Metode molekularne biologije i molekularne biotehnologije. Biohemija i molekularna biologija - gdje studirati? Profesija u licima

(Molekularni biolog/-biologin)

• Tip

  Profesija nakon diplomiranja

• Plata

  3667-5623 € mesečno

Molekularni biolozi proučavaju molekularne procese kao osnovu svih životnih procesa. Na osnovu dobijenih rezultata razvijaju koncepte za upotrebu biohemijskih procesa, na primer u medicinskim istraživanjima i dijagnostici ili u biotehnologiji. Osim toga, mogu biti uključeni u proizvodnju farmaceutskih proizvoda, razvoj proizvoda, osiguranje kvaliteta ili farmaceutsko savjetovanje.

Odgovornosti molekularnog biologa

Molekularni biolozi mogu raditi u različitim oblastima. Na primjer, tiču ​​se korištenja rezultata istraživanja za proizvodnju u oblastima kao što su genetski inženjering, hemija proteina ili farmakologija (otkrivanje lijekova). U hemijskoj i farmaceutskoj industriji olakšavaju transfer novorazvijenih proizvoda iz istraživanja u proizvodnju, marketing proizvoda i savjetovanje korisnika.

U naučnim istraživanjima, molekularni biolozi proučavaju hemikaliju fizička svojstva organskih jedinjenja, kao i hemijskih procesa (u oblasti ćelijskog metabolizma) u živim organizmima i objaviti rezultate istraživanja. U višim obrazovne institucije predaju studentima, pripremaju se za predavanja i seminare, provjeravaju pismene radove i polažu ispite. Samostalna naučna djelatnost je moguća tek nakon sticanja zvanja magistra i doktora.

Gdje rade molekularni biolozi?

Molekularni biolozi nalaze posao, kao npr

• u istraživačkim institutima, npr. u oblasti nauke i medicine
• u visokoškolskim ustanovama
• u hemijsko-farmaceutskoj industriji
• u odjeljenjima za zaštitu životne sredine

Plata molekularnog biologa

Visina plate koju primaju molekularni biolozi u Njemačkoj je

• od 3667€ do 5623€ mesečno

(prema raznim statističkim uredima i službama za zapošljavanje u Njemačkoj)

Zadaci i odgovornosti molekularnog biologa u pojedinostima

Šta je suština profesije molekularni biolog

Molekularni biolozi proučavaju molekularne procese kao osnovu svih životnih procesa. Na osnovu dobijenih rezultata razvijaju koncepte za upotrebu biohemijskih procesa, na primer u medicinskim istraživanjima i dijagnostici ili u biotehnologiji. Osim toga, mogu biti uključeni u proizvodnju farmaceutskih proizvoda, razvoj proizvoda, osiguranje kvaliteta ili farmaceutsko savjetovanje.

Vocation Molecular Biology

Molekularna biologija ili molekularna genetika bavi se proučavanjem strukture i biosinteze nukleinskih kiselina i procesa uključenih u prijenos i realizaciju ovih informacija u obliku proteina. To omogućava razumijevanje bolnih poremećaja ovih funkcija i, eventualno, njihovo izliječenje uz pomoć genske terapije. Postoje interfejsi za biotehnologiju i genetski inženjering koji stvaraju jednostavnih organizama, kao što su bakterije i kvasac, kako bi supstance od farmakološkog ili komercijalnog interesa bile dostupne u industrijskom obimu putem ciljanih mutacija.

Teorija i praksa molekularne biologije

Hemijsko-farmaceutska industrija nudi brojne oblasti zapošljavanja za molekularni biolozi. U industrijskim okruženjima analiziraju procese biotransformacije ili razvijaju i poboljšavaju procese za mikrobiološku proizvodnju aktivnih sastojaka i farmaceutskih međuproizvoda. Osim toga, oni su uključeni u tranziciju novorazvijenih proizvoda iz istraživanja u proizvodnju. Obavljanjem inspekcijskih poslova osiguravaju da proizvodni pogoni, oprema, analitičke metode i svi koraci u proizvodnji osjetljivih proizvoda kao što su farmaceutski uvijek ispunjavaju tražene standarde kvalitete. Osim toga, molekularni biolozi savjetuju korisnike o korištenju novih proizvoda.

Za rukovodeće pozicije često je potreban master program.

Molekularni biolozi u istraživanju i obrazovanju

U oblasti nauke i istraživanja, molekularni biolozi se bave temama kao što su prepoznavanje, transport, savijanje i kodifikacija proteina u ćeliji. Rezultati istraživanja, koji su osnova za praktičnu primjenu u različitim oblastima, se objavljuju i na taj način stavljaju na raspolaganje drugim naučnicima i studentima. Na konferencijama i kongresima raspravljaju i predstavljaju rezultate naučne aktivnosti. Molekularni biolozi drže predavanja i seminare, nadgledaju naučni rad i polagati ispite.

Za samostalnu naučnu djelatnost potrebna je diploma magistra i doktorata.

1. Uvod.

Predmet, zadaci i metode molekularne biologije i genetike. Značaj "klasične" genetike i genetike mikroorganizama u razvoju molekularne biologije i genetskog inženjeringa. Koncept gena u "klasičnoj" i molekularnoj genetici, njegova evolucija. Doprinos metodologije genetskog inženjeringa razvoju molekularne genetike. Primijenjena vrijednost genetskog inženjeringa za biotehnologiju.

2. Molekularne osnove nasljeđa.

Pojam ćelije, njen makromolekularni sastav. Priroda genetskog materijala. Povijest dokaza o genetskoj funkciji DNK.

2.1. Različite vrste nukleinskih kiselina. Biološke funkcije nukleinskih kiselina. Hemijska struktura, prostorna struktura i fizička svojstva nukleinskih kiselina. Strukturne karakteristike genetskog materijala pro- i eukariota. Komplementarni Watson-Crick bazni parovi. Genetski kod. Istorija dešifrovanja genetskog koda. Glavna svojstva koda: triplet, kod bez zareza, degeneracija. Karakteristike kodnog rječnika, porodice kodona, semantičkih i "besmislenih" kodona. Kružne molekule DNK i koncept supersmotanja DNK. Topoizomeri DNK i njihovi tipovi. Mehanizmi djelovanja topoizomeraza. Bakterijska DNK giraza.

2.2. DNK transkripcija. Prokariotska RNA polimeraza, njena podjedinica i trodimenzionalne strukture. Raznolikost sigma faktora. Promotor prokariotskog gena, njegovi strukturni elementi. Faze ciklusa transkripcije. Pokretanje, formiranje “otvorenog kompleksa”, elongacija i terminacija transkripcije. slabljenje transkripcije. Regulacija ekspresije triptofanskih operona. "Riboprekidači". Mehanizmi terminacije transkripcije. Negativna i pozitivna regulacija transkripcije. laktozni operon. Regulacija transkripcije u razvoju lambda faga. Principi prepoznavanja DNK od strane regulatornih proteina (CAP protein i represor lambda faga). Osobine transkripcije kod eukariota. Obrada RNK kod eukariota. Pokrivanje, spajanje i poliadenilacija transkripata. mehanizmi za spajanje. Uloga male nuklearne RNK i proteinskih faktora. Alternativno spajanje, primjeri.

