kodoliem Hope-Seyler publicēšanai žurnālā. Viņš aprakstīja bula runu uz nezināmā grīdas (tāda pati, kas visizplatītākais bioloģiskais fosfors, bet tikai lecitīns), taču Gope-Seilere neticēja Mišera vārdiem, atgriežot rokrakstu viņam un uzticot savus spiegošanas vadītājus M. . Mišera darbs "Par strutas ķīmisko noliktavu" piepildīja pasauli ar diviem dzīves likteņiem (1871). Tajā pašā laikā Hopes-Seilera un citu spivrobitniku darbi tika publicēti strutas strutas, putnu eritrocītu, čūsku un citu klitīnu noliktavā. Protyazh nākamajiem trīs likteņiem kodolu vīzijas no radības klіtin un drіzhdzhіv.

Savā darbā Mišers norādīja, ka pirms atšķirību noteikšanas starp tām var veikt detalizētu dažādu nukleīnskābju transplantāciju, paužot ideju par nukleīnskābju specifiku. Doslіdzhuyuchi laša piens, Mišers konstatējis, ka kodoli tajos ir atrodami, redzot sāli un saistās ar galveno proteīnu, ko viņš sauca par protamīnu.

1879. gadā lpp. Gopes-Seilera laboratorijā A. Kosels sāka pētīt nukleīna apaugļošanu. 1881. gadā lpp. Esmu redzējis hipoksantīnu kodolos, bet toreiz vairāk šaubījos par bāzēm un zvēru, ka hipoksantīns varētu būt olbaltumvielu sadalīšanās produkts. Pie 1891 lpp. Starp Kossel kodolu hidrolīzes produktiem, kas atklājuši adenīnu, guanīnu, fosforskābi un vēl vienu runu ar cucru spēku. Par pētījumiem par nukleīnskābju ķīmiju Kossel 1910. g. gadā tika piešķirta Nobela prēmija.

Turpmākie panākumi nukleīnskābju struktūras atšifrēšanā saistīti ar P. Levina un viņa kolēģu (1911 - 1934) pētījumiem. 1911. gadā P. Levins un V. Džeikobss identificēja adenozīna un guanozīna ogļhidrātu sastāvdaļu; Smaka tika uzstādīta, lai D-riboze varētu iekļūt šo nukleozīdu noliktavā. 1930. gadā Levins parādīja, ka dezoksiribonukleozīda ogļhidrātu sastāvdaļa ir 2-deoksi-D-riboze. Ir kļuvis zināms, ka nukleīnskābes tiek stimulētas ar nukleotīdiem, lai tās kļūtu par fosforilētiem nukleozīdiem. Levins atzīmēja, ka galvenais saišu veids nukleīnskābēs (RNS) ir 2", 5"-fosfodiestera saite. Šķita, ka šis izskats ir piedots. Angļu ķīmiķa A. Toda (Nobela prēmija, 1957) un jogas zinātnieku Zavdjaki roboti, kā arī angļu bioķīmiķi R. Markems un J. Smits uz 50. gadu vālītes, kļuva skaidrs, ka galvenais saiknes veids RNS5. - fosfodiefirny saite.

Levins parādīja, ka dažādas nukleīnskābes var apšaubīt pēc ogļhidrātu komponenta rakstura: daži var uzbrukt dezoksiribozei, citi - ribozei. Turklāt divu veidu nukleīnskābes tika piešķirtas atkarībā no to pašu bāzu rakstura: pentozes tipa nukleīnskābēs tiek atriebts uracils, bet deoksipentozes tipa nukleīnskābēs - timīns. Dezoksipentozes nukleīnskābe (mūsdienu terminoloģijā dezoksiribonukleīnskābe — DNS) bija viegli pamanāma lielā skaitā teļu aizkrūts dziedzera kaulos (crone). Tam Vons atņēma timonukleīnskābes nosaukumu. Nukleīnskābes un pentozes tipa (RNS) kodols kalpoja par rauga un kviešu dīgļu galveno pakāpi. Šo veidu bieži sauca par rauga nukleīnskābi.

Uz 30. gadu vālītes parādība iesakņojās, bet augošajiem klitīniem raksturīga rauga tipa nukleīnskābe, un timonukleīnskābe ir jaudīgāka par dzīvnieku klitīnu kodoliem. Divu veidu nukleīnskābes - RNS un DNS - sauca arī par rasas un savvaļas nukleīnskābēm. Prote, kā liecina agrīnie A. N. Bilozerska pētījumi, šāds nukleīnskābju lauks ir nepatiess. 1934. gadā Bilozerskis pirmo reizi atklāja timonukleīnskābi augu šūnās: no zirņu asniem viņš ieraudzīja un identificēja timīna-pirimidīna bāzi, kas raksturīga pašai DNS. Potim vіn atklājot timіn i citās roslīnās (nasіnі soї, kvasolі). 1936. gadā A. N. Bilozerskis un es. es Dubrovskis tika novērots preparāta DNS no Kinsky kastaņu stādiem. Turklāt virkne robotu, kurus 40. gados Anglijā uzvarēja D. Deividsons un viņa spivrobitniki, nekonsekventi parādīja, ka nukleīnskābes (RNS) augšana ir atrodama bagātās būtnēs.

Plašais R. Felgena un G. Rozenbeka (G. Rosenbeck) (1924) citoķīmiskās reakcijas uz DNS un J. Brachet (1944) reakcija uz RNS ļāva izdarīt ātru un nepārprotamu secinājumu par nukleīna lokalizācijas nozīmi. skābes šūnās. Izrādījās, ka DNS ir atdalīta kodolā, bet RNS ir daudz svarīgāk koncentrēta citoplazmā. Vēlāk tika noskaidrots, ka RNS atrodas gan citoplazmā, gan kodolā, turklāt atklājās arī citoplazmas DNS.

Kas attiecas uz zināšanām par nukleīnskābju primāro uzbūvi, tad līdz 40. gadu vidum zinātniski tika apstiprināts P. Levina fenomens, saskaņā ar kuru nukleīnskābes ir iedvesmojušās no viena veida un veidojas no vieniem un tiem pašiem nosaukumiem. tetranukleotīdu bloki. Dermālajā blokā, saskaņā ar Levina domu, chotiri ir jāatriebjas dažādi nukleotīdi. Nukleīnskābju tetranukleotīdu teorija ir būtiski veicinājusi biopolimēra specifiku. Nav pārsteidzoši, ka visa dzīvās būtnes specifika tika izskaidrota tikai ar olbaltumvielām, monomēru daba ir kaut kā bagātīgi atšķirīga (20 aminoskābes).

Pirmo izrāvienu teorenukleotīdu un nukleīnskābju jomā veica angļu ķīmiķa Dž.Gulanda (1945-1947) analītiskie dati. Kad nukleīnskābju sastāvs tiek attiecināts uz slāpekli, nav nepieciešams atņemt slāpekļa un slāpekļa ekvimolāro attiecību, taču ar to nepietiktu ar Levina teorijas ievērošanu. Nukleīnskābju atlieku tetranukleotīdu teorija iekrita E. Šargafa un jogas zinātnieku (1949 - 1951) rezultātos. Attiecībā uz apakšbāzēm, kuras pēc skābes hidrolīzes tiek atdalītas no DNS, Chargaff uzvarēja ar hromatogrāfiju uz papīra. Ādas āda tika precīzi noteikta spektrofotometriski. Chargaff minēja ekvimolāro variāciju nozīmi dažāda rakstura DNS klātbūtnē un vispirms norādīja, ka DNS var būt specifiska sugai. Tims pats izbeidza proteīnu specifiskuma koncepcijas hegemoniju dzīvās šūnās. Analizējot dažādu pieeju DNS, Chargaff atklāja un formulēja unikālos DNS struktūras modeļus, kas noveda pie zinātnes ar nosaukumu Chargaff noteikumi. Saskaņā ar šiem noteikumiem visā DNS, neatkarīgi no adenīna biežuma, adenīna skaits ir lielāks par timīna daudzumu (A = T), guanīna daudzums ir lielāks par citozīna daudzumu (G = C), purīna daudzums ir lielāks par pirimidīna + C daudzumu, (G + A = bāzu skaits ar 6-aminogrupām ir lielāks nekā bāzu skaits ar 6-keto grupām (A+C=G+T). Tajā pašā laikā par tiem, neskatoties uz šādu suvori kіlkіsnі vіdpovіdnosti, DNS dažādu sugu vіdrіznyayutsya par vērtību vіdnoshennia A+T:G+C. Dažās DNS guanīna un citozīna daudzums pārsniedz adenīna un timīna daudzumu (Chargaff sauc par DNS GC-tipu); Citas DNS vairāk atrieba adenīnu un timīnu, zemāku guanīnu un citozīnu (ci DNS sauca par DNS AT-tipu). Otrimany Chargaff dati par DNS struktūru spēlēja molekulārās bioloģijas lomu. Pati smaka veidoja pamatu DNS attīstībai, ko 1953. gadā saspieda Dž.Votsons un F.Kriks.

Šče 1938. gadā. W. Astbury un F. Bell, izmantojot papildu rentgenstaru difrakcijas analīzi, parādīja, ka DNS bāzu plaknēm ir jābūt perpendikulārām molekulas garajai asij un veidojas kā plākšņu bi-stos, kas atrodas vienā pāri vienam. Pasaule ir pilnveidojusi rentgenstaru difrakcijas analīzes tehnoloģiju līdz 1952.-1953. gadam. uzkrātais vіdomostі, scho ļāva spriest par desmitiem okremih zv'yazkіv ta kutakh nahily. Tas ļāva ar vislielāko skaidrību atklāt pentozes atlieku orientācijas raksturu DNS molekulas cukura-fosfāta mugurkaulā. Ir 1952 r. S. Farbergs, ierosinot divus saprātīgus DNS modeļus, viņi iztēlojās vienpavediena molekulu, kas salocīta vai savīti uz sevi. Ne mazāk spekulatīvais Budova DNS Bula modelis tika ierosināts 1953. gadā. L. Polings (Nobela prēmijas laureāts, 1954) un R. Korijs. Šajā modelī trīs savītas DNS lances veidoja garu spirāli, kuras nobīdi attēloja fosfātu grupas, un krokas tika aizstātas ar jaunām. Līdz 1953. gadam M. Vilkinss un R. Franklins veica precīzākus DNS rentgena modeļus. Šī analīze parādīja Farberga, Paulinga un Corey modeļu pilnīgu neiespējamību. Šargafa vikoristiskie dati, norādot dažādus četru monomēru molekulāros modeļus un rentgenstaru difrakcijas analīzes datus, J. Watson un F. Crick 1953. gadā. dіyshli vysnovka, scho DNS molekula var būt divpavedienu spirāle. Šargafa noteikumi krasi pārsniedza iespējamo secības bāzu skaitu DNS modeļa ierosināšanai; Smaka Vatsonam un Krikam lika domāt, ka DNS molekulām var būt īpašs bāzu savienojums - adenīns ar timīnu un guanīns ar citozīnu. Citiem vārdiem sakot, adenīns vienā DNS mēlē vienmēr parāda timīnu otrā lancetē, un guanīns tajā pašā DNS laternā parāda citozīnu otrā. Tims Vatsons un Kriks paši vispirms formulēja komplementārās DNS principa vīna nozīmi, kas nozīmē, ka viena DNS lancete papildina otru, tā ka vienas lancetes secība nepārprotami norāda uz otras (komplementārās) lancetes secību. Kļuva skaidrs, ka pašai DNS struktūrai ir precīzas radīšanas potenciāls. Tsya DNS esamības modelis ninі є zagaloviznanoyu. Par DNS struktūras atšifrēšanu Krikam, Vatsonam un Vilkinsam 1962. gadā. gadā tika piešķirta Nobela prēmija.

Jāatzīmē, ka ideja par mehānismu precīzai makromolekulu radīšanai un sabrukšanas informācijas nodošanai radās mūsu reģionā. Ir 1927 r. N. K. Koļcovs, izteicis apgalvojumu, ka šūnu reprodukcijas laikā tiek novērota molekulu reprodukcija pa acīmredzamo pamatmolekulu precīzas autokatalītiskās reprodukcijas līniju. Tiesa, lai arī Koļcovs piešķīra spēku nevis DNS molekulām, bet gan proteīna dabas molekulām, par nevienas funkcionālo nozīmi nekas nebija zināms. Pati ideja par makromolekulu autokatalītisko izveidi un recesijas spēku pārneses mehānismu izrādījās pravietis: tā kļuva par mūsdienu molekulārās bioloģijas pamatideju.

A. N. Bilozerska A. S. Spirina, G. N. Zaicevas, B. F. Vanjušina, S. O. Urisona, A. S. Antonova laboratorijā veikti dažādi organismi apstiprināja Šargafa atklātās likumsakarības, kā arī līdzību ar Vatsona un Krika ieteikto DNS eksistences molekulāro modeli. . Vairāki pētījumi ir parādījuši, ka dažādu baktēriju, sēnīšu, aļģu, aktinomicītu, aļģu, bezmugurkaula un bezmugurkaula DNS var būt specifiska noliktavai. Īpaši asas noliktavā (izmaiņas AT-bāzu pāros) izpausmes mikroorganismos, uzrādot svarīgu taksonomisko zīmi. Mūsdienu augos un radībās DNS noliktavas variācijas ir ievērojami vājākas. Alce zovsim nenozīmē, ka viņu DNS ir mazāk specifiska. Crimium noliktava, kurai ir noteikta specifika, ir būtiski piešķirta tās secībai DNS lances.

