بیوشیمی و زیست شناسی مولکولی - کجا تحصیل کنیم؟ زیست شناسی مولکولی زیست شناسان مولکولی در پژوهش و آموزش

زیست شناسی مولکولی

علمی که با مطالعه اشیاء و منظومه های زیستی در سطحی نزدیک به سطح مولکولی و در برخی موارد رسیدن به این حد، شناخت ماهیت پدیده های زندگی را وظیفه خود قرار می دهد. هدف نهایی در این مورد، روشن کردن چگونگی و میزان تظاهرات مشخصه زندگی، مانند وراثت، تولیدمثل نوع خود، بیوسنتز پروتئین، تحریک پذیری، رشد و تکامل، ذخیره و انتقال اطلاعات، دگرگونی های انرژی، تحرک، و غیره، به دلیل ساختار، خواص و برهمکنش مولکول های مواد مهم بیولوژیکی، در درجه اول دو دسته اصلی بیوپلیمرهای با وزن مولکولی بالا هستند (به بیوپلیمرها مراجعه کنید). - پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک ویژگی بارز M. b. - مطالعه پدیده های زندگی بر روی اشیاء بی جان یا آنهایی که با ابتدایی ترین جلوه های زندگی مشخص می شوند. اینها تشکیلات بیولوژیکی از سطح سلولی و پایین تر هستند: اندامک های درون سلولی، مانند هسته های سلولی جدا شده، میتوکندری ها، ریبوزوم ها، کروموزوم ها، غشای سلولی. علاوه بر این - سیستم هایی که در مرز طبیعت جاندار و بی جان قرار دارند - ویروس ها از جمله باکتریوفاژها و پایان دادن به مولکول ها اجزای حیاتیماده زنده - اسیدهای نوکلئیک (به اسیدهای نوکلئیک مراجعه کنید) و پروتئین ها (به پروتئین ها مراجعه کنید).

MB. - یک رشته جدید از علوم طبیعی، که از نزدیک با حوزه های تحقیقاتی قدیمی مرتبط است، که توسط بیوشیمی (به بیوشیمی مراجعه کنید)، بیوفیزیک (به بیوفیزیک مراجعه کنید) و شیمی زیست آلی (به شیمی بیو ارگانیک) پوشش داده شده است. تمایز در اینجا تنها بر اساس در نظر گرفتن روش های مورد استفاده و ماهیت اساسی رویکردهای مورد استفاده امکان پذیر است.

پایه و اساس توسعه M. توسط علومی مانند ژنتیک، بیوشیمی، فیزیولوژی فرآیندهای ابتدایی و غیره گذاشته شد. با توجه به خاستگاه توسعه آن، M. b. ارتباط جدایی ناپذیری با ژنتیک مولکولی دارد (به ژنتیک مولکولی مراجعه کنید) , که همچنان بخش مهمی از بانکداری M. را تشکیل می دهد، اگرچه قبلاً تا حد زیادی به یک رشته مستقل تبدیل شده است. انزوای م. از بیوشیمی توسط ملاحظات زیر دیکته می شود. وظایف بیوشیمی عمدتاً به تعیین مشارکت مواد شیمیایی خاص در عملکردها و فرآیندهای بیولوژیکی خاص و روشن کردن ماهیت تبدیل آنها محدود می شود. نقش اصلی مربوط به اطلاعات در مورد واکنش پذیری و ویژگی های اصلی ساختار شیمیایی است که توسط معمول بیان می شود. فرمول شیمیایی. بنابراین، در اصل، توجه بر تحولات مؤثر بر ظرفیت اصلی متمرکز است پیوندهای شیمیایی. در همین حال، همانطور که توسط L. Pauling تاکید شد , در سیستم‌های بیولوژیکی و مظاهر فعالیت حیاتی، اهمیت اصلی نباید به پیوندهای اصلی- ظرفیتی که در یک مولکول عمل می‌کنند، بلکه به انواع مختلفی از پیوندهایی که برهمکنش‌های بین مولکولی را تعیین می‌کنند (الکترواستاتیک، واندروالس، پیوندهای هیدروژنی و غیره) باید داد. .

نتیجه نهایی یک مطالعه بیوشیمیایی را می توان به شکل سیستمی از معادلات شیمیایی نشان داد که معمولاً با نمایش آنها در یک صفحه، یعنی در دو بعد کاملاً خسته می شود. ویژگی بارز M. b. سه بعدی بودن آن است. جوهر M. b. M. Perutz آن را در تفسیر توابع بیولوژیکی از نظر ساختار مولکولی می داند. می توانیم بگوییم که اگر قبلاً هنگام مطالعه اشیاء بیولوژیکی ، لازم بود به سؤال "چه" ، یعنی چه موادی وجود دارد و به سؤال "کجا" - در کدام بافت ها و اندام ها پاسخ داده شود ، پس M. b. این وظیفه خود را بر این می گذارد که با آموختن ماهیت نقش و مشارکت کل ساختار مولکول، پاسخ به سؤال "چگونه"، و به سوالات "چرا" و "برای چه"، پس از فهمیدن، در مورد از یک سو، ارتباط بین خواص مولکول (باز هم، در درجه اول پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک) و عملکردهایی که انجام می دهد و از سوی دیگر، نقش چنین عملکردهای فردی در مجموعه کلی تظاهرات فعالیت حیاتی.

آرایش متقابل اتم ها و گروه بندی آنها در ساختار کلی ماکرومولکول، روابط فضایی آنها نقش تعیین کننده ای پیدا می کند. این امر هم در مورد اجزای مجزا، هم برای پیکربندی کلی مولکول به عنوان یک کل صدق می کند. در نتیجه ظهور یک ساختار حجمی کاملاً تعیین شده است که مولکول های بیوپلیمر آن خواص را به دست می آورند و به همین دلیل می توانند به عنوان پایه مادی توابع بیولوژیکی عمل کنند. این اصل رویکرد به مطالعه زندگی، بارزترین و بارزترین ویژگی M. b.

مرجع تاریخیاهمیت فراوان مطالعه مسائل بیولوژیکی در سطح مولکولی توسط I. P. Pavlov پیش بینی شده بود , که در مورد آخرین مرحله در علم زندگی صحبت کرد - فیزیولوژی مولکول زنده. همان اصطلاح "M. ب." اولین بار در زبان انگلیسی استفاده شد. دانشمندان W. Astbury در کاربرد تحقیقات مربوط به روشن کردن رابطه بین ساختار مولکولی و فیزیکی و خواص بیولوژیکیپروتئین های فیبریلار (فیبری) مانند کلاژن، فیبرین خون یا پروتئین های ماهیچه ای انقباضی. به طور گسترده از اصطلاح "M. ب." فولاد از اوایل دهه 1950. قرن بیستم

ظهور م. به عنوان یک علم بالغ، مرسوم است که به سال 1953 اشاره کنیم، زمانی که J. Watson و F. Crick در کمبریج (بریتانیا) ساختار سه بعدی اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) را کشف کردند. این امر باعث شد تا بتوان در مورد چگونگی تعیین جزئیات این ساختار عملکردهای بیولوژیکی DNA به عنوان یک حامل مادی اطلاعات ارثی صحبت کرد. در اصل، این نقش DNA کمی زودتر (1944) در نتیجه کار ژنتیک آمریکایی O. T. Avery و همکارانش شناخته شد (به ژنتیک مولکولی مراجعه کنید)، اما مشخص نبود تا چه حد. عملکرد داده شدهبه ساختار مولکولی DNA بستگی دارد. این امر تنها پس از آن امکان پذیر شد که آزمایشگاه های W. L. Bragg، J. Bernal و دیگران اصول جدیدی را برای تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس ایجاد کردند، که استفاده از این روش را برای دانش دقیق از ساختار فضایی ماکرومولکول های پروتئین و اسیدهای نوکلئیک تضمین کرد.

سطوح سازمان مولکولیدر سال 1957، J. Kendrew ساختار سه بعدی Myoglobin a را ایجاد کرد , و در سالهای بعد، این کار توسط M. Perutz در رابطه با هموگلوبین a انجام شد. ایده هایی در مورد سطوح مختلف سازمان فضایی ماکرومولکول ها فرموله شد. ساختار اولیه دنباله ای از واحدهای منفرد (مونومر) در زنجیره مولکول پلیمر حاصل است. برای پروتئین ها، مونومرها اسیدهای آمینه هستند. , برای اسیدهای نوکلئیک - نوکلئوتیدها. یک مولکول خطی و رشته ای از یک پلیمر زیستی، در نتیجه وقوع پیوندهای هیدروژنی، این توانایی را دارد که به روشی خاص در فضا قرار گیرد، به عنوان مثال، در مورد پروتئین ها، همانطور که توسط L. Pauling نشان داده شده است، می تواند طول بکشد. به شکل مارپیچ به این ساختار ثانویه می گویند. ساختار سوم به زمانی گفته می شود که مولکولی که دارای ساختار ثانویه است، بیشتر به هر طریقی تا می شود و فضای سه بعدی را پر می کند. در نهایت، مولکول‌هایی که ساختار سه‌بعدی دارند، می‌توانند وارد برهمکنش شوند، به طور منظم در فضای نسبت به یکدیگر قرار گرفته و ساختاری را تشکیل دهند که به عنوان ساختار چهارتایی تعیین می‌شود. اجزای منفرد آن معمولاً به عنوان زیر واحد نامیده می شوند.