2.3. Broadcast, njegove faze, funkcija ribozoma. Lokacija ribozoma u ćeliji. Prokariotski i eukariotski tipovi ribozoma; 70S i 80S ribozomi. Morfologija ribozoma. Podjela na podčestice (podjedinice). Kodon-ovisno vezivanje aminoacil-tRNA u ciklusu elongacije. Interakcija kodon-antikodon. Učešće faktora elongacije EF1 (EF-Tu) u vezivanju aminoacil-tRNA za ribozom. Faktor elongacije EF1B (EF-Ts), njegova funkcija, redoslijed reakcija s njegovim učešćem. Antibiotici koji utiču na fazu kodon-ovisnog vezivanja aminoacil-tRNA za ribozom. Aminoglikozidni antibiotici (streptomicin, neomicin, kanamicin, gentamicin, itd.), njihov mehanizam djelovanja. Tetraciklini kao inhibitori vezivanja aminoacil-tRNA za ribozom. Pokretanje emitovanja. Glavne faze procesa inicijacije. Inicijacija translacije kod prokariota: faktori inicijacije, kodoni inicijatora, 3¢ kraj male ribosomske podjedinice RNK i Shine-Dalgarno sekvenca u mRNA. Inicijacija translacije kod eukariota: inicijacijski faktori, kodoni inicijatora, 5¢-netranslaciona regija i terminalna inicijacija zavisna od kapa. "Unutrašnja" inicijacija nezavisna od kapa kod eukariota. Transpeptidacija. Inhibitori transpeptidacije: hloramfenikol, linkomicin, amicetin, streptogramini, anizomicin. Translokacija. Učešće faktora elongacije EF2 (EF-G) i GTP. Inhibitori translokacije: fusidna kiselina, viomicin, njihovi mehanizmi djelovanja. Prevođenje. Terminacijski kodoni. Faktori terminacije proteina prokariota i eukariota; dvije klase faktora terminacije i mehanizama njihovog djelovanja. Regulacija translacije kod prokariota.

2.4. DNK replikacija i njegovu genetsku kontrolu. Polimeraze uključene u replikaciju, njihove karakteristike enzimske aktivnosti. DNK vjernost. Uloga steričkih interakcija između parova baza DNK tokom replikacije. E. coli polimeraze I, II i III. Podjedinice polimeraze III. Račva replikacije, "vodeće" i "zaostale" niti tokom replikacije. Fragmenti Okazakija. Kompleks proteina u replikacionoj vilici. Regulacija inicijacije replikacije u E. coli. Prestanak replikacije u bakterijama. Osobine regulacije replikacije plazmida. Dvosmjerna i kotrljajuća replikacija prstena.

2.5. Rekombinacija, njegove vrste i modeli. Opća ili homologna rekombinacija. Dvolančani prekidi u DNK koji pokreću rekombinaciju. Uloga rekombinacije u post-replikacijskom popravljanju dvolančanih prekida. Holliday struktura u modelu rekombinacije. Enzimologija opće rekombinacije u E. coli. RecBCD kompleks. Reca protein. Uloga rekombinacije u osiguravanju sinteze DNK u oštećenju DNK koja prekida replikaciju. rekombinacija kod eukariota. Rekombinacioni enzimi kod eukariota. Rekombinacija specifična za lokaciju. Razlike u molekularnim mehanizmima opće i site-specifične rekombinacije. Klasifikacija rekombinaza. Vrste hromozomskih preuređivanja izvedenih tokom rekombinacije specifične za lokaciju. Regulatorna uloga rekombinacije specifične za mjesto u bakterijama. Konstrukcija višećelijskih eukariotskih hromozoma korišćenjem sistema rekombinacije faga specifičnog za lokaciju.

2.6. Popravak DNK. Klasifikacija vrsta reparacija. Direktna popravka timinskih dimera i metiliranog gvanina. Izrezivanje baza. Glikozilaze. Mehanizam popravke nesparenih nukleotida (mismatch repair). Odabir lanca DNK koji treba popraviti. SOS popravka. Svojstva DNK polimeraza uključenih u popravku SOS kod prokariota i eukariota. Koncept "prilagodljivih mutacija" u bakterijama. Popravak dvolančanih prekida: homologna post-replikativna rekombinacija i asocijacija nehomolognih krajeva DNK molekula. Odnos između procesa replikacije, rekombinacije i reparacije.

3. Proces mutacije.

Uloga biohemijskih mutanata u formiranju teorije jednog gena - jednog enzima. Klasifikacija mutacija. Tačkaste mutacije i kromosomski preustroj, mehanizam njihovog nastanka. Spontana i indukovana mutageneza. Klasifikacija mutagena. Molekularni mehanizam mutageneze. Odnos između mutageneze i popravke. Identifikacija i selekcija mutanata. Supresija: intragenska, intergenska i fenotipska.

4. Ekstrahromozomski genetski elementi.

Plazmidi, njihova struktura i klasifikacija. Spolni faktor F, njegova struktura i životni ciklus. Uloga faktora F u mobilizaciji prijenosa hromozoma. Formiranje Hfr i F donora Mehanizam konjugacije Bakteriofagi, njihova struktura i životni ciklus Virulentni i umjereni bakteriofagi Lizogenija i transdukcija Opća i specifična transdukcija Migrirajući genetski elementi: transpozoni i IS sekvence, njihova uloga u genetskom metabolizmu DNK - transpozoni u genomima prokariota i eukariota IS-sekvencije bakterija, njihova struktura IS-sekvencije kao komponenta F-faktora bakterija, koji određuje sposobnost prenosa genetskog materijala tokom konjugacije Transpozoni bakterija i eukariotskih organizama Direktno nereplikacijski i replikativni mehanizmi transpozicija Koncept horizontalnog transfera transposona i njihova uloga u strukturnim preuređenjima (ektopična rekombinacija) iu evoluciji genoma.

5. Proučavanje strukture i funkcije gena.

Elementi genetske analize. Cis-trans komplementarni test. Genetsko mapiranje korištenjem konjugacije, transdukcije i transformacije. Izrada genetskih mapa. Fino genetsko mapiranje. Fizička analiza strukture gena. heterodupleks analiza. Analiza ograničenja. Metode sekvenciranja. lančana reakcija polimeraze. Otkrivanje funkcije gena.