DNS un RNS noliktavā svarīgāko bāzu secība tika atklāta kā aditīvās slāpekļa bāzes. Tādējādi G. Vaits (1950) zināja 5-metilcitozīnu augošu radījumu DNS noliktavā, un D. Danns un J. Smits (1958) konstatēja adenīna metilēšanu dažās DNS. Ilgu laiku metilcitozīns tika ieviests dzīvo organismu ģenētiskā materiāla raksturīgajos rīsos. 1968 r. A. N. Bilozerskis, B. F. Vanjušins un N. A. Kokurina konstatēja, ka vēnas var reģistrēt arī baktēriju DNS.

1964. gadā M. Golds un J. Hērvics atklāja jaunu enzīmu klasi, kas ietekmē DNS dabisko modifikāciju – metilēšanu. Pēc šīs apskates noskaidrojās, ka nepilngadīgie (kas ir atrodami nelielos daudzumos) jau ir vainojami gatavā DNS polinukleotīda lāpstiņā specifiskās citozīna un adenīna pārpalikuma metilēšanas rezultātā noteiktās sekvencēs. Zokrema par godu B. F. Vanjušinam, Ya. I. Bur'yanova un A. N. Bilozerskogo (1969) adenīna metilēšanu Escherichia coli DNS var atrast terminācijas kodonos. Pēc A. N. Bilozerska un spivrobitņikova (1968 - 1970), kā arī M. Meselsona (ASV) un V. Ārbera (Šveice) (1965 - 1969) domām, metilēšana dod DNS molekulām unikālu modeli specifiskās nukleāzēs, kas ir daļa no locīšanas mehānisma, kas kontrolē DNS sintēzi klitīnā. Citiem vārdiem sakot, šīs DNS metilēšanas raksturs norāda uz uzturu tiem, kas var vairoties šajā klitīnā.

Gandrīz tajā pašā laikā tika novērota intensīva DNS metilāžu un restrikcijas endonukleāžu inokulācija; 1969. - 1975. lpp. Tika ievietotas nukleotīdu sekvences, ko šie fermenti ievadīja DNS (X. Boyer, X. Smith, S. Lin, K. Murray). Dažādu DNS hidrolīzē restrikcijas enzīmam ir atļauts pabeigt lielus fragmentus ar tādiem pašiem "lipīgajiem" galiem. Tas dod iespēju analizēt gēnu struktūru, jo tas tiek sadalīts mazos vīrusos (D. Nathans, Z. Adler, 1973 - 1975), un konstruēt dažādus genomus. Līdz ar šo specifisko restrikcijas enzīmu atpazīšanu gēnu inženierija ir kļuvusi par acīmredzamu realitāti. Mazu plazmīdu gēnu gadījumā dažāda tipa gēna DNS jau ir viegli injicēts dažādās šūnās. Tātad tika ieviests jauns bioloģiski aktīvo plazmīdu veids, kas nodrošina rezistenci pret antibiotikām (S. Coen, 1973), krupja un Drosophila ribosomālais gēns tika ievadīts Escherichia coli plazmīdā (J. Morrow, 1974; X Boyer, D. Hogness, R., 1974-1975). Tādā veidā mēs esam pavēruši reālus ceļus principiāli jaunu organismu atlasei, ievadot tos dažādu gēnu gēnu fondā. Tse vіdkrittya var iztaisnot cilvēku labā.

Ir 1952 r. G. Vaits un S. Koens parādīja, ka T-pāra fāgu DNS ir nezināma bāze - 5-hidroksimetilcitozīns. No E. Volkin un R. Sinsheimer (1954) un Coen (1956) darbiem kļuva skaidrs, ka oksimetilcitozīna pārpalikumu var daļēji vai daļēji glikozidēt, pēc kā šķiet, ka fāga DNS molekula ir nozagta no hidrolītiskajām nukleāzēm.

Piecdesmito gadu vālītē no D. Danna un J. Smita (Anglija), S. Zamenhofa (ASV) un A. Vakera (FRN) darbiem kļuva skaidrs, ka DNS var ietvert daudz bāzu gabala analogu, aizstājot inodes līdz 50% timiāna. Parasti cji aizstāšanas tiek piedotas replikācijas, DNS transkripcijas un translācijas laikā līdz mutantu parādīšanās brīdim. Tādējādi J. Marmur (1962) konstatēja, ka dažu fāgu DNS aizstāj timīnu ar oksimetiluracilu. Ir 1963. lpp. es Takahashi un J. Marmur parādīja, ka viena no fāga DNS uracils aizstāj timīnu. Šajā rangā tika izsaukts vēl viens princips, pēc kura nukleīnskābes tika pievienotas agrāk. P. Levina darba laikā bija svarīgi, ka timīns ir raksturīga DNS pazīme, bet uracils – RNS. Kļuva skaidrs, ka šī zīme ne vienmēr ir virspusēja, un svarīgais apsvērums par abu veidu nukleīnskābju ķīmisko raksturu, kā šķiet šodien, ir tikai ogļhidrātu komponenta raksturs.

Fāgu kultūras stundā atklājās daudz nenozīmīgu nukleīnskābju organizācijas pazīmju. Z 1953. gads Bija svarīgi, lai DNS būtu divpavedienu lineāras molekulas un RNS būtu mazāk nekā vienpavedienu. Vietne tika nolaupīta 1961. gadā, kad R. Sinsheimers parādīja, ka fāga φ X 174 DNS attēlo vienpavedienu gredzena molekula. Tā bija taisnība, ka šādā formā DNS atrodas tikai veģetatīvā fāga daļiņā, un arī šī fāga DNS replikatīvā forma ir divpavedienu. Turklāt bija neticami acīmredzams, ka dažu vīrusu RNS varētu būt divpavedienu. Jauns RNS makromolekulārās organizācijas veids tika atklāts 1962. gadā. P. Gomatos, I. Tamms un citi pēcteči dažos vīrusa dzīvniekos un roslīna agrīnā pietūkuma vīrusā. Nesen V.I. Agols un A. A. Bogdanovs (1970) konstatēja, ka lineāro RNS molekulu krēms ir arī slēgtas vai cikliskas molekulas. Viņi, zocrema, atklāja ciklisko divpavedienu RNS encefalomielokardīta vīrusā. Zavdjaki roboti X. Deveaux, L. Tinoko, T. I. Tihoņenko, E.I. Budovskis un citi (1960 - 1974) kļuva par galvenajiem ģenētiskā materiāla organizēšanas (locīšanas) veidiem bakteriofāgos.

Piemēram, 1950. gadu amerikāņu pētījumi, P. Dots, konstatējot, ka karsēšanas laikā notiek DNS denaturācija, ko pavada ūdens saišu attīstība starp bāzu pāriem un komplementāro lancetu diferenciācija. Šis process ir fāzes pāreja uz "spirālveida spoles" kristālu, un kristāli it kā ir izkusuši. Tāpēc DNS Doti termiskās denaturācijas procesu sauc par DNS kušanu. Pareizi atdzesējot, notiek molekulu renaturācija, tādējādi atdzimst komplementāras pusītes.

Renaturācijas princips 1960. gadā J. Marmur un K. Schildkraut par noteiktu dažādu mikroorganismu DNS "hibridizācijas" soli. Starp citu, E. Boltons un B. Makartijs šo pieeju pilnveidoja, ieviešot tā saukto DNS-agara kolonnas metodi. Šī metode izrādījās neaizstājama dažādu DNS nukleotīdu secību homoloģijas līmeņa selekcijā un dažādu organismu ģenētiskās sporīditātes noteikšanai. Vidkrit Doti DNS denaturēšana J. Mandela un A. Hershey* (1960) hromatogrāfijas metodē uz metilēta albumīna un centrifugēšana pie gradientiem (atdalīšanas metode 1957. gadā, izmantojot M. Meselson, F. Stahl un D. Vinograd) atdalīšana , redzams un četru komplementāru DNS lancetu analīze.Piemēram, V. Šibalskis (ASV), vicory tika izmantots lambda fāga DNS, kas rāda 1967. - 1969. lpp. rahuvati (S. Spigelman, 1961). Jāatzīmē, ka ideja par lambda fāga DNS abu lancetu ģenētisko nozīmi pirmo reizi tika izstrādāta SRSR S. Є. Breslers (1961).

* (Par darbu pie baktēriju un vīrusu ģenētikas A. Heršijs kopā ar M. Delbriku un S. Luriju saņēma 1969. g. Nobela prēmija.)

Lai izprastu genoma organizāciju un funkcionālo aktivitāti, DNS nukleotīdu secības piešķiršana ir ārkārtīgi svarīga. Šāda apzīmējuma metožu meklēšana tiek veikta bagātās pasaules laboratorijās. M. Bērs un viņa līdzstrādnieki no 1950. gadu sākuma mēģināja ar elektronu mikroskopijas palīdzību izveidot DNS sekvenci, taču līdz šim bez panākumiem. Piecdesmito gadu vālītē pirmie Sinsheimera, Šargafa un citu DNS fermentatīvās degradācijas turpinātāju pētījumi atklāja, ka sadalījuma DNS molekulā nukleotīdu atšķirība nav haotiska, bet nevienmērīga. Pēc angļu ķīmiķa K. Bārtona (1961) datiem pirimidīnam (apmēram 70%) ir lielāka nozīme, lai izskatītos kā bloki. A. L. Mazins un B. F. Vanyušins (1968-1969) konstatēja, ka dažādi DNS līmeņi var izraisīt dažādus pirimidīna blokādes posmus un ka organismu radījumu DNS pasaulē ievērojami palielinās pāreja no zemākā uz augstāko. Arī organismu evolūcija ir redzama to genomu struktūrā. Tā paša iemesla dēļ, lai izprastu evolūcijas procesu, nukleīnskābju struktūras attīstībai kopumā ir īpaša nozīme. Bioloģiski svarīgu polimēru un DNS struktūras analīze ir ārkārtīgi svarīga filoģenētikas un taksonomijas bagātīgas privātās uztura attīstībai.

Ir skaidrs, ka angļu fiziologs E. Lankesters, kurš izstrādāja gliemju hemoglobīnu, kurš tieši 100 gadus nodeva molekulārās bioloģijas idejas, rakstot: svarīga nozīme par z'yasuvannya іstorії їх pojzhennya, piemēram, і razbіzhnostі і іt formі. Mēs varētu skaidri noteikt identitāti organismu molekulārajā organizācijā un funkcionēšanā, mēs varētu daudz ātrāk attīstīties līdzīgā dažādu organismu evolūcijā, zemāk, pamatojoties uz morfoloģiskām pazīmēm. , Scho "pamatojoties uz visām morfoloģiskajām pazīmēm, pamatojoties uz šādu klasifikāciju, mēs varam redzēt, ka melo pašas bioķīmiskās pazīmes" **.

* (E. R. Lankesters. Uber das Vorcommen von Hemoglobin in den Muskeln der Mollusken und die Verbreitung desselben in den lebendigen Organismen.- "Pfluger" s Archiv fur die gesammte Physiol., 1871, Bd 4, 319.)

** (V. L. Komarovs. Darbu izlase, V. 1. M.-L., SRSR Zinātņu akadēmijas tips, 1945, 331. lpp.)

A. V. Blagoviščenskis un S. L. Ivanovs 20. gadsimta 20. gados izstrādāja pirmos soļus mūsu valstī, lai atklātu pašreizējo organismu sistemātikas evolūciju, pamatojoties uz to bioķīmiskās struktūras hronoloģisko analīzi (2. nodaļa). Olbaltumvielu un nukleīnskābju struktūras rindu analīze taksonomiem kļūst arvien noderīgāka (21. nodaļa). Šī molekulārās bioloģijas metode ļauj noskaidrot svarīgāko sugu atrašanās vietu sistēmā un jaunā veidā brīnīties par pašiem organismu klasifikācijas principiem, kas dažkārt skatās uz visu sistēmu neskaidri, jo kļuva, piemēram, no mikroorganismu sistemātikas. Neapšaubāmi, turpmākajā genoma struktūras analīzē tas ieņems centrālo vietu ķīmijsistēmas organismos.

Liela nozīme molekulārās bioloģijas attīstībā ir mazai izpratnei par DNS replikācijas un transkripcijas mehānismiem (24. nodaļa).