اکثر مثال خوباینکه چگونه ساختار سه بعدی مولکولی عملکردهای بیولوژیکی مولکول را تعیین می کند DNA است. ساختار یک مارپیچ دوتایی دارد: دو رشته که در جهت مخالف متقابل (ضد موازی) در حال اجرا هستند، یکی به دور دیگری می‌پیچد و یک مارپیچ دوتایی را با آرایش مکمل‌های متقابل پایه‌ها تشکیل می‌دهد، یعنی در مقابل یک پایه معین از یک زنجیره وجود دارد. همیشه چنین پایه ای است که بهترین راهتشکیل پیوندهای هیدروژنی را فراهم می کند: آدپین (A) جفتی با تیمین (T)، گوانین (G) - با سیتوزین (C) تشکیل می دهد. این ساختار ایجاد می کند شرایط بهینهبرای مهمترین عملکردهای بیولوژیکی DNA: تکثیر کمی اطلاعات ارثی در فرآیند تقسیم سلولی در حالی که تغییر کیفی این جریان اطلاعات ژنتیکی حفظ می شود. هنگامی که یک سلول تقسیم می شود، رشته های مارپیچ دوگانه DNA، که به عنوان یک الگو یا الگو عمل می کند، باز می شوند و روی هر یک از آنها، تحت تأثیر آنزیم ها، یک رشته جدید مکمل سنتز می شود. در نتیجه، دو مولکول دختر کاملاً یکسان از یک مولکول DNA والدین به دست می‌آیند (به سلول، میتوز مراجعه کنید).

به طور مشابه، در مورد هموگلوبین، مشخص شد که عملکرد بیولوژیکی آن - توانایی اتصال برگشت پذیر اکسیژن در ریه ها و سپس دادن آن به بافت ها - ارتباط نزدیکی با ویژگی های ساختار سه بعدی هموگلوبین و تغییرات آن در فرآیند اجرای نقش فیزیولوژیکی آن هنگام اتصال و تفکیک O 2، تغییرات فضایی در ترکیب مولکول هموگلوبین رخ می دهد که منجر به تغییر میل ترکیبی اتم های آهن موجود در آن برای اکسیژن می شود. تغییر در اندازه مولکول هموگلوبین، شبیه تغییرات در حجم قفسه سینههنگام تنفس، اجازه داده شد که هموگلوبین را "ریه های مولکولی" بنامیم.

یکی از مهمترین ویژگی های اشیاء زنده توانایی آنها در تنظیم دقیق تمام مظاهر فعالیت حیاتی است. سهم عمده م. اکتشافات علمی را باید کشف یک مکانیسم تنظیمی جدید و قبلا ناشناخته در نظر گرفت که به آن اثر آلوستریک گفته می شود. این در توانایی مواد با وزن مولکولی کم نهفته است - به اصطلاح. لیگاندها - برای اصلاح عملکردهای بیولوژیکی خاص ماکرومولکول ها، عمدتاً پروتئین های کاتالیزوری - آنزیم ها، هموگلوبین، پروتئین های گیرنده در ساخت غشاهای بیولوژیکی (به غشاهای بیولوژیکی مراجعه کنید)، در انتقال سیناپسی (به سیناپس ها مراجعه کنید) و غیره.

سه جریان زندهدر پرتو ایده های م. مجموع پدیده‌های حیات را می‌توان حاصل ترکیبی از سه جریان دانست: جریان ماده که در پدیده‌های متابولیسم، یعنی همسان‌سازی و تلفیق نمود پیدا می‌کند. جریان انرژی که نیروی محرکه همه مظاهر زندگی است. و جریان اطلاعات، نه تنها در تمام انواع فرآیندهای رشد و وجود هر موجود زنده، بلکه در یک سری از نسل های متوالی نیز نفوذ می کند. این ایده جریان اطلاعات است که با توسعه مواد زیستی وارد دکترین دنیای زنده شده است که اثر خاص و منحصر به فرد خود را بر روی آن به جا می گذارد.

مهمترین دستاوردهای زیست شناسی مولکولی.سرعت، گستره و عمق نفوذ M. پیشرفت در درک مسائل اساسی مطالعه طبیعت زنده به درستی با تأثیر نظریه کوانتومی بر توسعه فیزیک اتمی مقایسه می شود. دو شرایط ذاتی مرتبط این تأثیر انقلابی را تعیین کردند. از یک سو، کشف امکان مطالعه مهم ترین مظاهر فعالیت حیاتی در ساده ترین شرایط، نزدیک شدن به نوع آزمایش های شیمیایی و فیزیکی، نقش تعیین کننده ای داشت. از سوی دیگر، در نتیجه این شرایط، مشارکت سریع تعداد قابل توجهی از نمایندگان علوم دقیق - فیزیکدانان، شیمیدانان، بلورشناسان، و سپس ریاضیدانان - در توسعه مسائل بیولوژیکی وجود داشت. در مجموع، این شرایط سرعت غیرعادی سریع توسعه M.b را تعیین کرد، تعداد و اهمیت موفقیت های آن را که تنها در دو دهه به دست آمد. در اینجا لیست کاملی از این دستاوردها وجود ندارد: افشای ساختار و مکانیسم عملکرد بیولوژیکی DNA، همه انواع RNA و ریبوزوم ها (به ریبوزوم ها مراجعه کنید) , افشای کد ژنتیکی (به کد ژنتیکی مراجعه کنید) ; کشف رونویسی معکوس (نگاه کنید به رونویسی) , یعنی سنتز DNA بر روی یک الگوی RNA؛ مطالعه مکانیسم های عملکرد رنگدانه های تنفسی؛ کشف یک ساختار سه بعدی و نقش عملکردی آن در عملکرد آنزیم ها (به آنزیم ها مراجعه کنید) , اصل سنتز ماتریکس و مکانیسم های بیوسنتز پروتئین؛ افشای ساختار ویروس ها (به ویروس ها مراجعه کنید) و مکانیسم های تکثیر آنها، ساختار اولیه و تا حدی فضایی آنتی بادی ها. جداسازی ژن های فردی , سنتز ژن شیمیایی و سپس بیولوژیکی (آنزیمی)، از جمله انسان، خارج از سلول (در شرایط آزمایشگاهی). انتقال ژن از یک ارگانیسم به موجود دیگر، از جمله به سلول های انسانی؛ رمزگشایی سریع ساختار شیمیایی تعداد فزاینده ای از پروتئین های منفرد، عمدتا آنزیم ها، و همچنین اسیدهای نوکلئیک. کشف پدیده های "خودآرایی" برخی از اشیاء بیولوژیکی با پیچیدگی روزافزون، از مولکول های اسید نوکلئیک شروع می شود و به آنزیم های چند جزئی، ویروس ها، ریبوزوم ها و غیره می رسد. توضیح اصول آلوستریک و سایر اصول اساسی تنظیم عملکردها و فرآیندهای بیولوژیکی.

تقلیل گرایی و ادغام. MB. مرحله نهایی آن جهت در مطالعه اشیاء زنده است که به عنوان "تقلیل گرایی" تعیین می شود، یعنی میل به کاهش عملکردهای پیچیده حیات به پدیده هایی که در سطح مولکولی رخ می دهند و بنابراین برای مطالعه با روش های فیزیک و شیمی قابل دسترسی است. . به M. b. موفقیت ها گواه اثربخشی این رویکرد است. در عین حال باید در نظر داشت که در شرایط طبیعی در یک سلول، بافت، اندام و کل ارگانیسم، با سیستم هایی با پیچیدگی فزاینده سروکار داریم. چنین سیستم هایی از اجزای سطح پایین تر از طریق ادغام منظم آنها در کل ها، به دست آوردن یک سازمان ساختاری و عملکردی و داشتن ویژگی های جدید تشکیل می شوند. بنابراین، همانطور که دانش الگوهای موجود برای افشا در سطوح مولکولی و مجاور به تفصیل است، قبل از M. b. وظیفه درک مکانیسم های ادغام به عنوان خط توسعه بیشتر در مطالعه پدیده های زندگی مطرح می شود. نقطه شروع در اینجا مطالعه نیروهای برهمکنش های بین مولکولی - پیوندهای هیدروژنی، واندروالس، نیروهای الکترواستاتیکی و غیره است. آنها با ترکیب و آرایش فضایی آنها آنچه را می توان به عنوان "اطلاعات یکپارچه" نامگذاری کرد، تشکیل می دهد. باید به عنوان یکی از بخش های اصلی جریان اطلاعاتی که قبلاً ذکر شد در نظر گرفته شود. در منطقه م. نمونه هایی از ادغام می توانند پدیده های خودآرایی سازندهای پیچیده از مخلوطی از اجزای سازنده آنها باشند. این شامل، برای مثال، تشکیل پروتئین‌های چند جزئی از زیرواحدهای آنها، تشکیل ویروس‌ها از بخش‌های تشکیل‌دهنده آنها - پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک، بازسازی ساختار اصلی ریبوزوم‌ها پس از جداسازی پروتئین و اجزای هسته‌ای آنها و غیره است. مطالعه این پدیده‌ها ارتباط مستقیمی با دانش پدیده‌های اصلی "تشخیص" مولکول‌های بیوپلیمر دارد. نکته این است که دریابیم چه ترکیبی از اسیدهای آمینه - در مولکول های پروتئین یا نوکلئوتیدها - در اسیدهای نوکلئیک با یکدیگر در طی فرآیندهای ارتباط مولکول های منفرد با تشکیل مجتمع هایی با یک ترکیب و ساختار کاملاً خاص و از پیش تعیین شده تعامل دارند. اینها شامل فرآیندهای تشکیل پروتئین های پیچیده از زیر واحدهای آنها می شود. علاوه بر این، تعامل انتخابی بین مولکول های اسید نوکلئیک، به عنوان مثال، انتقال و ماتریس (در این مورد، کشف کد ژنتیکی اطلاعات ما را به طور قابل توجهی گسترش داده است). در نهایت، این تشکیل بسیاری از انواع ساختارها (به عنوان مثال، ریبوزوم ها، ویروس ها، کروموزوم ها) است که در آن پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک شرکت می کنند. افشای الگوهای مرتبط، دانش "زبان" زیربنای این تعاملات، یکی از موارد است. مناطق بحرانی M. b. هنوز در انتظار توسعه آن است. این منطقه به عنوان یکی از مشکلات اساسی کل زیست کره محسوب می شود.