6. Regulacija ekspresije gena. Koncepti operona i regulona. Kontrola na nivou inicijacije transkripcije. Promotori, operateri i regulatorni proteini. Pozitivna i negativna kontrola ekspresije gena. Kontrola na nivou terminacije transkripcije. Operaoni kontrolirani katabolitima: modeli operona laktoze, galaktoze, arabinoze i maltoze. Operaoni kontrolirani atenuatorom: model triptofanskog operona. Multivalentna regulacija ekspresije gena. Globalni sistemi regulacije. Regulatorni odgovor na stres. post-transkripcionu kontrolu. transdukcija signala. Regulacija posredovana RNA: male RNK, senzorne RNK.

7. Osnove genetskog inženjeringa. Restrikcijski enzimi i modifikacije. Izolacija i kloniranje gena. Vektori za molekularno kloniranje. Principi izgradnje rekombinantne DNK i njihovo uvođenje u ćelije primaoca. Primijenjeni aspekti genetskog inženjeringa.

A). Glavna literatura:

1. Watson J., Tooze J., Rekombinantna DNK: Kratak kurs. – M.: Mir, 1986.

2. Geni. – M.: Mir. 1987.

3. Molekularna biologija: struktura i biosinteza nukleinskih kiselina. / Ed. . - M. Viša škola. 1990.

4., - Molekularna biotehnologija. M. 2002.

5. Spirinski ribozomi i biosinteza proteina. - M.: Viša škola, 1986.

b). Dodatna literatura:

1. Hesin genoma. – M.: Nauka. 1984.

2. Rybchin genetskog inženjeringa. - St. Petersburg: St. Petersburg State Technical University. 1999.

3. Patrušev geni. – M.: Nauka, 2000.

4. Moderna mikrobiologija. Prokarioti (u 2 sveska). – M.: Mir, 2005.

5. M. Singer, P. Berg. Geni i genomi. – M.: Mir, 1998.

6. Shchelkunov inženjering. - Novosibirsk: Od Sib. Univ., 2004.

7. Stepanov biologija. Struktura i funkcije proteina. - M.: V. Š., 1996.

Molekularni biolog je medicinski istraživač čija je misija ništa manje od spašavanja čovječanstva od opasnih bolesti. Među takvim bolestima, na primjer, onkologija, koja je danas postala jedan od glavnih uzroka smrti u svijetu, tek je malo inferiorna od lidera - kardiovaskularne bolesti. Nove metode rane dijagnostike onkologije, prevencije i liječenja karcinoma - prioritet moderne medicine. Molekularni biolozi iz oblasti onkologije razvijaju antitijela i rekombinantne (genetski modificirane) proteine ​​za ranu dijagnozu ili ciljanu isporuku lijekova u tijelo. Specijalisti u ovoj oblasti koriste najnovija dostignuća nauke i tehnologije za stvaranje novih organizama i organskih supstanci kako bi dalju upotrebu u istraživačkim i kliničkim aktivnostima. Među metodama koje koriste molekularni biolozi su kloniranje, transfekcija, infekcija, lančana reakcija polimerazom, sekvenciranje gena i druge. Jedna od kompanija zainteresovanih za molekularne biologe u Rusiji je PrimeBioMed LLC. Organizacija se bavi proizvodnjom antitijela-reagensa za dijagnostiku onkološke bolesti. Ovakva antitela se uglavnom koriste za određivanje vrste tumora, njegovog porekla i maligniteta, odnosno sposobnosti metastaziranja (širenja na druge delove tela). Antitijela se nanose na tanke dijelove ispitivanog tkiva, nakon čega se u stanicama vezuju za određene proteine ​​– markere koji su prisutni u tumorskim stanicama, ali ih nema u zdravim i obrnuto. Ovisno o rezultatima studije, propisuje se daljnje liječenje. Klijenti PrimeBioMed-a nisu samo medicinske, već i naučne institucije, jer se antitela mogu koristiti i za rešavanje istraživačkih problema. U takvim slučajevima, jedinstvena antitijela sposobna da se vežu za proučavani protein mogu se proizvesti za određeni zadatak po posebnom nalogu. Još jedan obećavajući pravac istraživanja kompanije je ciljana (ciljana) dostava lijekova u organizam. U ovom slučaju, antitijela se koriste kao transport: uz njihovu pomoć lijekovi se isporučuju direktno u zahvaćene organe. Tako tretman postaje efikasniji i ima manje negativnih posljedica po organizam od, na primjer, kemoterapije, koja ne pogađa samo ćelije raka, već i druge ćelije. Očekuje se da će profesija molekularnog biologa postati sve traženija u narednim decenijama: s povećanjem prosječnog životnog vijeka osobe, povećavat će se i broj onkoloških bolesti. Rano otkrivanje tumora i inovativne metode liječenja uz pomoć supstanci dobivenih od strane molekularnih biologa spasit će živote i poboljšati njegovu kvalitetu za ogroman broj ljudi.

Osnovno stručno obrazovanje

Procenti odražavaju distribuciju specijalista sa određenim nivoom obrazovanja na tržištu rada. Zelenom bojom su označene ključne specijalizacije za ovladavanje strukom.

Sposobnosti i vještine

• Sposobnost rukovanja reagensima, uzorcima, mora biti sposoban za rad sa malim predmetima
• Sposobnost rada sa velikim količinama informacija
• Mogućnost rada rukama

Interesi i preferencije

• Želja da naučite nešto novo
• Sposobnost rada u multitasking modu (potrebno je pratiti napredak više reakcija i procesa istovremeno)
• Preciznost
• Odgovornost (ne možete ostaviti posao "za sutra", jer se uzorci mogu oštetiti)
• skrupuloznost
• marljivost
• Svesnost (potrebno je pratiti mikroprocese)

Profesija u licima

Maria Shitova

Daria Samoilova

Alexey Grachev

Molekularna biologija u oblasti onkologije je perspektivna stručna oblast, budući da je borba protiv raka jedan od prioritetnih zadataka svjetske medicine.

Molekularni biolozi su traženi u mnogim oblastima zbog aktivnog razvoja nauke, biotehnoloških i inovativnih preduzeća. Do danas postoji mali nedostatak stručnjaka, posebno onih sa određenim iskustvom u svojoj specijalnosti. Do sada, prilično veliki broj diplomaca nastavlja da odlazi na rad u inostranstvo. Počinju da se pojavljuju prilike efikasan rad u oblasti biotehnologije u Rusiji, ali je prerano govoriti o masovnom karakteru.

