Lai veicas ar Vivchenni nukleīnskābes un olbaltumvielu biosintēze tika virzīta uz zemu metožu izstrādi, kam var būt liela praktiska nozīme medicīnā, stiprajā valstī un citās galerijās.
Turklāt, kā ģenētiskais kods un recesijas informācijas saglabāšanas un ieviešanas pamatprincipi, zaišu molekulārās bioloģijas attīstība nedzirdīgo kutā, nebija metodes, jo bija atļauts manipulēt ar gēniem, tos redzēt un mainīt. . Šo metožu rašanās sākās pagājušā gadsimta 70.-80. gados. Tse iedeva nogurdinošu amatu zinātnes apļa attīstībai, jaku un šodien piedzīvo attīstības periodu. Nasampered, ir metodes atsevišķu gēnu atlasei un ievadīšanai citu organismu šūnās (molekulārā klonēšana un transģenēze, PLR), kā arī metodes nukleotīdu secības noteikšanai gēnos (DNS un RNS sekvencēšana). Tālāk šīs metodes tiks pārskatītas ziņojumā. Sāksim ar vienkāršāko pamatmetodi – elektroforēzi un tad pāriesim pie locīšanas metodēm.
DNS ELEKTROFORĒZE
Šī ir pamata metode darbam ar DNS, kas tiek izstrādāta vienlaikus ar praktiskiem visiem citiem veidiem, kā redzēt nepieciešamās molekulas un analizēt rezultātus. Lai iegūtu vairāk DNS fragmentu, ilgstoši tiek izmantota gēla elektroforēzes metode. DNS ir skābe, її molekulas aizslauka lieko fosforskābi, jakі sadala protonu un iegūst negatīvu lādiņu (1. att.).
Toms iekšā elektriskais lauks DNS molekulas sabrūk līdz anodam – pozitīvi lādētam elektrodam. Tse vіdbuvaєtsya in rozchinі elektrolіtіv, scho atriebība jonu nesošo lādiņu, zavdjaki kāpēc tsey rozchin veikt strum. Lai sadalītu fragmentus, no polimēriem (agaros vai poliakrilamīda) izgatavo sārmainu želeju. DNS molekulas jaunākajā laikā "pazūd" vairāk nekā garākās smakas, un atrastās molekulas sabrūk visvairāk, bet īsākās - visvairāk (2. att.). Iepriekš, pēc elektroforēzes, gēls tiek apstrādāts ar sārņiem, kas saistās ar DNS un fluorescē ultravioletajā gaismā un noņem smoga attēlu gēlā (3. att.). Lai noteiktu DNS fragmentu garumus, tie jāsalīdzina ar marķieri - standarta garumu fragmentu kopu, kas paralēli uzklāta uz viena un tā paša gēla (4. att.).
Svarīgākie instrumenti darbam ar DNS ir fermenti, kas ietekmē DNS transformāciju dzīvās šūnās: DNS polimerāze, DNS ligācija un restrikcijas endonukleāze vai restrikcijas endonukleāze. DNS polimerāze zdіysnyuyut matricas sintēze DNS, kas ļauj replicēt DNS paraugā. DNS ligāze zshivayut savā starpā molekulas DNS vai zalіkovuyut salauzt tos. Restrikcijas endonukleāzes, vai ierobežot, izjaukt DNS molekulas pēc dziedāšanas sekvencēm, kas ļauj vizualizēt citus fragmentus no galvenās DNS masas. Qi fragmentus dažos gadījumos var atjaunot kā gēnus.
ierobežot
Sekvences, ko kontrolē restrikcijas enzīmi, simetriskas un attīstītas, var atrast šādas sekvences vidū vai vienā un tajā pašā vietā abās DNS virknēs. Dažādu veidu restriktāzes shēma ir parādīta attēlā. 1. Pirmajam tipam ir tāds nosaukums kā “stulbais” kіnci, bet otram ir “lipīgs” kіnci. “Lipīgo” dibena galu laikos lances šķiet īsākas par otru, tiek izveidota vienpavediena laiva ar simetrisku secību, vienādi abos galos, kas ir nosēdušies.
Galīgās sekvences būs tādas pašas, sadalot neatkarīgi no tā, vai DNS ir vai nedod noteikts restrikcijas enzīms un tā var atkal pievienoties, fragmenti var būt komplementāras sekvences. Їx var uzšūt papildu DNS-ligācijai un ņemt vienu molekulu. Tādā veidā var apvienot divu dažādu DNS fragmentus un ņemt t.s rekombinantā DNS. Šīs pieejas pamatā ir molekulārās klonēšanas metode, kas ļauj atlasīt atsevišķus gēnus, lai tos ievadītu šūnās, lai tie varētu noteikt kodēšanu gēnu proteīnos.
molekulārā klonēšana
Molekulārajai klonēšanai ir divas DNS molekulas - ieliktnis, ar ko atriebt gēnu, ko savilkt un vektors- DNS, kas ir lomai. Ievietojums tiek "iešūts" vektorā papildu fermentiem, atņemot jaunu, rekombinanto DNS molekulu, pēc tam šī molekula tiek nodota galvenajām šūnām, un šūnas izveido kolonijas uz dzīvības barotnes. Kolonija ir viena klitīna pēcnācējs, tas ir, klons, visi kolonijas klitīni ir ģenētiski identiski un aizstāj vienu un to pašu rekombinanto DNS. Tāpēc termins "molekulārā klonēšana" nozīmē, ka klitīna klons tiek atņemts, lai atriebtu DNS fragmentu, lai mūs nomelnotu. Turklāt kā kolonija, lai atriebtu ievietošanu, nomelnotu mūs, otrimani, iespējams raksturot ievietošanu ar dažādām metodēm, piemēram, noteikt precīzu secību. Arī šūnas var vibrēt proteīnus, kurus kodē ieliktnis, lai tās varētu atriebt funkcionālu gēnu.
Ieviešot klitīna rekombinanto molekulu, tiek novērota šo klitīna ģenētiskā transformācija. Transformācija- brīvas DNS molekulas iegūšanas process organisma organismam no uzturēšanās vides un to veidošanās genomā, kas šādā klitīnā izraisa jaunu bojāšanās pazīmju parādīšanos, kas ir piesaistītas organismam; DNS donors. Piemēram, ja molekula tika ieviesta, lai aizstātu rezistences gēnu pret antibiotiku ampicilīnu, tad transformētās baktērijas augtu šajā klātbūtnē. Pirms transformācijas ampicilīns izraisīja tā nāvi, tāpēc pārveidotajās šūnās dzimst jauna zīme.
VEKTORIJA
Pārnēsātājs ir vainīgs vairāku iestāžu mātei:
Pirmkārt, DNS molekula ir acīmredzami maza, ar kuru ir viegli manipulēt.
Citā veidā, lai DNS tiktu saglabāta un pavairota secībā, ir jāatriebjas viena un tā pati secība, kas nodrošina replikāciju (replikācijas vālīte vai replikācijas oriģināls).
Treškārt, jūs varat to noņemt marķiera gēns kāds drošs veids, tikai kluss klitīns, jakā patērējis vektoru. Izsauciet rezistences pret antibiotikām gēnus – pat antibiotikas klātbūtnē visas šūnas iet bojā, lai neatriebtu pārnēsātāju.