مسائل زیست شناسی مولکولی.همراه با وظایف مهم مشخص شده، M. (دانش قوانین "تشخیص"، خود مونتاژ و ادغام) جهت واقعی جستجوی علمی برای آینده نزدیک، توسعه روش هایی است که امکان رمزگشایی ساختار، و سپس سازماندهی فضایی و سه بعدی مولکولی بالا را فراهم می کند. اسیدهای نوکلئیک. این در حال حاضر با توجه به طرح کلی ساختار سه بعدی DNA (مارپیچ دوگانه)، اما بدون دانش دقیق از ساختار اولیه آن به دست آمده است. پیشرفت سریع در توسعه روش های تحلیلی به ما این امکان را می دهد که با اطمینان انتظار دستیابی به این اهداف را در سال های آینده داشته باشیم. در اینجا، البته، سهم اصلی از نمایندگان علوم مرتبط، در درجه اول فیزیک و شیمی است. همه مهم ترین روش هایی که استفاده از آنها ظهور و موفقیت M.b را تضمین می کرد، توسط فیزیکدانان پیشنهاد و توسعه داده شد (اولتراسانتریفیوژ، تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی، رزونانس مغناطیسی هسته ای و غیره). تقریباً تمام رویکردهای تجربی فیزیکی جدید (به عنوان مثال، استفاده از رایانه، سنکروترون، یا برمسترالونگ، تابش، فناوری لیزر، و غیره) فرصت‌های جدیدی را برای مطالعه عمیق مسائل M.b باز می‌کنند. از جمله مهمترین کارهایی که ماهیت عملی دارند، که پاسخ آن از M.b انتظار می رود، در وهله اول مشکل پایه مولکولی رشد بدخیم است، سپس - راههای پیشگیری و شاید غلبه بر بیماریهای ارثی - " بیماری های مولکولی" (به بیماری های مولکولی مراجعه کنید). روشن شدن اساس مولکولی کاتالیز بیولوژیکی، به عنوان مثال، عمل آنزیم ها از اهمیت زیادی برخوردار خواهد بود. از جمله مهمترین روندهای مدرن MB. باید شامل تمایل به رمزگشایی مکانیسم های مولکولی عملکرد هورمون ها باشد (به هورمون ها مراجعه کنید) , مواد سمی و دارویی و همچنین برای یافتن جزئیات ساختار مولکولی و عملکرد چنین ساختارهای سلولی مانند غشاهای بیولوژیکی که در تنظیم فرآیندهای نفوذ و انتقال مواد دخیل هستند. اهداف دورتر M. b. - آگاهی از ماهیت فرآیندهای عصبی، مکانیسم های حافظه (رجوع کنید به حافظه)، و غیره. یکی از بخش های مهم در حال ظهور M. b. - باصطلاح. مهندسی ژنتیک، که وظیفه خود را عملیات هدفمند دستگاه ژنتیکی (ژنوم) موجودات زنده، از میکروب ها و پایین تر (تک سلولی) و پایان دادن به انسان (در مورد دوم، در درجه اول به منظور درمان ریشه ای بیماری های ارثی (نگاه کنید به. بیماری های ارثی) و اصلاح نقایص ژنتیکی). مداخلات گسترده تر در زمینه ژنتیکی انسان تنها در آینده ای کم و بیش دور قابل بحث است، زیرا در این مورد موانع جدی، چه فنی و چه اساسی، به وجود می آیند. در مورد میکروب ها، گیاهان، و ممکن است، و صفحه - x. برای حیوانات، چنین چشم اندازهایی بسیار دلگرم کننده است (به عنوان مثال، به دست آوردن انواع گیاهان کشت شده که دارای دستگاهی برای تثبیت نیتروژن از هوا هستند و نیازی به کود ندارند). آنها بر اساس موفقیت هایی هستند که قبلاً به دست آمده است: جداسازی و سنتز ژن ها، انتقال ژن ها از یک موجود زنده به موجود دیگر، استفاده از کشت سلولی انبوه به عنوان تولید کننده مواد مهم اقتصادی یا پزشکی.

سازمان تحقیقات در زیست شناسی مولکولی.رشد سریع م. منجر به پیدایش تعداد زیادی از مراکز تحقیقاتی تخصصی شد. تعداد آنها به سرعت در حال افزایش است. بزرگترین: در انگلستان - آزمایشگاه بیولوژی مولکولی در کمبریج، موسسه سلطنتی در لندن. در فرانسه - موسسات زیست شناسی مولکولی در پاریس، مارسی، استراسبورگ، انستیتو پاستور؛ در ایالات متحده آمریکا - بخش های M. b. در دانشگاه ها و موسسات بوستون (دانشگاه هاروارد، موسسه فناوری ماساچوست)، سانفرانسیسکو (برکلی)، لس آنجلس (موسسه فناوری کالیفرنیا)، نیویورک (دانشگاه راکفلر)، موسسات بهداشتی در بتسدا و غیره؛ در آلمان - موسسات ماکس پلانک، دانشگاه‌های گوتینگن و مونیخ. در سوئد، موسسه کارولینسکا در استکهلم. در GDR - موسسه مرکزی بیولوژی مولکولی در برلین، موسسات در ینا و هاله. در مجارستان - مرکز بیولوژیکی در Szeged. در اتحاد جماهیر شوروی اولین مؤسسه تخصصی M. در سال 1957 در مسکو در سیستم آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی ایجاد شد (نگاه کنید به. ); سپس موارد زیر تشکیل شد: مؤسسه شیمی بیورگانیک آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی در مسکو، مؤسسه پروتئین در پوشچینو، بخش بیولوژیکی در مؤسسه انرژی اتمی (مسکو) و بخش های M. b. در مؤسسه‌های آکادمی علوم شعبه سیبری در نووسیبیرسک، آزمایشگاه بین‌بخشی شیمی بیورگانیک دانشگاه دولتی مسکو، بخش (بعدها مؤسسه) زیست‌شناسی مولکولی و ژنتیک آکادمی علوم SSR اوکراین در کیف ; کار قابل توجهی روی M. b. در مؤسسه ترکیبات ماکرومولکولی در لنینگراد، در تعدادی از بخش ها و آزمایشگاه های آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی و سایر بخش ها انجام می شود.

همراه با مراکز تحقیقاتی فردی، سازمان هایی در مقیاس وسیع تری به وجود آمدند. در اروپای غربی، سازمان اروپایی برای ام. (EMBO)، که در آن بیش از 10 کشور شرکت می کنند. در اتحاد جماهیر شوروی، در سال 1966، در مؤسسه بیولوژی مولکولی، یک شورای علمی در مورد M. B. تأسیس شد که مرکز هماهنگ کننده و سازماندهی در این زمینه دانش است. او مجموعه گسترده ای از تک نگاری ها را در مورد مهم ترین بخش های M. B منتشر کرد، "مدارس زمستانی" در M. B. به طور منظم سازماندهی می شود، کنفرانس ها و سمپوزیوم هایی در این زمینه برگزار می شود. مسائل موضوعی MB. در آینده، توصیه های علمی در مورد M. در آکادمی علوم پزشکی اتحاد جماهیر شوروی و بسیاری از آکادمی های علوم جمهوری خلق شدند. مجله Molecular Biology از سال 1966 (6 شماره در سال) منتشر می شود.

برای مدت کوتاهی در اتحاد جماهیر شوروی، گروه قابل توجهی از محققان در زمینه M. رشد کرده است. اینها دانشمندان نسل قدیم هستند که تا حدی علایق خود را از رشته های دیگر تغییر داده اند. در بیشتر موارد، آنها محققان جوان متعددی هستند. از میان دانشمندان برجسته ای که در شکل گیری و توسعه M. b. در اتحاد جماهیر شوروی می توان از A. A. Baev، A. N. Belozersky، A. E. Braunshtein، Yu. A. Ovchinnikov، A. S. Spirin، M. M. Shemyakin، V. A. Engelgardt نام برد. دستاوردهای جدید م. و ژنتیک مولکولی با قطعنامه کمیته مرکزی CPSU و شورای وزیران اتحاد جماهیر شوروی (مه 1974) "در مورد اقداماتی برای تسریع توسعه زیست شناسی مولکولی و ژنتیک مولکولی و استفاده از دستاوردهای آنها در سطح ملی ترویج خواهد شد. اقتصاد."

روشن:واگنر آر.، میچل جی.، ژنتیک و متابولیسم، ترجمه. از انگلیسی، M., 1958; Szent-Gyorgy and A., Bioenergetics, trans. از انگلیسی، م.، 1960; Anfinsen K.، اساس مولکولی تکامل، ترانس. از انگلیسی، M., 1962; استنلی دبلیو، والنس ای.، ویروس ها و ماهیت زندگی، ترجمه. از انگلیسی، M., 1963; ژنتیک مولکولی، ترانس. با. انگلیسی، قسمت 1، م.، 1964; Volkenstein M.V., Molecules and Life. مقدمه ای بر بیوفیزیک مولکولی، M.، 1965; Gaurowitz F.، شیمی و توابع پروتئین ها، ترانس. از انگلیسی، م.، 1965; Bresler S. E., Introduction to Molecular Biology, 3rd ed., M. - L., 1973; Ingram V., Biosynthesis of macromolecules, trans. از انگلیسی، M., 1966; Engelhardt V. A.، زیست شناسی مولکولی، در کتاب: توسعه زیست شناسی در اتحاد جماهیر شوروی، M.، 1967; مقدمه ای بر زیست شناسی مولکولی، ترانس. از انگلیسی، م.، 1967; واتسون، جی.، زیست شناسی مولکولی ژن، ترجمه. از انگلیسی، م.، 1967; Finean J.، فراساختارهای بیولوژیکی، ترانس. از انگلیسی، م.، 1970; Bendoll, J., Muscles, Molecules, and Movement, trans. از انگلیسی، م.، 1970; ایچاس م.، کد بیولوژیکی، ترجمه. از انگلیسی، م.، 1971; زیست شناسی مولکولی ویروس ها، M.، 1971; پایه های مولکولی بیوسنتز پروتئین، M.، 1971; برنهارد اس.، ساختار و عملکرد آنزیم ها، ترانس. از انگلیسی، م.، 1971; Spirin A. S., Gavrilova L. P., Ribosome, 2nd ed., M., 1971; Frenkel-Konrat H.، شیمی و زیست شناسی ویروس ها، ترجمه. از انگلیسی، م.، 1972; اسمیت سی.، هانوالت اف.، فوتوبیولوژی مولکولی. فرآیندهای غیر فعال سازی و بازیابی، ترانس. از انگلیسی، م.، 1972; هریس جی، مبانی ژنتیک بیوشیمیایی انسان، ترجمه. از انگلیسی، M.، 1973.