Rad molekularnog biologa uključuje aktivno učešće specijaliste u naučnim aktivnostima, što postaje mehanizam za napredovanje u karijeri. Razvoj struke je moguć kroz učešće na naučnim projektima i konferencijama, možda kroz razvoj srodnih oblasti znanja. Takođe, u budućnosti je moguć akademski razvoj od mlađeg istraživača preko višeg istraživača do vodećeg istraživača, profesora i/ili šefa katedre/laboratorije.

intervju

Pirogov Sergej - učesnik priprema za olimpijadu iz biologije u organizaciji "Slon i žirafa" 2012. godine.
Pobjednik Međunarodne Univerzijade iz biologije
Pobjednik olimpijade "Lomonosov"
Pobjednik regionalne faze Sveruske olimpijade iz biologije 2012
Studira na Moskovskom državnom univerzitetu. M.V. Lomonosova na Biološkom fakultetu: Katedra za molekularnu biologiju, student 6. godine. Radi u Laboratoriji za biohemijsku genetiku životinja Instituta za molekularnu genetiku.

- Serjoža, ako čitaoci imaju pitanja, da li će moći da te pitaju?

Da, naravno, možete postavljati pitanja barem odmah. U ovom polju:

Kliknite ovdje da postavite pitanje.

- Počnimo od škole, zar nisi imao super kul školu?

Učio sam u veoma slaboj moskovskoj školi, tako prosečnoj srednjoj školi. Istina, imali smo divnog nastavnika u Moskovskom umjetničkom pozorištu, zahvaljujući kojem smo imali uglavnom nominalno usmjerenje škole na "istoriju umjetnosti".

- A biologija?

Naša nastavnica biologije bila je veoma starija, gluva i oštra žena, koje su se svi bojali. Ali ljubav prema njenoj temi nije dodala. Bio sam strastven za biologiju od djetinjstva, od svoje pete godine. Sve sam čitao, uglavnom sam se zanio anatomijom i zoologijom. Dakle, školski predmeti su postojali paralelno sa mojim interesima. Olimpijske igre su sve promijenile.

- Reci mi više o tome.

U 7. razredu sam prvi put učestvovao na opštinskoj etapi (naravno, u skoro svim predmetima odjednom, pošto sam bio jedini učenik koga su nastavnici imali razloga da pošalju). I pobijedio je iz biologije. Tada je škola ovo tretirala kao smiješnu, ali ne baš zanimljivu činjenicu.

- Da li ti je pomoglo u školi?

Sjećam se da sam, uprkos briljantnom učenju, često dobijao B od nastavnika biologije sa gnjidama poput "na crtežu dijela luka, korijenje treba da bude obojeno braon, a ne sivo". Sve je bilo prilično depresivno. U 8. razredu sam ponovo išao na olimpijadu, ali me iz nekog razloga nisu poslali na biologiju. Ali postao je pobjednik i dobitnik nagrada u drugim predmetima.

- Šta se desilo u 9. razredu?

U 9. razredu nisam išao na okružnu fazu. Tu sam neočekivano postigao slab, granični rezultat, koji se ipak pokazao kao prolaz u regionalnu fazu. To je imalo snažnu motivacionu snagu - spoznaju koliko ja ne znam i koliko ljudi koji sve to znaju (koliko sam se takvih ljudi u nacionalnom razmjeru čak bojao i zamisliti).

- Reci nam kako si se pripremio.

Intenzivno samoučenje, upadi u knjižare i hiljade prošlogodišnjih zadataka imali su ljekoviti učinak. Postigla sam jednu od najviših ocena iz teorije (što je za mene takođe bila potpuno neočekivana), prešla na praktična faza...i nije uspio. Tada nisam ni znao za postojanje praktične faze.

- Da li su Olimpijske igre uticale na vas?

Moj život se radikalno promijenio. Saznao sam o mnogim drugim olimpijadama, posebno sam se zaljubio u SBO. Nakon toga je pokazao dobre rezultate na mnogima, osvojio neke, zahvaljujući Lomonosovskoj dobio je pravo da uđe bez ispita. Istovremeno sam pobeđivao na olimpijadama iz istorije umetnosti, na koje i danas neravnomerno dišem. Istina, nije bio prijatelj s praktičnim turama. U 11. razred sam ipak stigao završna faza, ali Fortuna nije bila naklonjena i ovaj put nisam stigao da popunim matricu odgovora teorijske faze. Ali to je omogućilo da se ne brine previše o praktičnom.

- Jeste li se susreli sa mnogo olimpijada?

Da, i dalje mislim da sam imao veliku sreću sa krugom svojih vršnjaka, koji su mi uveliko proširili vidike. Druga strana olimpijada, pored motivacije za skladnije proučavanje predmeta, bilo je i upoznavanje sa olimpijadama. Već tada sam primijetio da je horizontalna komunikacija ponekad korisnija od vertikalne komunikacije - sa nastavnicima na trening kampu.

- Kako ste ušli na fakultet? Jeste li odabrali fakultet?

Nakon 11. razreda upisao sam Biološki fakultet Moskovskog državnog univerziteta. Samo većina mojih tadašnjih drugova se opredijelila za FBB, ali ovdje je primarnu ulogu odigrala činjenica da nisam postao pobjednik Sveruskog. Tako da bih morao da polažem interni ispit iz matematike, a na njemu, pogotovo školi - mnogo više sam zavolio višu - nisam bio jak. I bila je jako loša priprema u školi (nismo bili pripremljeni ni za skoro cijeli C dio). Što se tiče interesovanja, već tada sam nagađao da se, na kraju krajeva, može doći do bilo kojeg rezultata, bez obzira na mjesto prijema. Kasnije se pokazalo da ima mnogo diplomaca FBB-a koji su prešli na pretežno mokru biologiju, i obrnuto - mnogi dobri bioinformatičari su počeli kao amateri. Iako mi se u tom trenutku činilo da će kontingent na biološkom fakultetu biti drugačiji od onog FBBshny. U ovome sam svakako pogrešio.

Da li ste znali?

Zanimljivo

Da li ste znali?

Zanimljivo

U kampu Slon i žirafa održavaju se smjene iz biohemije i molekularne biologije, gdje školarci, zajedno sa iskusnim nastavnicima Moskovskog državnog univerziteta, postavljaju eksperimente i pripremaju se za olimpijade.

© Razgovarao Reshetov Denis. Fotografije je ljubazno ustupio Sergej Pirogov.

Može se reći da molekularna biologija proučava manifestacije života na neživim strukturama ili sistemima sa elementarnim znacima vitalne aktivnosti (a to mogu biti pojedinačni biološki makromolekuli, njihovi kompleksi ili organele), proučavajući kako se ključni procesi koji karakterišu živu materiju ostvaruju kroz hemijske interakcije i transformacije.

Odvajanje molekularne biologije od biohemije u samostalnu oblast nauke diktirano je činjenicom da je njen glavni zadatak proučavanje strukture i svojstava bioloških makromolekula uključenih u razne procese rasvjetljavanje mehanizama njihove interakcije. Biohemija se, s druge strane, bavi proučavanjem stvarnih procesa vitalne aktivnosti, obrazaca njihovog toka u živom organizmu i transformacija molekula koje te procese prate. Na kraju krajeva, molekularna biologija pokušava odgovoriti na pitanje zašto se događa ovaj ili onaj proces, dok biohemija odgovara na pitanja gdje i kako se, s gledišta hemije, odvija dotični proces.