Gēnu klonēšana visbiežāk tiek veikta baktēriju šūnās, jo kultivējot ir viegli izaudzēt smaku. Baktērijās ir viena liela molekulārā DNS molekula, ir miljoniem nukleotīdu pāru pāru, lai atriebtos nepieciešamajiem baktēriju gēniem - baktēriju hromosomai. Krimas baktērijas dažās baktērijās ir konstatētas kā mazi (daži tūkstoši bāzes pāru) DNS gredzenu, ko sauc par plazmīdas(2. att.). Smird, tāpat kā galvenā DNS, lai aizstātu nukleotīdu secību, kas nodrošina DNS replikāciju (ori). Plazmīdas neatkarīgi replikējas galvenajā (hromosomu) DNS, tāpēc klitinīdiem ir liels kopiju skaits. Daudzas no šīm plazmīdām satur gēnus, kas ir rezistenti pret antibiotikām, kas ļauj inficēt šūnas, kas satur plazmīdu, piemēram, izcilas šūnas. Visbiežāk tiek konstatētas plazmīdas, kurās ir divi gēni, kas nodrošina rezistenci pret divām antibiotikām, piemēram, pret tetraciklīnu un apmicilīnu. Izveidojiet vienkāršu metodi šādas plazmīdas DNS vizualizēšanai, dažādu veidu baktērijas galvenās hromosomas DNS.
TRANSGENĒZES NOZĪME
Gēnu pārnešana no viena organisma uz otru transģenēze, kā arī modificēti organismi - transgēnas vielas. Ar gēnu pārneses metodi mikroorganismu šūnās tiek izvadīti rekombinantie proteīna preparāti medicīniskām vajadzībām, zocrema, cilvēka olbaltumvielas, kas neizraisa imūno vielmaiņu - interferons, insulīns un citi proteīna hormoni, vakcīnas. Salocītā stāvoklī, ja proteīnu modifikāciju pareizi veic tikai eikariotu klitīnās, ir iespējams iestādīt transgēnās klitīna kultūras jeb transgēnās radības, zocrema, tievumu (mēs esam pirmie, kas kiz), kā redzam nepieciešamās olbaltumvielas pienā, pretējā gadījumā olbaltumvielas ir redzamas no asinīm. Tāpēc noņemiet antivielas, asins faktorus un citus proteīnus. Ņemts ar transģenēzes metodi kultūras roslini, stіykі uz herbicīdiem un shkіdnіkіv yakі mayut іnshі korisnі iestāde. Ar transgēno mikroorganismu palīdzību tie attīra kanalizāciju un cīnās pret sapīšanu, attīsta transgēnus mikrobus, kas spēj sadalīt ligroīnu. Krimā, transgēnās tehnoloģijas ir neaizstājamas zinātniskie sasniegumi- bioloģijas attīstība mūsdienās nav iedomājama bez rutīnas zastosuvannya metodēm gēnu modificēšanai un pārnešanai.
molekulārās klonēšanas tehnoloģija
ieliktņi
Lai no jebkura organisma izdalītu atsevišķu gēnu, visa hromosomu DNS ir redzama un sadalīta ar vienu vai diviem restrikcijas enzīmiem. Fermenti tiek atlasīti tā, lai smirdoņa mums negriež cicaviar gēnu, bet nolauž griezumu gar tā malām, un plazmīdu DNS tie salauž 1 griezumu vienā no rezistences gēniem, piemēram, pret ampicilīnu.
Molekulārā klonēšanas process ietver šādas darbības:
Sadalīšana un šūšana - konstruēšana no vienas rekombinantas molekulas ievietošanas un vektora.
Transformācija - rekombinantās molekulas ievadīšana šūnās.
Atlase - izvēlēts klitīns, jakі atņēma vektoru no ieliktņa.
griešana un šūšana
Plazmīdas DNS apstrādā tie paši restrikcijas enzīmi, un tā tiek pārveidota par lineāru molekulu, jo tiek atlasīts šāds restrikcijas enzīms, lai plazmīdā tiktu ievadīta 1 atvere. Visu DNS fragmentu galu rezultātā atklājas tie paši lipīgie gali. Zemā temperatūrā kinči pārvēršas padziļinājumā, un tie ir šķērssaistīti ar DNS ligāzi (div. 3. att.).
Atņemt dažādu noliktavu hromosomu DNS summas: dažas no tām aizstās visu no baktēriju DNS iegūto hromosomu DNS DNS secību, citas vienlaikus apvienos hromosomu DNS fragmentus, bet trešās aizstās visu hromosomu DNS vai dimēru secību. (4. att.).
transformācija
Ļaujiet man iztērēt savu summu ģenētiskā transformācija baktērijas, lai neatriebtos ar plazmīdu. Transformācija- brīvas DNS molekulas iegūšanas process organisma organismam no uzturēšanās vides un to veidošanās genomā, kas šādā klitīnā izraisa jaunu bojāšanās pazīmju parādīšanos, kas ir piesaistītas organismam; DNS donors. Ādas šūnā tā var iekļūt un vairoties, ir tikai viena plazmīda. Šādas šūnas novieto uz cietas dzīvības barotnes, kurā atrodas antibiotika tetraciklīns. Clitini, yakі nepatērēja plazmīdu, kura barotne neaug, un klitīni, kas nes plazmīdu, veido kolonijas, ādā z no tām, plankumi ir mazāki par vienu no klitīniem, tobto. visas kolonijas šūnas nes vienu un to pašu plazmīdu (dal. 5. att.).
Atlase
Dalī maksā zavdannya redzēt tikai klitīnu, savā veidā patērējot vektoru no ievietojuma, un pārskatīt savus klitīna veidus, kuros ir tikai vektors bez ieliktņa, vai zovsim nenes vektoru. Tiek izsaukts viss nepieciešamo klientu atlases process atlase. Kam apstāties selektīvie marķieri- sauc par ģenētisko rezistenci pret antibiotikām vektora noliktavā, ka selektīvie mediji kā atriebties par antibiotikām vai citu runu, kā nodrošināt atlasi
Mūsu gadījumā šūnas no kolonijām, kas auga ampicilīna klātbūtnē, tiek sadalītas divās barotnēs: pirmajā - ampicilīns un otrā - tetraciklīns. Kolonijas, kurās aug tikai plazmīda, gan barotnēs, gan kolonijas, kurās plazmīdas satur hromosomu DNS uz tetraciklīnu saturošām barotnēm, neaug (5. attēls). Tostarp tiek izmantotas īpašas metodes, lai mums atlasītu gēnu, augtu pietiekamā skaitā un redzētu plazmīdu DNS. Ar to pašu restrikcijas palīdzību, kas uzvarēja ar rekombinantās DNS izņemšanu, viņi varēja vizualizēt atsevišķu gēnu, kas sašķeļ. Šī gēna DNS var uzvarēt jebkurā organismā ievadīto nukleotīdu secības noteikšanā jaunu spēku noņemšanai vai vajadzīgā proteīna sintēzei. Šo gēnu redzēšanas metodi sauc molekulārā klonēšana.
FLUORISCENCIJAS BILKS
Kā ģenētiskie marķieri iepriekšējo eikariotu organismu gadījumā ir iespējams arī manuāli vikorēt fluorescējošos proteīnus. Pirmais fluorescējošā proteīna gēns, zaļais proteīns, kas fluorescē (zaļi fluorescējošs proteīns, GFP) Esam redzējuši medūzas Aqeuorea victoria novērojumus un inokulācijas dažādos paraugorganismos (6. att.). 2008. gadā O. Simomura, M. Chalfi un R. Tsien saņēma Nobela prēmiju par darbu pie olbaltumvielu piegādes.
