Биохимия және молекулалық биология – қайда оқу керек? Молекулярлық биология Молекулярлық биологтар зерттеу және білім беру

Молекулалық биология

биологиялық объектілер мен жүйелерді молекулалық деңгейге жақындайтын, ал кейбір жағдайларда осы шекке жететін деңгейде зерттеу арқылы тіршілік құбылыстарының табиғатын білуді өзіне міндет етіп қоятын ғылым. Бұл жағдайда түпкі мақсат – тұқымқуалаушылық, өз түрінің көбеюі, белок биосинтезі, қозғыштық, өсу мен даму, ақпаратты сақтау және беру, энергияның өзгеруі, қозғалғыштық сияқты тіршілікке тән көріністерді қалай және қаншалықты дәрежеде нақтылау. т.б., биологиялық маңызды заттардың молекулаларының құрылымына, қасиеттеріне және өзара әрекеттесуіне, ең алдымен жоғары молекулалық биополимерлердің екі негізгі класына байланысты (Биополимерлерді қараңыз) - белоктар мен нуклеин қышқылдары. М.б.-ның айрықша белгісі. - жансыз объектілердегі немесе тіршіліктің ең қарапайым көріністерімен сипатталатын тіршілік құбылыстарын зерттеу. Бұл жасуша деңгейінен және одан төмен биологиялық түзілістер: оқшауланған жасуша ядролары, митохондриялар, рибосомалар, хромосомалар, жасуша мембраналары сияқты жасуша асты органеллалар; одан әрі – жанды және өлі табиғаттың шекарасында тұрған жүйелер – вирустар, соның ішінде бактериофагтар және молекулалармен аяқталады. маңызды компоненттертірі зат – нуклеин қышқылдары (Нуклеин қышқылдарын қараңыз) және ақуыздар (Белоктарды қараңыз).

М. б. - биохимия (Қараңыз: Биохимия), биофизика (Қараңыз: Биофизика) және биоорганикалық химия (Биоорганикалық химияны қараңыз) қамтылған бұрыннан қалыптасқан зерттеу салаларымен тығыз байланысты жаратылыстанудың жаңа саласы. Мұндағы айырмашылық тек қолданылатын әдістер мен қолданылатын тәсілдердің іргелі сипатын ескеру негізінде ғана мүмкін болады.

М.ның дамуының негізін генетика, биохимия, элементар процестер физиологиясы және т.б ғылымдар салды.Оның даму бастауларына сәйкес М.б. молекулалық генетикамен тығыз байланысты (Молекулалық генетиканы қараңыз) , ол қазірдің өзінде үлкен дәрежеде дербес пәнге айналғанымен, M. банкингінің маңызды бөлігін құрап келеді. М.-ның оқшаулануы. биохимиядан келесі ойлар туындайды. Биохимияның міндеттері негізінен белгілі бір химиялық заттардың белгілі бір биологиялық функциялар мен процестерге қатысуын анықтаумен және олардың түрлену сипатын түсіндірумен шектеледі; жетекші рөл реактивтілік туралы және әдеттегідей көрсетілген химиялық құрылымның негізгі белгілері туралы ақпаратқа жатады. химиялық формула. Осылайша, мәні бойынша назар негізгі валентке әсер ететін трансформацияларға бағытталған химиялық байланыстар. Сонымен қатар, Л. Полинг атап өткендей , биологиялық жүйелерде және тіршілік әрекетінің көріністерінде бір молекуланың ішінде әрекет ететін негізгі-валентті байланыстарға емес, молекулааралық өзара әрекеттесулерді анықтайтын байланыстардың әртүрлі түрлеріне (электростатикалық, ван-дер-Ваальс, сутектік байланыстар және т.б.) басты мән беру керек. .

Биохимиялық зерттеудің соңғы нәтижесі химиялық теңдеулер жүйесі түрінде ұсынылуы мүмкін, әдетте оларды жазықтықта, яғни екі өлшемде көрсету арқылы толығымен таусылады. М.б.-ның айрықша белгісі. оның үш өлшемділігі болып табылады. М.б. мәні. М.Перуц оны биологиялық функцияларды молекулалық құрылым тұрғысынан түсіндіруде көреді. Егер бұрын биологиялық объектілерді зерттеген кезде «не», яғни қандай заттар бар деген сұраққа және «қай жерде» деген сұраққа - қандай ұлпалар мен мүшелерде жауап беру керек болса, онда М.б. Молекуланың бүкіл құрылымының рөлі мен қатысуының мәнін біле отырып, «қалай» деген сұраққа жауап алуды және «неліктен» және «не үшін» деген сұрақтарға жауап алуды өзінің міндетіне қояды. бір жағынан, молекуланың қасиеттері (қайтадан, ең алдымен, белоктар мен нуклеин қышқылдары) және оның атқаратын қызметтері арасындағы байланыстар және екінші жағынан, өмірлік белсенділік көріністерінің жалпы кешеніндегі осындай жеке функциялардың рөлі.

Макромолекуланың жалпы құрылымында атомдардың өзара орналасуы және олардың топтастырылуы, олардың кеңістіктік байланыстары шешуші рөлге ие болады. Бұл жеке, жеке құрамдас бөліктерге де, жалпы молекуланың жалпы конфигурациясына да қатысты. Қатаң анықталған көлемдік құрылымның пайда болуы нәтижесінде биополимер молекулалары сол қасиеттерге ие болады, соның арқасында олар биологиялық функциялардың материалдық негізі ретінде қызмет ете алады. Тірілерді зерттеуге деген көзқарастың бұл принципі М.б.