Priča

Molekularna biologija kao posebna oblast biohemije počela je da se oblikuje 1930-ih godina. Tada se za dublje razumijevanje fenomena života javila potreba za ciljanim proučavanjem na molekularnom nivou procesa skladištenja i prijenosa nasljednih informacija u živim organizmima. Tada je definisan zadatak molekularne biologije u proučavanju strukture, svojstava i interakcije nukleinskih kiselina i proteina. Termin "molekularna biologija" prvi je upotrebio engleski naučnik William Astbury u kontekstu istraživanja vezanog za razjašnjavanje odnosa između molekularne strukture i fizičke i biološka svojstva fibrilarni proteini kao što su kolagen, krvni fibrin ili kontraktilni proteini mišića.

U ranim danima molekularne biologije, RNK se smatrala komponentom biljaka i gljiva, dok se DNK smatrala tipičnom komponentom životinjskih ćelija. Prvi istraživač koji je dokazao da se DNK nalazi u biljkama bio je Andrej Nikolajevič Belozerski, koji je izolovao DNK graška 1935. godine. Ovo otkriće utvrdilo je činjenicu da je DNK univerzalna nukleinska kiselina prisutna u biljnim i životinjskim stanicama.

Veliko dostignuće bilo je uspostavljanje direktne uzročne veze između gena i proteina od strane George Beadlea i Edwarda Tatuma. U svojim eksperimentima, izložili su ćelije neurospora ( Neurosporacrassa) Izlaganje rendgenskim zracima koje je izazvalo mutacije. Dobijeni rezultati su pokazali da je to dovelo do promjene svojstava specifičnih enzima.

Godine 1940. Albert Claude je izolovao granule koje sadrže citoplazmatsku RNK iz citoplazme životinjskih ćelija, koje su bile manje od mitohondrija. Nazvao ih je mikrozomima. Nakon toga, u proučavanju strukture i svojstava izolovanih čestica, ustanovljena je njihova fundamentalna uloga u procesu biosinteze proteina. 1958. godine, na prvom simpozijumu posvećenom ovim česticama, odlučeno je da se te čestice nazovu ribosomima.

Drugi važan korak u razvoju molekularne biologije bili su objavljeni podaci eksperimenta Oswalda Averyja, Colina MacLeoda i MacLeana McCarthyja iz 1944. godine, koji je pokazao da je DNK uzrok bakterijske transformacije. Ovo je bio prvi eksperimentalni dokaz uloge DNK u prijenosu nasljednih informacija, razotkrivajući raniju ideju o proteinskoj prirodi gena.

Početkom 1950-ih, Frederick Sanger je pokazao da je proteinski lanac jedinstvena sekvenca aminokiselinskih ostataka. Krajem 1950-ih, Max Perutz i John Kendrew dešifrovali su prostornu strukturu prvih proteina. Već 2000. godine poznate su stotine hiljada prirodnih aminokiselinskih sekvenci i hiljade prostornih struktura proteina.

Otprilike u isto vrijeme, istraživanje Erwina Chargaffa omogućilo mu je da formuliše pravila koja opisuju odnos azotnih baza u DNK (pravila kažu da je, bez obzira na razlike vrsta u DNK, količina gvanina jednaka količini citozina i količini adenina jednak je količini themina), što je kasnije pomoglo da se napravi najveći iskorak u molekularnoj biologiji i jedno od najvećih otkrića u biologiji uopće.

Ovaj događaj se dogodio 1953. godine kada su James Watson i Francis Crick, zasnovani na djelu Rosalind Franklin i Maurice Wilkins o Analiza difrakcije rendgenskih zraka DNK, uspostavio je dvolančanu strukturu molekula DNK. Ovo otkriće omogućilo je da se odgovori na fundamentalno pitanje o sposobnosti nosioca nasljedne informacije da se samoreproducira i razumije mehanizam prijenosa takvih informacija. Isti naučnici su formulisali princip komplementarnosti azotnih baza, što je od ključnog značaja za razumevanje mehanizma nastanka supramolekularnih struktura. Ovaj princip, koji se danas koristi za opisivanje svih molekularnih kompleksa, omogućava opisivanje i predviđanje uslova za pojavu slabih (nevalentnih) međumolekulskih interakcija, koje određuju mogućnost nastanka sekundarnih, tercijalnih itd. strukture makromolekula, samosastavljanje supramolekularnih bioloških sistema koji određuju tako široku lepezu molekularnih struktura i njihovih funkcionalnih skupova. Zatim se 1953. godine pojavio naučni časopis Journal of Molecular Biology. Pred Sličan časopis na ruskom jeziku pod nazivom Molekularna biologija osnovao je u SSSR-u V. A. Engelhardt 1966. godine.

Godine 1958. Francis Crick formulirao je tzv. središnja dogma molekularne biologije: ideja o nepovratnosti toka genetskih informacija od DNK preko RNK do proteina prema shemi DNK → DNK (replikacija, stvaranje kopije DNK), DNK → RNA (transkripcija, kopiranje gena), RNA → protein (translacija, dekodiranje informacija o strukturi proteina). Ova dogma je donekle ispravljena 1970. godine, uzimajući u obzir nagomilano znanje, budući da su fenomen reverzne transkripcije nezavisno otkrili Howard Temin i David Baltimore: otkriven je enzim - reverzna transkriptaza, koji je odgovoran za implementaciju reverzne transkripcije - formiranje dvolančane DNK na jednolančanoj RNA šabloni, koja se javlja kod onkogenih virusa. Treba napomenuti da stroga nužnost protoka genetskih informacija od nukleinskih kiselina do proteina i dalje ostaje osnova molekularne biologije.

Godine 1957. Aleksandar Sergejevič Spirin, zajedno sa Andrejem Nikolajevičem Belozerskim, pokazao je da, uprkos značajnim razlikama u nukleotidnom sastavu DNK od različitih organizama, sastav ukupne RNK je sličan. Na osnovu ovih podataka došli su do senzacionalnog zaključka da ukupna RNK ćelije ne može biti nosilac genetske informacije od DNK do proteina, jer joj po svom sastavu ne odgovara. Istovremeno su primijetili da postoji manji dio RNK, koji po svom nukleotidnom sastavu u potpunosti odgovara DNK i koji može biti pravi nosilac genetske informacije od DNK do proteina. Kao rezultat toga, oni su predvidjeli postojanje relativno malih molekula RNK, koji su po strukturi analogni pojedinačnim dijelovima DNK i djeluju kao posrednici u prijenosu genetskih informacija sadržanih u DNK do ribozoma, gdje se sintetiziraju proteinski molekuli koristeći te informacije. Godine 1961. (S. Brenner, F. Jacob, M. Meselson s jedne strane i F. Gros, Francois Jacob i Jacques Monod su prvi dobili eksperimentalnu potvrdu postojanja takvih molekula - informacijske (matrične) RNK. istovremeno su razvili koncept i model funkcionalnih jedinica DNK - operona, koji je omogućio da se tačno objasni kako se vrši regulacija ekspresije gena kod prokariota. Proučavanje mehanizama biosinteze proteina i principa strukturne Organizacija i rad molekularnih mašina - ribozoma - omogućili su da se formuliše postulat koji opisuje kretanje genetskih informacija, nazvan centralna dogma molekularne biologije: DNK - mRNA je protein.