Tad mēs redzējām citu fluorescējošu proteīnu gēnus - sarkanu, zilu, dzeltenu. Qi gēni tika modificēti pa gabalu, lai atņemtu olbaltumvielas ar brūnām spējām. Fluorescējošo proteīnu daudzpusība ir parādīta attēlā. 7. attēlā parādīta Petri trauciņa ar baktērijām, lai atriebtu dažādu fluorescējošu proteīnu gēnus.
fluorescējošu proteīnu infūzija
Fluorescējoša proteīna gēns var būt šķērssaistīts ar jebkura cita proteīna gēnu, tad translācijas laikā tiek ražots viens proteīns - translācijas proteīns vai saplūšana(fūzijas proteīns), kas ir fluorescējoša. Šādā rituālā jūs varat, piemēram, lokalizēt (roztashuvannya), vai ir baltumi, kā to saukt klitīnā, to kustību. Fluorescējošu proteīnu papildu ekspresijai klitīnu vienveidos ir iespējams iezīmēt šo tipu šūnas bagātīgā klitīna organismā (8. att. - lāča smadzenes, kurā vidē neironiem var būt dažādas krāsas). vienreizējās fluorescējošās fluorescences racnidiem). Fluorescējošie proteīni ir neaizstājams līdzeklis mūsdienu molekulārajā bioloģijā.
PLR
Tiek saukta vēl viena gēnu noņemšanas metode polimerāzes lanzuga reakcija (PLR). Tas ir balstīts uz DNS polimerāžu spēju iegūt citu DNS virkni pēc komplementāras virknes, kā tas notiek šūnās DNS replikācijas laikā.
Punktus uz replikācijas vālītes šajā metodē nosaka divi mazi DNS fragmenti, kurus sauc sēklas, vai gruntskrāsas. Qi praimeri ir komplementāri gēna scho tsіkavit galiem uz divām DNS lāpstiņām. Hromosomu DNS aizmugure, kurai nepieciešams gēns, tiek sajaukta ar praimeriem un uzkarsēta līdz 99 aptuveni C. Lai ražotu ūdeni, līdz tiek pārrautas ūdens saites un atdalītas DNS pavedieni. Pēc tam temperatūru samazina līdz 50–70 °C (nogulsnēšanās sēšanas secības dēļ). Šajās smadzenēs praimeri ir pievienoti komplementārām hromosomu DNS šūnām, izveidojot pareizu apakšlocīšanas spirāli (9. att.). Pēc tam pievienojiet visu DNS sintēzei nepieciešamo chotirioh nukleotīdu summu, šo DNS polimerāzi. Enzīms podzhuє gruntēšana, kas ir divpavedienu DNS no gruntēšanas piestiprināšanas vietas, tobto. gēna beigās līdz vienas lancetes hromosomas molekulas beigām. 
Tagad, ja es atkal uzsildīšu summu, tad hromosomas un jaunā lanceru sintēze pacelsies. Pēc atdzišanas stādi atgriežas pie tiem, jo tie tiek ņemti no lielā pārpalikuma (dal. 10. att.).
Uz tikko sintezētajām lancejām smaka nenonāk līdz galam, no kuras sākās pirmā sintēze, bet gan līdz protolītajai, jo DNS lances ir pretparalēlas. Tāpēc citā sintēzes ciklā uz šādām lancejām tiks iegūta tikai sekvence, kas ir līdzīga gēnam (div. 11. att.).
Šajā metodē tiek inokulēta DNS polimerāze no termofīlajām baktērijām, to var vārīt un apstrādāt 70-80 apmēram C temperatūrā, un nav nepieciešams pievienot skorāzi, taču pietiek ar ziņojumu pievienošanu vālītei. Atkārtojot sildīšanas un dzesēšanas procedūras tādā pašā secībā, mēs varam uzvarēt secību skaitu ādas ciklā, obmezheniya z dvoh kintsіv gruntēšanu (div. 12. att.).
Pēc aptuveni 25 šādiem cikliem gēna kopiju skaits palielināsies vairāk vai mazāk miljons reižu. Šādu daudzumu var viegli atgūt no hromosomu DNS, kas ievadīta mēģenē un uzvarot dažādiem mērķiem.
DNS sekvencēšana
Vēl viens svarīgs sasniegums ir DNS nukleotīdu secības noteikšanas metožu izstrāde. DNS sekvencēšana(No angļu valodas Sequence - secība). Šim nolūkam ir jāizvēlas tīrākā gēnu DNS ar kādu no aprakstītajām metodēm. Pēc tam DNS lāpstiņas tiek atdalītas, karsējot un iesētas uz tām, marķētas ar radioaktīvo fosforu vai fluorescējošu etiķeti. Iegūt cieņu, ko paņem viena vajāšana, kas papildina vienu lanceti. Tad pievienojam DNS polimerāzi un 4 nukleotīdu summu. Šāda summa tiek sadalīta 4 daļās un mizai tiek pievienots viens no nukleotīdiem, modifikācijas, lai vīna dezoksiribozes trešais atoms neatriebtu hidroksilgrupu. Ja šāds nukleotīds tiek iekļauts DNS lances sintēzē, to var turpināt, jo polimerāze jebkur virzās uz priekšu nukleotīdu. Tāpēc DNS sintēze pēc šāda nukleotīda iekļaušanas tiek pārtraukta. Šādi nukleotīdi, dideoksinukleotīdu nosaukumi, tiek doti ievērojami mazāk, zemāki, tāpēc lancets urvich ir retāk sastopams un ādas lancetē citās jomās. Rezultātā iznāk dažāda garuma lancetu summa, uz to ādas galiem ir viens un tas pats nukleotīds. Šādā secībā lancetes garums atbilst nukleotīda skaitam secībā, kas atkārtojas, piemēram, jo mums ir adenil didezoksinukleotīds, un lancetes otrimani bija mazi līdz garumam 2, 7 un 12 nukleotīdi, kas nozīmē gēnā citā, septītajā un divpadsmitajā pozīcijā. Otriman lances var viegli atdalīt ar rozmarīnu papildu elektroforēzei, un lāču sintēzi var noteikt ar radioaktivitāti uz rentgena peldētājiem (10. att.).
Iznāk bilde, apakšā ir norādīts mazais, ko sauc par radio autogrāfu. Steidzoties pa jauno dibenu kalnup un izlasot burtu virs ādas zonas stabiņiem, noņemam nukleotīdu secību, vēršot mazo labo roku uz autogrāfu. Izrādījās, ka sintēze balstās ne tikai uz dideoksinukleotīdiem, bet uz nukleotīdiem, kuros, trešajā pozīcijā, ķēdē ir ķīmiskā grupa, piemēram, fluorescējošais kūts. Ja ar savu šķūni iezīmē ādas nukleotīdu, tad tās zonas, kuras tiek noņemtas lancetu sintēzes atdalīšanas laikā, spīd ar rozā gaismu. Tas ļauj veikt reakciju vienā paraugā vienlaikus visiem nukleotīdiem un atdalīt lancetu sloksnes pēc baloža, noteikt nukleotīdu krāsas (dal. 11. att.).
Šādas metodes ļāva apzīmēt sekvences, piemēram, duci gēnu, un nolasīt veselus genomus. Šobrīd ir izstrādātas modernākas metodes nukleotīdu secību piešķiršanai gēnos. Tāpat kā cilvēka tvaika genomu atšifrēja liels starptautisks konsorcijs, pirmais ar metodi inducēja 12 gadu laikā, otrs ar otru trīs gados, tad to varēja izjaukt mēneša laikā. Tas ļauj pārnest cilvēka šilnistu uz bagātīgu slimību un pēc tam dzīvot pietiekami ilgi, lai pazustu.
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 ķermeņa galvenās būtiskās sistēmas funkcionē molekulārā līmenī un ka zinātņu turpmākais progress ir saistīts ar bioloģisko attīstību. molekulu funkcijas, piedaloties ķermeņa veidošanā, sintēzes sadalīšanā, savstarpējās transformācijās un atražošanā no klitīnas, kā arī ar to saistītās enerģijas un informācijas apmaiņā. 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.