V. A. Engelhardt.

دایره المعارف بزرگ شوروی. - م.: دایره المعارف شوروی. 1969-1978 .

کتاب کمیک برای مسابقه "bio/mol/text": امروز، لوله آزمایش زیست شناس مولکولی شما را در دنیای علم شگفت انگیز - زیست شناسی مولکولی راهنمایی می کند! ما با یک گشت و گذار تاریخی در مراحل توسعه آن شروع می کنیم، اکتشافات و آزمایشات اصلی را از سال 1933 شرح می دهیم. و همچنین روش های اصلی زیست شناسی مولکولی را به وضوح شرح خواهیم داد که امکان دستکاری ژن ها، تغییر و جداسازی آنها را فراهم می کند. ظهور این روش ها به عنوان انگیزه ای قوی برای توسعه زیست شناسی مولکولی عمل کرد. و همچنین نقش بیوتکنولوژی را به یاد بیاوریم و یکی از محبوب ترین موضوعات در این زمینه - ویرایش ژنوم با استفاده از سیستم های CRISPR/Cas را لمس کنیم.

اسپانسر کل مسابقه و شریک نامزدی Skoltech است.

حامی این مسابقه شرکت Diaem است: بزرگترین تامین کننده تجهیزات، معرف ها و مواد مصرفی برای تحقیقات و تولید بیولوژیکی.

این شرکت حامی جایزه انتخاب مخاطبان بود.

اسپانسر "کتاب" مسابقه - "غیرداستانی آلپینا"

1. معرفی. ماهیت زیست شناسی مولکولی

اصول فعالیت حیاتی موجودات را در سطح ماکرومولکول ها مطالعه می کند. هدف زیست شناسی مولکولی تعیین نقش و مکانیسم های عملکرد این درشت مولکول ها بر اساس دانش در مورد ساختار و خواص آنها است.

از نظر تاریخی، زیست شناسی مولکولی در طول توسعه مناطقی از بیوشیمی که اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها را مطالعه می کنند، شکل گرفت. در حالی که بیوشیمی مطالعه متابولیسم است، ترکیب شیمیاییسلول های زنده، موجودات و فرآیندهای شیمیایی انجام شده در آنها، زیست شناسی مولکولی بر مطالعه مکانیسم های انتقال، تولید مثل و ذخیره سازی اطلاعات ژنتیکی تمرکز دارد.

و موضوع مطالعه زیست شناسی مولکولی خود اسیدهای نوکلئیک - دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA)، ریبونوکلئیک (RNA) - و پروتئین ها و همچنین مجتمع های درشت مولکولی آنها - کروموزوم ها، ریبوزوم ها، سیستم های چند آنزیمی است که بیوسنتز پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک را فراهم می کند. زیست شناسی مولکولی همچنین با موضوعات مورد مطالعه هم مرز است و تا حدی با ژنتیک مولکولی، ویروس شناسی، بیوشیمی و تعدادی دیگر از علوم زیستی مرتبط منطبق است.

2. گشت و گذار تاریخی در مراحل توسعه زیست شناسی مولکولی

به عنوان یک حوزه جداگانه از بیوشیمی، زیست شناسی مولکولی در دهه 30 قرن گذشته شروع به توسعه کرد. حتی در آن زمان، برای مطالعه فرآیندهای انتقال و ذخیره اطلاعات ژنتیکی، درک پدیده حیات در سطح مولکولی ضروری شد. درست در آن زمان، وظیفه زیست شناسی مولکولی در مطالعه خواص، ساختار و تعامل پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک ایجاد شد.

اصطلاح "زیست شناسی مولکولی" برای اولین بار در 1933 سال ویلیام استبری در طول مطالعه پروتئین های فیبریلار (کلاژن، فیبرین خون، پروتئین های ماهیچه ای انقباضی). استبری رابطه بین ساختار مولکولی و خصوصیات بیولوژیکی و فیزیکی این پروتئین ها را مطالعه کرد. در ابتدای پیدایش زیست شناسی مولکولی، RNA تنها جزء گیاهان و قارچ ها و DNA - فقط حیوانات در نظر گرفته می شد. و در 1935 کشف DNA نخود توسط آندری بلوزرسکی منجر به اثبات این واقعیت شد که DNA در هر سلول زنده وجود دارد.

که در 1940 یک دستاورد عظیم، ایجاد رابطه علی بین ژن ها و پروتئین ها توسط جورج بیدل و ادوارد تاتهام بود. فرضیه دانشمندان "یک ژن - یک آنزیم" اساس این مفهوم را تشکیل داد که ساختار خاص یک پروتئین توسط ژن ها تنظیم می شود. اعتقاد بر این است که اطلاعات ژنتیکی توسط توالی خاصی از نوکلئوتیدها در DNA کدگذاری می شود که ساختار اولیه پروتئین ها را تنظیم می کند. بعداً ثابت شد که بسیاری از پروتئین ها ساختار چهارتایی دارند. زنجیره های پپتیدی مختلف در تشکیل چنین ساختارهایی شرکت می کنند. بر این اساس، مقررات مربوط به رابطه بین یک ژن و یک آنزیم تا حدودی دگرگون شده است و اکنون به نظر می رسد "یک ژن - یک پلی پپتید".

که در 1944 در سال 1999، زیست‌شناس آمریکایی اسوالد اوری و همکارانش (کالین مک‌لئود و مک‌لین مک‌کارتی) ثابت کردند که ماده‌ای که باعث تغییر شکل باکتری‌ها می‌شود، DNA است، نه پروتئین. این آزمایش به عنوان اثبات نقش DNA در انتقال اطلاعات ارثی، از دانش منسوخ در مورد ماهیت پروتئینی ژن ها استفاده کرد.

در اوایل دهه 1950، فردریک سانگر نشان داد که یک زنجیره پروتئینی یک توالی منحصر به فرد از باقی مانده اسیدهای آمینه است. که در 1951 و 1952 سال ها، دانشمند توالی کامل دو زنجیره پلی پپتیدی - انسولین گاوی را تعیین کرد که در(30 باقی مانده اسید آمینه) و آ(به ترتیب 21 باقی مانده اسید آمینه).

تقریباً در همان زمان، در 1951–1953 اروین چارگاف قوانینی را برای نسبت بازهای نیتروژنی در DNA فرموله کرد. طبق قانون، صرف نظر از تفاوت گونه ای موجودات زنده در DNA آنها، مقدار آدنین (A) برابر با مقدار تیمین (T) و مقدار گوانین (G) برابر با مقدار سیتوزین است. (ج).

که در 1953 نقش ژنتیکی DNA را ثابت کرد. جیمز واتسون و فرانسیس کریک، بر اساس پرتو ایکس DNA به دست آمده توسط روزالیند فرانکلین و موریس ویلکینز، ساختار فضایی DNA را ایجاد کردند و یک فرضیه تایید شده بعدی در مورد مکانیسم تکثیر آن (دوبرابر شدن)، که زمینه ساز وراثت است، مطرح کردند.

1958 سال - شکل گیری جزم اصلی زیست شناسی مولکولی توسط فرانسیس کریک: انتقال اطلاعات ژنتیکی در جهت DNA → RNA → پروتئین انجام می شود.

ماهیت جزم این است که در سلول ها یک جریان مستقیم اطلاعات از DNA وجود دارد که به نوبه خود متن ژنتیکی اصلی است که از چهار حرف A، T، G و C تشکیل شده است. در DNA نوشته شده است. مارپیچ دوتایی به شکل دنباله های این حروف - نوکلئوتیدها.

این متن در حال رونویسی است. و فرآیند نامیده می شود رونویسی. در طی این فرآیند، RNA سنتز می شود که با متن ژنتیکی یکسان است، اما با یک تفاوت: در RNA، به جای T، U (اوراسیل) وجود دارد.

این RNA نامیده می شود RNA پیام رسان (mRNA)، یا ماتریس (mRNA). پخش mRNA با استفاده از کد ژنتیکی به شکل توالی های سه گانه نوکلئوتیدها انجام می شود. در طی این فرآیند، متن اسیدهای نوکلئیک DNA و RNA از یک متن چهار حرفی به متن بیست حرفی اسیدهای آمینه ترجمه می شود.

فقط بیست اسید آمینه طبیعی وجود دارد و در متن اسیدهای نوکلئیک چهار حرف وجود دارد. به همین دلیل، ترجمه ای از الفبای چهار حرفی به الفبای بیست حرفی از طریق کد ژنتیکی وجود دارد که در آن هر سه نوکلئوتید مربوط به یک اسید آمینه است. بنابراین شما می توانید 64 ترکیب سه حرفی کامل از چهار حرف بسازید، علاوه بر این، 20 اسید آمینه وجود دارد. با این حال، در آن زمان کد ژنتیکی شناخته نشده بود، علاوه بر این، حتی شروع به رمزگشایی نکرده بود، اما کریک قبلاً جزم اصلی خود را فرموله کرده بود.