Olbaltumvielu biosintēze

Svarīgs olbaltumvielu biosintēzes vīrusu problēmas traucējums ir saistīts ar panākumiem nukleīnskābju attīstībā. Pie 1941. lpp. T. Kaspersona (Zviedrija) un dzimusi 1942. gadā J. Brachet (Beļģija) pievērsa uzmanību tiem, kuriem ir palielināts RNS daudzums audos ar aktīvu olbaltumvielu sintēzi. Smaka ir bijusi diishli visnovka, scho ribonukleīnskābes spēlē galveno lomu olbaltumvielu sintēzē. Ir 1953 r. Savukārt E. Geils un D. Fokss atņēma tiešus pierādījumus par RNS netiešo līdzdalību proteīnu biosintēzē: šiem datiem ribonukleāze ievērojami nomāca aminoskābju iekļaušanu baktēriju klitīnu lizātos. Analogus datus par aknu homogenātiem ieguva V. Olfri, M. Deli un A. Mirskis (1953). Piznishe Yege. Geils, nācis klajā ar pareizu priekšstatu par RNS lomu proteīnu sintēzē pēc slaukšanas, ka proteīnu sintēzes aktivizēšanās bezšūnu sistēmā notikusi citas nedabiskas runas ietekmē. Ir 1954. lpp. P. Zamitnik, D. Littlefield, R. B. Hesin-Lur'et un citi parādīja, ka visaktīvākā aminoskābju iekļaušana ir atrodama subcelulāro daļiņu - mikrosomu - bagātīgajās RNS frakcijās. P. Zamechnik un E. Keller (1953 - 1954) parādīja, ka aminoskābju iekļaušana tika ievērojami novērota supernatanta frakcijas klātbūtnē ATP reģenerācijas smadzenēs. P. Sikevics (1952) un M. Hoaglands (1956) redzēja proteīna frakciju (pH 5 frakcija) no rindīna supernatanta, kas ļoti stimulēja aminoskābju iekļaušanu mikrosomās. Vairāki proteīni supernatanta mājās tika identificēti kā īpaša zemas molekulmasas RNS klase, ko tagad sauc par transporta RNS (tRNS). Ir 1958. lpp. Hoagland un Pomichnik, P. Berg, R. Sweet un F. Allen un citi ir parādījuši, ka ādas aminoskābju aktivizēšanai ir nepieciešams savs īpašs enzīms ATP un specifiska tRNS. Kļuva skaidrs, ka tRNS spēlē galveno pievienojamo adapteru lomu, jo ir zināms, ka tās atrodas uz veidojamās proteīna molekulas neaizvietojamās aminoskābes nukleīna matricas (iRNS). Šie pētījumi apstiprināja F. Crick (1957) adaptera hipotēzi, kas pārnesa polinukleotīdu adapteru izmantošanu šūnās, kas nepieciešami aminoskābju lieko proteīnu pareizai destilācijai, kas tiek sintezēti, uz nukleīna matricas. Franču pētījumi par F. Čapvilu (1962) F. Lipmana (Nobela prēmija, 1953) laboratorijā ASV jau bagātīgi un nepārprotami parāda, ka aminoskābju izkliedes vieta proteīna molekulā, kas tiek sintezēta, ir nonākusi. Krika adaptīvā hipotēze tika apstiprināta Hoaglanda un Pomičnika robotos.

Līdz 1958. gadam par mājām kļuva šādi galvenie proteīnu sintēzes posmi: 1) aminoskābes aktivācija ar specifisku enzīmu ar "pH 5 frakciju" ATP klātbūtnē ar aminoaciladenilāta šķīdumu; 2) aktivēto aminoskābju pievienošana specifiskai tRNS no adenozīna monofosfāta (AMP); 3) aminoacil-tRNS (tRNS navantage ar aminoskābi) saistīšana ar mikrosomām un aminoskābju iekļaušana olbaltumvielās ar dzīvotspējīgu tRNS. Hoagland (1958) norādīja, ka proteīnu sintēzes pēdējā posmā ir nepieciešams guanozīna trifosfāts (GTP).

Transporta RNS un gēnu sintēze

Pēc tRNS noteikšanas sākās aktīva frakcionēšanas un nukleotīdu secības piešķiršanas meklēšana. Amerikāņu bioķīmiķa R. Hollijas lielākais panākums. 1965. gadā vin ir izveidojis alanīna tRNS struktūru no rauga sēnītēm. Lai palīdzētu ribonukleāzēm (guanil RNS-āze un aizkuņģa dziedzera RNS-āze), Halle sadalīja nukleīnskābes molekulu fragmentos, piešķīra ādai nukleotīdu secību un pēc tam rekonstruēja visas alanīna tRNS molekulas secību. Nukleotīdu secības analīzes mērķis bija noņemt bloka metodes nosaukumu. Hollijas nopelns tika uzskatīts par galveno iemeslu, kāpēc viņa ir iemācījusies sadalīt RNS molekulu kā mazos gabaliņos, kā bagātos gabaliņos un pat lielos fragmentos (ceturtdaļās un uz pusēm). Tas ļāva pareizi salikt mazos gabalus kopā un izveidot tādu pašu nukleotīdu secību visai tRNS molekulai (Nobela prēmija, 1968).

Tsej priyom vіdrazu buv priynyaty par ozbroєnnya bagātajās pasaules laboratorijās. Nākamo divu gadu laikā SRSR un tur tika atšifrēta kilkoh tRNS šķērsgriezuma primārā struktūra. A. A. Baev (1967) un pētnieki vispirms noteica nukleotīdu secību rauga valīna tRNS. Līdz šim jau ir izaudzētas vairāk nekā ducis dažādu individuālu tRNS. Unikālo rekordu noteiktai nukleotīdu secībai Kembridžā uzstādīja F. Sangers un G. Braunlijs. Sekojošie pētnieki pilnībā izstrādāja suboligonukleotīdu metodi un noteica tā sauktās 5S (ribosomu) RNS secību no koliformas šūnām (1968). Qia RNS sastāv no 120 nukleotīdu pārpalikumiem un, pamatojoties uz tRNS, neiebilst pret papildu nelielām bāzēm, tādējādi atvieglojot nukleotīdu secības analīzi, kas kalpo kā unikāls orientieris vairākiem molekulas fragmentiem. Šajā diennakts laikā Sangera un Braunla metode ir veiksmīgi pārbaudīta ar garu ribosomu RNS un citu vīrusu RNS robotizētu secību J. Ebel (Francija) laboratorijā un citās nesenās.

A. A. Baevs un pētnieki (1967) parādīja, ka paplašinātā navpilvalīna tRNS saglabā savu makromolekulāro struktūru citādā veidā, neatkarīgi no primārās struktūras defekta, bet tai var būt ārējās (native) molekulas funkcionālā aktivitāte. Pēdējais pidkhids - sagrieztas makromolekulas rekonstrukcija pēc dziesmas fragmentu noņemšanas - šķiet vēl daudzsološāks. Vіn plaši vikoristovuєtsya tajā pašā laikā z'yasuvannya funkcionālo lomu okremih dіlyanok klusā chi іnshih tRNS.

Pārējā pasaulē ir gūti lieli panākumi atsevišķu tRNS uz kristālu balstītu preparātu izstrādē. Tajā pašā laikā vairākās laboratorijās ASV un Anglijā izdevās kristalizēt vēl bagātāku tRNS. Tas man deva iespēju noteikt tRNS struktūru papildu rentgenstaru difrakcijas analīzei. Ir 1970 r. R. Boks prezentēja pirmos rentgenogrammas un daudzu tRNS trivimēru modeļus, ko izveidoja Viskonsinas Universitāte. Šis modelis palīdz identificēt četru funkcionāli aktīvo šūnu lokalizāciju tRNS un izprast šo molekulu funkcionēšanas galveno oklūziju.

Pats svarīgākais proteīnu sintēzes mehānisma un šī procesa specifikas problēmas atklāšanā nav pietiekams, lai atšifrētu ģenētiskā koda būtību (24. iedalījums), taču to var bez pārspīlējuma uzskatīt par izrāvienu ģenētiskā koda būtības atšifrēšanā. dabaszinātņu iekarošana XX gadsimtā.

tRNS primārās struktūras atklāšana, ko veica R. Holly, deva G. Korani* (ASV) ceļu oligonukleotīdu sintēzei un novirzīja tos uz vienas bioloģiskas struktūras sintēzi – DNS molekulu, kas kodē alanīna tRNS. Korāna pabeigšana pirms 15 gadiem, īsu oligonukleotīdu ķīmiskā sintēze tika pabeigta 1970. gadā. pirmkārt, zdіysnenim gēnu sintēze. Korāna un Jogas rakstības 8-12 nukleotīdi tika sintezēti ar ķīmisku metodi īsi fragmenti no zavodovka no 8-12 nukleotīdu rezerves. Cy fragmenti no noteiktas nukleotīdu secības spontāni veidoja divpavedienu komplementāras virknes ar 4–5 nukleotīdu pārklāšanos. Pēc tam gatavo šmatki vajadzīgajā secībā, secīgi no gala līdz galam, lai palīdzētu DNS-ligāzes enzīmam. Tādā veidā, lai vadītu DNS molekulu replikāciju, pēc A. Kornberga** (24. nodaļa) Korāns turpināja atjaunot dabiskas divpavedienu DNS molekulu aiz programmas fona, kas izstrādāta, lai atbilstu tRNS secību, ko aprakstījis Halle. Līdzīga infekcijas secība tiek veikta arī citu gēnu sintēzei (M. M. Kolosovs, Z. A. Šabarova, D. G. Knorre, 1970 - 1975).

* (Par G. Korāna un M. Nirenberga ģenētiskā koda pabeigšanu tika apbalvots 1968. g. Nobela prēmija.)

** (Par A. Kornberga polimerāzes DNS sintēzes atpazīšanu un S. Očo RNS sintēzi 1959. g. gadā tika piešķirta Nobela prēmija.)

Mikrosomas, ribosomas, tulkojums

1950. gados kļuva svarīgi, lai proteīnu sintēzes centrs klitīnās būtu mikrosomas. Termins mikrosomi tika ieviests 1949. gadā. A. Klods par sauso granulu frakcijas noteikšanu. Vēlāk atklājās, ka par proteīnu sintēzi ir atbildīga nevis visa mikrosomu daļa, kas sastāv no membrānām un granulām, bet tikai citas ribonukleoproteīna daļas. Qi chastki 1958 sauca R. Robertsa ribosomas.

Klasiskos baktēriju ribosomu pētījumus veica A. Tisier un J. Watson 1958.–1959. Tika konstatēts, ka baktēriju ribosomas ir nedaudz vairāk par augiem un radībām. J. Littleton (1960), M. Clark (1964) un E. N. Svetailo (1966) parādīja, ka dzīvo augu un mitohondriju hloroplastu ribosomas atrodas līdz baktēriju tipam. A. Tisier un citi (1958) parādīja, ka ribosomas sadalās divās nervu apakšvienībās, kuras var aizstāt ar vienu RNS molekulu. Piemēram, 1950. gados bija svarīgi, lai ribosomu RNS ādas molekula sastāvētu no vairākiem īsiem fragmentiem. Prote A. S. Spirin, dzimis 1960. gadā vispirms parādot, ka RNS apakšdaļiņās attēlo nepastāvīga molekula. D. Waller (1960), sadalot ribosomu proteīnus papildu elektroforēzei cietes gēlā, konstatējot, ka smaka ir neviendabīga. Biežāk nekā nē, šauboties par Vallera datiem, tika uzskatīts, ka ribosomu proteīns ir vainojams stingri viendabīgumā, tāpat kā, piemēram, TMV proteīns. Šajā stundā D. Vallera, R. Foreles, P. Trauba un citu bioķīmiķu pētījumu rezultātā noskaidrojās, ka ribosomu daļiņu noliktavā var nonākt vairāk nekā 50 olbaltumvielu struktūrai absolūti dažādas daļiņas. A. S. Spirins 1963. gadā ribosomu apakšdaļas atrodas tālāk, lai atvērtos un parādītu, ka ribosomas ir kompakti savīti ribonukleoproteīna pavedieni, kurus var uzspridzināt dziedošie prāti. 1967. - 1968. lpp. M. Nomura pilnībā rekonstruēja šī proteīna ribosomu RNS bioloģiski aktīvo apakšvienību un atņēma to no ribosomām, kurās RNS proteīni piederēja dažādiem mikroorganismiem.

Līdz šim ribosomu RNS loma nav izprasta. Tiek uzskatīts, ka pastāv unikāla specifiska matrica, kurai, veidojot ribosomu daļu, ir stingri jāzina tieši tā pati ādas vieta pēc ribosomu proteīnu skaita (A. S. Spirin, 1968).

A. Ričs (A. Rich, 1962) parādīja vairāku ribosomu agregātus, kas savienoti kopā ar iRNS virkni. Qi kompleksus sauca par polisomām. Polisomu izpausme ļāva Ričam un Vatsonam (1963) atzīt, ka polipeptīda lancetes sintēze notiek ribosomā, tai izejot cauri iRNS lancetei. Pasaulē, laižot ribosomas gar daļiņā esošās iRNS lanceti, tiek nolasīta proteīna polipeptīda lancetes informācija, un jaunās ribosomas pa līniju nonāk līdz iRNS nolasīšanas galam, kas tiek vibrēts. No Riča un Vatsona datiem bija skaidrs, ka polisomu nozīme klitinijā ir saistīta ar proteīna masveida ražošanu, kā rezultātā ribosomas vēlāk nolasa matricu decilekomā.