Godine 1961. i u narednih nekoliko godina, Heinrich Mattei i Marshall Nirenberg, a zatim Har Korana i Robert Holley, izveli su nekoliko radova na dešifriranju genetskog koda, kao rezultat toga je uspostavljena direktna veza između strukture DNK i sintetiziranih proteina. i nukleotidna sekvenca koja određuje skup aminokiselina u proteinu. Dobijeni su i podaci o univerzalnosti genetskog koda. Otkrića su bila obilježena nobelova nagrada 1968.

Za razvoj modernih ideja o funkcijama RNK, otkriće nekodirajuće RNK, napravljeno na osnovu rezultata rada Aleksandra Sergejeviča Spirina zajedno s Andrejem Nikolajevičem Belozerskim 1958., Charlesom Brennerom sa koautorima i Saulom Spiegelman 1961. bio je odlučujući. Ova vrsta RNK čini najveći dio ćelijske RNK. Ribosomalne RNK su prvenstveno nekodirajuće.

Metode za kultivaciju i hibridizaciju životinjskih ćelija dobile su ozbiljan razvoj. Godine 1963. François Jacob i Sydney Brenner formulirali su ideju replikona, niza gena koji se inherentno repliciraju koji objašnjava važne aspekte regulacije replikacije gena.

Godine 1967., u laboratoriji A. S. Spirina, po prvi put je pokazano da oblik kompaktno presavijene RNK određuje morfologiju ribosomske čestice.

1968. došlo je do značajnog fundamentalnog otkrića. Okazaki je, nakon što je otkrio fragmente DNK zaostalog lanca u proučavanju procesa replikacije, nazvao Okazakijeve fragmente po njoj, razjasnio mehanizam replikacije DNK.

Godine 1970. Howard Temin i David Baltimore su nezavisno napravili značajno otkriće: otkriven je enzim - reverzna transkriptaza, koja je odgovorna za implementaciju reverzne transkripcije - formiranje dvolančane DNK na jednolančanoj RNA šabloni, koja se javlja u onkogeni virusi koji sadrže RNK.

Još jedno važno dostignuće molekularne biologije bilo je objašnjenje mehanizma mutacija na molekularnom nivou. Kao rezultat niza studija ustanovljene su glavne vrste mutacija: duplikacije, inverzije, delecije, translokacije i transpozicije. To je omogućilo razmatranje evolucijskih promjena sa stanovišta genskih procesa i omogućilo razvoj teorije molekularnih satova koja se koristi u filogeniji.

Početkom 1970-ih formulisani su osnovni principi funkcionisanja nukleinskih kiselina i proteina u živom organizmu. Utvrđeno je da se proteini i nukleinske kiseline u tijelu sintetiziraju prema matričnom mehanizmu, matrični molekul nosi šifriranu informaciju o slijedu aminokiselina (u proteinu) ili nukleotida (u nukleinskoj kiselini). Prilikom replikacije (udvostručavanja DNK) ili transkripcije (sinteza mRNA), DNK služi kao takva matrica, prilikom translacije (sinteze proteina) ili reverzne transkripcije - mRNA.

Tako su stvoreni teorijski preduslovi za razvoj primenjenih oblasti molekularne biologije, posebno genetskog inženjeringa. 1972. Paul Berg, Herbert Bauer i Stanley Cohen razvili su tehnologiju molekularnog kloniranja. Tada su prvi dobili rekombinantnu DNK in vitro. Ovi izvanredni eksperimenti postavili su temelje genetskog inženjeringa, a ova godina se smatra datumom rođenja ovog naučnog pravca.

Godine 1977. Frederick Sanger i nezavisno Allan Maxum i Walter Gilbert razvili su razne metode određivanje primarne strukture (sekvenciranja) DNK. Sangerova metoda, takozvana metoda prekida lanca, je osnova moderne metode sekvenciranja. Princip sekvenciranja zasniva se na upotrebi obeleženih baza koje deluju kao terminatori u reakciji cikličnog sekvenciranja. Ova metoda je postala široko rasprostranjena zbog mogućnosti brzog provođenja analize.

1976 - Frederik. Sanger je dešifrirao nukleotidnu sekvencu DNK faga φΧ174 dužine 5375 parova nukleotida.

1981 - Anemija srpastih ćelija postala je prva genetska bolest koja je dijagnostikovana DNK testiranjem.

1982-1983 otkriće katalitičke funkcije RNK u američkim laboratorijama T. Čeka i S. Altmana promijenilo je postojeće ideje o isključivoj ulozi proteina. Po analogiji sa katalitičkim proteinima - enzimima, katalitičke RNK su nazvane ribozimima.

1987. Keri Mullez otkrio je lančanu reakciju polimeraze, zahvaljujući kojoj je moguće umjetno značajno povećati broj molekula DNK u otopini za daljnji rad. Danas je to jedna od najvažnijih metoda molekularne biologije koja se koristi u proučavanju nasljednih i virusnih bolesti, u proučavanju gena i u genetskoj identifikaciji i srodstvu itd.

1990. godine, u isto vrijeme, tri grupe naučnika objavile su metodu koja je omogućila brzo dobijanje sintetičkih funkcionalno aktivnih RNK ​​u laboratoriji (vještački ribozimi ili molekuli koji stupaju u interakciju s različitim ligandima - aptamerima). Ova metoda se zove "evolucija in vitro". I ubrzo nakon toga, 1991-1993. godine u laboratoriji A.B. Četverina je eksperimentalno pokazala mogućnost postojanja, rasta i amplifikacije molekula RNK u obliku kolonija na čvrstim podlogama.

1998. godine, gotovo istovremeno, Craig Mello i Andrew Fire opisali su mehanizam koji je ranije uočen u genskim eksperimentima s bakterijama i cvijećem. RNA interferencija, u kojoj mali dvolančani RNA molekul dovodi do specifične supresije ekspresije gena.