با این وجود، این اطمینان وجود داشت که کد باید وجود داشته باشد. تا آن زمان، ثابت شده بود که این کد دارای یک کاراکتر سه گانه است. این بدان معنی است که به طور خاص سه حرف در اسیدهای نوکلئیک ( کدون ها) با هر اسید آمینه مطابقت دارد. 64 عدد از این کدون ها وجود دارد که 20 اسید آمینه را کد می کنند. این بدان معنی است که هر اسید آمینه به طور همزمان با چندین کدون مطابقت دارد.

بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت که دگم مرکزی فرضیه‌ای است که می‌گوید یک جریان هدایت شده اطلاعات در سلول رخ می‌دهد: DNA → RNA → پروتئین. کریک بر محتوای اصلی دگم مرکزی تأکید کرد: یک جریان معکوس اطلاعات نمی تواند رخ دهد، یک پروتئین قادر به تغییر اطلاعات ژنتیکی نیست.

این معنای اصلی دگم مرکزی است: یک پروتئین قادر به تغییر و تبدیل اطلاعات به DNA (یا RNA) نیست، جریان همیشه فقط در یک جهت می رود.

مدتی پس از این، آنزیم جدیدی کشف شد که در زمان فرمول بندی جزم مرکزی شناخته شده نبود، - ترانس کریپتاز معکوسکه DNA را از RNA سنتز می کند. این آنزیم در ویروس ها کشف شد که در آن اطلاعات ژنتیکی در RNA رمزگذاری می شود نه DNA. به این گونه ویروس ها رترو ویروس می گویند. آنها یک کپسول ویروسی با RNA محصور در آن و یک آنزیم خاص دارند. این آنزیم یک ترانس کریپتاز معکوس است که DNA را مطابق الگوی این RNA ویروسی سنتز می کند و سپس این DNA به عنوان ماده ژنتیکی برای توسعه بیشتر ویروس در سلول عمل می کند.

البته، این کشف باعث شوک بزرگ و جنجال های زیادی در بین زیست شناسان مولکولی شد، زیرا اعتقاد بر این بود که بر اساس جزمات مرکزی، این نمی تواند باشد. با این حال، کریک بلافاصله توضیح داد که او هرگز نگفته است که غیرممکن است. او فقط گفت که هرگز نمی‌توان جریانی از اطلاعات از پروتئین به اسیدهای نوکلئیک داشت و در حال حاضر هر نوع فرآیندی در داخل اسیدهای نوکلئیک امکان‌پذیر است: سنتز DNA روی DNA، DNA روی RNA، RNA روی DNA و RNA روی RNA.

پس از فرمول بندی دگم مرکزی، تعدادی از سؤالات هنوز باقی مانده است: الفبای چهار نوکلئوتید که DNA (یا RNA) را تشکیل می دهند، الفبای 20 حرفی اسیدهای آمینه سازنده پروتئین ها را چگونه رمزگذاری می کند؟ ماهیت کد ژنتیکی چیست؟

اولین ایده در مورد وجود کد ژنتیکی توسط الکساندر داونز فرموله شد. 1952 د) و گئورگی گاموف ( 1954 G.). دانشمندان نشان داده اند که توالی نوکلئوتیدها باید حداقل شامل سه پیوند باشد. بعداً ثابت شد که چنین دنباله ای از سه نوکلئوتید تشکیل شده است که به آنها می گویند کدون (سه قلو). با این حال، این سوال که کدام نوکلئوتیدها مسئول ترکیب کدام اسید آمینه در یک مولکول پروتئین هستند تا سال 1961 باز ماند.

و در 1961 مارشال نیرنبرگ به همراه هاینریش ماتی از این سیستم برای پخش استفاده کردند درونکشتگاهی. یک الیگونوکلئوتید به عنوان یک الگو استفاده شد. این فقط حاوی بقایای اوراسیل بود و پپتید سنتز شده از آن فقط حاوی اسید آمینه فنیل آلانین بود. بنابراین، معنای کدون ابتدا مشخص شد: کدون UUU برای فنیل آلانین کد می کند. بعدها، هار قرآن دریافت که توالی نوکلئوتیدی UCUCUCUCUCUC مجموعه ای از اسیدهای آمینه سرین-لوسین-سرین-لوسین را رمزگذاری می کند. به طور کلی، به لطف آثار نیرنبرگ و قرآن، به 1965 سال، کد ژنتیکی به طور کامل کشف شد. معلوم شد که هر سه قلو یک اسید آمینه خاص را رمزگذاری می کند. و ترتیب کدون ها ترتیب اسیدهای آمینه پروتئین را تعیین می کند.

اصول اصلی عملکرد پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک تا ابتدای دهه 70 فرموله شد. مشخص شد که سنتز پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک بر اساس مکانیسم ماتریکس انجام می شود. مولکول الگو حاوی اطلاعات رمزگذاری شده در مورد توالی اسیدهای آمینه یا نوکلئوتیدها است. در حین تکثیر یا رونویسی، الگو DNA و در هنگام ترجمه و رونویسی معکوس، mRNA است.

بنابراین، پیش نیازهای شکل گیری حوزه های زیست شناسی مولکولی، از جمله مهندسی ژنتیک، ایجاد شد. و در سال 1972، پل برگ و همکارانش فناوری شبیه سازی مولکولی را توسعه دادند. دانشمندان اولین DNA نوترکیب را به دست آوردند درونکشتگاهی. این اکتشافات برجسته اساس یک جهت جدید در زیست شناسی مولکولی را تشکیل دادند و 1972 سال از آن زمان به عنوان تاریخ تولد مهندسی ژنتیک در نظر گرفته شده است.

3. روش های زیست شناسی مولکولی

پیشرفت های عظیم در مطالعه اسیدهای نوکلئیک، ساختار DNA و بیوسنتز پروتئین منجر به ایجاد تعدادی از روش های بسیار مهم در پزشکی شده است. کشاورزیو علم به طور کلی.

پس از مطالعه کد ژنتیکی و اصول اولیه ذخیره سازی، انتقال و اجرای اطلاعات ارثی، روش های خاصی برای توسعه بیشتر زیست شناسی مولکولی ضروری شد. این روش ها امکان دستکاری، تغییر و جداسازی ژن ها را فراهم می کند.

ظهور چنین روش هایی در دهه 1970 و 1980 رخ داد. این امر انگیزه زیادی به توسعه زیست شناسی مولکولی داد. اول از همه، این روش ها ارتباط مستقیمی با تولید ژن ها و ورود آنها به سلول های موجودات دیگر و همچنین امکان تعیین توالی نوکلئوتیدی در ژن ها دارند.

3.1. الکتروفورز DNA

الکتروفورز DNAروش اصلی کار با DNA است. الکتروفورز DNA در کنار تقریباً تمام روش های دیگر برای جداسازی مولکول های مورد نظر و تجزیه و تحلیل بیشتر نتایج استفاده می شود. خود روش الکتروفورز ژل برای جداسازی قطعات DNA بر اساس طول استفاده می شود.

قبل یا بعد از الکتروفورز، ژل با رنگ هایی که می توانند به DNA متصل شوند، درمان می شود. رنگها در نور ماوراء بنفش فلورسنت می کنند و در نتیجه الگویی از نوارها در ژل ایجاد می شود. برای تعیین طول قطعات DNA می توان آنها را با هم مقایسه کرد نشانگرها- مجموعه ای از قطعات با طول استاندارد، که به همان ژل اعمال می شود.

پروتئین های فلورسنت

هنگام مطالعه موجودات یوکاریوتی، استفاده از پروتئین های فلورسنت به عنوان ژن های نشانگر راحت است. ژن اولین پروتئین فلورسنت سبز ( پروتئین فلورسنت سبز، GFP) جدا شده از چتر دریایی Aqeuorea ویکتوریاو سپس وارد موجودات مختلف می شود. پس از آن، ژن های پروتئین های فلورسنت از رنگ های دیگر جدا شد: آبی، زرد، قرمز. برای به دست آوردن پروتئین هایی با ویژگی های مورد علاقه، چنین ژن هایی به طور مصنوعی اصلاح شده اند.

به طور کلی، مهم ترین ابزار برای کار با مولکول DNA آنزیم هایی هستند که تعدادی از تبدیل های DNA را در سلول ها انجام می دهند: DNA پلیمراز, لیگازهای DNAو محدود می کند (اندونوکلئازهای محدود کننده).

تراریخته

تراریختهبه آن انتقال ژن از موجودی به موجود دیگر می گویند. چنین موجوداتی نامیده می شوند تراریخته.

آماده سازی پروتئین نوترکیب فقط با انتقال ژن ها به سلول های میکروارگانیسم به دست می آید. بیشتر این پروتئین ها هستند اینترفرون ها, انسولین، برخی هورمون های پروتئینی و همچنین پروتئین هایی برای تولید تعدادی واکسن.

در موارد دیگر از کشت سلولی یوکاریوت ها یا حیوانات تراریخته که عمدتاً دام هستند استفاده می شود که پروتئین های لازم را در شیر ترشح می کنند. به این ترتیب آنتی بادی ها، فاکتورهای انعقاد خون و سایر پروتئین ها به دست می آید. از روش تراریخت برای به دست آوردن محصولات مقاوم به آفات و علف کش ها استفاده می شود و فاضلاب با کمک میکروارگانیسم های تراریخته تصفیه می شود.

علاوه بر همه موارد فوق، فناوری های تراریخته در تحقیقات علمی ضروری هستند، زیرا توسعه زیست شناسی با استفاده از روش های اصلاح و انتقال ژن سریعتر است.

محدود می کند

توالی هایی که توسط آنزیم های محدود کننده شناسایی می شوند متقارن هستند، بنابراین هر نوع شکستی می تواند یا در وسط چنین توالی یا با تغییر در یک یا هر دو رشته مولکول DNA رخ دهد.

هنگام تقسیم هر DNA با یک آنزیم محدود کننده، توالی در انتهای قطعات یکسان خواهد بود. آنها می توانند دوباره متصل شوند زیرا سایت های مکمل دارند.