Rezultātā M. Nirenberga, S. Očoa, F. Lipmana, G. Korani un citu pētījumi 1963. - 1970. lpp. V. Kļuva skaidrs, ka virkne iRNS, ribosomas, ATP un aminoacil-tRNS translācijas procesā piedzīvo lielu skaitu dažādu faktoru, un pašu tulkošanas procesu var garīgi iedalīt trīs posmos - iniciācija, normāla translācija un izbeigšana. .

Tulkošanas uzsākšana nozīmē pirmās peptīdu saites sintēzi ribosomu-matricas polinukleotīda-aminoacil-tRNS kompleksā. Šī iniciējošā aktivitāte nav atrodama nevienā aminoacil-tRNS, bet gan formalmetionil-tRNS. Tsya runa pirmo reizi tika redzēta 1964. gadā. F. Sendžers un K. Markers. S. Bretcher un K. Marker (1966) parādīja, ka formilmetionil-tRNS iniciatora funkciju veicina sporiditāte līdz ribosomas peptidilcentram. Tulkošanai uz vālītes vēl svarīgākas ir proteīna faktoru ierosināšanas aktivitātes, kas tika novērotas S. Ochoa, F. Grot un citu tuvējo centru laboratorijās. Pēc tam, kad ribosomā ir izveidota pirmā peptīda saite, tiek uzsākta translācija, lai pēc tam polipeptīda C-galam pievienotu aminoacila pārpalikumu. Daudz detaļu par apraides procesu sniedza K. Monro un J. Bišops (Anglija), I. Ričliks un F. Šorms (Čehoslovākija), F. Lipmans, M. Brečers, V. Gilberts (ASV) un citi līdzstrādnieki. 1968 r. A. S. Spirinam par ribosomas darbības mehānisma izskaidrošanu, izvirzot sākotnējo hipotēzi. Prividnym mehanizmom, kas nodrošina visus tRNS un iRNS kustības plašumus tulkošanas stundā, ir ribosomu apakšdaļiņu periodiska viesabonēšana un zmikannya. Raidījuma beigas ir iekodētas matricā, kas tiek lasīta kā veids, kā atriebt beigu kodus. Kā rāda S. Brenners (1965 - 1967), šādi kodoni ir tripleti UAA, UAG un UGA. M. Kapechchi (1967) atklāja arī īpašus proteīnu beigu faktorus. A. S. Spirinim un L. P. Gavrilova par tā sauktās "neenzimātiskās" olbaltumvielu sintēzes aprakstiem ribosomās (1972 - 1975) bez proteīna faktoru līdzdalības. Šis punkts ir svarīgs, lai izprastu olbaltumvielu biosintēzes evolūciju.

Gēnu un olbaltumvielu aktivitātes regulēšana

Pēc proteīnu sintēzes specifikas problēmas uz pirmo jomu molekulārajā bioloģijā parādījās proteīnu sintēzes regulēšanas problēma, galvenokārt gēnu aktivitātes regulēšana.

Šūnu funkcionālo neatbilstību un ar to saistītās apspiešanas un gēnu aktivizēšanos jau sen ir iedragājusi ģenētiķu cieņa, taču patiesais gēnu aktivitātes kontroles mehānisms kļuvis neredzams.

Vispirms mēģiniet izskaidrot histona proteīnu attīstībā iesaistīto gēnu regulējošo darbību. Vairāk draugu Stedmans XX gadsimta 40. gados. viņi izvirzīja domu, ka šajā izpausmē galveno lomu varētu spēlēt paši histoni. Nadala smakas atņēma pirmos datu nolasījumus par histona proteīnu ķīmisko raksturu. Ninі kіlkіst faktіv, yakі svіdchat mežonība tsієї hipotēzes, ar ādas rock daedalі vairāk zrostaє.

* (E. Stedman, E. Stedman. Šūnu kodolu pamatolbaltumvielas.- Filozofs. Trans. Rojs. soc. Londona, 1951, v. 235, 565–595.)

Tieši tajā stundā tiek uzkrāts vairāk datu, it kā teiktu, ka gēnu aktivitātes regulēšana ir bagātīgi sabrūkošs process, mazāk vienkārša ir gēnu mijiedarbība ar histona proteīnu molekulām. 1960. - 1962. gadā rr. R. B. Khesin-Lur laboratorijā tika noteikts, ka fāgu gēnus var nolasīt dažādos laikos: T2 fāga gēnus var pievienot agrīnā stadijā, kura funkcionēšana tika veikta pirmajā rindā baktēriju šūnu infekcija, un RNS tika sintezēta pēc agrīno gēnu pabeigšanas.

1961. gadā Franču bioķīmiķi F. Džeikobs un Ž. Monods ierosināja shēmu gēnu aktivitātes regulēšanai, kam bija atriebīga loma šūnu romātiskajos regulēšanas mehānismos. Saskaņā ar Jēkaba ​​un Monoda shēmu DNS ir strukturāli (informācijas) gēni, kā arī gēnu regulatori un gēnu operatori. Regulatora gēns kodē specifiskas runas sintēzi – represoru, kuru var savienot gan ar induktora, gan operatora gēnu. Ķēžu gēnu operators ar strukturālajiem gēniem un gēnu regulators tiek pārnests uz tiem pašiem attālajiem. Tā kā pa vidu nav induktora, piemēram, laktozes, tad represora gēna regulatora sintezēšana saistās ar gēnu operatoru i, bloķējot to, imitējot visa operona darbu (struktūrgēnu bloks plkst. vienreiz ar operatoru, kas tos nēsā). Viņu prātos nav nekādas izšķirtspējas par fermentu. Ja vidus ir induktors (laktoze), tad gēna regulatora produkts - represors - saistās ar laktozi un noņem bloku no gēna operatora. Kādā virzienā tu esi spējīgs robots strukturālais gēns, kas kodē fermenta sintēzi, šis enzīms (laktoze) tiek izšķīdināts barotnē.

Pēc Jēkaba ​​un Monoda domām, regulēšanas shēma ir nemainīga visiem adaptīvajiem enzīmiem un to var izmantot kā represiju, ja fermentu ņem vērā reakcijas produkta pārpalikumā, un indukcijas laikā, ja substrāta ievadīšana izraisa fermenta sintēze. Par turpmāku gēnu darbības regulēšanu Jēkabs un Mono tika apbalvoti 1965. gadā. Nobela prēmija.

Uz rokas šī shēma tika nodota tālredzīgai. Taču ir pierādīts, ka gēnu regulēšana pēc šī principa ir iespējama ne tikai baktērijās, bet arī citos organismos.

Sākot ar 1960. gadu nozīmīgu vietu molekulārajā bioloģijā ieņem šāda genoma organizācija un hromatīna struktūra eikariotu organismos (J. Bonner, R. Britten, W. Alfry, P. Walker, Yu. S. Chencov, I. B. Zbarsky un ing. ) transkripcijas regulēšana (A. Mirskis, G. P. Georgijevs, M. Bernstīls, D. Golls, R. Tsaņevs, R. I. Salgaņiks). Ilgu laiku nepazīstamā represora būtība palika aiz muguras. 1968 r. Ptashne (ASV), kas parāda, ka proteīns ir represors. Vins redzēja jogu J. Vatsona laboratorijā un atklāja, ka represors, acīmredzot, var būt sporidnіst pret induktors (laktozi) un uzreiz "pazīt" lac-operon gēna operatoru un īpaši sazināties ar to.

Atlikušajā 5. - 7. gadā tika izņemti dati par vēl viena svarīga gēnu aktivitātes vidus - promotora klātbūtni. Izrādījās, ka saskaņā ar operatora padomes raksturu, pirms produkta nonākšanas, sintezēšana uz gēnu regulatora - represora proteīna runas, ir vēl viens sižets, kā arī saite uz regulatīvās sistēmas dalībniekiem. gēnu aktivitāte. RNS polimerāzes enzīma proteīna molekula nonāk auga galā. Promotora nodaļa var savstarpēji atpazīt unikālo nukleotīdu secību DNS un RNS polimerāzes proteīna īpašo konfigurāciju. Sakarā ar ģenētiskās informācijas nolasīšanas procesa atpazīšanas efektivitāti, ņemot vērā gēna operona secību, kas piekļaujas promotoram.

Krēmu apraksta Jēkaba ​​un Mono shēmas, klinijā tiek atrasti citi gēnu regulēšanas mehānismi. F. Jacob un S. Brenner (1963) konstatēja, ka baktēriju DNS replikācijas regulēšanu kontrolē šūnu membrāna ar vienu pakāpi. Džeikoba (1954) pētījumi par dažādu profāgu indukciju ir vairākkārt parādījuši, ka dažādu mutagēno faktoru pieplūduma rezultātā lizogēno baktēriju šūnās tiek uzsākta profāga gēna replikācijas atlase un genoma replikācija. meistars ir bloķēts. Ir 1970 r. F. Bells parādīja, ka mazas DNS molekulas var pāriet no citoplazmas uz kodolu un tur tikt pārrakstītas.

Tādējādi gēnu aktivitātes regulēšanu var ietekmēt vienāda replikācija, transkripcija un translācija.

Ievērojami panākumi gūti gan enzīmu sintēzes, gan to darbības regulēšanā. Par enzīmu aktivitātes regulēšanas fenomenu klitīnās A. Novik un L. Szilard parādīja 50. gs. G. Umbarger (1956) konstatēja, ka klitinijā ir vēl racionālāks veids, kā nomākt enzīma aktivitāti ar reakcijas uz čaltas saiti gala produktu. Kā konstatējuši J. Monod, J. Change, F. Jacob, A. Pardit un citi (1956 - 1960), fermentu aktivitātes regulēšana var sekot alosteriskajam principam. Enzīms ir vai nu viena no tā apakšvienībām, izņemot tā sporiditāti pret substrātu, tas var būt sporidnenists ar kādu no reakcijas produktiem. Zem šāda produkta signāla pieplūduma ferments maina savu konformāciju, kas izraisa aktivitāti. Rezultātā viss fermentatīvo reakciju lāpstiņš tiek immitēts uz pašas vālītes. D. Vimenta R. Woodward (1952; Nobela prēmijas laureāts, 1965) norādīja uz proteīna konformācijas izmaiņu lomu enzīmu reakcijās, kā arī šķietamajā sajūtā un alosteriskā efekta klātbūtnē.

Olbaltumvielu struktūra un funkcija

Rezultātā T. Osborna, G. Hofmeistera, A. Gērbera, F. Šulca u.c. piemēram XIX V. tika aizvesti bagāti radījumi un roslinnі vāveres kristāla izskatā. Aptuveni tajā pašā laikā dažādu fizikālu metožu palīdzību tika uzstādīti dažu proteīnu molekulārie proteīni. Tātad, 1891. gadā. A. Sabanjevs un N. Aleksandrovs stāstīja, ka ovalbumīna molekulmasa bija 14 000; 1905. gadā E. Rīds, konstatējis, ka hemoglobīna molekulmasa ir 48 000. Olbaltumvielu polimēru struktūra tika atklāta 1871. gadā. G. Glazivets un D. Gabermans. Ideju par aminoskābju atlikumu peptīdu saiti olbaltumvielās izstrādāja T. Kērcijs (1883). Darbi par aminoskābju ķīmisko kondensāciju (E. Schaal, 1871; G. Schiff, 1897; L. Balbiano un D. Trasciatti, 1900) un heteropolipeptīdu sintēzi (E. Fisher, 1902 - 1907, proteīnu ķīmiskā struktūra).

Pirmais kristāliskais enzīms (ureāze) tika noņemts 1926. gadā. J. Samners (Nobela prēmija, 1946), un 1930. lpp. J. Nortrops (Nobela prēmija, 1946) paņēma kristāla pepsīnu. Pēc mana pētījuma kļuva skaidrs, ka fermenti var mainīt olbaltumvielu dabu. 1940. gadā M. Kunits redzēja kristāla RNāzi. Līdz 1958. gadam jau bija vairāk nekā 100 kristālisku enzīmu un vairāk nekā 500 enzīmu, kuriem bija nekristālisks izskats. Augstas tīrības pakāpes preparātu saturs atsevišķos proteīnos noveda pie to primārās struktūras un makromolekulārās organizācijas atšifrēšanas.