Apsūdzība molekulārajā bioloģijā bija cieši saistīta ar jaunu pētījumu metožu izstrādi, kas jau bija vērojama citās nozarēs. Liela nozīme šūnu elementu frakcionēšanas metožu izstrādē pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados bija virknei elektronu mikroskopijas un citu mikroskopisko tehnoloģiju metožu attīstībai. 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 darīts ļoti labi.
Nenovērtējams pakalpojums biopolimēru struktūras atšifrēšanā, izmantojot rentgenstaru difrakcijas analīzi. Rentgenstaru difrakcijas analīzes pamatprincipus Londonas Karaļa koledžas universitātē V. Brega pētniecībā dalīja dalībnieku grupa, kurā bija J. Bernāls, A. Londsdeils, V. Astberijs, Dž. Robertsons un citi.
Sekojošais ir īpaši svarīgs Maskavas Valsts universitātes profesora A.R. 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 dziedināšanas 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 Rentgenstaru difrakcijas" analīze organisko un šķiedru sporām", kas publicēts angļu žurnālā "Nature" **. Astbery's Harvey lekcija (1950) norādīja: Es gribu mazliet ymovіrno, ka es vispirms proponuvav yogo . Jau 1950. gadā Astberijā kļuva skaidrs, ka molekulārā bioloģija pamatoti var būt priekšā makromolekulu uzbūvei un uzbūvei, kuru attīstībai ir ārkārtīgi liela nozīme dzīvo organismu darbības izpratnē.
* (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, 1. lpp. 3.)
Molekulārās bioloģijas priekšā stāvēja un stāvēja, gaismā tie paši vadītāji, kuri un visas bioloģijas priekšā kopumā, - tā joga ikdienas dzīves zināšanas par galvenajām parādībām, piemēram, zocrema, kā spadkovists. un niecīgs. Mūsdienu molekulārajai bioloģijai ir lūgts 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 darbība. Pēc DNS hidrolīzes ar dezoksiribonukleāzi transformējošā aktivitāte bija izteiktāka. Pats Tims 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 iekapsulētā virulentā celma nogalināto šūnu neiekapsulējošos (nekapsulējošos) pneimokoku pievienošanas, šūnu summa pelēm kļuva nāvējoša. 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 Everi, McLeod un McCart aizstāja pneimokoku ar dezoksiribonukleīnskābi un parādīja, ka pašai DNS ir transformējoša aktivitāte (7. un 25. nodaļa). Ir svarīgi pārvērtēt šī atzinuma nozīmi. Tas stimulēja nukleīnskābju ražošanu bagātajās pasaules laboratorijās un lika koncentrēt pašu zinātnieku uzmanību uz DNS.
Eiverija, Makleoda un Makartija norādījumi par 50. gadu vālīti jau ir uzkrājuši 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 R. Vendrels (1948) par tiem, kur DNS atrodas uz klitīna stingri postiyno un korelē ar ticamības pakāpi: haploīdā klitīnā DNS ir divas reizes mazāka, diploīdiem. . Par DNS ģenētiskās lomas nozīmi liecināja arī izteiktā vielmaiņas stabilitāte. Piecdesmito gadu vālītē tika uzkrāts 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 un in.).
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 Silskoe Podara stacijas (Anglija) speciālisti F. Bowden un N. Piri parādīja, ka viņi ir redzējuši daudz augošu vīrusu, kas nav globulīni, bet ir ribonukleoproteīni un darbojas kā nukleīnskābes saistoša 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 inficēšanās. 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 Tībingenes (FRN) un H. Frenkels-Konrats pie Kalifornijas (ASV). Pēdējie gandrīz vienlaikus 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 liela nozīme roslīna inficēšanā - proteīna 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 nesakritīgajām 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. Tie 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 nezināmā grīdā (tas pats, kas visbiežāk sastopamie bioloģiskie apstākļi fosforam un tikai lecitīnam), bet Gope-Seyler neticēja Mišera vārdiem, pagriežot 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 to atšķirību noteikšanas var veikt detalizētu dažādu nukleīnskābju transplantāciju, paužot priekšstatu 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 ir konstatēts adenīns, guanīns, fosforskābe un vēl viena runa 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 Dž. 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. Deoksipentozes 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 iesakņojās parādība, bet augošajiem klitīniem raksturīga rauga tipa nukleīnskābe, un timonukleīnskābe ir jaudīgāka par radījumu 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.
Plašā R. Felgena un G. Rozenbeka (G. Rosenbeck) (1924) izplatība citoķīmiskajai reakcijai uz DNS un J. Brachet (1944) reakcijai uz RNS ļāva izdarīt skaidru secinājumu par nukleīnskābju lokalizācijas nozīmi cilvēka organismā. klitīns. Izrādījās, ka DNS ir atdalīta kodolā, bet RNS ir vairāk 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 apstiprinājās P. Levina apgalvojums, saskaņā ar kuru nukleīnskābes ir iedvesmojušās no viena veida un veidojas no vienādiem tetranukleotīdu nosaukumiem. 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 būtība 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, bet ar to nebūtu pietiekami, lai ievērotu Levina teoriju. Nukleīnskābju atlieku tetranukleotīdu teorija iekrita E. Šargafa un jogas zinātnieku (1949 - 1951) rezultātos. Attiecībā uz apakšbāzēm, kas 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 visai DNS, neatkarīgi no atšķirības, adenīna skaits ir vienāds ar timīna daudzumu (A = T), guanīna daudzums ir vienāds ar citozīna daudzumu (G = C), daudzums purīna daudzums ir vienāds ar 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 sagrāva 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, piedāvājot 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, Polinga un Korija modeļu pilnīgu neiespējamību. Čargafa vikoristiskie dati, norādot dažādus četru monomēru molekulāros modeļus un rentgenstaru difrakcijas analīzes datus, J. Vatsons un F. Kriks 1953. gadā. dіyshli vysnovka, scho DNS molekula var būt divpavedienu spirāle. Chargaff 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 nozīmīgo nozīmi, kas nozīmē, ka viena DNS lancete papildina otru, tā ka vienas lances rašanās secība nepārprotami norāda uz otrās (komplementārās) lancetes sastopamības 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 recesīvo 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 vadītie 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) atklāja 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 dabisko DNS modifikāciju – metilēšanu. Pēc šīs pārbaudes noskaidrojās, ka nepilngadīgie (kuru skaits ir neliels) jau ir vainojami gatavā DNS polinukleotīda lāpstiņā specifiskās citozīna un adenīna pārpalikuma metilēšanas rezultātā noteiktās sekvencēs. Zokrema par cieņu B. F. Vanjušinam, Ja. I. Bur'yanova un A. N. Bilozerskogo (1969) adenīna metilēšanu Escherichia coli DNS var atrast terminācijas kodonos. Saskaņā ar A. N. Bilozerska un spivrobitņikova (1968 - 1970), kā arī M. Meselson (ASV) un V. Arber (Šveice) (1965 - 1969) teikto metilēšana dod DNS molekulām unikālu modeli konkrētās 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 ieviestas jauna veida bioloģiski aktīvas plazmīdas, 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. Volkina un R. Sinsheimera (1954) un Koena (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 kļuva skaidrs D. Danna un Dž. Smita (Anglija), S. Zamenhofa (ASV) un A. Vakera (FRN) darbs, 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, konstatēja 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. Šim procesam ir fāzes pāreja uz "spirālveida spoles" kristālu, un kristāli, domājams, 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 selekcijai un dažādu organismu ģenētiskās sporīditātes noteikšanai. Vidkrit