با استفاده از دوخت این توالی ها می توانید یک مولکول واحد بدست آورید لیگازهای DNA. به همین دلیل می توان قطعات دو DNA مختلف را با هم ترکیب کرد و DNA نوترکیب را به دست آورد.

3.2. PCR

این روش مبتنی بر توانایی DNA پلیمرازها برای تکمیل رشته دوم DNA در امتداد رشته مکمل به همان روشی است که در فرآیند همانندسازی DNA در یک سلول انجام می شود.

3.3. توالی یابی DNA

توسعه سریع روش توالی یابی، تعیین موثر ویژگی های ارگانیسم مورد مطالعه در سطح ژنوم آن را ممکن می سازد. مزیت اصلی چنین فناوری های ژنومی و پسا ژنومی افزایش فرصت های تحقیق و مطالعه است. ماهیت ژنتیکیبیماری های انسانی، به منظور پیش گرفتن اقدامات لازمو از بیماری دوری کنید.

از طریق تحقیقات گسترده، می توان اطلاعات لازم را در مورد ویژگی های ژنتیکی مختلف گروه های مختلف مردم به دست آورد و از این طریق روش های پزشکی را توسعه داد. به همین دلیل، امروزه شناسایی استعداد ژنتیکی برای بیماری های مختلف بسیار رایج است.

روش های مشابه به طور گسترده در سراسر جهان از جمله در روسیه قابل استفاده است. با توجه به پیشرفت های علمی، چنین روش هایی در تحقیقات پزشکی وارد می شوند و عمل پزشکیبطور کلی.

4. بیوتکنولوژی

بیوتکنولوژی- رشته ای که امکان استفاده از موجودات زنده یا سیستم های آنها را برای حل مشکلات تکنولوژیکی و همچنین ایجاد موجودات زنده با خواص مورد نظراز طریق مهندسی ژنتیک بیوتکنولوژی از روش های شیمی، میکروبیولوژی، بیوشیمی و البته زیست شناسی مولکولی استفاده می کند.

جهت های اصلی توسعه بیوتکنولوژی (اصول فرآیندهای بیوتکنولوژیکی در تولید همه صنایع وارد می شود):

1. ایجاد و تولید انواع جدید غذا و خوراک دام.
2. به دست آوردن و مطالعه سویه های جدید میکروارگانیسم ها.
3. پرورش انواع جدید گیاهان و همچنین ایجاد وسایلی برای محافظت از گیاهان از بیماری ها و آفات.
4. کاربرد روش های بیوتکنولوژی برای نیازهای اکولوژی. چنین روش های بیوتکنولوژی برای بازیافت زباله، تصفیه فاضلاب، هوای خروجی و بهداشت خاک استفاده می شود.
5. تولید ویتامین ها، هورمون ها، آنزیم ها، سرم های مورد نیاز دارو. بیوتکنولوژیست ها در حال پیشرفت هستند داروهاقبلا غیر قابل درمان تلقی می شد.

یک دستاورد بزرگ در بیوتکنولوژی مهندسی ژنتیک است.

مهندسی ژنتیک- مجموعه ای از فن آوری ها و روش ها برای به دست آوردن مولکول های RNA و DNA نوترکیب، جداسازی ژن های فردی از سلول ها، دستکاری ژن ها و معرفی آنها به موجودات دیگر (باکتری ها، مخمرها، پستانداران). چنین موجوداتی قادر به تولید محصولات نهایی با خواص مطلوب و اصلاح شده هستند.

هدف روش‌های مهندسی ژنتیک، ساخت ترکیب‌های جدید ژن‌هایی است که قبلاً وجود نداشتند.

وقتی در مورد دستاوردهای مهندسی ژنتیک صحبت می کنیم، غیرممکن است که به موضوع شبیه سازی دست نزنیم. شبیه سازییکی از روش های بیوتکنولوژی است که برای به دست آوردن فرزندان یکسان ارگانیسم های مختلف از طریق تولید مثل غیرجنسی استفاده می شود.

به عبارت دیگر، شبیه سازی را می توان به عنوان فرآیند ایجاد نسخه های ژنتیکی یکسان از یک موجود زنده یا سلول در نظر گرفت. و موجودات شبیه سازی شده نه تنها از نظر ویژگی های خارجی، بلکه از نظر محتوای ژنتیکی مشابه یا کاملاً یکسان هستند.

گوسفند بدنام دالی در سال 1966 به اولین پستاندار شبیه سازی شده تبدیل شد. با پیوند هسته یک سلول سوماتیک به سیتوپلاسم تخمک به دست آمد. دالی یک کپی ژنتیکی از گوسفند اهداکننده هسته بود. در شرایط طبیعی، یک فرد از یک تخمک بارور شده تشکیل می شود که نیمی از مواد ژنتیکی را از دو والدین دریافت کرده است. با این حال، در طول شبیه سازی، مواد ژنتیکی از سلول یک فرد گرفته شد. ابتدا هسته ای که حاوی خود DNA است از زیگوت خارج شد. سپس هسته را از سلول گوسفند بالغ خارج کردند و بدون هسته در آن زیگوت کاشتند و سپس به رحم یک فرد بالغ پیوند زدند و اجازه رشد و تکامل دادند.

با این حال، همه تلاش های شبیه سازی موفقیت آمیز نبوده اند. به موازات شبیه سازی دالی، آزمایش جایگزینی DNA روی 273 تخم دیگر انجام شد. اما فقط در یک مورد یک حیوان بالغ زنده می تواند به طور کامل رشد کند و رشد کند. پس از دالی، دانشمندان سعی کردند انواع دیگری از پستانداران را شبیه سازی کنند.

یکی از انواع مهندسی ژنتیک است ویرایش ژنوم

ابزار CRISPR/Cas بر اساس عنصری از سیستم دفاعی ایمنی باکتری‌ها است که دانشمندان آن را برای ایجاد هرگونه تغییر در DNA حیوانات یا گیاهان تطبیق داده‌اند.

CRISPR/Cas یکی از روش های بیوتکنولوژیکی برای دستکاری ژن های فردی در سلول ها است. کاربردهای زیادی برای این فناوری وجود دارد. CRISPR/Cas به محققان اجازه می دهد تا عملکرد ژن های مختلف را کشف کنند. برای انجام این کار، فقط باید ژن مورد مطالعه را از DNA جدا کنید و بررسی کنید که کدام عملکرد بدن تحت تأثیر قرار گرفته است.

برخی از کاربردهای عملی سیستم:

1. کشاورزی.از طریق سیستم های CRISPR/Cas می توان محصولات را بهبود بخشید. یعنی آنها را خوشمزه تر و مغذی تر و همچنین در برابر گرما مقاوم کند. می توان به گیاهان خواص دیگری نیز داد: به عنوان مثال، یک ژن آلرژن را از آجیل (بادام زمینی یا فندق) جدا کنید.
2. دارو، بیماری های ارثی.هدف دانشمندان این است که از CRISPR/Cas برای حذف جهش‌هایی از ژنوم انسان که می‌توانند باعث بیماری‌هایی مانند کم خونی سلول داسی شکل و غیره شوند، استفاده کنند. در تئوری، CRISPR/Cas می‌تواند جلوی توسعه HIV را بگیرد.
3. درایو ژن. CRISPR/Cas نه تنها می‌تواند ژنوم یک حیوان یا گیاه را تغییر دهد، بلکه مخزن ژنی یک گونه را نیز تغییر می‌دهد. این مفهوم به عنوان شناخته شده است "محرک ژن". هر موجود زنده ای نیمی از ژن های خود را به فرزندان خود منتقل می کند. اما استفاده از CRISPR/Cas می تواند شانس انتقال ژن را تا 100 درصد افزایش دهد. این امر به منظور گسترش سریعتر صفت مورد نظر در سراسر جمعیت مهم است.

دانشمندان سوئیسی روش ویرایش ژنوم CRISPR/Cas را به طور قابل توجهی بهبود داده و مدرن کرده اند و در نتیجه قابلیت های آن را گسترش داده اند. با این حال، دانشمندان تنها توانستند یک ژن را در یک زمان با استفاده از سیستم CRISPR/Cas اصلاح کنند. اما اکنون محققان ETH زوریخ روشی را ابداع کرده اند که می تواند به طور همزمان ۲۵ ژن را در یک سلول تغییر دهد.

برای آخرین تکنیک، متخصصان از آنزیم Cas12a استفاده کردند. متخصصان ژنتیک برای اولین بار در تاریخ موفق به شبیه سازی میمون ها شدند. "مکانیک محبوب";

نیکولنکو اس (2012). ژنومیکس: بیان مسئله و روش های توالی یابی. "پساعلم".

31.2

برای دوستان!

ارجاع

زیست شناسی مولکولی از بیوشیمی در آوریل 1953 رشد کرد. ظاهر آن با نام های جیمز واتسون و فرانسیس کریک مرتبط است که ساختار مولکول DNA را کشف کردند. این کشف از طریق مطالعه ژنتیک، باکتری ها و بیوشیمی ویروس ها امکان پذیر شد. حرفه زیست شناس مولکولی گسترده نیست، اما امروزه نقش آن در جامعه مدرن بسیار زیاد است. تعداد زیادی از بیماری ها، از جمله بیماری هایی که در سطح ژنتیکی آشکار می شوند، دانشمندان را ملزم به یافتن راه حل هایی برای این مشکل می کند.

شرح فعالیت

ویروس ها و باکتری ها دائما در حال جهش هستند، به این معنی که داروها دیگر به فرد کمک نمی کنند و بیماری ها غیرقابل درمان می شوند. وظیفه زیست شناسی مولکولی پیشی گرفتن از این فرآیند و ایجاد یک درمان جدید برای بیماری ها است. دانشمندان بر اساس یک طرح به خوبی تثبیت شده کار می کنند: مسدود کردن علت بیماری، از بین بردن مکانیسم های وراثت و در نتیجه کاهش وضعیت بیمار. تعدادی مرکز، کلینیک و بیمارستان در سراسر جهان وجود دارد که زیست شناسان مولکولی در حال توسعه درمان های جدید برای کمک به بیماران هستند.