Тарихи анықтама.Биологиялық мәселелерді молекулярлық деңгейде зерттеудің үлкен маңызын И.П.Павлов болжаған , өмір туралы ғылымның соңғы сатысы – тірі молекуланың физиологиясы туралы айтқан. Терминнің өзі «М. б.» алғаш рет ағылшын тілінде қолданылған. ғалымдар У.Астбери молекулалық құрылым мен физикалық және биологиялық қасиеттеріколлаген, қан фибрин немесе жиырылғыш бұлшықет ақуыздары сияқты фибриллярлық (талшықты) ақуыздар. «М. б.» болат 1950 жылдардың басынан бері. 20 ғасыр

М.-ның пайда болуы. жетілген ғылым ретінде Кембриджде (Ұлыбритания) Дж.Уотсон мен Ф.Крик дезоксирибонуклеин қышқылының (ДНҚ) үш өлшемді құрылымын ашқан 1953 жылға сілтеме жасау әдетке айналған. Бұл осы құрылымның бөлшектері тұқым қуалайтын ақпараттың материалдық тасымалдаушысы ретінде ДНҚ-ның биологиялық функцияларын қалай анықтайтыны туралы айтуға мүмкіндік берді. Негізінде ДНҚ-ның бұл рөлі американдық генетик О.Т.Эвери мен әріптестерінің жұмысының нәтижесінде біршама ертерек (1944 ж.) белгілі болды (Молекулалық генетиканы қараңыз), бірақ оның қаншалықты дәрежеде екені белгісіз болды. берілген функцияДНҚ-ның молекулалық құрылымына байланысты. Бұл В.Л.Брэггтің, Дж.Берналдың және басқалардың зертханалары ақуыздың макромолекулалары мен нуклеин қышқылдарының кеңістіктік құрылымын егжей-тегжейлі білу үшін осы әдісті қолдануды қамтамасыз ететін рентгендік дифракциялық талдаудың жаңа принциптерін жасағаннан кейін ғана мүмкін болды.

Молекулалық ұйымдасу деңгейлері. 1957 жылы Дж.Кендрю Миоглобин а-ның үш өлшемді құрылымын құрды , ал одан кейінгі жылдары мұны М.Перуц гемоглобин а-ға қатысты жасады. Макромолекулалардың кеңістіктік ұйымдастырылуының әртүрлі деңгейлері туралы идеялар тұжырымдалған. Бастапқы құрылым - бұл алынған полимер молекуласының тізбегіндегі жеке бірліктердің (мономерлер) тізбегі. Ақуыздар үшін мономерлер амин қышқылдары болып табылады. , нуклеин қышқылдары үшін – нуклеотидтер. Биополимердің сызықты, жіп тәрізді молекуласы сутектік байланыстардың пайда болуы нәтижесінде кеңістікте белгілі бір түрде сыйып кету қабілетіне ие, мысалы, Л.Полинг көрсеткендей белоктар жағдайында, ол қабылдай алады. спираль пішіні. Бұл қосалқы құрылым деп аталады. Екінші реттік құрылымы бар молекуланың үш өлшемді кеңістікті толтырып, бір жолмен одан әрі бүктелуі үшінші реттік құрылым деп аталады. Соңында, үш өлшемді құрылымы бар молекулалар бір-біріне қатысты кеңістікте тұрақты орналасқан және төрттік құрылым ретінде белгіленген нәрсені құра отырып, өзара әрекеттесе алады; оның жеке құрамдас бөліктері әдетте суббірліктер деп аталады.

Көпшілігі жақсы үлгіМолекулалық үш өлшемді құрылым молекуланың биологиялық функцияларын қалай анықтайтыны ДНҚ болып табылады. Ол қос спиралдың құрылымына ие: өзара қарама-қарсы бағытта (антипараллельді) өтетін екі жіп бір-бірін айналдыра бұрап, негіздердің өзара бірін-бірі толықтыратын орналасуымен қосарланған спираль құрайды, яғни бір тізбектің белгілі бір негізіне қарсы орналасатындай етіп. әрқашан осындай негіз болып табылады, ол ең жақсы жолсутектік байланыстардың түзілуін қамтамасыз етеді: адепин (А) тиминмен (Т), гуанинмен (G) - цитозинмен (С) жұп түзеді. Бұл құрылым жасайды оңтайлы жағдайларДНҚ-ның аса маңызды биологиялық қызметтері үшін: генетикалық ақпараттың осы ағынының сапалық өзгермейтіндігін сақтай отырып, жасушаның бөліну процесінде тұқым қуалайтын ақпараттың сандық көбеюі. Жасуша бөлінгенде шаблон немесе шаблон қызметін атқаратын ДНҚ қос спиралының жіптері ашылады және олардың әрқайсысында ферменттердің әсерінен комплементарлы жаңа тізбек синтезделеді. Осының нәтижесінде бір ата-аналық ДНҚ молекуласынан екі толық бірдей еншілес молекулалар алынады (Жасуша, Митозды қараңыз).

Сол сияқты гемоглобин жағдайында оның биологиялық қызметі – оттегін өкпеге қайтымды тіркеп, одан кейін тіндерге беру қабілеті – гемоглобиннің үш өлшемді құрылымының ерекшеліктерімен және оның өзгерістерімен тығыз байланысты екені анықталды. оның физиологиялық рөлін жүзеге асыру процесі. O 2-ні байланыстыру және диссоциациялау кезінде гемоглобин молекуласының конформациясында кеңістіктік өзгерістер орын алады, бұл оның құрамындағы темір атомдарының оттегіге сәйкестігінің өзгеруіне әкеледі. Гемоглобин молекуласының мөлшерінің көлемінің өзгеруіне ұқсайтын өзгерістері кеудетыныс алу кезінде гемоглобинді «молекулярлық өкпелер» деп атауға рұқсат етіледі.