Doti DNS denaturēšana J. Mandela un A. Hershey* (1960) hromatogrāfijas metodē uz metilēta albumīna un centrifugēšana gradientos (atdalīšanas metode 1957. gadā, izmantojot M. Meselson, F. Stahl un D. Vinograd) atdalīšana , redzams, piemēram, W. Szybalski (ASV), vikorīze tika izmantota lambda fāga DNS, uzrādot 1967. - 1969. lpp rahuvati (S. Spigelman, 1961). Jāpiebilst, ka ideja par lambda fāga DNS abu lāpstiņu 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 secību, 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. gados izstrādāja pirmos soļus mūsu valstī, lai noskaidrotu pašreizējo organismu taksonomijas evolūciju, pamatojoties uz to bioķīmiskās noliktavas hronoloģisko analīzi (2. nodaļa). Olbaltumvielu un nukleīnskābju struktūras rindu analīze taksonomiem kļūst arvien noderīgāka (21. nodaļa). Šī molekulārās bioloģijas metode ļauj noskaidrot vairāku sugu izveidošanos sistēmā un jaunā veidā brīnīties par pašiem organismu klasifikācijas principiem, kas dažkārt skatās uz visu sistēmu miglā tīti. tas ir kļuvis, 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: šo iemeslu dēļ 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 olbaltumvielu sintēzē, pēc slaukšanas, ka proteīnu sintēzes aktivizēšanās šūnu 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. Tika konstatēts, ka virkne proteīnu supernatanta mājās ir īpašas zemas molekulmasas RNS klases, kuras 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 adapteru lomu, lai tās, kā viņi zina, pievienotos veidojamās proteīna molekulas neaizvietojamās aminoskābes nukleīna matricai (iRNS). Šie pētījumi apstiprināja F. Crick (1957) adaptera hipotēzi, kas pārnesa uz nukleīna matricu polinukleotīdu adapteru izmantošanu šūnās, kas ir nepieciešami sintezēto aminoskābju lieko proteīnu pareizai destilācijai. Franču pētījumi par F. Čapvilu (1962) F. Lipmana (Nobela prēmija, 1953) laboratorijā ASV jau pamatīgi un nepārprotami liecina, ka proteīna molekulā palielinās aminoskābju daudzums, ka ieradās. 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 nukleotīdu secību ādā 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 mazos gabaliņos, pat bagātīgi 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. Unikālu rekordu noteiktai nukleotīdu secībai Kembridžā uzstādīja F. Sanger un G. Brownlee. Sekojošie pētnieki pilnībā izstrādāja suboligonukleotīdu metodi un noteica tā sauktās 5S (ribosomu) RNS secību no koliformas šūnām (1968). Tsya 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 dažādos veidos, 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.
Būtiskākā vērtība proteīnu sintēzes mehānisma un šī procesa specifikas problēmas atklāšanā nav pietiekama, lai atšifrētu ģenētiskā koda būtību (24. nodaļa), taču bez pārspīlējumiem var apsvērt, kā notiek ģenētiskā koda iekarošana. XX gadsimta dabaszinātne.
R. Hollijas atklātā tRNS primārā struktūra 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 ar 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 no jauna izveidot dabisku divpavedienu DNS molekulu aiz programmas, kas izstrādāta, lai tās atbilstu. tRNS secība, ko aprakstīja 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 polimerāzes DNS sintēzes atpazīšanu A. Kornbergs, un par RNS sintēzi S. Očoa 1959. g. gadā tika piešķirta Nobela prēmija.)
Mikrosomas, ribosomas, tulkojums
Piecdesmitajos gados kļuva svarīgi, lai klitīnu proteīnu sintēzes centrs 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 ir saistītas ar baktēriju tipu. 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 parāda, 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 bioloģiski aktīvo apakšvienību no šī proteīna ribosomu RNS un atrada to ribosomās, 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 no 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 iRNS nolasīšanas galā, 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. iekšā. ir kļuvis acīmredzams, ka virkne iRNS, ribosomas, ATP un aminoacil-tRNS translācijas procesā pieņem lielu skaitu dažādu faktoru, un pats tulkošanas process ir garīgi iedalāms trīs posmos - iniciācija, normāla translācija un izbeigšanu.
Tulkošanas uzsākšana nozīmē pirmās peptīdu saites sintēzi ribosomas-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 proteīnu 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 ir kļuvis neredzams.
Vispirms mēģiniet izskaidrot histona proteīnu attīstībā iesaistīto gēnu regulējošo darbību. Vairāk draugu Stedmans XX gadsimta 40. gados. viņi izvirzīja domu, ka histoniem varētu būt galvenā loma šajā pasaulē. 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 saskaitīt 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 gēna regulators tiek pārnests uz tiem pašiem attālajiem. Kā vidējais induktors, piemēram, laktoze, pēc tam sintezējot ar gēna regulatoru, represors saistās ar gēna operatoru i, bloķējot to, imitējot visa operona darbu (struktūrgēnu bloks uzreiz ar operatoru, kas tos nēsā). Viņu prātos nav nekādas izšķirtspējas par fermentu. Ja vidus ir induktors (laktoze), tad regulatora gēna produkts - represors - reaģēs ar laktozi un bloķēs operatora gēnu. 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 var tikt apspiesta, ja fermentu ņem vērā reakcijas produkta pārpalikums, un indukcijas laikā, ja substrāta ievadīšana izraisa fermenta sintēzi. . Par tālāku 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 et al. ) 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. Vіn redzēja jogu J. Vatsona laboratorijā un atklāja, ka represors, acīmredzot, var būt sporīdnіst 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 gēna aktivitātes vidus - promotora klātbūtni. Izrādījās, ka pēc savas būtības ar operatora paneli, pirms produkts nāk, sintezējas uz gēnu regulatora - represora proteīna runas, ir vēl viens panelis, kā arī saite uz regulējošās sistēmas dalībniekiem. par gēnu aktivitāti. 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. Jēkaba (1954) pētījumi par dažādu profāgu indukciju ir vairākkārt parādījuši, ka, ieplūstot dažādiem mutagēniem faktoriem klitīna lizogēnajās baktērijās, tiek uzsākta profāga gēna replikācijas selekcija un tiek veikta kapteiņa genoma replikācija. 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 fermentu 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 notikt pēc alosteriskā principa. Enzīms ir vai nu viena no tā apakšvienībām, izņemot tā spooritāti 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 pašā vālītē. D. Vimenta R. Woodward (1952; Nobela prēmijas laureāts, 1965) norādīja uz proteīnu konformācijas izmaiņu lomu enzīmu reakcijās un šķietamā nozīmē un alosteriskā efekta klātbūtni.
Olbaltumvielu struktūra un funkcija
Rezultātā T. Osborna, G. Hofmeistera, A. Gērbera, F. Šulca u.c. piemēram XIX iekšā. tika aizvesti bagāti radījumi un roslinnі vāveres kristāla izskatā. Apmēram 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 pie aminoskābju ķīmiskās kondensācijas (E. Schaal, 1871; G. Schiff, 1897; L. Balbiano un D. Trasciatti, 1900) un heteropolipeptīdu sintēzes (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 slimību – sirpjveida šūnu anēmiju. 1955. - 1957. gadā rr. V. Ingrema vikoristovuvav F. Sangera "pirkstu pirkstu" metode (liesmas, apstiprinātas ar okremi peptīdiem 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 izmaiņas tikai vienu aminoskābju pārpalikumu ādas pusē hemoglobīna makromolekulas 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 parādot, aizkuņģa dziedzera ribonukleāzu makrostruktūra ir bioloģiski aktīva, tā tiek pieskarties tā rezultātā, tālummaiņa ir aminoskābju iesaukas es varu spontāni spontāni pie oksīdu joslas vēlēšanu apgabalu stingrā viskozitāte tapās. tapu viskozs.