وظایف شغلی

مسئولیت های یک زیست شناس مولکولی شامل مطالعه فرآیندهای داخل سلول (به عنوان مثال، تغییرات در DNA در طول توسعه تومورها) است. همچنین، متخصصان ویژگی‌های DNA، تأثیر آن بر کل ارگانیسم و ​​یک سلول را مطالعه می‌کنند. چنین مطالعاتی، به عنوان مثال، بر اساس PCR (واکنش زنجیره ای پلیمراز) انجام می شود که به شما امکان می دهد بدن را برای عفونت ها، بیماری های ارثی تجزیه و تحلیل کنید و رابطه بیولوژیکی را تعیین کنید.

ویژگی های رشد شغلی

حرفه زیست شناس مولکولی در زمینه خود کاملاً امیدوار کننده است و در حال حاضر امروز ادعا می کند که در رتبه بندی حرفه های پزشکی آینده اولین است. به هر حال، یک زیست شناس مولکولی مجبور نیست همیشه در این زمینه بماند. اگر تمایل به تغییر شغل وجود دارد، می تواند به عنوان مدیر فروش تجهیزات آزمایشگاهی دوباره آموزش ببیند، شروع به توسعه ابزار برای مطالعات مختلف کند، یا کسب و کار خود را باز کند.

1. معرفی.

موضوع، وظایف و روش های زیست شناسی مولکولی و ژنتیک. اهمیت ژنتیک "کلاسیک" و ژنتیک میکروارگانیسم ها در توسعه زیست شناسی مولکولی و مهندسی ژنتیک. مفهوم ژن در ژنتیک "کلاسیک" و مولکولی، تکامل آن. سهم روش شناسی مهندسی ژنتیک در توسعه ژنتیک مولکولی. ارزش کاربردی مهندسی ژنتیک برای بیوتکنولوژی

2. پایه های مولکولی وراثت.

مفهوم سلول، ترکیب ماکرومولکولی آن. ماهیت ماده ژنتیکی تاریخچه شواهدی برای عملکرد ژنتیکی DNA.

2.1. انواع مختلف اسیدهای نوکلئیک.عملکردهای بیولوژیکی اسیدهای نوکلئیک ساختار شیمیایی، ساختار فضایی و مشخصات فیزیکیاسیدهای نوکلئیک. ویژگی های ساختاری مواد ژنتیکی پرو و ​​یوکاریوت ها. جفت پایه مکمل واتسون-کریک. کد ژنتیکی. تاریخچه رمزگشایی کد ژنتیکی. ویژگی های اصلی کد: سه گانه، کد بدون کاما، انحطاط. ویژگی های فرهنگ لغت کد، خانواده کدون ها، کدون های معنایی و "بی معنی". مولکول های دایره ای DNA و مفهوم ابرپیچاندن DNA توپوایزومرهای DNA و انواع آنها مکانیسم اثر توپوایزومرازها گیراز DNA باکتریایی

2.2. رونویسی DNA RNA پلیمراز پروکاریوتی، زیر واحد و ساختارهای سه بعدی آن. انواع فاکتورهای سیگما پروموتر ژن پروکاریوتی، عناصر ساختاری آن. مراحل چرخه رونویسی شروع، تشکیل یک "مجموعه باز"، طویل شدن و خاتمه رونویسی. تضعیف رونویسی تنظیم بیان اپرون تریپتوفان "ریبوسوئیچ". مکانیسم های خاتمه رونویسی تنظیم منفی و مثبت رونویسی. اپرون لاکتوز تنظیم رونویسی در توسعه فاژ لامبدا اصول تشخیص DNA توسط پروتئین های تنظیم کننده (پروتئین CAP و رپرسور فاژ لامبدا). ویژگی های رونویسی در یوکاریوت ها پردازش RNA در یوکاریوت ها درپوش، اتصال و پلی آدنیلاسیون رونوشت ها. مکانیسم های اتصال نقش RNA هسته ای کوچک و فاکتورهای پروتئینی. اتصال جایگزین، نمونه ها

2.3. پخش، مراحل آن، عملکرد ریبوزوم ها. محل قرارگیری ریبوزوم ها در سلول انواع ریبوزوم های پروکاریوتی و یوکاریوتی؛ ریبوزوم های 70S و 80S. مورفولوژی ریبوزوم ها تقسیم به ذرات فرعی (زیر واحد). اتصال وابسته به کدون aminoacyl-tRNA در چرخه افزایش طول. برهم کنش کدون-آنتیکودون. مشارکت فاکتور افزایش طول EF1 (EF-Tu) در اتصال aminoacyl-tRNA به ریبوزوم. فاکتور افزایش طول EF1B (EF-Ts)، عملکرد آن، توالی واکنش ها با مشارکت آن. آنتی بیوتیک هایی که بر مرحله اتصال وابسته به کدون آمینواسیل-tRNA به ریبوزوم تأثیر می گذارند. آنتی بیوتیک های آمینوگلیکوزید (استرپتومایسین، نئومایسین، کانامایسین، جنتامایسین و غیره)، مکانیسم اثر آنها. تتراسایکلین ها به عنوان مهارکننده های اتصال آمینواسیل-tRNA به ریبوزوم. شروع پخش. مراحل اصلی فرآیند شروع شروع ترجمه در پروکاریوت ها: فاکتورهای آغازین، کدون های آغازگر، RNA 3¢-انتهای زیرواحد ریبوزومی کوچک، و توالی Shine-Dalgarno در mRNA. شروع ترجمه در یوکاریوت ها: فاکتورهای شروع، کدون های آغازگر، ناحیه ترجمه نشده 5¢ و شروع پایانی وابسته به کلاهک. شروع "داخلی" مستقل از کلاه در یوکاریوت ها. ترانسپپتیداسیون مهارکننده های ترانس پپتیداسیون: کلرامفنیکل، لینکومایسین، آمیستین، استرپتوگرامین، آنیزومایسین. جابجایی. دخالت فاکتور ازدیاد طول EF2 (EF-G) و GTP. مهارکننده های انتقال: اسید فوزیدیک، ویوومایسین، مکانیسم های عمل آنها. پایان ترجمه کدون های پایانی فاکتورهای پایان دهنده پروتئین پروکاریوت ها و یوکاریوت ها. دو دسته از عوامل خاتمه و مکانیسم های عمل آنها. تنظیم ترجمه در پروکاریوت ها

2.4. همانندسازی DNAو کنترل ژنتیکی آن پلیمرازهای دخیل در همانندسازی، ویژگی های فعالیت آنزیمی آنها وفاداری DNA نقش برهمکنش های فضایی بین جفت بازهای DNA در طول همانندسازی E. coli پلیمراز I، II و III. زیر واحدهای پلیمراز III چنگال تکثیر، نخ های "پیشرو" و "لگ" در حین تکرار. تکه هایی از اوکازاکی مجموعه ای از پروتئین ها در چنگال تکثیر. تنظیم شروع تکثیر در E. coli. خاتمه تکثیر در باکتری ها ویژگی های تنظیم تکثیر پلاسمید. تکثیر حلقه ای دو جهته و غلتان.

2.5. نوترکیبی، انواع و مدل های آن. نوترکیبی عمومی یا همولوگ. شکستگی های دو رشته ای در DNA که شروع کننده نوترکیبی است. نقش نوترکیبی در ترمیم پس از تکرار شکستگی های دو رشته ای ساختار تعطیلات در مدل نوترکیبی. آنزیم شناسی نوترکیبی عمومی در E. coli. مجتمع RecBCD. پروتئین Reca. نقش نوترکیبی در اطمینان از سنتز DNA در آسیب DNA که تکثیر را قطع می کند. نوترکیبی در یوکاریوت ها آنزیم های نوترکیب در یوکاریوت ها نوترکیبی خاص سایت تفاوت در مکانیسم های مولکولی نوترکیب عمومی و خاص مکان. طبقه بندی ریکامبینازها انواع بازآرایی های کروموزومی که در طول نوترکیبی خاص سایت انجام می شود. نقش تنظیمی نوترکیبی مکان خاص در باکتری ها ساخت کروموزوم های یوکاریوتی چند سلولی با استفاده از سیستم نوترکیبی فاژ اختصاصی سایت.

2.6. ترمیم DNAطبقه بندی انواع جبران خسارت. ترمیم مستقیم دیمرهای تیمین و گوانین متیله. برش پایه ها گلیکوزیلازها مکانیسم ترمیم نوکلئوتیدهای جفت نشده (تعمیر عدم تطابق). انتخاب رشته DNA برای ترمیم. تعمیر SOS. خواص DNA پلیمرازهای دخیل در ترمیم SOS در پروکاریوت ها و یوکاریوت ها مفهوم "جهش های تطبیقی" در باکتری ها. ترمیم شکستگی های دو رشته ای: نوترکیبی همولوگ پس از همانندسازی و ارتباط انتهای غیر همولوگ مولکول DNA. رابطه بین فرآیندهای همانند سازی، نوترکیب و ترمیم.

3. فرآیند جهش.

نقش جهش یافته های بیوشیمیایی در شکل گیری نظریه یک ژن - یک آنزیم. طبقه بندی جهش جهش های نقطه ای و بازآرایی های کروموزومی، مکانیسم تشکیل آنها. جهش زایی خود به خود و القایی. طبقه بندی جهش زاها مکانیسم مولکولی جهش زایی رابطه بین جهش زایی و ترمیم شناسایی و انتخاب جهش یافته ها. سرکوب: درون ژنی، بین ژنی و فنوتیپی.

4. عناصر ژنتیکی خارج کروموزومی.