Тірі объектілердің ең маңызды белгілерінің бірі - олардың тіршілік әрекетінің барлық көріністерін мұқият реттей алуы. М.-ның үлкен үлесі. ғылыми жаңалықтарды аллостериялық эффект деп аталатын жаңа, бұрын белгісіз реттеуші механизмнің ашылуы деп қарастырған жөн. Бұл төмен молекулалық салмақтағы заттардың қабілетінде жатыр - деп аталатын. лигандтар - макромолекулалардың ерекше биологиялық функцияларын өзгерту үшін, ең алдымен каталитикалық әсер ететін белоктар - ферменттер, гемоглобин, биологиялық мембраналардың құрылысына қатысатын рецепторлық ақуыздар (Биологиялық мембраналарды қараңыз), синаптикалық берілісте (Синапстарды қараңыз) және т.б.

Үш биотикалық ағын.М.-ның идеялары аясында. тіршілік құбылыстарының жиынтығын үш ағымның қосындысының нәтижесі ретінде қарастыруға болады: зат алмасу құбылыстарында, яғни ассимиляция мен диссимиляцияда өз көрінісін табатын зат ағымы; өмірдің барлық көріністерінің қозғаушы күші болып табылатын энергия ағыны; және әрбір организмнің дамуы мен өмір сүруінің барлық алуан түрлі процестерін ғана емес, сонымен қатар үздіксіз ұрпақтар тізбегіне енетін ақпарат ағыны. Тірі әлем туралы ілімге биоматериалдардың дамуы арқылы енгізілген ақпарат ағыны идеясы оған өзіндік ерекше, қайталанбас із қалдырады.

Молекулалық биологияның ең маңызды жетістіктері.М. ықпалының шапшаңдығы, ауқымы және тереңдігі. тірі табиғатты зерттеудің іргелі мәселелерін түсінудегі прогресс, мысалы, атомдық физиканың дамуына кванттық теорияның әсерімен дұрыс салыстырылады. Бұл революциялық әсерді өзара байланысты екі жағдай анықтады. Бір жағынан, химиялық және физикалық эксперименттер түріне жақындай отырып, қарапайым жағдайларда тіршілік әрекетінің маңызды көріністерін зерттеу мүмкіндігін ашу шешуші рөл атқарды. Екінші жағынан, осы жағдайдың салдары ретінде биологиялық есептерді шығаруға нақты ғылымдар өкілдерінің - физиктердің, химиктердің, кристаллографтардың, содан кейін математиктердің айтарлықтай бөлігінің жылдам араласуы болды. Олардың жиынтығында бұл жағдайлар М.б. дамуының әдеттен тыс жылдам қарқынын, оның жиырма жыл ішінде қол жеткізген табыстарының саны мен маңыздылығын анықтады. Міне, осы жетістіктердің толық тізімі жоқ: ДНҚ-ның, РНҚ мен рибосомалардың барлық түрлерінің биологиялық қызметінің құрылымы мен механизмін ашу (Рибосомаларды қараңыз) , генетикалық кодты ашу (Генетикалық кодты қараңыз) ; кері транскрипцияның ашылуы (Транскрипцияны қараңыз) , яғни РНҚ шаблонында ДНҚ синтезі; тыныс алу пигменттерінің қызмет ету механизмдерін зерттеу; үш өлшемді құрылымды ашу және оның ферменттердің әрекетіндегі функционалдық рөлі (Ферменттерді қараңыз) , матрицалық синтез принципі және ақуыз биосинтезінің механизмдері; вирустардың құрылымын (Вирустарды қараңыз) және олардың репликациялану механизмдерін, антиденелердің бастапқы және ішінара кеңістіктік құрылымын ашу; жеке гендердің оқшаулануы , химиялық, содан кейін биологиялық (ферменттік) гендердің синтезі, оның ішінде адам, жасушадан тыс (in vitro); гендердің бір ағзадан екіншісіне, оның ішінде адам жасушаларына ауысуы; жеке белоктардың, негізінен ферменттердің, сондай-ақ нуклеин қышқылдарының көбеюінің химиялық құрылымының тез дамып келе жатқан шифрын ашу; нуклеин қышқылының молекулаларынан басталып, көпкомпонентті ферменттерге, вирустарға, рибосомаларға және т.б. өтетін күрделілігі бар кейбір биологиялық объектілердің «өздігінен жиналу» құбылыстарын ашу; биологиялық функциялар мен процестерді реттеудің аллостериялық және басқа да негізгі принциптерін түсіндіру.