Līdz mūsdienām ir sīki noteikti lielā daudzuma enzīmu mehānismi un bagātīgo proteīnu struktūra.
Ir 1953 r. F. Sendžers ir noteicis 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 noteikta aminoskābju secība cilvēka mioglobīnā (A. Edmunsons) un α- un β-lances cilvēka hemoglobīnā (G. Braunicers, E. Šrēders u.c.), lizocīms no vistas olas baltuma (J. Jollet, D. Keyfield). Ir 1963. lpp. F. Šorms un B. Keils (Čehoslovākija) noteica aminoskābju secību ķīmotripsinogēna molekulā. Tajā pašā roci tika piešķirta tripsinogēna aminoskābju secība (F. Shorm, D. Walsh). 1965. gadā K. Takahaši izveidojis T1 ribonukleāzes primāro struktūru. Tad aminoskābju secība tika noteikta vairāk olbaltumvielu skaitā.
Kā izrādās, atlikušais tієї chi іnshої struktūras apzīmējuma pareizības pierādījums є її sintēze. 1969. gadā R. Merifīlds (ASV) bija aizkuņģa dziedzera ribonukleāzes ķīmiskās sintēzes pionieris. Lai papildinātu sintēzes metodi, viņš izstrādāja uz Merifīlda cietās fāzes nesēja, pievienojot lancetei vienu aminoskābi pēc otras līdz tai pašai secībai, kā bulu 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 proteīnu 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 proteīni veido terciāru struktūru: peptīda lancetes α-spirāli var salocīt lineārā secībā, ļaujot sasniegt kompaktu struktūru.
Ir 1957 r. J. Kendrew un jogas speciālisti vispirms izplatīja mioglobīna struktūras trivimēru 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 izveidoja 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 savienojuma 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 raksturs 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, pagājušā gadsimta 50. gados tika ierosināts ātri kustīga aparāta modelis. Vinjatkovam gļotādas aritmijas mehānisma izpratnes nozīmi U. A. Engelgardt un M. M. Lyubimova (1939) miozīna ATP-āzes aktivitāte maz atzīst. 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 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 veidā. 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 nav iespējams arī 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 universālas vakcinācijas organismā pret dažāda veida vituperācijām un, no otras puses, nepieciešamību pēc papildu fizikāliem un fizikāliem un ķīmiskiem dzīves pamatiem, molekulārajiem faktoriem.
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 vimiruvannijas 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. Liela nozīme šādos pētījumos ir nukleīnskābju un olbaltumvielu aktīvo radikāļu noteikšanai 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 teorētiskos un eksperimentālos pētījumus par DNS spirāles uzbūvi, її vītņu kalšanas un savīšanas mehānismu, fizisko spēku savīšanu, kas piedalās šajos procesos.
Būtiski palīdz molekulārajai biofizikai molekulārajā bioloģijā proteīnu 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, rosināja mēģināt izprast dzīvības molekulāro raksturu (10. un 11. nodaļa). Membrānu ķīmiskās noliktavas izdzīvošana, ka, zocrema, to lipīdu spēks tiek izstrādāts. Bulo z'yazovan, scho paliek zdatnі pirms peroksidācijas un neenzimatiskām lanceg oksidācijas 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
Nozīmīgs notikums biofizikas vēsturē bija skaidru apgalvojumu veidošanās par bioloģisko procesu termodinamiku 20. gadsimta 50. gados, pēc tam pastāvēja atlikušā piemaksa enerģijas pašpietiekamai iespējai dzīvās šūnās, neskatoties uz citu termodinamikas likumu. 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 vienādību), 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 pamatus 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 nepieciešama runas apmaiņas skaitlisko reakciju koordinācija. Pamatojoties uz jauno biofizikālo termodinamiku, vinik tieši, kas redz vienus un tos pašus un iekšējos faktorus, jak tas nodrošina, ka reakciju koordinācija ir stabila. 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 veltēm pieķeršanos veco vidusceļu prātiem var piedzīvot tikai tajā brīdī, jo to maiņai būvorganisms nodibinās stacionaritāti bioķīmisko reakciju attīstībā (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 būtiski parādījušies tā sauktie faktori, 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 u.c.). 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 domāšanas pārmaiņām 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 biohemoluminiscence 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 patoloģisku stāvokļu attaisnošanas mehānismā, kas attīstās jonizējošo imūnsupresiju ietekmē, kanceroģenēzē un citos ķermeņa traucējumos. normālas šūnas funkcijas.
Piecdesmitajos gados saistībā ar kodolfizikas un biofizikas nemierīgo attīstību tika novērota radiobioloģija, kas turpināja būt jonizējošās ķīmijas bioloģiskā darbība. Одержання штучних радіоактивних ізотопів, створення термоядерної зброї, атомних реакторів та розвиток інших форм практичного використання атомної енергії поставило з усією гостротою проблему захисту організмів від шкідливої дії іонізуючої радіації, розробки теоретичних основ профілактики та лікування променевої хвороби. Kuram mums vajadzēja samperēt z'yasuvati, jo klitīna un lankas runas apmaiņas sastāvdaļas ir saprotamākās.
Biofizikas un radiobioloģijas pētījuma objekts bija primāro ķīmisko reakciju rakstura atklāšana, kuras tiek vainotas dzīvajos substrātos enerģijas pieplūdumā nozarē. Šeit bija svarīgi izprast šīs parādības mehānismus un pievienot intelektu procesam, kurā fiziskā enerģija tiek pārveidota par ķīmiju, mainīt "brūnās" enerģijas jogo koeficientu. Robotus tieši radīja N. N. Semenova (1933) PSRS un D. Hinšelvuda (1935) Anglijas skolas mantojums.
Liela vieta radiobioloģiskajos pētījumos ir ieņēmusi augstāku dažādu organismu radiācijas pretestības līmeni. Tika konstatēts, ka paaugstinātu radiorezistenci (piemēram, grizli kelet) noteica lipīdu augstā antioksidanta aktivitāte. klitīna membrānas(M. Čan ta in., 1964; N. K. Ogrizova 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 jonizācijas reakcijas uz nukleīnskābju un proteīnu uzvedību in vitro, kā arī vīrusos un fāgos (A. Gustafson, 1945 - 1950).
Cīņa par tālāku ķīmiskās aizsardzības efektivitātes uzlabošanu, efektīvu inhibitoru meklēšana un inhibēšanas 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 aizsargājošās iedarbības klātbūtnē neuzdrošinās taupīt. 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 – proteīnu 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 manas nukleīna veidnes tiek pārnestas uz manu 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 atstāstījums tsikh vіdkrittіv svіdchit ka, scho draugs puse no XX gadsimta. iezīmējās ar lielu progresu bioloģijā, sava veida goiter pirms bioloģiski svarīgāko makromolekulu - nukleīnskābju un olbaltumvielu - struktūras un funkcijas mirušās plantācijas.
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 jāņem vērā, ka, līdz ar panākumu pieplūdumu molekulārajā bioloģijā, tika likts uzsvars uz neiedomājamu iespēju pamatu svarīgāko dzīves noslēpumu izzināšanas ceļā.