Liela nozīme ir cilvēka molekulārās bioloģijas un ģenētikas attīstībai, īpaši L. Paulings (1940) novēroja patoloģisku hemoglobīna S līmeni, kas novērots eritrocītos cilvēkiem ar smagu sirpjveida šūnu anēmiju – sirpjveida šūnu anēmiju. 1955. - 1957. gadā rr. V. Ingrēms bija turpinājums F. Sangera "pirkstu pirkstu" metodei (ar okremi peptīdiem izšķīdinātas liesmas hromatogrāfijas laikā uz papīra) hemoglobīna S hidrolīzes produktu analīzei ar pļavu un tripsīnu. 1961. gadā Ingram parādīja, ka hemoglobīns S ir atrodams normālā hemoglobīnā tikai vienas aminoskābes pārpalikuma dēļ: normālam hemoglobīnam lances stāvoklī ir glutamīnskābes pārpalikums, bet hemoglobīnam S ir valīna pārpalikums. To vēlreiz apstiprināja (1949. gadā) Polinga atzīšana, ka sirpjveida klitīna anēmija ir molekulāras dabas slimība. Spadkova veiktā tikai viena aminoskābes pārpalikuma maiņa ādā hemoglobīna makromolekulas pusē var novest pie tā, ka hemoglobīns viegli inficējas pie zemas skābuma koncentrācijas un sāk kristalizēties, kā rezultātā tiek bojāta šūnu struktūra. Šie pētījumi ir skaidri parādījuši, ka proteīna struktūra ir viena aminoskābes secība, kas kodēta genomā. K. Anfinsena (1951) autori atzīmēja proteīna primārās struktūras nozīmi unikālas bioloģiski aktīvas makromolekulas konformācijas veidošanā. Anfіnsen rādot, aizkuņģa dziedzera ribonukleāzu makrostruktūra ir bioloģiski aktīva, tā rezultātā tiek pieskarties, tālummaiņa ir aminoskābju iesaukas, kuras es varu spontāni spontāni zem oksileniem, sastāvdaļas cistas stingrajā viskozijā ir tapu stingra viskozitāte.

Līdz mūsdienām ir sīki noteikti lielā daudzuma enzīmu mehānismi un bagātīgo proteīnu struktūra.

Ir 1953 r. F. Sendžers ir izveidojis insulīna aminoskābju secību. : Šis proteīns sastāv no divām polipeptīdu lancetēm, kuras savieno divas disulfīda šķērssaites. Vienam no lanceriem kopā ir 21 aminoskābes pārpalikums, bet otrā - 30 pārpalikums. Par atšifrējumu budіvlі tsgogo pіvnya vienkāršs proteīns Sanger vitrativ apmēram 10 roki. Ir 1958. lpp. par šo darbu viņam tika piešķirta Nobela prēmija. Pēc W. Stein un S. Moore (1957) automātiskā aminoskābju analizatora izveides proteīnu daļējas hidrolīzes produktu identificēšana ir ievērojami paātrinājusies. Ir 1960 r. Steins un Mūrs viņam jau teica. kā viņš varētu apzīmēt ribonukleāzes secību, peptīdu lance jebkuram 124 aminoskābju atlikumu attēlojumam. Turklāt G. Schramm laboratorijā Tībingenā (FRN) F. Anderer un citi viņi noteica aminoskābju secību TMV proteīnā. Pēc tam tika identificēta aminoskābju secība cilvēka mioglobīnā (A. Edmunsons) un α- un β-lances cilvēka hemoglobīnā (G. Braunicers, E. Šrēders et al.), lizocīms no vistas olas baltuma (J. Jollet, D. Keyfield). Ir 1963. lpp. F. Šorms un B. Keils (Čehoslovākija) izveidoja aminoskābju secību ķīmotripsinogēna molekulā. Tajā pašā roci tika piešķirta tripsinogēna aminoskābju secība (F. Shorm, D. Walsh). 1965. gadā K. Takahaši konstatējot T1 ribonukleāzes primāro struktūru. Tad aminoskābju secība tika noteikta vairāk olbaltumvielu skaitā.

Kā izrādās, atlikušais pierādījums tієї chi іnshої struktūras apzīmējuma pareizībai є її sintēze. 1969. gadā R. Merifīlds (ASV) bija aizkuņģa dziedzera ribonukleāzes ķīmiskās sintēzes pionieris. Papildus sintēzes metodei, ko viņš izstrādāja uz cietas fāzes Merifīlda nesēja, pievienojot lancetei vienu aminoskābi pēc otras līdz tai pašai secībai, kā aprakstīja Steins un Mūrs. Rezultātā es izņēmu proteīnu, kas pēc savām īpašībām bija identisks aizkuņģa dziedzera ribonukleāzei A. Par ribonukleāzes atklāšanu V. Steinam, S. Mūram un K. Anfinsenam bula dzimis 1972. gadā. gadā piešķirta Nobela prēmija. Šī dabiskā proteīna sintēze parāda grandiozas perspektīvas, norādot uz iespēju nākotnē izveidot jebkuru proteīnu līdz plānotajai secībai.

No rentgenstaru difrakcijas pētījumiem W. Astbury (1933) parādīja, ka proteīna molekulu peptīdu lāpstiņas ir savītas vai sakārtotas stingri dziedošā secībā. Sākot ar šo stundu, daudzi autori izvirzīja dažādas hipotēzes par balto štropu likšanas veidiem, un līdz 1951. gadam visi modeļi bija piepildīti ar spekulatīviem motīviem, kas nesakrita ar eksperimentālajiem datiem. Ir 1951 r. L. Paulings un R. Kori publicēja virkni izcilu darbu, kuros tika formulēta proteīnu sekundārās struktūras teorija - α-spirāles teorija. Pēc kārtas kļuva skaidrs, ka olbaltumvielas veido terciārāku struktūru: peptīda lancetes α-spirāli var salocīt lineārā secībā, ļaujot sasniegt kompaktu struktūru.

Ir 1957 r. J. Kendrew un jogas speciālisti vispirms izplatīja trivimēru mioglobīna struktūras modeli. Pēc tam šis modelis tika pilnveidots, izstiepjot gadu desmitus, līdz 1961. gadā parādījās zemmaisu robots ar proteīna telpas struktūras īpašību. Ir 1959 r. M. Perutz un spivrobitniki noteica hemoglobīna trivimira struktūru. Šim darbam strādnieki pavadīja vairāk nekā 20 gadus (pirmos hemoglobīna rentgena starus uzņēma 1937. gadā dzimušais Perucs). Tā kā hemoglobīna molekula sastāv no vairākām apakšvienībām, tad, atšifrējot šo organizāciju, Perutz sim vispirms aprakstīja proteīna ceturkšņa struktūru. Par darbu pie olbaltumvielu triviālās struktūras projektēšanas Kendrew un Perutz 1962. gadā. gadā tika piešķirta Nobela prēmija.

Peru ļāva izveidot hemoglobīna struktūras kosmosa modeli. tuvojieties izpratnei par šī proteīna funkcionēšanas mehānismu, kas, kā šķiet, izraisa skābuma pārnesi klintisos radījumos. Sche 1937 r. F. Gaurowitz izveidoja saikni ar to, ka hemoglobīna mijiedarbība ar skābu, atkal var būt saistīta ar izmaiņām proteīna struktūrā. Sešdesmitajos gados Perutz un jogas pētnieki atklāja nelielas hemoglobīna izmaiņas pēc skābekļa oksidācijas, kas prasīja atomu iznīcināšanu gaisā pēc saiknes ar skābi. Pamatojoties uz to, tika formulēti apgalvojumi par olbaltumvielu makromolekulu "elpošanu".

Ir 1960 r. D. Filipss un jogo spivologi ir identificējuši lizocīma molekulas rentgenstaru difrakcijas analīzi. Līdz 1967. gadam Viņš vairāk vai mazāk spēja noskaidrot šī proteīna organizācijas detaļas un četru atomu lokalizāciju vienā molekulā. Krym ts'ogo, Philips z'yasuvav raksturu Advent lizocīma uz substrātu (triacetilglikozamīns). Tse ļāva atjaunot šī fermenta mehānismu. Tādējādi zināšanas par šīs makromolekulārās organizācijas primāro struktūru ļāva ne tikai noteikt dažādu enzīmu aktīvo centru raksturu, bet arī atklāt šo makromolekulu darbības mehānismu.

Metožu izvēle elektronu mikroskopijā palīdzēja atklāt makromolekulārās organizācijas principus šādiem salokāmiem proteīnu risinājumiem, piemēram, pavedieniem uz kolagēnu, fibrinogēnu, ātri kustīgām m'yazyv un іn fibrilām. Piemēram, 1950. gados tika ierosināts ātri kustīga aparāta modelis. Vinjatkovam U. A. Engelgardt un M. M. Lyubimova (1939) miozīna ATP-āzes aktivitāte ir maz atzinusi gļotādas aritmijas mehānisma izpratnes nozīmi. Tse nozīmēja, ka m'yazovy noturības akta pamatā ir fizikālo un ķīmisko spēku maiņa un īslaicīga proteīna makromolekulārā organizācija adenozīna trifosforskābes pieplūduma ietekmē (11. nodaļa).

Lai izprastu bioloģisko struktūru locīšanas principus, svarīga ir mazo virusoloģisko pētījumu nozīme (div. Rozdil 25).

Neredzamas problēmas

Galvenie panākumi mūsdienu molekulārajā bioloģijā svarīgāki ir gūti nukleīnskābju potēšanas rezultātos. Prote navit pie tsіy galuzі sche tālu no visām virіshenі problēmām. Lielisks zusil vimagatime, zokrema, atšifrējot visu genoma nukleotīdu secību. Šī problēma ir nesaraujami saistīta ar DNS neviendabīguma problēmu un jaunu rūpīgu metožu izstrādi atsevišķu molekulu frakcionēšanai un identificēšanai no kopējā klitīna ģenētiskā materiāla.

Pirms cich pir zusill tas galvenokārt bija koncentrēts uz olbaltumvielu un nukleīnskābju okremu fermentāciju. Šūnās biopolimēri ir nekonsekventi saistīti viens pret vienu un darbojas kā galvenā vieta nukleoproteīnu formā. Tajā pašā laikā ar īpašu smagumu tika atklāta nepieciešamība pēc olbaltumvielu un nukleīnskābju kombinācijas. Priekšplānā ir nukleīnskābju atpazīšanas problēma ar olbaltumvielām. Jau ir bijuši soļi, lai attīstītu šādu biopolimēru savstarpējo atkarību bez jebkādas nesaprotami skaidras hromosomu, ribosomu un citu struktūru struktūras un funkcijām. Bez tā arī nav iespējams izprast gēnu aktivitātes regulējumu un atšifrēt robotu sintezēšanas mehānismu principus. Pēc Jēkaba ​​un Monoda darba parādījās jauni dati par membrānu normatīvo nozīmi kodolmateriālu sintēzē. Mērķis ir izvirzīt uzdevumu maksimāli izpētīt membrānu lomu DNS replikācijas regulēšanā. Kopumā gēnu aktivitātes un šūnu aktivitātes regulēšanas problēma ir kļuvusi par vienu no svarīgākajām mūsdienu molekulārās bioloģijas problēmām.

Mūsdienu biofizikas nometne

Saiknē ar molekulārās bioloģijas problēmām ir biofizikas attīstība. Interese par bioloģijas kausu stimulē, no vienas puses, nepieciešamību pēc vispusīgas ķermeņa vakcinācijas pret dažādām indēm, un, no otras puses, nepieciešamību pēc papildu fiziskās un fizikālās un ķīmiskās dzīvības bāzes, molekulāro faktoru.

Precīzas informācijas iegūšana par molekulāro struktūru un tajās iesaistītajiem procesiem ir kļuvusi iespējama jaunu smalko fizikālo un ķīmisko metožu izstrādes rezultātā. Pamatojoties uz elektroķīmijas sasniedzamību, tika rūpīgi izstrādāta bioelektrisko potenciālu vibrācijas metode, izmantojot jonu selektīvos elektrodus (G. Eizenmans, B. P. Nikolskis, Khuri, 50 - 60 gadi). Daedals plašāk tiek izmantoti infrasarkanās spektroskopijas praksē (ar dažādām lāzeriekārtām), kas ļauj turpināt proteīnu konformācijas izmaiņas (I. Plotņikovs, 1940). Arī elektronu paramagnētiskās rezonanses metode (E.K. Zavoisky, 1944) un biohemoluminiscences metode (B.N. Tarusov et al., 1960) ļauj zocrema spriest par elektronu transportēšanu oksīda procesu laikā.

Līdz 1950. gadiem biofizika uzvarēja militārajā nometnē. Vainot nepieciešamību pēc kvalificētu speciālistu sagatavošanas. Jakšo netālu no 1911. gada Eiropā Pečas Universitātē Ugora reģionā darbojās biofizikas katedra, tad līdz 1973.g. šādas nodaļas tiek dibinātas visās lielajās universitātēs.

Ir 1960 r. organizēja Starptautiskā biofiziķu asociācija. Torishny sirpis dzimis 1961. gadā pie Stokholmas notika pirmais starptautiskais biofizikas kongress. Vēl viens kongress notika 1965. gadā. Parīzē, trešā - 1969. gadā. Bostonā, kvartālos - 1972. gadā. Maskavā.

Biofizikā ir skaidra atdalīšana starp divām dažādām skaidrības labad - molekulārā biofizika un klitīna biofizika. Tse demarkācija otrimu y organizatsiyny viraz: tiek veidotas šo divu tieši biofizikas okremі nodaļas. Maskavas Universitātē pirmā biofizikas katedra tika izveidota 1953. gadā. Bioloģijas un augsnes zinātņu fakultātē un Fizikas fakultātes Biofizikas katedrā. Pēc tāda paša principa katedras tika organizētas bagātajās un citās augstskolās.