Редукционизм және интеграция. М. б. тірі объектілерді зерттеудегі осы бағыттың соңғы кезеңі болып табылады, ол «редукционизм», яғни күрделі тіршілік функцияларын молекулалық деңгейде болып жатқан құбылыстарға қысқартуға ұмтылу, сондықтан физика және химия әдістерімен зерттеуге қол жетімді. . Қол жеткізілген M. b. жетістіктері бұл тәсілдің тиімділігін көрсетеді. Сонымен қатар, табиғи жағдайда жасушада, ұлпада, мүшеде және бүкіл ағзада күрделілігі жоғары жүйелермен айналысатынын ескеру қажет. Мұндай жүйелер құрылымдық-функционалдық ұйымға ие болып, жаңа қасиеттерге ие бола отырып, тұтастыққа жүйелі түрде бірігуі арқылы төменгі деңгейдегі құрамдас бөліктерден қалыптасады. Сондықтан, молекулалық және іргелес деңгейлерде ашу үшін қол жетімді үлгілер туралы білім егжей-тегжейлі болғандықтан, М. б. өмір құбылыстарын зерттеуде одан әрі даму желісі ретінде интеграция механизмдерін түсіну міндеті туындайды. Мұндағы бастапқы нүкте молекулааралық әрекеттесу күштерін зерттеу болып табылады – сутегі байланыстары, ван-дер-Ваальс, электростатикалық күштер және т.б. Олардың комбинациясы және кеңістіктік орналасуы бойынша олар «интегративті ақпарат» деп атауға болатын нәрсені құрайды. Оны жоғарыда аталған ақпарат ағынының негізгі бөліктерінің бірі ретінде қарастырған жөн. М.ның ауданында. интеграцияның мысалдары олардың құрамдас бөліктерінің қоспасынан күрделі түзілімдердің өздігінен жиналу құбылыстары болуы мүмкін. Бұған, мысалы, олардың суббірліктерінен көпкомпонентті белоктардың түзілуі, олардың құрамдас бөліктерінен – белоктар мен нуклеин қышқылдарынан вирустардың түзілуі, рибосомалардың белок пен нуклеиндік компоненттер бөлінгеннен кейін бастапқы құрылымының қалпына келуі және т.б. жатады. Бұл құбылыстарды зерттеу биополимер молекулаларының негізгі құбылыстарын «танумен» тікелей байланысты. Мұндағы мәселе – белок молекулаларындағы немесе нуклеотидтердегі – нуклеин қышқылдарындағы амин қышқылдарының қандай комбинациялары жеке молекулалардың қатаң спецификалық, алдын ала анықталған құрамы мен құрылымы бар кешендердің түзілуімен байланысу процестері кезінде бір-бірімен әрекеттесетінін анықтау. Оларға олардың суббірліктерінен күрделі белоктардың түзілу процестері жатады; әрі қарай, нуклеин қышқылының молекулалары арасындағы селективті өзара әрекеттесу, мысалы, тасымалдау және матрица (бұл жағдайда генетикалық кодтың ашылуы біздің ақпаратымызды айтарлықтай кеңейтті); ақырында, бұл белоктар да, нуклеин қышқылдары да қатысатын көптеген құрылымдардың (мысалы, рибосомалар, вирустар, хромосомалар) түзілуі. Тиісті заңдылықтарды ашу, осы өзара әрекеттесулердің негізінде жатқан «тіл» туралы білім, олардың бірі болып табылады. сыни аймақтарМ.б., әлі де оның дамуын күтуде. Бұл аймақ бүкіл биосфераның іргелі мәселелерінің қатарына жатады.

Молекулярлық биологияның мәселелері.Көрсетілген маңызды міндеттермен қатар М. («тану», өзін-өзі жинақтау және біріктіру заңдылықтарын білу) жақын болашақтағы ғылыми ізденістің өзекті бағыты құрылымды ашуға мүмкіндік беретін әдістерді әзірлеу, содан кейін жоғары молекулалық үш өлшемді, кеңістіктік ұйымдастыру. нуклеин қышқылдары. Бұған ДНҚ-ның үш өлшемді құрылымының (қос спираль) жалпы жоспарына қатысты қол жеткізілді, бірақ оның бастапқы құрылымы туралы нақты білімсіз. Аналитикалық әдістерді дамытудағы қарқынды ілгерілеу алдағы жылдары осы мақсаттарға қол жеткізуді сенімді түрде күтуге мүмкіндік береді. Бұл жерде, әрине, негізгі үлестер туыстас ғылымдардың, ең алдымен физика мен химияның өкілдерінен келеді. Қолданылуы М.б.-ның пайда болуы мен табысын қамтамасыз еткен ең маңызды әдістердің барлығын физиктер (ультрацентрифугалау, рентгендік дифракциялық талдау, электронды микроскопия, ядролық магниттік резонанс және т.б.) ұсынған және әзірлеген. Барлық дерлік жаңа физикалық эксперименттік тәсілдер (мысалы, компьютерлерді пайдалану, синхротрон немесе бремсстрахлунг, радиация, лазерлік технология және т.б.) М.б. мәселелерін тереңдетіп зерттеуге жаңа мүмкіндіктер ашады. Практикалық сипаттағы маңызды міндеттердің ішінде, жауабын М.б. күтеді, бірінші кезекте қатерлі өсудің молекулярлық негізі мәселесі, содан кейін - тұқым қуалайтын аурулардың алдын алу, мүмкін жеңу жолдары - « молекулалық аурулар» (Молекулалық аурулар бөлімін қараңыз). Биологиялық катализдің молекулалық негізін, яғни ферменттердің әрекетін түсіндіру үлкен маңызға ие болады. Ең маңыздыларының қатарында заманауи тенденцияларМ. б. гормондардың әсер етуінің молекулалық механизмдерін ашуға деген ұмтылысты қамтуы керек (Гормондарды қараңыз) , улы және дәрілік заттар, сондай-ақ заттардың ену және тасымалдау процестерін реттеуге қатысатын биологиялық мембраналар сияқты жасушалық құрылымдардың молекулалық құрылымы мен жұмысының егжей-тегжейлерін білу. Алыстағы мақсаттар M. b. - жүйке процестерінің табиғатын білу, есте сақтау механизмдері (Жадты қараңыз) және т.б. М. б. маңызды жаңадан пайда болған бөлімдердің бірі. - деп аталатын. гендік инженерия, ол микробтардан бастап төменгі (бір жасушалы) және адаммен аяқталатын тірі ағзалардың генетикалық аппаратының (Геномының) мақсатты жұмысын (соңғы жағдайда, ең алдымен, түбегейлі емдеу мақсатында) қояды. тұқым қуалайтын аурулар (Қараңыз. Тұқым қуалайтын аурулар) және генетикалық ақауларды түзету ). Адамның генетикалық негізіне неғұрлым ауқымды араласулар аз немесе аз алыс болашақта ғана талқылануы мүмкін, өйткені бұл жағдайда техникалық және іргелі кедергілер туындайды. Микробтарға, өсімдіктерге қатысты және бұл мүмкін, ал бет - х. Жануарлар үшін мұндай перспективалар (мысалы, ауадан азотты бекітетін аппараты бар және тыңайтқыштарды қажет етпейтін мәдени өсімдіктердің сорттарын алу) жігерлендіреді. Олар қазірдің өзінде қол жеткізілген табыстарға негізделген: гендерді оқшаулау және синтездеу, гендерді бір ағзадан екіншісіне беру, экономикалық немесе медициналық маңызды заттарды өндіруші ретінде жаппай жасуша дақылдарын пайдалану.