Nākotnē, iespējams, būs jauni ceļi, 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 / m? lɛ pirms tamDžʊ ler / є gіlkoy biology, scho ir bioloģiskās aktivitātes molekulārais pamats starp biomolekulām dažādās klitīna sistēmās, ieskaitot mijiedarbību starp DNS, RNS, proteīniem un to biosintēzi, kā arī šo mijiedarbību regulēšanu. Ieraksts plkst dabu 1961, Astbury, aprakstot molekulāro bioloģiju:
Ne tik tehnisks, tāpat kā pіdkhіd, pіdkhіd z pіdkhіd z pіdkhіd z pіdkhіd z pіdnіd z pіddd z vіdnіvіn nauk. Vin turbovaniy tim, zokrema, s veidlapas bioloģiskās molekulas un [..] vēl svarīgāk triviālas un strukturālas - kas tomēr nenozīmē, ka morfoloģija ir precīzāka. Vіn var vodnochas doslіdzhuvati ģenēzi šīs funkcijas.
Ierindojoties līdz citām bioloģijas zinātnēm
Molekulārās bioloģijas jomas sekotāji izmanto specifiskas molekulārās bioloģijas audzēšanas metodes un arvien vairāk apvieno tās ar ģenētikas un bioķīmijas metodēm un idejām. Іsnuє nav sevna starp mizh tsimi disciplīnām. Tas ir parādīts nākamajā diagrammā, kurā ir attēlots viens iespējamais ūdens skats starp laukiem:
- Bioķīmija є ķīmisko runu attīstība un svarīgu procesu dzīve, kas notiek dzīvos organismos. Bioķīmiķiem ir svarīgi koncentrēties uz biomolekulu lomu, funkcijām un struktūru. Ķīmijas mācība bioloģiskajiem procesiem un bioloģiski aktīvo molekulu sintēze ir bioķīmijas pielietojums.
- Ģenētika є ģenētisko īpašību infūzija organismos. To bieži var konstatēt normāla komponenta (piemēram, viena gēna) klātbūtnē. "Mutantu" organismu vairošanai var būt viena vai vairākas funkcionālās sastāvdaļas saistībā ar tā saukto "savvaļas tipu" jeb normālo fenotipu. Ģenētiskā mijiedarbība (epistāzija) bieži sajauc vienkāršas šādu "nokaušanas" secību interpretācijas.
- Molekulārā bioloģija є klitīna replikācijas, transkripcijas, translācijas un funkciju molekulāro bāzu attīstība. Molekulārās bioloģijas galvenā dogma ir tāda, ka ģenētiskais materiāls tiek pārrakstīts RNS un pēc tam pārvērsts olbaltumvielās neatkarīgi no tā, cik viegli tas ir nodrošināt labu sākumpunktu šīs jomas izpratnei. Attēls tika pārskatīts, ņemot vērā jaunas RNS lomas.
Molekulārās bioloģijas metodes
Molekulārā klonēšana
Viena no svarīgākajām metodēm molekulārajā bioloģijā proteīna funkcijas uzlabošanai ir molekulārā klonēšana. Šajā tehnikā DNS, kas kodē interesējošās olbaltumvielas, tiek klonēta papildu lanzuga polimerāzes reakcijai (PLR) un/vai restrikcijas enzīmiem plazmīdā (ekspresijas vektori). Vektors var būt 3 atpazīti rīsi: replikācijas vālīte un daudzkārtēja klonēšanas vieta (MCS), selektīvs marķieris, kā likums, izturīgs pret antibiotikām. Mēs esam izstrādājuši vietni vairākkārtējai klonēšanai ar promotora reģioniem un transkripciju iniciācijas vietai, kas regulē klonētā gēna ekspresiju. Šo plazmīdu var ievietot baktēriju vai dzīvnieku šūnās. DNS ievadīšanu baktēriju šūnās var nojaukt ar transformācijas ceļu ar kailu DNS palīdzību, konjugāciju starpšūnu kontaktu palīdzību vai transdukciju ar vīrusu vektora palīdzību. DNS ievadīšanu eikariotu šūnās, piemēram, dzīvās radībās, lai palīdzētu fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, sauc par transfekciju. Ir pieejamas vairākas dažādas transfekcijas metodes, piemēram, kalcija fosfāta transfekcija, elektroporācija, mikroinfekcija un liposomu transfekcija. Plazmīdu var integrēt genomā, izraisot stabilu transfekciju, vai arī tā var kļūt neatkarīga no genoma, ko sauc par pārejas transfekcijas procesiem.
DNS, ko olbaltumvielas kodē, kas interesē, pašlaik atrodas šūnu vidū, un tagad var ekspresēt olbaltumvielas. Dažādas sistēmas, piemēram, inducējami promotori un specifiski šūnu signalizācijas faktori, palīdz izraisīt proteīnu interesi augstā līmenī. Lielu daudzumu olbaltumvielu var kombinēt ar baktēriju vai eikariotu šūnām. Proteīnu dažādās situācijās var ietekmēt enzīmu aktivitāte, olbaltumviela var kristalizēties, līdz ar to var tikt ietekmēta tretīna struktūra, vai arī farmācijas rūpniecībā var tikt ietekmēta jaunu zāļu darbība pret proteīnu.
Polimerāzes lanzuga reakcija
Makromolekulas-blots un pētījumi
Noteikumi pіvnіchny , zahіdnyі līdzīgi Blotēšana ņem vērā faktu, ka molekulārā bioloģija ir karsta, kā tas bija uz terminu Southernnet, ievērojot Edvīna Sauterna aprakstīto metodiku BLOTTED DNS hibridizācijai Patrīcija Tomasa, RNS mazumtirgotāja - blot, kas pēc tam kļuva par sadzīves nosaukumu. pivnichny - blotēšana tiešām nepārspēt termiņu.
Southernblot
Vārdi par godu joga vīndaram, biologam Edvinam Pivdennijam, pēc tam Southern - blot ar tālākas izmeklēšanas metodi par konkrētas DNS sekvences klātbūtni DNS paraugā. DNS tika analizēta pirms vai pēc tam, kad restrikcijas enzīms (restrikcijas enzīmi) tika sagremots, atdalot papildu gēla elektroforēzi, un pēc tam pārnests uz membrānu papildu blotēšanai papildu kapilārai sagremošanai. Pēc tam membrānu injicē ar iezīmētu DNS zondi, ko var pievienot interesējošajai DNS secībai. Zinātniskajā laboratorijā Southern blotting tiek izmantots mazāk, jo tiek izstrādātas citas metodes, piemēram, PLR, lai noteiktu specifiskas DNS sekvences no DNS paraugiem. Tomēr šie bloti joprojām ir uzvarējuši kāda veida pētījumiem, piemēram, transgēnu kopiju skaita samazināšanai transgēnām pelēm vai gēna izstrādei embriju sēnīšu šūnu izsitumu līnijām.
Pivnichny Blotting
Northern blot diagramma
līdzīgi kā blotēšana
Klīniskie pētījumi un medicīniskās ārstēšanas metodes, kas ir zināmas no molekulārās bioloģijas, bieži vien ir apdullinātas ar gēnu terapiju. Molekulārās bioloģijas vai molekulārās klitīna bioloģijas pieeju izveidošana medicīnā tagad tiek saukta par molekulāro medicīnu. Molekulārajai bioloģijai ir arī liela nozīme dažādu klitīna daļu izpratnes, diy un normatīvo aktu izpratnē, jo to var izmantot efektīvai jaunu seju pazīmju noteikšanai, slimību diagnostikai un klitīna fizioloģijas izpratnei.
prom no lasīšanas
- Cohen, SN, Chang, NKD, Boyer, H. & Heling, RB. Bioloģiski funkcionālu baktēriju plazmīdu veidošana pie paraugu ņemšanas .
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 pārtraukšana. 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 tveršana, savienošana un poliadenācija. savienošanas mehānismi. Mazo kodola RNS un olbaltumvielu faktoru loma. Alternatīva savienošana, piesakieties.