Molekulārā biofizika

Pārējā pasaulē arvien svarīgāka kļūst saikne starp molekulāro biofiziku un molekulāro bioloģiju, un tajā pašā laikā ir svarīgi tās atšķirt. Vispārējā uzbrukumā recesijas informācijas problēmai šāda sadarbība starp biofiziku un molekulāro bioloģiju ir neizbēgama.

Virsraksts tieši pēdējā robotizētajā nukleīnskābju fizikas attīstībā ir DNS un RNS. Vairāku metožu nozīmes attīstība un rentgenstaru difrakcijas analīzes izmantošana noveda pie nukleīnskābju molekulārās struktūras atšifrēšanas. Šobrīd tiek veikti intensīvi pētījumi par šo skābju uzvedības attīstību rozēs. Īpaša cieņa tiek pievērsta jebkādām konformācijas pārejām "spirālveida spolei", kuras pavada viskozitātes izmaiņas, optiskās un elektriskās indikācijas. Saistībā ar mutaģenēzes mehānismu attīstību attīstās tālāka jonizējošā starojuma attīstība uz nukleīnskābju uzvedību augos, kā arī uz vīrusu un fāgu nukleīnskābēm. Universālo analīzi atbalstīja ultravioleto vibrāciju pieplūdums, tik laba māla spektrālā metiena diakoni ir nukleīnskābes. Lieliski mājdzīvnieku vagašādos pētījumos tiek izmantota nukleīnskābju un olbaltumvielu aktīvo radikāļu noteikšana ar elektronu paramagnētiskās rezonanses metodi. No zastosuvannyam tsgogo vyyazano vainojot veselu neatkarīgu tieši.

DNS un RNS informācijas kodēšanas un pārraides problēma proteīnu sintēzes laikā jau sen ir bijusi problēma molekulārajā biofizikā, un fiziķi ir vairākkārt strādājuši šīs piedziņas un citu mikroskopiju dēļ (E. Schrodinger, G. Gamow). Ģenētiskā koda atšifrēšana prasīja skaitliskus teorētiskus un eksperimentālus pētījumus par DNS spirāles uzbūvi, її pavedienu kalšanas un savīšanas mehānismu, fizisko spēku savīšanu, kas piedalās šajos procesos.

Būtiski palīdz molekulārajai biofizikai molekulārajā bioloģijā olbaltumvielu molekulu struktūras izstrādē ar papildu rentgenstaru difrakcijas analīzi, kas iepriekš tika izveidota 1930. J. Bernāls. Dažādu fizikālo metožu rezultātā kombinācijā ar bioķīmiskajām (enzīmu metodēm) tika atklāta molekulārā konformācija un aminoskābju izkliedes secība vairākos proteīnos.

Pašreizējie elektronmikroskopiskie pētījumi, kas atklāja saliekamo membrānu sistēmu klātbūtni klitīnās un organellās, stimulēja molekulārā prāta izpēti (10. un 11. nodaļa). Vivchaєvo dzīve ķīmisko vielu noliktava membrānas, zocrema, to lipīdu dominēšana. Bulo z'yazovan, scho paliek zdatnі pirms peroksidācijas un lanceg oksidācijas neenzimatiskām reakcijām (Ju. A. Volodimirovs un F. F. Litvins, 1959; B. N. Tarusovs un in., 1960; I. I. Ivanovs, 1967), kas noveda pie iznīcināšanas. membrānas funkcijas. Membrānu veidošanai sāka apstrādāt arī membrānu struktūru, izmantojot matemātiskās modelēšanas metodes (V. Ts. Presman, 1964 - 1968; M. M. Šemjakins, 1967; Yu. A. Ovchinnikov, 1972).

Klitina biofizika

Skaidru apgalvojumu veidošanās par bioloģisko procesu termodinamiku 1950. gados kļuva par orientieri biofizikas vēsturē. Rozuminnya dії tsgogo likums bioloģiskajās sistēmās pov'yazane іz zaprovadzhennyam belgіyskimi ucheniyi І. Prigožins (1945) Prigožins parādīja, ka pozitīva entropija tiek noteikta dzīvās šūnās darba procesu laikā saskaņā ar citu termodinamikas likumu. Viņa ieviesto vienlīdzīgo iecēla prāts, dažiem vīniem tā sauktā stacionārā nometne (agrāk to sauca arī par dinamisko vienādojumu), kurai ir daudz brīvas enerģijas (negentropija), kurai vajadzētu būt plkst. klitīns z їzhey, kompensējot її vitraten Iemesls tam bija pirmatnēja bioloģiskā ideja par neatpazīstamo saikni starp klitīna ārējo un iekšējo vidu. Vono lika pamatu reālai dzīvo sistēmu termodinamikas attīstībai, tostarp modelēšanas metodei (A. Burton, 1939; A. G. Pasinsky, 1967).

* (Globālo kritisko sistēmu teoriju L. Bertalanfi pirmo reizi demonstrēja 1932. gadā.)

Atkarībā no biotermodinamikas pamatprincipa nepieciešamais dzīves intelektuālais pamats tiek parādīts kā stacionārs bioķīmisko procesu attīstībā, kuru attīstībai ir nepieciešama runas apmaiņas skaitlisko reakciju skaitlisko reakciju koordinācija. Pamatojoties uz jauno biofizikālo termodinamiku, vīns tieši, kas redz tos pašus un iekšējos faktorus, kas nodrošina reakciju koordināciju un reakcijas stabilitāti. Atlikušajās divās desmitgadēs liela loma tika parādīta inhibitoru un īpaši antioksidantu sistēmas stacionārā stāvokļa attīstībā (B. N. Tarusovs un A. I. Žuravļovs, 1954, 1958). Konstatēts, ka stacionārās attīstības pārākums ir saistīts ar ārējās vides (temperatūras) faktoriem un šūnu vides fizikālo un ķīmisko spēku.

Pašreizējie biotermodinamikas principi ļāva adaptācijas mehānismam piešķirt fizikālu un ķīmisku apduļķošanos. Aiz mūsu cieņas pieturēšanās pie vecā vidusceļa prātiem ir atrodama tikai tajā depresijā, it kā to maiņai būvorganisms nodibinās stacionaritāti bio attīstībā. ķīmiskās reakcijas(B. N. Tarusovs, 1974). Tā ir kļuvusi par barību jaunu metožu izstrādei, lai novērtētu stacionāro dzīves nometni un prognozētu tās iespējamo kaitējumu. Liela alkatība ir par biotermodinamikas ieviešanu un pašregulējošo sistēmu kibernētisko principu bioloģiskās adaptācijas procesu sekošanu. Kļuva skaidrs, ka ēdiena paaugstināšanai par stacionāra stāvokļa stabilitāti ir svarīgs tā saukto faktoru izskats, kas līdz redzamībai pārņem zocrema, lipīdu oksidācijas neenzimātiskas reakcijas. Pārējā stundā daedāļi paplašina turpmākos peroksidācijas procesus dzīvo šūnu lipīdu fāzēs un aktīvo radikāļu produktu augšanu, kas izjauc membrānu regulējošās funkcijas. Kalpot par informācijas avotu par procesa ciklu kā aktīvo peroksīda radikāļu izpausmi, kā arī peroksīda pussabrukšanas periodu (A. Tappel, 1965; I. I. Ivanov, 1965; E. B. Burlakova, 1967 un citi). Vikorozo radikāļu identificēšanai, biohemoluminiscence, kas rodas dzīvo šūnu lipīdu dēļ to rekombinācijas laikā.

Pamatojoties uz fizikāli ķīmiskajām atziņām par vīnogulāju stacionārā stāvokļa stabilitāti, biofizikālās atziņas par izauguma pielāgošanos ārējās vides prāta maiņai kā antioksidantu sistēmu darbības traucējumiem (B. N. Tarusovs, Ya E. Doskoch, B. M. Kvertla, 1968-1972). Tas ļāva novērtēt šādu jaudu, piemēram, salu un sāļumu, kā arī strādāt nākotnes prognozēs lauksaimniecības un subdaru audzētāju atlasei.

50. gados bija supervāja gaisma – zema bioloģisko objektu bioķīmoluminiscence spektra redzamajā un infrasarkanajā daļā (B.N.Tarusovs, A.I.Žuravļovs, A.I.Poļivoda). Tas kļuva iespējams, izstrādājot metodes supervāju gaismas plūsmu reģistrēšanai ar fotoelektronisko reizinātāju palīdzību (L. A. Kubetsky, 1934). Tā kā bioķīmisko reakciju rezultāts, kas notiek dzīvās šūnās, biohemoluminiscence ļauj spriest par svarīgiem oksidācijas procesiem elektronu pārneses lancetēs starp fermentiem. Faktiski šai biohemoluminiscences attīstībai var būt liela teorētiska un praktiska nozīme. Tātad B. N. Tarusovs un Ju. B. Kudrjašovs norāda uz neaizvietojamo taukskābju oksidācijas produktu lielo lomu patoloģisko stāvokļu attaisnošanas mehānismā, kas attīstās jonizējošo imūnsupresiju ietekmē, kanceroģenēzē un citos normālu funkciju traucējumos. no šūnas.

Piecdesmitajos gados saistībā ar kodolfizikas un biofizikas nemierīgo attīstību tika novērota radiobioloģija, kas turpināja būt jonizējošās ķīmijas bioloģiskā darbība. Radioaktīvo izotopu pa daļām likvidēšana, kodoltermisko ieroču, atomreaktoru radīšana un citu praktiskas atomenerģijas veidu attīstība ir nopietni radījusi organismu inficēšanās problēmu jonizējošā starojuma veidā, teorētiskās slazds Promeneva slimības profilakse un ārstēšana. Kuram mums vajadzēja sammperēt z'yasuvati, jo klitīna un lankas runas apmaiņas sastāvdaļas ir saprotamākās.

Biofizikas un radiobioloģijas pētījuma objekts bija primāro ķīmisko reakciju rakstura atklāšana, kas dzīvos substrātos zem enerģijas pieplūduma ražošanā. Šeit bija svarīgi izprast šīs parādības mehānismus un pievienot intelektu procesam, kurā fiziskā enerģija tiek pārveidota par ķīmiju, mainot "brūnās" enerģijas jogo koeficientu. Robotus radīja tieši N. N. Semenova (1933) PSRS un D. Hinšelvuda (1935) Anglijas skolas mantojums.

Liela vieta radiobioloģiskajos pētījumos ir ieņēmusi augstāku dažādu organismu radiācijas pretestības līmeni. Konstatēts, ka paaugstinātu radiorezistenci (piemēram, grizli kelet) noteica lipīdu augstā antioksidanta aktivitāte. klitīna membrānas(M. Chang ta in., 1964; N. K. Ogrizov ta in., 1969). Izrādījās, ka tokoferoliem, K vitamīnam un tiozei ir liela nozīme šo sistēmu antioksidantu spēju veidošanā (I. I. Ivanov et al., 1972). Pārējā pasaulē lielu cieņu pret sevi piešķir šādi mutaģenēzes mehānismi. Šo metodi izmanto, lai izstrādātu jonizējošās reakcijas uz nukleīnskābju un olbaltumvielu uzvedību in vitro, kā arī vīrusos un fāgos (A. Gustafson, 1945 - 1950).

Cīņa par tālāku ķīmiskās aizsardzības efektivitātes uzlabošanu, efektīvu inhibitoru meklēšana un inhibīcijas principi ir tieši galvenie biofizikas uzdevumi.

Stūma uz priekšu doslіdzhennya zbudzhennyh stanіv biopolimerіv, scho nozīmē to augsto ķīmisko aktivitāti. Visveiksmīgākā bija pamošanās stadiju attīstība, kas tiek vainota pirmajā fotobioloģisko procesu stadijā - iegurņa fotosintēzē.

Tādējādi tika dots nozīmīgs ieguldījums roslīna pigmentu sistēmu molekulu primārās aktivācijas izpratnē. Liela vērtība ir noteikta modināšanas staciju enerģijas pārnešanai (migrācijai), neizmantojot aktivētos pigmentus uz citiem substrātiem. Lielu lomu šo parādību attīstībā spēlēja A. M. Terenina teorētiskais darbs (1947 un vēlāk). A. A. Krasnovskis (1949) atklāja hlorofila un jogas analogu apgrieztās fotoķīmiskās atjaunošanas reakciju. Ninі notiek sīva samierināšanās, ka tuvākās stundas laikā varēs veikt fotosintēzi gabalprātos (dal. arī 5. dal.).

Biofiziķi turpina darbu, lai atklātu raksturu m'yazovogo ātrumu un mehānismus nervu ierosmes un vadīšanas (div. 11. sadaļa). Pašreizējo nabuļu nozīmi sasniedz arī mehānismi pārejai no pamošanās stāvokļa uz normu. Zbudžeņi tagad tiek uzskatīti par autokatalītiskas reakcijas rezultātu, bet galvanizācija - kā straujas inhibējošās antioksidantu aktivitātes mobilizācijas rezultāts molekulārās pārkārtošanās rezultātā tādos slāņos, piemēram, tokoferols (I. I. Ivanovs, O. R. Kols6; 19 R. Kols6; 19, 1970).