Молекулярлық биология бойынша зерттеулерді ұйымдастыру.М.-ның қарқынды дамуы. мамандандырылған ғылыми орталықтардың көптеп пайда болуына әкелді. Олардың саны тез өсуде. Ең ірісі: Ұлыбританияда – Кембридждегі молекулалық биология зертханасы, Лондондағы Корольдік институт; Францияда – Париждегі, Марсельдегі, Страсбургтегі молекулалық биология институттары, Пастер институты; АҚШ-та - департаменттер M. b. Бостондағы университеттер мен институттарда (Гарвард университеті, Массачусетс технологиялық институты), Сан-Франциско (Беркли), Лос-Анджелес (Калифорния технологиялық институты), Нью-Йорк (Рокфеллер университеті), Бетездадағы денсаулық институттары және т.б.; Германияда – Макс Планк институттары, Геттинген және Мюнхен университеттері; Швецияда, Стокгольмдегі Каролинска институты; ГДР-да – Берлиндегі Орталық молекулалық биология институты, Йена және Галле институттары; Венгрияда - Сегед қаласындағы биологиялық орталық. КСРО-да алғашқы мамандандырылған институт М. 1957 жылы Мәскеуде КСРО Ғылым академиясының жүйесінде құрылды (қараңыз. ); содан кейін мыналар құрылды: Мәскеудегі КСРО ҒА биоорганикалық химия институты, Пущинодағы белоктар институты, Атом энергиясы институты жанындағы биологиялық бөлім (Мәскеу), М.б. Новосібірдегі ғылым академиясының Сібір бөлімшесінің институттарында, Мәскеу мемлекеттік университетінің биоорганикалық химияның ведомствоаралық зертханасында, Киевтегі Украина КСР Ғылым академиясының молекулалық биология және генетика секторында (кейін институт) ; М. б. бойынша маңызды жұмыс. Ленинградтағы жоғары молекулалық қосылыстар институтында, КСРО Ғылым академиясының бірқатар кафедралары мен зертханаларында және басқа да бөлімшелерде жүргізіледі.

Жеке ғылыми орталықтармен қатар кең көлемдегі ұйымдар пайда болды. Батыс Еуропада М. үшін Еуропалық ұйым пайда болды. (EMBO), оған 10-нан астам ел қатысады. КСРО-да 1966 жылы Молекулярлық биология институтында М.Б. бойынша ғылыми кеңес құрылды, ол осы білім саласындағы үйлестіруші және ұйымдастырушы орталық болып табылады. Ол М.Б.-ның маңызды бөлімдері бойынша монографиялардың кең сериясын шығарды, М.Б. бойынша «қысқы мектептер» үнемі ұйымдастырылады, конференциялар мен симпозиумдар өткізіледі. өзекті мәселелерМ. б. Болашақта М. бойынша ғылыми кеңестер береді. КСРО Медицина ғылымдары академиясында және көптеген республикалық ғылым академияларында құрылды. «Молекулалық биология» журналы 1966 жылдан бастап шығарылады (жылына 6 нөмір).

КСРО-да қысқа мерзім ішінде М. саласындағы зерттеушілердің айтарлықтай тобы өсті; бұлар өз мүдделерін басқа салалардан жартылай ауыстырған аға буын ғалымдары; көбіне олар көптеген жас зерттеушілер. қалыптасуы мен дамуына белсене қатысқан жетекші ғалымдардың арасынан М.б. КСРО-да А.А.баев, А.Н.Белозерский, А.Е.Браунштейн, Ю.А.Овчинников, А.С.Спирин, М.М.Шемякин, В.А.Энгельгардт сияқтыларды атауға болады. М.-ның жаңа жетістіктері. және молекулалық генетика КОКП Орталық Комитеті мен КСРО Министрлер Кеңесінің (1974 ж. мамыр) «Молекулярлық биология мен молекулалық генетиканың дамуын жеделдету шаралары және олардың жетістіктерін ұлттық экономика».

Лит.:Вагнер Р., Митчелл Г., Генетика және метаболизм, транс. ағылшын тілінен, М., 1958; Сент-Джорги және А., Биоэнергетика, транс. ағылшын тілінен, М., 1960; Анфинсен К., Эволюцияның молекулалық негіздері, транс. ағылшын тілінен, М., 1962; Стэнли В., Валенс Е., Вирустар және өмірдің табиғаты, транс. ағылшын тілінен, М., 1963; Молекулалық генетика, транс. бірге. Ағылшын тілі, 1 бөлім, М., 1964; Волкенштейн М.В., Молекулалар және өмір. Молекулалық биофизикаға кіріспе, М., 1965; Гауровиц Ф., Белоктардың химиясы және функциялары, транс. ағылшын тілінен, М., 1965; Bresler S. E., Молекулярлық биологияға кіріспе, 3-ші басылым, М. - Л., 1973; Инграм В., макромолекулалардың биосинтезі, транс. ағылшын тілінен, М., 1966; Энгельхардт В.А., Молекулалық биология, кітапта: КСРО-дағы биологияның дамуы, М., 1967; Молекулалық биологияға кіріспе, транс. ағылшын тілінен, М., 1967; Уотсон, Дж., Геннің молекулалық биологиясы, транс. ағылшын тілінен, М., 1967; Finean J., Биологиялық ультрақұрылымдар, транс. ағылшын тілінен, М., 1970; Бендолл, Дж., бұлшықеттер, молекулалар және қозғалыс, транс. ағылшын тілінен, М., 1970; Ичас М., Биологиялық код, транс. ағылшын тілінен, М., 1971; Вирустардың молекулалық биологиясы, М., 1971; Белок биосинтезінің молекулалық негіздері, М., 1971; Бернхард С., Ферменттердің құрылымы мен қызметі, транс. ағылшын тілінен, М., 1971; Спирин А.С., Гаврилова Л.П., Рибосома, 2-ші басылым, М., 1971; Френкель-Конрат Х., Вирустардың химиясы мен биологиясы, транс. ағылшын тілінен, М., 1972; Смит С., Ханевальт Ф., Молекулярлық фотобиология. Инактивация және қалпына келтіру процестері, транс. ағылшын тілінен, М., 1972; Харрис Г., Адам биохимиялық генетика негіздері, транс. ағылшын тілінен, М., 1973 ж.