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 piedalīšanos. Antibiotikas, kas jāpievieno aminoacil-tRNS saistīšanās stadijai no ribosomas ar kodoniem. Aminoglikozīdu antibiotikas (streptomicīns, neomicīns, kanamicīns, gentamicīns uc), infekcijas 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¢-termināla RNS un Shine-Dalgarno secība mRNS. Tulkošanas uzsākšana eikariotos: iniciācijas faktori, iniciatora kodoni, 5¢-netulkots reģions un cap-falow “Kintseva” iniciācija. "Iekšējā" no vāciņa neatkarīga iniciācija eikariotos. Transpeptidācija. Transpeptidācijas inhibitori: hloramfenikols, linkomicīns, amicetīns, streptogramīni, anizomicīns. Translokācija. Pagarinājuma faktora 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 перебулі)
5. Pētījumi par gēna uzbūvi un funkciju.
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 Lanzuga 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 vājinātāju kontrolēts operons: triptofāna operona modelis. Gēnu ekspresijas daudzvērtīgā regulēšana. Globālās regulēšanas sistēmas. Normatīvā 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). Galvenā literatūra:
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.: Tava skola, 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.
intervija
Pirogovs Sergijs - dalībnieks gatavošanās bioloģijas olimpiādei, ko organizēja "Zilonis un žirafe" 2012. gadā.
Starptautiskās Bioloģijas universitātes sasniegums
Olimpiādes "Lomonosiv" uzvarētājs
Viskrievijas bioloģijas olimpiādes reģionālā posma uzvarētājs 2012. gadā
Mācieties no MDU im. M.V. Lomonosovs Bioloģijas fakultātē: Molekulārās bioloģijas katedra, 6. kursa students. Prakse radījumu bioķīmiskās ģenētikas laboratorijā Molekulārās ģenētikas institūtā.
– Sergij, ja lasītājiem ir ēdiens, vai tu vari uzlikt smirdumu?
Tātad, protams, jūs varat uzreiz ieslēgt strāvu. Kura lauks?
Noklikšķiniet, lai iesniegtu pieprasījumu.
- Paskatīsimies uz šīm skolām, vai jums bija skola, kas nebija superforša?
Es mācījos no diezgan vājas Maskavas skolas, tādas vidējas statistikas skolas. Patiesību sakot, mums bija brīnumains skolotājs no MHK, zavdyaki yakіy mēs esam parādījušies bagātīgi ar to, kas ir skolas nominālās "mistiskās zināšanas".
– Un kā ar bioloģiju?
Bioloģiju pie mums vadīja vasarā, kurla un asa sieviete, no tā visi baidījās. Bet mīlestība nedeva priekšmetu її. Nu es esmu no bērnības bioloģijas smakšanas, piecu likteņu. Pēc paša visu izlasīšanas ir svarīgi aizrauties ar anatomiju un zooloģiju. Vēlāk paralēli manām spēcīgajām interesēm tika dibināti skolas priekšmeti. Ūsijs mainīja olimpiādi.
- Pastāstiet man par savu ziņojumu.
7. klasē pirmo reizi uzņēmos pašvaldības posma likteni (pirmām kārtām vienā laikā visos priekšmetos vienas skolas šķembas, kuras lasītājs varēja pārstāvēt). Es kļuvu par čempionu bioloģijā. Tad skola tika pacelta līdz tādam pašam līmenim kā komēdija, bet ne par šo cіkavogo faktu.
– Kas tev palīdzēja skolā?
Es atceros, ka man ir vienalga par blisskucha navchannya, bieži vien otrimuvav vіd vykladach z biologії chetvіrki ar prichіpkami uz kshtalt "par maz roze no cibulin saknes, bet rozfarbovani brūns, nevis sirim". Visi ce bulo dosit cieši. 8. klasē es atkal uzvarēju olimpiādē, bet bioloģijā mani nelaboja. Natomists kļuva par uzvarētāju un citu priekšmetu uzvarētāju.
– Un kā ar 9. klasi?
9. klasē viņi netiek uz rajona posmu. Tur man neizdevās iesist vāju, tuvu kordonam bumbu, kas, šķiet, tomēr tika pārspēle uz reģionālo posmu. Es motivējošo spēku nedaudz neuzspiežu - es zinu, cik bagāti es nezinu, cik bagāti ir cilvēki, es zinu visu (cik daudz šādu cilvēku ir valsts mērogā, baidos atklāt).
- Pastāsti man, kā tu sagatavojies.
Intensīvai pašnodarbinātībai, nabigi uz grāmatnīcām un tūkstošiem citu darbu ir neliela ietekme. Es ieguvu vienu no augstākajiem rādītājiem teorijā (kas man bija jāsaprot), nonācu praktiskajā posmā ... un neizdevās joga. Todi es joprojām sāku nezināt par praktiskā posma pamatojumu.
– Ko olimpiāde tev ielika?
Mana dzīve ir radikāli mainījusies. Es uzzināju par daudzām citām olimpiādēm, īpaši iemīlējos ShPV. Uzrādījuši labus rezultātus uz bagātiem, uzvarējuši dekaku, "Lomonosivskyi" zavdjaki, atņēmuši tiesības iebraukt bez dzeršanas. Tajā pašā laikā es uzvarēju mākslas vēstures olimpiādē, uz kuru es nervozi elpoju un dos. Tiesa, ar praktiskām ekskursijām nedraudzējos. 11. klasē es tiku uz pēdējo posmu, bet Fortūna nebija laba, un es jau trešo reizi nefiksēju teorētisko posmu matricu. Bet tad drīkstēja nebūt nemierīgai praktiski.
– Vai iepazinies ar bagātīgajām olimpiādēm?
Tāpēc es respektēju to, ka man vairāk paveicās ar maniem viena laineriem, jo tie ievērojami paplašināja manu redzesloku. Otrā olimpiādes grāmata, motivācijas krikme bija harmoniskāk vērpjot tēmu, tā bija iepazīšanās ar olimpiādēm. Jau tajā stundā atcerējos, ka stundu horizontālais izlīdzinājums ar vertikālo - ar vikladačiem pie nometnēm.
- Kā tev iet VNZ? Fakultātes izvēle?
Pēc 11. klases iestājos MDU Bioloģijas fakultātē. Lielākā daļa manu veco biedru aplaupīja FBB FBB, bet šeit pirmo lomu spēlēja tie, kas nekļuva par Viskrievijas uzvarētāju. Tas nozīmē, ka man vajadzētu likt kopā iekšējo matemātikas pieredzi, un tajā, īpaši skolas - es redzu, ka esmu iemīlējusies daudz vairāk - es neesmu stiprs. Skolā gatavošanās bija diezgan vāja (mēs nesagatavojāmies līdz mēneša beigām). Tajā pašā laikā man bija interešu plāns, zinot, ka, esmu pārliecināts, ir iespējams sasniegt kaut kādu rezultātu neatkarīgi no nepieciešamības vietas. Gadu gaitā bija skaidrs, ka daudzi FBB absolventi, jaki pārgāja ļoti svarīgā bioloģijā, un no otras puses - daudzi labi bioinformātiķi sāka darboties kā amatieri. Lai gan tajā brīdī domāju, ka bioloģiskajā fakultātē kontingents FBBshny nebūs vājš. Pie tsiomu es, bezperechno, apžēloju.
Vai tu zināji?
tsikavo
Vai tu zināji?
tsikavo
Ziloņa un žirafes nometnē є izmaiņas bioķīmijā un molekulārajā bioloģijā, skolēni vienlaikus, no MDU noslēguma, uzstāda eksperimentus un arī gatavojas olimpiādēm.© Intervija bravo Rešetovs Deniss. Fotogrāfijas laipni nospieda Pirogovs Sergiy.
Entuziasms...