Biofizikas vissvarīgākā problēma ir dzīvās vielas fizikālo un ķīmisko īpašību atpazīšana. Tādu spēku kā dzīvu biopolimēru būve, kas vibrē kāliju vai polarizē elektrisko straumi, organismu aizsargājošas iedarbības klātbūtnē neuzdrošinās ietaupīt. Tāpēc klitīna biofizika turpina intensīvi paplašināt dzīvās vielas izdzīvošanas kritērijus un metodes.

Molekulārās bioloģijas jaunībā panākumi, ko tā ir sasniegusi manās acīs, ir patiesi žilbinoši. Īstermiņā tika noteikts gēna raksturs un galvenie organizācijas, ieviešanas un funkcionēšanas principi. Pāri tiem, zdіysnenno kā gēnu reprodukcija in vitro, un paša gēna sintēze tika pabeigta agrāk. Atkal ir atšifrēts ģenētiskais kods un atrisināta svarīgākā bioloģiskā problēma – olbaltumvielu biosintēzes specifika. Atklāja, ka doslіdzheno galvenie ceļi un mehānismi, kā izveidot olbaltumvielu šūnās. Atkārtoti tika noteikta bagātīgo transporta RNS, specifisko adaptermolekulu primārā struktūra, kā rezultātā tiek pārnestas jaunas nukleīna veidnes uz jauno sintezējamā proteīna aminoskābju secību. Līdz beigām tika atšifrēta bagāto proteīnu aminoskābju secība un uzstādīta ietilpīga to struktūra. Tse ļāva izskaidrot fermentu molekulu darbības principu un detaļas. Ir izstrādāta viena no fermentiem, ribonukleāzes, ķīmiskā sintēze. Tika noteikti dažādu subklitīnu daļiņu, bagāto vīrusu un fāgu organizācijas galvenie principi un uzminēti galvenie to bioģenēzes veidi klitinijā. Rozkryto iet uz izpratni par veidiem, kā regulēt darbību gēnu un z'yasuvannya regulēšanas mehānismiem dzīvības. Jau vienkāršs šo vіdkrittіv atstāstījums redzams no tā, ka puse no 20. gs. iezīmējās ar lielu progresu bioloģijā, sava veida goiter pirms atmirušās plantācijas bioloģiski svarīgāko makromolekulu - nukleīnskābju un olbaltumvielu - uzbūvi un funkciju.

Molekulārās bioloģijas sasniegumi jau šodien ir uzvaroši praksē un dod auglīgus rezultātus medicīnā, stiprajā valstī un rūpniecības spārnos. Bez šaubām, zinātnes zināšanas pieaug līdz ar ādas dienu. Tomēr galvenā doma joprojām ir pārdomāšanas vērta, ka līdz ar panākumu pieplūdumu molekulārajā bioloģijā tika likts uzsvars uz neiedomājamu iespēju pamatu svarīgāko dzīves noslēpumu atklāšanas ceļā.

Nākotnē, iespējams, radīsies jauni veidi, kā sasniegt matērijas dzīvības bioloģisko formu – no bioloģijas molekulārā līmeņa, pārejas uz atomu līmeni. Tomēr tajā pašā laikā, iespējams, nav tādas lietas kā nākotnes pēctecis, tāds brīdis, ka patiešām bija iespējams molekulārās bioloģijas attīstību pārnest uz tuvākajiem 20 gadiem.

Molekulārā bioloģija ir izgājusi cauri vētrainu slapjo pētījumu metožu attīstības periodam, kas atgādina bioķīmiju. Pirms tiem, zocrema, var redzēt gēnu inženierijas metodes, klonēšanu, gabalu ekspresiju un gēnu izsitumus. DNS lauskas ar materiālo ģenētiskās informācijas nesēju, molekulārā bioloģija būtiski pietuvojusies ģenētikai un molekulārā ģenētika iekārtojusies fizikā, kas uzreiz sadalīja ģenētiku un molekulāro bioloģiju. Tātad, tā kā molekulārā bioloģija vīrusos ir plaši apstājusies, tad kā pētniecības instruments virusoloģijā tiek izmantotas molekulārās bioloģijas metodes, lai izstrādātu savus mērķus. Ģenētiskās informācijas analīzei tiek izmantota skaitliskā tehnika, saistībā ar kuru ir parādījušies jauni molekulārās ģenētikas virzieni, kurus atsevišķos gadījumos ietekmē īpašas disciplīnas: bioinformātika, genomika un proteomika.

Attīstības vēsture

Visas galvenās atziņas tika sagatavotas vīrusu un baktēriju ģenētikas un bioķīmijas izpētes 3.posmā.

1928. gadā Roberts Frederiks Grifits pirmo reizi parādīja, ka karsējot nogalināto slimību izraisošo baktēriju ekstrakts var pārnest patogenitātes zīmi uz nekaitīgām baktērijām. Sekojošā baktēriju transformācija izraisīja slimību izraisošā aģenta attīrīšanu, kas, neskatoties uz attīrīšanu, parādīja nevis proteīnu, bet nukleīnskābi. Nukleīnskābe pati par sevi nav nedroša, ar to nepietiek, lai izturētu gēnus, kas norāda uz mikroorganisma patogenitāti un citu spēku.

20. gadsimta 50. gados tika pierādīts, ka baktērijās notiek primitīvs stāvokļa process, ēkas smirdoņa apmaiņa ar posthromosomālo DNS, plazmīdām. Plazmīdu ieviešana, kā arī transformācijas veidoja pamatu plazmīdu tehnoloģijas paplašināšanai molekulārajā bioloģijā. Vēl viens svarīgs metodoloģijas novērojums bija vīrusu, bakteriofāgu noteikšana uz 20. gadsimta vālītes. Fāgi var arī pārnest ģenētisko materiālu no vienas baktēriju šūnas uz otru. Baktēriju inficēšanās ar fāgiem izraisa izmaiņas baktēriju RNS noliktavā. Pat ja bez fāgiem RNS noliktava ir līdzīga baktērijas DNS noliktavai, tad pēc inficētā RNS kļūst līdzīgāka bakteriofāga DNS. Tims pats konstatēja, ka RNS struktūra ir tāda pati kā DNS struktūra. Spēja sintezēt proteīnu klitīnās ir saistīta ar RNS-olbaltumvielu kompleksu skaitu. Tā tas tika formulēts molekulārās bioloģijas galvenā dogma: DNS ↔ RNS → proteīns.

Подальший розвиток молекулярної біології супроводжувалося як розвитком її методології, зокрема, винаходом методу визначення нуклеотидної послідовності ДНК (У. Гілберт і Ф. Сенгер, Нобелівська премія з хімії 1980), так і новими відкриттями в галузі досліджень будови та функціонування генів (див. Історія генетики Līdz 21. gadsimta sākumam bija pieejami dati par visu cilvēka DNS primāro struktūru un veselu virkni citu medicīnai svarīgu organismu, zinātniskie sasniegumi, kas noveda pie vairāku jaunu bioloģijas virzienu apstiprinājuma: genomikas, bioinformātikas un in.

Div. arī

• Molekulārā bioloģija (žurnāls)
• transkriptomika
• Molekulārā paleontoloģija
• EMBO – Eiropas Molekulārās bioloģijas organizācija

Literatūra

• Dziedātājs M., Bergs P. Džins un genoms. - Maskava, 1998.
• Stents R., Kelindars R. Molekulārā ģenētika - Maskava, 1981.
• Sambrūks Dž., Fričs E.F., Maniatiss T. Molekulārā klonēšana. - 1989. gads.
• Patruševs L.I. Gēnu izpausme. – M.: Nauka, 2000. – 000 lpp., il. ISBN 5-02-001890-2

Posilannya

Wikimedia fonds. 2010 .

• Ņižņijnovgorodas apgabala Ardativsky rajons
• Arzamas rajons, Ņižņijnovgorodas apgabals

Apbrīnojiet to pašu "Molekulāro bioloģiju" citās vārdnīcās:

MOLEKULĀRĀ BIOLOĢIJA- Vivchaє osn. spēku un parādīt dzīvību molekulārā līmenī. Svarīgākie virzieni M. b. є klitīna ģenētiskā aparāta strukturālās un funkcionālās organizācijas un recesijas informācijas ieviešanas mehānisma uzraudzība ... Bioloģiskā enciklopēdiskā vārdnīca

MOLEKULĀRĀ BIOLOĢIJA- Doslіdzhuє osnovnі vlastivostі un parādīt dzīvi molekulārā līmenī. Z'yasovuє, piemēram, rangs un kā organismu augšanas un attīstības pasaule, saglabājot bojājošās informācijas pārraidi, enerģijas pārveidošanu dzīvās šūnās un iekšā. Lielā enciklopēdiskā vārdnīca

MOLEKULĀRĀ BIOLOĢIJA Mūsdienu enciklopēdija

MOLEKULĀRĀ BIOLOĢIJA- MOLEKULĀRĀ BIOLOĢIJA, MOLEKULU, kas veido dzīvos organismus, dzīves un funkcionēšanas bioloģiskā attīstība. Olbaltumvielu un NULEĪNSKĀBJU, piemēram, DNS, fizisko un ķīmisko spēku var redzēt galvenajās izglītības jomās. Div. tātad...... Zinātniskā un tehniskā enciklopēdiskā vārdnīca

molekulārā bioloģija- razdіl biol. Z'yasovu, tādā rangā un tādā pasaulē šīs organismu attīstības augšana, bojājošās informācijas pārraides saglabāšana, enerģijas transformācija dzīvās šūnās un ... Mikrobioloģijas glosārijs

molekulārā bioloģija- - Biotehnoloģijas tēmas EN molekulārā bioloģija ... Dovіdnik tehniskais tulkojums

Molekulārā bioloģija- MOLEKULĀRĀ BIOLOĢIJA, kas satur galveno spēku un parāda dzīvību molekulārā līmenī. Z'yasovu, tādā rangā un tādā pasaulē šīs organismu attīstības augšana, bojājošās informācijas pārraides saglabāšana, enerģijas transformācija dzīvās šūnās un ... Ilustratīvā enciklopēdiskā vārdnīca

Molekulārā bioloģija- zinātne, kas izvirza savus vadītājus zināšanās par dzīves parādību būtību kā ceļu uz bioloģisko objektu un sistēmu attīstību tādā līmenī, kas tuvojas molekulārajai un virknei vipadkіv un sasniedz robežas. Kіntsevoyu metoy ar tsimu ... Lielā Radianskas enciklopēdija

MOLEKULĀRĀ BIOLOĢIJA- dzīvības parādības makromolekulu līmenī (ch. arr. olbaltumvielas un nukleīnskābes līdz m) bezklintu struktūrās (ribosomās un in), vīrusos, un arī klitīnos. Tsіl M. b. nosakot šo makromolekulu funkcionēšanas mehānisma lomu, pamatojoties uz ... Ķīmiskā enciklopēdija

molekulārā bioloģija- Doslіdzhuє osnovnі vlastivostі un parādīt dzīvi molekulārā līmenī. Z'yasovuє, piemēram, rangs un kā pasaules augšana un organismu attīstība, saglabājot šo bojājošās informācijas nodošanu, enerģijas pārveidošanu dzīvās šūnās un citas lietas. Enciklopēdiskā vārdnīca

Grāmatas

• Šūnas molekulārā bioloģija. Galvas kolekcija, J. Vilsons, T. Hants. Amerikāņu autoru grāmata ir B. Alberta, D. Breja, Dž. Lūisa u.c. asistenta `Molecular biology of cell` 2. izdevuma papildinājums. Atriebties pārtiku, ka uzdevums, meta yakih - nogalināt ...

1. Ievads.

Molekulārās bioloģijas un ģenētikas metožu priekšmets, uzdevums. "Klasiskās" ģenētikas un mikroorganismu ģenētikas nozīme molekulārās bioloģijas un gēnu inženierijas izveidē. Gēna jēdziens "klasiskajā" un molekulārajā ģenētikā, tā evolūcija. Gēnu inženierijas metodoloģijas ieviešana molekulārās ģenētikas attīstībā. Gēnu inženierijas lietišķā vērtība biotehnoloģijā.

2. Sabrukšanas molekulārais uzbrukums.

Izpratne par klitīnu, її makromolekulāro noliktavu. Ģenētiskā materiāla būtība. DNS ģenētiskās funkcijas pierādījumu vēsture.

2.1. Dažādi nukleīnskābju veidi. Nukleīnskābju bioloģiskās funkcijas. Nukleīnskābju ķīmiskā būtība, telpas struktūra un fizikālais spēks. Protoeikariotu ģenētiskā materiāla īpatnības. Papildu derības par Vatsona-Krika pamatiem. ģenētiskais kods. Ģenētiskā koda atšifrēšanas vēsture. Koda galvenie spēki: triplets, kods bez komas, virogenitāte. Kodu vārdnīcas iezīmes, sim'ї kodonіv, smyslovі un "dumjš" kodonі. Kіltsі DNS molekulas, kas saprot par DNS superspiralizāciju. Šo tipu DNS topoizomēri. Dії topoizomerāžu mehānismi. Baktēriju DNS girāze.