В.А.Энгельхардт.

Ұлы Совет энциклопедиясы. - М.: Совет энциклопедиясы. 1969-1978 .

«Био/моль/мәтін» байқауына арналған комикс: Бүгін молекулярлық биолог Test Tube сізді таңғажайып ғылым - молекулалық биология әлемінде бағыттайды! Біз оның даму кезеңдері бойынша тарихи экскурсиядан бастаймыз, 1933 жылдан бергі негізгі жаңалықтар мен тәжірибелерді сипаттаймыз. Сондай-ақ біз гендермен манипуляциялауға, оларды өзгертуге және оқшаулауға мүмкіндік берген молекулалық биологияның негізгі әдістерін нақты сипаттайтын боламыз. Бұл әдістердің пайда болуы молекулалық биологияның дамуына күшті серпін болды. Сонымен қатар биотехнологияның рөлін еске түсіріп, осы саладағы ең танымал тақырыптардың бірі – CRISPR/Cas жүйелерін пайдаланып геномды өңдеуге тоқталайық.

Байқаудың бас демеушісі және «Сколтех» номинациясының серіктесі.

Байқаудың демеушісі Diaem компаниясы: биологиялық зерттеулер мен өндіріске арналған жабдықтарды, реагенттерді және шығын материалдарын ең ірі жеткізуші.

Компания «Көрермендер таңдауы» сыйлығына демеушілік жасады.

Байқаудың «Кітап» демеушісі - «Альпина нон-фантастика»

1. Кіріспе. Молекулярлық биологияның мәні

Ол макромолекулалар деңгейінде организмдердің тіршілік әрекетінің негіздерін зерттейді. Молекулалық биологияның мақсаты – олардың құрылымы мен қасиеттері туралы білім негізінде осы макромолекулалардың рөлі мен қызмет ету механизмдерін анықтау.

Тарихи тұрғыдан молекулалық биология нуклеин қышқылдары мен белоктарды зерттейтін биохимия салаларының дамуы кезінде қалыптасты. Биохимия зат алмасуды зерттейтін болса, Химиялық құрамытірі жасушалар, организмдер және оларда жүргізілетін химиялық процестер, молекулалық биология генетикалық ақпаратты беру, көбейту және сақтау механизмдерін зерттеуге бағытталған.

Ал молекулалық биологияның зерттеу объектісі нуклеин қышқылдарының өзі – дезоксирибонуклеин (ДНҚ), рибонуклеин (РНҚ) – және белоктар, сонымен қатар олардың макромолекулярлық кешендері – хромосомалар, рибосомалар, белоктар мен нуклеин қышқылдарының биосинтезін қамтамасыз ететін мультиферменттік жүйелер. Молекулалық биология сонымен қатар зерттеу объектілерімен шектеседі және ішінара молекулярлық генетика, вирусология, биохимия және басқа да бірқатар биологиялық ғылымдармен сәйкес келеді.

2. Молекулалық биологияның даму кезеңдері бойынша тарихи экскурсия

Биохимияның жеке саласы ретінде молекулалық биология өткен ғасырдың 30-жылдарында дами бастады. Сол кездің өзінде генетикалық ақпаратты беру және сақтау процестерін зерттеу үшін молекулалық деңгейде тіршілік құбылысын түсіну қажет болды. Дәл осы уақытта молекулалық биологияның міндеті белоктар мен нуклеин қышқылдарының қасиеттерін, құрылысын және өзара әрекеттесуін зерттеуде белгіленді.

«Молекулярлық биология» термині алғаш рет қолданылған 1933 жыл Уильям Астбери фибриллярлық ақуыздарды (коллаген, қан фибрині, жиырылғыш бұлшықет ақуыздары) зерттеу кезінде. Асбери бұл белоктардың молекулалық құрылымы мен биологиялық, физикалық сипаттамалары арасындағы байланысты зерттеді. Молекулалық биологияның пайда болуының басында РНҚ тек өсімдіктер мен саңырауқұлақтардың, ал ДНҚ тек жануарлардың құрамдас бөлігі болып саналды. Және ішінде 1935 Андрей Белозерскийдің бұршақ ДНҚ-сын ашуы ДНҚ әрбір тірі жасушада болатынын анықтауға әкелді.

IN 1940 Джордж Бидл мен Эдвард Татамның гендер мен белоктар арасындағы себептік байланысты орнатуы үлкен жетістік болды. Ғалымдардың «Бір ген – бір фермент» гипотезасы белоктың ерекше құрылымы гендер арқылы реттеледі деген тұжырымдамаға негіз болды. Генетикалық ақпарат белоктардың бастапқы құрылымын реттейтін ДНҚ-дағы нуклеотидтердің арнайы тізбегі арқылы кодталған деп есептеледі. Кейінірек көптеген белоктардың төрттік құрылымы бар екені дәлелденді. Мұндай құрылымдардың түзілуіне әртүрлі пептидтік тізбектер қатысады. Осыған сүйене отырып, ген мен фермент арасындағы қатынас туралы ереже біршама өзгерді, енді ол «Бір ген – бір полипептид» сияқты естіледі.