Otkriće mehanizma interferencije RNK je od velike važnosti. praktična vrijednost za savremenu molekularnu biologiju. Ovaj fenomen se naširoko koristi u naučnim eksperimentima kao sredstvo za "gašenje", odnosno suzbijanje ekspresije pojedinačnih gena. Posebno je zanimljiva činjenica da ova metoda omogućava reverzibilnu (privremenu) supresiju aktivnosti proučavanih gena. U toku su istraživanja kako bi se ovaj fenomen primijenio u liječenju virusnih, neoplastičnih, degenerativnih i metaboličkih bolesti. Treba napomenuti da su 2002. godine otkriveni mutanti polio virusa koji mogu izbjeći interferenciju RNK, tako da je potrebno više mukotrpnog rada da se razvije istinski efikasne metode tretman zasnovan na ovom fenomenu.

U periodu 1999-2001, nekoliko grupa istraživača utvrdilo je strukturu bakterijskog ribozoma sa rezolucijom od 5,5 do 2,4 angstroma.

Stavka

Dostignuća molekularne biologije u poznavanju žive prirode teško se mogu precijeniti. Veliki uspjeh postignut je zahvaljujući uspješnom istraživačkom konceptu: složeni biološki procesi se razmatraju sa stanovišta pojedinačnih molekularnih sistema, što omogućava primjenu preciznih fizičko-hemijskih metoda istraživanja. U ovu oblast nauke privukla je i mnoge velikane iz srodnih oblasti: hemije, fizike, citologije, virologije, što je takođe blagotvorno uticalo na obim i brzinu razvoja naučnih saznanja u ovoj oblasti. Tako značajna otkrića kao što su određivanje strukture DNK, dešifriranje genetskog koda i umjetno usmjerena modifikacija genoma omogućila su bolje razumijevanje specifičnosti razvojnih procesa organizama i uspješno rješavanje brojnih značajnih fundamentalnih i primijenjenih znanstvenih , medicinski i društveni zadaci, koji su donedavno smatrani nerešivim.

Predmet izučavanja molekularne biologije su uglavnom proteini, nukleinske kiseline i molekularni kompleksi (molekularne mašine) zasnovani na njima i procesi u kojima učestvuju.

Nukleinske kiseline su linearni polimeri koji se sastoje od nukleotidnih jedinica (spojina petočlanog šećera sa fosfatnom grupom na petom atomu ciklusa i jedne od četiri azotne baze) međusobno povezanih esterskom vezom fosfatnih grupa. Dakle, nukleinska kiselina je pentoza fosfatni polimer sa azotnim bazama kao bočnim supstituentima. Hemijski sastav RNK lanac se razlikuje od DNK po tome što se prvi sastoji od petočlanog ciklusa riboze ugljikohidrata, dok se drugi sastoji od dehidroksiliranog derivata riboze - deoksiriboze. Istovremeno, ovi molekuli se dramatično razlikuju u prostoru, jer je RNK fleksibilna jednolančana molekula, dok je DNK dvolančana molekula.

Proteini su linearni polimeri, koji su lanci alfa-amino kiselina međusobno povezanih peptidnom vezom, pa otuda i njihov drugi naziv - polipeptidi. Sastav prirodnih proteina uključuje mnogo različitih jedinica aminokiselina - kod ljudi do 20 -, što određuje širok spektar funkcionalnih svojstava ovih molekula. Ovi ili drugi proteini su uključeni u gotovo svaki proces u tijelu i obavljaju mnoge zadatke: igraju ulogu ćelijskih građevinski materijal, obezbeđuju transport supstanci i jona, katalizuju hemijske reakcije, ova lista je veoma duga. Proteini formiraju stabilne molekularne konformacije različitih nivoa organizacije (sekundarne i tercijarne strukture) i molekularne komplekse, što dodatno proširuje njihovu funkcionalnost. Ovi molekuli mogu imati visoku specifičnost za obavljanje određenih zadataka zbog formiranja složene prostorne globularne strukture. Širok izbor proteina osigurava stalno interesovanje naučnika za ovu vrstu molekula.

Moderne ideje o predmetu molekularne biologije zasnovane su na generalizaciji koju je 1958. godine prvi iznio Francis Crick kao središnju dogmu molekularne biologije. Njegova suština bila je tvrdnja da genetske informacije u živim organizmima prolaze kroz strogo određene faze implementacije: kopiranje sa DNK na DNK na ulazu naslijeđa, sa DNK na RNK, a zatim sa RNK na protein, a obrnuti prijelaz nije izvodljiv. Ova tvrdnja je bila tačna samo djelimično, pa je naknadno korigirana središnja dogma s obzirom na novootkrivene podatke.

U ovom trenutku postoji nekoliko načina implementacije genetskog materijala, koji predstavljaju različite sekvence za implementaciju tri tipa postojanja genetske informacije: DNK, RNK i protein. U devet mogućih načina realizacije razlikuju se tri grupe: to su tri opšte transformacije (opće), koje se normalno odvijaju u većini živih organizama; tri posebne transformacije (specijalne), provedene u nekim virusima ili u posebnim laboratorijskim uvjetima; tri nepoznate transformacije (nepoznato), čija se implementacija smatra nemogućom.

Uobičajene transformacije uključuju sljedeće načine implementacije genetskog koda: DNK→DNK (replikacija), DNK→RNA (transkripcija), RNA→protein (translacija).

Da bi izvršili prijenos nasljednih osobina, roditelji trebaju prenijeti potpuni molekul DNK svojim potomcima. Proces kojim se može sintetizirati tačna kopija originalne DNK, a samim tim i prenijeti genetski materijal, naziva se replikacija. Izvode ga posebni proteini koji razmrsavaju molekul (ispravljaju njegov dio), odmotavaju dvostruku spiralu i, koristeći DNK polimerazu, stvaraju tačnu kopiju originalne DNK molekule.

Da bi se osigurao život ćelije, ona se mora stalno pozivati ​​na genetski kod ugrađen u dvostruku spiralu DNK. Međutim, ova molekula je prevelika i nespretna da bi se koristila kao direktan izvor genetskog materijala za kontinuiranu sintezu proteina. Stoga, u toku implementacije informacija ugrađenih u DNK, postoji međufaza: sinteza mRNA, koja je mali jednolančani molekul komplementaran određenom segmentu DNK koji kodira određeni protein. Proces transkripcije osiguravaju RNA polimeraza i transkripcijski faktori. Rezultirajuća molekula se zatim može lako isporučiti u dio ćelije odgovoran za sintezu proteina - ribosom.

Nakon što RNK uđe u ribozom, počinje završna faza realizacije genetske informacije. U ovom slučaju, ribosom čita genetski kod iz mRNA u tripletima zvanim kodoni i sintetiše odgovarajući protein na osnovu primljenih informacija.

U toku posebnih transformacija genetski kod se realizuje po šemi RNA → RNA (replikacija), RNA → DNK (reverzna transkripcija), DNK → protein (direktna translacija). Replikacija ovog tipa ostvaruje se kod mnogih virusa, gdje je provodi enzim RNA-zavisna RNA polimeraza. Slični enzimi se također nalaze u eukariotskim ćelijama, gdje su povezani s procesom utišavanja RNK. Reverzna transkripcija je pronađena kod retrovirusa, gdje je provodi enzim reverzna transkriptaza, au nekim slučajevima iu eukariotskim stanicama, na primjer, tokom telomerne sinteze. Prenos uživo se vrši samo u veštačkim uslovima u izolovanom sistemu van ćelije.