2.2. DNS transkripcija. Prokariotu RNS polimerāzei ir apakšvienība un trivimiskā struktūra. Sigmas faktoru daudzveidība. Prokariotu gēnu, iogo strukturālo elementu veicinātājs. Transkripcijas cikla posmi. “Izskaidrotā kompleksa” iniciācija, apgaismošana, transkripcijas pagarināšana un izbeigšana. Transkripcijas vājināšanās. Triptofāna operona ekspresijas regulēšana. "Ribopermika". Transkripcijas pārtraukšanas mehānismi. Negatīva un pozitīva transkripcijas regulēšana. laktozes operons. Transkripcijas regulēšana lambda fāga attīstībā. DNS atpazīšanas principi ar regulējošiem proteīniem (CAP proteīns un lambda fāga represors). Transkripcijas iezīmes eikariotos. RNS apstrāde eikariotos. Transkriptu uztveršana, savienošana un poliadenācija. savienošanas mehānismi. Mazo kodola RNS un olbaltumvielu faktoru loma. Alternatīva splicēšana, piemēro.

2.3. Raidījums, її stadijas, ribosomu funkcija Ribosomu lokalizācija šūnās. Prokariotu un eikariotu ribosomu veidi; 70S un 80S ribosomas. Ribosomu morfoloģija. Sadalīts apakšdaļās (apakšvienībās). Aminoacil-tRNS saistīšanās ar kodonu depozītu pagarinājuma ciklā. Kodona un antikodona mijiedarbība. Pagarinājuma faktora EF1 (EF-Tu) loma aminoacil-tRNS saistīšanā ar ribosomu. Chinnik pagarinājums EF1B (EF-Ts), tā funkcija, reakciju secība ar tā līdzdalību. Antibiotikas, kas jāpievieno aminoacil-tRNS saistīšanās stadijā no ribosomas ar kodoniem. Aminoglikozīdu antibiotikas (streptomicīns, neomicīns, kanamicīns, gentamicīns un citi), to darbības mehānisms. Tetraciklīni kā aminoacil-tRNS saistīšanās ar ribosomām inhibitori. Apraides uzsākšana. Iniciācijas procesa galvenie posmi. Translācijas ierosināšana prokariotos: iniciācijas faktori, iniciatorkodoni, mazās ribosomu apakšvienības 3¢-gala RNS un Shine-Dalgarno secība mRNS. Tulkošanas iniciācija eikariotos: iniciācijas faktori, iniciatorkodoni, 5¢-netulkotais reģions un cap-falow “Kintseva” iniciācija. "Iekšējā" no vāciņa neatkarīga iniciācija eikariotos. Transpeptidācija. Transpeptidācijas inhibitori: hloramfenikols, linkomicīns, amicetīns, streptogramīni, anizomicīns. Translokācija. Pagarinājuma koeficienta EF2 (EF-G) un GTP nozīme. Translokācijas inhibitori: fuzidīnskābe, viomicīns, to darbības mehānismi. Apraides pārtraukšana. Terminuyuchi kodons. Olbaltumvielu faktori, kas pārtrauc prokariotus un eikariotus; divas izbeigšanas faktoru klases un їх dії mehānismi. Tulkošanas regulēšana prokariotos.

2.4. DNS replikācija un її ģenētiskā kontrole. Polimerāzes, kas piedalās replikācijā, to fermentatīvo aktivitāšu raksturojums. DNS identifikācijas precizitāte. Steriskās mijiedarbības loma starp DNS bāzu pāriem replikācijas stundā. Polimerāzes I, II un III E. coli. Apakšvienības polimerāze III. Widelka replikācija, "providna" un "width" pavedieni zem replikācijas stundas. Fragments Okazaki. Baltumu komplekss pie replikācijas dakšas. E. coli replikācijas ierosināšanas regulēšana. Replikācijas pārtraukšana mikrobios. Plazmīdu replikācijas regulēšanas iezīmes. Divvirzienu replikācija un replikācija atbilstoši citējamā gredzena veidam.

2.5. Rekombinācija, її tipisks modelis. Globālā chi homologā rekombinācija. Dvonitkovі izstrādāt DNS, scho іnіtsіyuyut rekombināciju. Rekombinācijas loma dupleksa plīsumu pēcreplikācijas labošanā. Holiday struktūra rekombinācijas modelī. E. coli globālās rekombinācijas enzimoloģija. RecBCD komplekss. RecA proteīns. Rekombinācijas loma drošā DNS sintēzē DNS bojājuma gadījumā, kas pārtrauc replikāciju. Rekombinācija eikariotos. Rekombinācijas enzīmi eikariotos. Vietnei raksturīga rekombinācija. Sīkāka informācija par globālās un vietnei specifiskās rekombinācijas molekulārajiem mehānismiem. Rekombināzes klasifikācija. Hromosomu izmaiņu veidi, kas rodas vietai specifiskas rekombinācijas laikā. Vietnei raksturīgās rekombinācijas regulējošā loma baktērijās. Bagātīgu šūnu eikariotu hromosomu konstruēšana vietnei specifiskai fāgu rekombinācijas papildu sistēmai.

2.6. DNS remonts. Reparāciju veidu klasifikācija. Tieša timiāna dimēru un metilētā guanīna labošana. Vīzija par pamatiem. Glikozilāze. Neatbilstošu nukleotīdu labošanas mehānisms (neatbilstības labošana). Izvēlieties labojamo DNS virkni. SOS remonts. DNS polimerāžu spēja piedalīties SOS labošanā prokariotos un eikariotos. Paziņojums par "adaptīvām mutācijām" baktērijās. Dvīņu dzīslu remonts: homologa pēcreplikācijas rekombinācija un sekojoši nehomologi DNS molekulas gali. Replikācijas, rekombinācijas un reparācijas procesu mijiedarbība.

3. Mutācijas process.

Bioķīmisko mutantu loma viena gēna – viena enzīma teorijas veidošanā. Mutāciju klasifikācija. Punktu mutācijas un hromosomu izmaiņas, to izveidošanas mehānisms. Spontāna un indukcijas mutaģenēze. Mutagēnu klasifikācija. Mutagēzes molekulārais mehānisms. Vzaimozv'yazok mutaģenēze un remonts. Mutantu identificēšana un atlase. Slāpēšana: raksturīga, starpgēnu un fenotipiska.

4. Pozahromosomu ģenētiskie elementi.

Plazmīdas, to turpmākā klasifikācija. Stāvokļa faktors F, jogas dzīve un dzīves cikls. F faktora loma hromosomu pārneses mobilizēšanā. Conjugation mechanism. Bacteriophages, their structure and life cycle. Virulent and dead bacteriophages. Lysogeny and transduction. еукаріотів IS-послідовності бактерій, їх структура IS-послідовності як компонент F-фактору бактерій, що визначає здатність передачі генетичного матеріалу при кон'югації Транспозони бактерій та еукаріотичних організмів переносі транспозонів та його ролі у структурних структурних переболічних організмів (ээуктопич)

5. Gēnu struktūras un funkcijas pētījumi.

Ģenētiskās analīzes elementi. Cis-trans komplementācijas tests. Ģenētiskā kartēšana ar konjugācijas, transdukcijas un transformācijas variācijām. Pobudova ģenētiskās kartes. Smalki ģenētiski kartēts. Gēnu struktūras fizikālā analīze. heterodupleksā analīze. Ierobežojumu analīze. Secības noteikšanas metode. Polimerāzes Lanzug reakcija. Atklāta gēnu funkcija.

6. Gēnu ekspresijas regulēšana. Operona un regulona jēdzieni. Kontrole ir mazāka, ja transkripcija tiek uzsākta vienādi. Promoters, operators un regulējošie proteīni. Gēnu ekspresijas pozitīvā un negatīvā kontrole. Kontrole ir mazāka par vienādu transkripcijas terminoloģiju. Kataboliski kontrolēti operoni: laktozes, galaktozes, arabinozes un maltozes operonu modeļi. Ar attenuatoru kontrolēts operons: triptofāna operona modelis. Gēnu ekspresijas daudzvērtīgā regulēšana. Globālās regulēšanas sistēmas. Regulējošā reakcija uz stresu. Pēctranskripcijas kontrole. signāla pārraide. Regulēšana ar RNS piedalīšanos: mazā RNS, sensora RNS.

7. Gēnu inženierijas pamati. Restrikcijas enzīmi un modifikācijas. Redzot to gēnu klonēšanu. Molekulārās klonēšanas vektors. Rekombinantās DNS uzbūves principi un ievadīšana recipienta šūnās. Gēnu inženierijas lietišķie aspekti.

A). Pamatliteratūra:

1. Watson J., Tooze J., Rekombinantā DNS: īss kurss. - M.: Gaisma, 1986.

2. Džinijs. - M.: Svētais. 1987. gads.

3. Molekulārā bioloģija: nukleīnskābju struktūra un biosintēze. / Red. . - M. Višča skola. 1990. gads.

4., - Molekulārā biotehnoloģija. M. 2002. gads.

5. Spirīna ribosomu un olbaltumvielu biosintēze. - M.: Vishcha shkola, 1986.

b). Dodatkova literatūra:

1. Hesīna genoms. - M: Zinātne. 1984. gads.

2. Ribčina gēnu inženierija. - SPb.: SPbGTU. 1999. gads.

3. Genivs Patruševs. - M: Nauka, 2000. gads.

4. Mūsdienu mikrobioloģija. Prokarioti (2 sējumos). - M.: Gaisma, 2005.

5. M. Dziedātājs, P. Bergs. Džins un genoms. - M.: Gaisma, 1998.

6. Shchelkunova inženierija. - Novosibirska: Z-vo Sib. universitāte, 2004.

7. Stepanova bioloģija. Olbaltumvielu struktūra un funkcija. - M: V. Š., 1996. gads.

Molekulārbiologs ir pēctecis medicīnā, jebkuras jomas misija, ne mazāk kā ne mazāka, tautas kārtībā nedrošu kaites gadījumā. Starp šādām slimībām, piemēram, onkoloģija uz šodienu ir kļuvusi par vienu no vadošajiem nāves cēloņiem pasaulē, mazāk nekā trijotne ieņem līderi - sirds slimības. Jaunas onkoloģijas agrīnās diagnostikas metodes, vēža profilakse un eksaltācija ir mūsdienu medicīnas prioritātes. Molekulārie biologi onkoloģijas jomā izstrādā antivielas un rekombinantos (ģenētiski modificētos) proteīnus agrīnai diagnostikai vai mērķtiecīgai zāļu piegādei organismiem. Fahivtsі tsієї sfēra vikoristovuyut jaunākos zinātnes un tehnikas sasniegumus jaunu organismu radīšanai un organiskas runas ar to vistālākās Viktorijas metodi pēdējās un klīniskās darbības laikā. Starp metodēm, piemēram, uzvarošiem molekulārbiologiem - klonēšana, transfekcija, infekcija, polimerāzes Lantzug reakcija, gēnu sekvencēšana un citas. Viena no firmām, kas Krievijā ir apsēsta ar molekulārajiem biologiem, ir PrimeBioMed TOV. Organizācija nodarbojas ar antivielu reaģentu ražošanu onkoloģisko slimību diagnostikai. Šādas antivielas galvenokārt ir vikoristovuyutsya par pietūkuma veidu, līdzību un ļaunumu, lai ēka līdz metastāzēm (paplašināšanās uz citām ķermeņa daļām). Antivielas tiek uzklātas uz plāniem veco audu slāņiem, pēc tam tās saistās klitīnās ar dziedošām olbaltumvielām – marķieriem, kas ir kuplajos klitīnos, bet veselajos un navpakos. Zalezhno, ņemot vērā pēcpārbaudes rezultātus, tas tiek piešķirts prom no likuvannya. Starp "PrimeBioMed" klientiem - ne tikai medicīniski, bet zinātniski pierādīti, antivielu lauskas var uzvarēt un pēdējo uzdevumu veikšanai. Šādos gadījumos var būt izveidota unikāla antiviela, specifiska saistība ar proteīnu, kas būtu jāievēro, īpaši pēc īpaša pieprasījuma. Vēl viens daudzsološs uzņēmums, kas tieši tiek izmantots, ir mērķtiecīga (civilā) zāļu piegāde organismos. Antivielu laikā tās izplatās kā transports: ar palīdzību sejas bez starpniecības tiek nogādātas skartajos orgānos. Tādā veidā gavilēšana kļūst efektīvāka un organismam mazāk negatīva, zemāka, piemēram, ķīmijterapija, kā ienaidnieks kā vēzis un іnshі klitini. Molekulārbiologa profesija saglabāsies turpmākos desmit gadus, kā izrādās, tā būs arvien pieprasītāka: pieaugot cilvēka vidējam mūža ilgumam, samazināsies virkne onkoloģisko saslimšanu. Agrīna puhlina diagnostika un novatoriskas paaugstināšanas metodes, lai palīdzētu molekulārbiologu runas, ļauj vryatuvat dzīvi un uzlabot majestātiskā cilvēku skaita kvalitāti.