IN 1944 1999 жылы американдық биолог Освальд Эвери және оның әріптестері (Колин Маклеод пен Маклин МакКарти) бактериялардың трансформациясын тудыратын зат ақуыздар емес, ДНҚ екенін дәлелдеді. Эксперимент ДНҚ-ның тұқым қуалайтын ақпаратты берудегі рөлінің дәлелі болды, гендердің ақуыздық табиғаты туралы ескірген білімді сызып тастады.

1950 жылдардың басында Фредерик Сэнгер белок тізбегі аминқышқылдары қалдықтарының бірегей тізбегі екенін көрсетті. IN 1951 Және 1952 жылдары ғалым екі полипептидтік тізбектің толық тізбегін анықтады - сиыр инсулині IN(30 амин қышқылы қалдықтары) және А(21 амин қышқылы қалдықтары) сәйкесінше.

Шамамен сол уақытта, в 1951–1953 Эрвин Чаргафф ДНҚ-дағы азотты негіздердің қатынасының ережелерін тұжырымдады. Ережеге сәйкес, тірі ағзалардың ДНҚ-ның түрлік айырмашылығына қарамастан, аденин (А) мөлшері тиминнің (Т) мөлшеріне, ал гуаниннің (G) мөлшері цитозиннің мөлшеріне тең болады. (С).

IN 1953 ДНҚ-ның генетикалық рөлін дәлелдеді. Джеймс Уотсон мен Фрэнсис Крик Розалинд Франклин мен Морис Вилкинс алған ДНҚ рентгендік сәулесіне сүйене отырып, ДНҚ-ның кеңістіктік құрылымын анықтады және тұқым қуалаушылықтың негізінде жатқан оның репликациялану (екі еселену) механизмі туралы кейінірек расталған болжамды алға тартты.

1958 жыл – Фрэнсис Криктің молекулярлық биологияның орталық догмасының қалыптасуы: генетикалық ақпаратты беру ДНҚ → РНҚ → ақуыз бағытында жүреді.

Догманың мәні жасушаларда ДНҚ-дан белгілі бір бағытталған ақпарат ағыны болады, ол өз кезегінде төрт әріптен тұратын бастапқы генетикалық мәтін болып табылады: A, T, G және C. Ол ДНҚ-да жазылған. осы әріптердің пішін тізбегіндегі қос спираль – нуклеотидтер.

Бұл мәтін транскрипциялануда. Және процесс деп аталады транскрипция. Бұл процесс кезінде РНҚ синтезделеді, ол генетикалық мәтінмен бірдей, бірақ айырмашылығы бар: РНҚ-да Т-ның орнына U (урацил) болады.

Бұл РНҚ деп аталады хабаршы РНҚ (мРНҚ), немесе матрица (мРНҚ). Хабар таратумРНҚ нуклеотидтердің триплет тізбегі түріндегі генетикалық кодты қолдану арқылы жүзеге асырылады. Бұл процесс барысында ДНҚ және РНҚ нуклеин қышқылдарының мәтіні төрт әріптік мәтіннен аминқышқылдарының жиырма әріптік мәтініне аударылады.

Бар болғаны жиырма табиғи аминқышқылдары бар, ал нуклеин қышқылдарының мәтінінде төрт әріп бар. Осыған байланысты әрбір үш нуклеотид амин қышқылына сәйкес келетін генетикалық код арқылы төрт әріпті алфавиттен жиырма әріптік әліпбиге көшу бар. Сонымен төрт әріптен тұтас 64 үш әріпті комбинация жасауға болады, оның үстіне 20 аминқышқылдары бар.Осыдан генетикалық код міндетті түрде дегенерация қасиетіне ие болуы керек деген қорытынды шығады. Алайда, ол кезде генетикалық код белгісіз болды, оның үстіне ол тіпті дешифрланбады, бірақ Крик өзінің орталық догмасын тұжырымдап қойған болатын.

Соған қарамастан, кодтың болуы керек деген сенімділік болды. Осы уақытқа дейін бұл кодтың үштік сипаты бар екендігі дәлелденді. Бұл нуклеин қышқылдарындағы үш әріпті білдіреді ( кодондар) кез келген амин қышқылына сәйкес келеді. Бұл кодондардың 64-і бар, олар 20 амин қышқылын кодтайды. Бұл әрбір амин қышқылы бірден бірнеше кодонға сәйкес келетінін білдіреді.

Осылайша, орталық догма - бұл жасушада ақпараттың бағытталған ағыны: ДНҚ → РНҚ → ақуыз болатынын айтатын постулат деп қорытынды жасауға болады. Крик орталық догманың негізгі мазмұнын атап өтті: ақпараттың кері ағыны болуы мүмкін емес, ақуыз генетикалық ақпаратты өзгертуге қабілетті емес.

Бұл орталық догманың негізгі мағынасы: ақуыз ақпаратты ДНҚ-ға (немесе РНҚ) өзгертуге және түрлендіруге қабілетті емес, ағын әрқашан тек бір бағытта жүреді.

Осыдан біраз уақыттан кейін орталық догма тұжырымдалған кезде белгісіз жаңа фермент табылды, - кері транскриптазаРНҚ-дан ДНҚ синтездейді. Фермент генетикалық ақпарат ДНҚ-да емес, РНҚ-да кодталған вирустарда табылды. Мұндай вирустарды ретровирустар деп атайды. Олардың ішінде РНҚ-сы бар вирустық капсуласы және арнайы ферменті бар. Фермент бұл вирустық РНҚ шаблонына сәйкес ДНҚ синтездейтін кері транскриптаза болып табылады және бұл ДНҚ кейіннен жасушадағы вирустың одан әрі дамуы үшін генетикалық материал ретінде қызмет етеді.