پلاسمیدها، ساختار و طبقه بندی آنها. فاکتور جنسی F، ساختار و چرخه زندگی آن. نقش فاکتور F در تحرک انتقال کروموزوم. تشکیل دهنده های Hfr و F مکانیسم کونژوگاسیون باکتریوفاژها ساختار و چرخه زندگی آنها باکتریوفاژهای ویروسی و معتدل لیزوژنز و ترانسداکشن انتقال عمومی و اختصاصی عناصر ژنتیکی مهاجر: ترانسپوزون ها و توالی های IS نقش آنها در متابولیسم ژنتیکی DNA - ترانسپوزون‌ها در ژنوم پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها توالی‌های IS باکتری‌ها، ساختار آنها توالی‌های IS به‌عنوان جزئی از فاکتور F باکتری‌ها، که توانایی انتقال مواد ژنتیکی را در حین کونژوگاسیون تعیین می‌کند، ترانسپوزون‌های باکتری‌ها و موجودات یوکاریوتی غیرقابل تکثیر مستقیم و مکانیسم‌های تکراری جابجایی‌ها مفهوم انتقال ترانسپوزون افقی و نقش آنها در بازآرایی‌های ساختاری (نوترکیبی نابجا) و در تکامل ژنوم.

5. مطالعه ساختار و عملکرد ژن.

عناصر تجزیه و تحلیل ژنتیکی تست مکمل سیس ترانس. نقشه برداری ژنتیکی با استفاده از کونژوگاسیون، انتقال و تبدیل. ساخت نقشه های ژنتیکی نقشه برداری ژنتیکی دقیق تجزیه و تحلیل فیزیکی ساختار ژن. تجزیه و تحلیل هترودپلکس تحلیل محدودیت روش های توالی یابی واکنش زنجیره ای پلیمراز فاش کردن عملکرد یک ژن

6. تنظیم بیان ژن. مفاهیم اپرون و رگولون کنترل در سطح شروع رونویسی. پروموتر، اپراتور و پروتئین های تنظیم کننده. کنترل مثبت و منفی بیان ژن. کنترل در سطح پایان رونویسی. اپرون های کنترل شده با کاتابولیت: مدل های اپرون های لاکتوز، گالاکتوز، آرابینوز و مالتوز. اپرون های کنترل شده با تضعیف کننده: مدلی از اپرون تریپتوفان. تنظیم چند ظرفیتی بیان ژن سیستم های جهانی مقررات پاسخ تنظیمی به استرس کنترل پس از رونویسی هدایت سیگنال. تنظیم با واسطه RNA: RNA های کوچک، RNA های حسگر.

7. مبانی مهندسی ژنتیک. آنزیم های محدود کننده و تغییرات. جداسازی و شبیه سازی ژن ها. وکتورهای شبیه سازی مولکولی اصول ساخت DNA نوترکیب و معرفی آنها به سلول های گیرنده جنبه های کاربردی مهندسی ژنتیک

آ). ادبیات اصلی:

1. Watson J.، Tooze J.، DNA نوترکیب: یک دوره مختصر. - م.: میر، 1365.

2. ژن. - م.: میر. 1987.

3. بیولوژی مولکولی: ساختار و بیوسنتز اسیدهای نوکلئیک. / اد. . - مدرسه عالی M. 1990.

4. , – بیوتکنولوژی مولکولی. M. 2002.

5. ریبوزوم های اسپرین و بیوسنتز پروتئین. - م .: دبیرستان، 1986.

ب). ادبیات اضافی:

1. هسین ژنوم. - م.: علم. 1984.

2. ریبچین مهندسی ژنتیک. - سن پترزبورگ: دانشگاه فنی دولتی سن پترزبورگ. 1999.

3. ژن پاتروشف. - M.: Nauka، 2000.

4. میکروبیولوژی مدرن. پروکاریوت ها (در 2 جلد). - م.: میر، 2005.

5. ام.سینگر، پی.برگ. ژن ها و ژنوم ها. - م.: میر، 1377.

6. مهندسی Shchelkunov. - نووسیبیرسک: از سیب. دانشگاه، 2004.

7. زیست شناسی استپانوف. ساختار و عملکرد پروتئین ها - م.: و.ش.، 1375.

(بیولوژی مولکولی/-بیولوژیک)

• تایپ کنید

  حرفه بعد از فارغ التحصیلی

• حقوق

  3667-5623 € در ماه

زیست شناسان مولکولی فرآیندهای مولکولی را به عنوان اساس همه فرآیندهای زندگی مطالعه می کنند. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، آنها مفاهیمی را برای استفاده از فرآیندهای بیوشیمیایی، به عنوان مثال در تحقیقات پزشکی و تشخیص یا در بیوتکنولوژی توسعه می‌دهند. علاوه بر این، آنها ممکن است در تولید محصولات دارویی، توسعه محصول، تضمین کیفیت یا مشاوره دارویی مشارکت داشته باشند.

مسئولیت های یک زیست شناس مولکولی

زیست شناسان مولکولی می توانند در زمینه های مختلف کار کنند. به عنوان مثال، آنها به استفاده از نتایج تحقیقات برای تولید در زمینه هایی مانند مهندسی ژنتیک، شیمی پروتئین یا فارماکولوژی (کشف دارو) مربوط می شوند. در صنایع شیمیایی و دارویی، آنها انتقال محصولات جدید توسعه یافته از تحقیقات به تولید، بازاریابی محصول و مشاوره کاربر را تسهیل می کنند.

در تحقیقات علمی، زیست شناسان مولکولی به بررسی خواص شیمیایی-فیزیکی ترکیبات آلی و همچنین فرآیندهای شیمیایی (در زمینه متابولیسم سلولی) موجودات زنده می پردازند و نتایج تحقیقات را منتشر می کنند. در بالاتر موسسات آموزشیآنها به دانش آموزان آموزش می دهند، برای سخنرانی ها و سمینارها آماده می شوند، کارهای کتبی را بررسی می کنند و امتحانات را برگزار می کنند. فعالیت علمی مستقل تنها پس از اخذ مدرک کارشناسی ارشد و دکتری امکان پذیر است.

زیست شناسان مولکولی کجا کار می کنند؟

زیست شناسان مولکولی کار پیدا می کنند، مانند

• در موسسات تحقیقاتی، به عنوان مثال در زمینه های علمی و پزشکی
• در مؤسسات آموزش عالی
• در صنایع شیمیایی-دارویی
• در ادارات حفاظت محیط زیست

حقوق بیولوژیست مولکولی

سطح حقوق دریافتی توسط زیست شناسان مولکولی در آلمان است

• از 3667 € تا 5623 € در ماه

(طبق دفاتر آماری و خدمات استخدامی مختلف در آلمان)

وظایف و مسئولیت های یک زیست شناس مولکولی در جزئیات

جوهر حرفه زیست شناس مولکولی چیست

زیست شناسان مولکولی فرآیندهای مولکولی را به عنوان اساس همه فرآیندهای زندگی مطالعه می کنند. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، آنها مفاهیمی را برای استفاده از فرآیندهای بیوشیمیایی، به عنوان مثال در تحقیقات پزشکی و تشخیص یا در بیوتکنولوژی توسعه می‌دهند. علاوه بر این، آنها ممکن است در تولید محصولات دارویی، توسعه محصول، تضمین کیفیت یا مشاوره دارویی مشارکت داشته باشند.

حرفه زیست شناسی مولکولی

زیست شناسی مولکولی یا ژنتیک مولکولی به مطالعه ساختار و بیوسنتز اسیدهای نوکلئیک و فرآیندهای دخیل در انتقال و تحقق این اطلاعات در قالب پروتئین می پردازد. این امر درک اختلالات دردناک این عملکردها و احتمالاً درمان آنها با کمک ژن درمانی را ممکن می سازد. رابط هایی برای بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک وجود دارد که ایجاد می کند موجودات سادهمانند باکتری ها و مخمرها، برای در دسترس قرار دادن مواد دارویی یا تجاری مورد علاقه در مقیاس صنعتی از طریق جهش های هدفمند.

تئوری و عمل زیست شناسی مولکولی

صنعت شیمیایی-دارویی زمینه های شغلی متعددی را برای زیست شناسان مولکولی ارائه می دهد. در محیط های صنعتی، آنها فرآیندهای تبدیل زیستی را تجزیه و تحلیل می کنند یا فرآیندهایی را برای تولید میکروبیولوژیکی مواد فعال و واسطه های دارویی توسعه و بهبود می بخشند. علاوه بر این، آنها در انتقال محصولات جدید توسعه یافته از تحقیقات به تولید مشارکت دارند. آنها با انجام وظایف بازرسی اطمینان حاصل می کنند که امکانات تولید، تجهیزات، روش های تحلیلی و کلیه مراحل تولید محصولات حساس مانند داروها همواره استانداردهای کیفی مورد نیاز را رعایت می کنند. علاوه بر این، زیست شناسان مولکولی به کاربران در مورد استفاده از محصولات جدید توصیه می کنند.

موقعیت های مدیریتی اغلب به برنامه کارشناسی ارشد نیاز دارند.

زیست شناسان مولکولی در پژوهش و آموزش

در زمینه علم و تحقیق، زیست شناسان مولکولی به موضوعاتی مانند شناخت، انتقال، تاخوردگی و کدگذاری پروتئین ها در یک سلول می پردازند. نتایج تحقیقات که مبنایی برای کاربردهای عملی در زمینه های مختلف است، منتشر می شود و بدین ترتیب در اختیار سایر دانشمندان و دانشجویان قرار می گیرد. در کنفرانس ها و کنگره ها به بحث و بررسی و ارائه نتایج فعالیت های علمی می پردازند. زیست شناسان مولکولی سخنرانی ها و سمینارها را ارائه می دهند، بر کارهای علمی نظارت می کنند و امتحانات را انجام می دهند.

فعالیت علمی مستقل نیاز به مدرک کارشناسی ارشد و دکترا دارد.