Bilo koja od tri moguća tranzicija genetske informacije sa proteina na protein, RNK ili DNK smatra se nemogućom. Slučaj djelovanja priona na proteine, uslijed čega nastaje sličan prion, uslovno bi se mogao pripisati tipu realizacije genetske informacije protein → protein. Međutim, formalno to nije tako, jer ne utiče na sekvencu aminokiselina u proteinu.

Istorija pojave pojma "centralna dogma" je zanimljiva. Budući da riječ dogma općenito označava izjavu koja ne podliježe sumnji, a sama riječ ima jasnu religijsku konotaciju, odabir je kao opis naučne činjenice nije sasvim legitiman. Prema riječima samog Francisa Cricka, to je bila njegova greška. Želio je da teoriji koja je iznesena da više značaja, da je razlikuje od pozadine drugih teorija i hipoteza; zašto je odlučio da upotrebi ovu veličanstvenu, po njegovom mišljenju, reč, ne shvatajući njeno pravo značenje. Ime se, međutim, zadržalo.

Molekularna biologija danas

Brzi razvoj molekularne biologije, stalni interes društva za dostignuća u ovoj oblasti i objektivan značaj istraživanja doveli su do pojave veliki broj glavni istraživački centri molekularne biologije širom svijeta. Među najvećima treba pomenuti: laboratoriju za molekularnu biologiju u Kembridžu, Kraljevski institut u Londonu - u UK; instituti za molekularnu biologiju u Parizu, Marseilleu i Strazburu, Pasteur institut - u Francuskoj; odsjeci za molekularnu biologiju na Univerzitetu Harvard i Tehnološkom institutu Massachusetts, Univerzitetu Berkeley, Kalifornijskom institutu za tehnologiju, Univerzitetu Rockefeller, Institutu za javno zdravlje u Bethesdi - u SAD; institute Max Planck, univerzitete u Getingenu i Minhenu, Centralni institut za molekularnu biologiju u Berlinu, institute u Jeni i Haleu - u Nemačkoj; Karolinska institut u Stokholmu, Švedska.

U Rusiji, vodeći centri u ovoj oblasti su Institut za molekularnu biologiju. Institut za molekularnu genetiku RAN, Institut za biologiju gena RAN, Institut za fizikohemijsku biologiju imena V.A. A. N. Belozersky Moskovski državni univerzitet. Institut za biohemiju M.V. Lomonosov. A.N. Bach RAS i Institut za proteine ​​RAS u Pushchinu.

Danas, polje interesovanja molekularnih biologa pokriva širok spektar fundamentalnih naučnih pitanja. Kao i prije, vodeću ulogu zauzima proučavanje strukture nukleinskih kiselina i biosinteze proteina, proučavanje strukture i funkcija različitih unutarćelijskih struktura i ćelijskih površina. Važna područja istraživanja su i proučavanje mehanizama prijema i prenosa signala, molekularnih mehanizama transporta jedinjenja unutar ćelije, a takođe i iz ćelije u spoljašnju sredinu i nazad. Među glavnim pravcima naučnih istraživanja u oblasti primenjene molekularne biologije, jedan od prioritetnih je problem nastanka i razvoja tumora. Takođe, veoma važna oblast, koju izučava sekcija molekularne biologije - molekularna genetika, je proučavanje molekularne osnove nastanka naslednih bolesti, i virusnih bolesti, kao što je AIDS, kao i razvoj metoda za njihovo prevencija i, eventualno, liječenje na nivou gena. Otkrića i razvoj molekularnih biologa u sudskoj medicini našla su široku primjenu. Pravu revoluciju na polju lične identifikacije napravili su 80-ih godina naučnici iz Rusije, SAD-a i Velike Britanije zahvaljujući razvoju i implementaciji metode „genomskog otiska prsta“ – identifikacije DNK u svakodnevnoj praksi. Istraživanja u ovoj oblasti traju do danas. savremenim metodama omogućavaju vam da identifikujete osobu sa vjerovatnoćom greške od jedne milijarde procenta. Već je aktivan razvoj projekta genetskog pasoša, koji će, kako se očekuje, značajno smanjiti stopu kriminala.

Metodologija

Danas molekularna biologija ima opsežan arsenal metoda za rješavanje najnaprednijih i najnaprednijih izazovni zadaci suočavaju sa naučnicima.

Jedna od najčešćih metoda u molekularnoj biologiji je gel elektroforeza, koji rješava problem odvajanja mješavine makromolekula po veličini ili naboju. Gotovo uvijek, nakon odvajanja makromolekula u gelu, koristi se blotting, metoda koja vam omogućuje prijenos makromolekula iz gela (sorb) na površinu membrane radi praktičnosti daljnjeg rada s njima, posebno hibridizacije. Hibridizacija - formiranje hibridne DNK iz dva lanca različite prirode - metoda koja igra važnu ulogu u fundamentalno istraživanje. Koristi se za određivanje komplementarni segmente u različitim DNK (DNK različite vrste), uz njegovu pomoć se traže novi geni, uz nju je otkrivena interferencija RNK, a njen princip je bio osnova genomskog otiska prsta.

Važnu ulogu u savremenoj praksi molekularno bioloških istraživanja igra metoda sekvenciranja - određivanje redoslijeda nukleotida u nukleinskim kiselinama i aminokiselina u proteinima.

Moderna molekularna biologija ne može se zamisliti bez metode lančane reakcije polimeraze (PCR). Zahvaljujući ovoj metodi, vrši se povećanje broja (amplifikacija) kopija određene sekvence DNK kako bi se iz jedne molekule dobila dovoljna količina tvari za daljnji rad s njom. Sličan rezultat postiže se i tehnologijom molekularnog kloniranja, u kojoj se u DNK bakterija (živih sistema) unosi tražena sekvenca nukleotida, nakon čega umnožavanje bakterija dovodi do željenog rezultata. Ovaj pristup je tehnički mnogo komplikovaniji, ali omogućava da se istovremeno dobije rezultat ekspresije proučavane sekvence nukleotida.

Također, metode ultracentrifugiranja se široko koriste u molekularno biološkim istraživanjima (za odvajanje makromolekula ( velike količine), ćelije, organele), metode elektronske i fluorescentne mikroskopije, spektrofotometrijske metode, analiza difrakcije rendgenskih zraka, autoradiografija itd.

Zahvaljujući tehnološkom napretku i naučno istraživanje u oblasti hemije, fizike, biologije i informatike savremena oprema omogućava izolaciju, proučavanje i promenu pojedinačnih gena i procesa u kojima su uključeni.