Әрине, бұл жаңалық молекулярлық биологтар арасында үлкен сілкініс пен үлкен дау тудырды, өйткені орталық догмаға негізделген бұл мүмкін емес деп есептелді. Алайда, Крик бұл мүмкін емес деп ешқашан айтпағанын бірден түсіндірді. Ол тек ақуыздан нуклеин қышқылдарына ақпарат ағыны ешқашан бола алмайтынын және қазірдің өзінде нуклеин қышқылдарының ішінде кез келген процестердің болуы әбден мүмкін екенін айтты: ДНҚ-да ДНҚ, РНҚ-да ДНҚ, ДНҚ-да РНҚ және РНҚ-да.

Орталық догма тұжырымдалғаннан кейін әлі де бірқатар сұрақтар қалды: ДНҚ (немесе РНҚ) құрайтын төрт нуклеотидтің алфавиті белоктарды құрайтын аминқышқылдарының 20 әріптік алфавитін қалай кодтайды? Генетикалық кодтың мәні неде?

Генетикалық кодтың болуы туралы алғашқы идеяларды Александр Даунс тұжырымдаған ( 1952 г.) ​​және Георгий Гамов ( 1954 Г.). Ғалымдар нуклеотидтер тізбегі кем дегенде үш буынды қамтуы керек екенін көрсетті. Кейіннен мұндай реттілік үш нуклеотидтен тұратыны дәлелденді кодон (үштік). Дегенмен, қандай нуклеотидтер қандай амин қышқылын ақуыз молекуласына қосуға жауапты деген сұрақ 1961 жылға дейін ашық қалды.

Және ішінде 1961 Маршалл Ниренберг Генрих Маттеймен бірге жүйені хабар тарату үшін пайдаланды in vitro. Үлгі ретінде олигонуклеотид пайдаланылды. Оның құрамында тек урацил қалдықтары болды, ал одан синтезделген пептидке тек фенилаланин амин қышқылы ғана кірді. Осылайша, кодонның мәні алғаш рет анықталды: кодон UUU фенилаланинді кодтайды. Кейінірек Хар Құран UCUCUCUCUCUC нуклеотидтер тізбегі серин-лейцин-серин-лейцин аминқышқылдарының жиынтығын кодтайтынын анықтады. Жалпы алғанда, Ниренберг пен Құранның еңбектерінің арқасында 1965 жылы генетикалық код толығымен ашылды. Әрбір триплет белгілі бір амин қышқылын кодтайтыны белгілі болды. Ал кодондардың орналасу реті белоктағы аминқышқылдарының орналасу ретін анықтайды.

Белоктар мен нуклеин қышқылдарының қызмет етуінің негізгі принциптері 70-ші жылдардың басында тұжырымдалған. Белоктар мен нуклеин қышқылдарының синтезі матрицалық механизм бойынша жүзеге асатыны анықталды. Үлгі молекуласы аминқышқылдарының немесе нуклеотидтердің реттілігі туралы кодталған ақпаратты тасымалдайды. Репликация немесе транскрипция кезінде шаблон ДНҚ, ал трансляция және кері транскрипция кезінде мРНҚ болады.

Осылайша, молекулалық биология, оның ішінде гендік инженерия салаларын қалыптастырудың алғы шарттары жасалды. Ал 1972 жылы Пол Берг әріптестерімен молекулалық клондау технологиясын жасады. Ғалымдар алғашқы рекомбинантты ДНҚ-ны алды in vitro. Бұл көрнекті жаңалықтар молекулалық биологияның жаңа бағытының негізін құрады және 1972 Содан бері жыл гендік инженерияның туған күні болып саналды.

3. Молекулалық биологияның әдістері

Нуклеин қышқылдарын, ДНҚ құрылымын және ақуыз биосинтезін зерттеудегі орасан зор жетістіктер медицинада үлкен маңызға ие бірқатар әдістерді жасауға, ауыл шаруашылығыжәне жалпы ғылым.

Генетикалық кодты және тұқым қуалайтын ақпаратты сақтаудың, берудің және жүзеге асырудың негізгі принциптерін зерттегеннен кейін молекулалық биологияны одан әрі дамыту үшін арнайы әдістер қажет болды. Бұл әдістер гендерді басқаруға, өзгертуге және оқшаулауға мүмкіндік береді.

Мұндай әдістердің пайда болуы 1970-1980 жылдары болды. Бұл молекулалық биологияның дамуына үлкен серпін берді. Ең алдымен, бұл әдістер гендерді өндіруге және оларды басқа организмдердің жасушаларына енгізуге, сондай-ақ гендердегі нуклеотидтер тізбегін анықтау мүмкіндігіне тікелей байланысты.

3.1. ДНҚ электрофорезі

ДНҚ электрофорезіДНҚ-мен жұмыс істеудің негізгі әдісі болып табылады. ДНҚ электрофорезі барлық дерлік басқа әдістермен бірге қажетті молекулаларды бөліп алу және нәтижелерді одан әрі талдау үшін қолданылады. Гельдік электрофорез әдісінің өзі ДНҚ фрагменттерін ұзындығы бойынша бөлу үшін қолданылады.

Электрофорезге дейін немесе одан кейін гель ДНҚ-мен байланыса алатын бояғыштармен өңделеді. Бояғыштар ультракүлгін сәуледе флуоресценцияланады, нәтижесінде гельдегі жолақтардың үлгісі пайда болады. ДНҚ фрагменттерінің ұзындығын анықтау үшін оларды салыстыруға болады маркерлер- бірдей гельге қолданылатын стандартты ұзындықтағы фрагменттердің жиынтықтары.

Флуоресцентті ақуыздар

Эукариотты организмдерді зерттегенде маркер гендер ретінде флуоресцентті белоктарды қолдану ыңғайлы. Бірінші жасыл флуоресцентті ақуыздың гені ( жасыл флуоресцентті протеин, GFP) медузадан оқшауланған Ақуорея Викториясодан кейін әртүрлі организмдерге енгізілген. Осыдан кейін басқа түсті флуоресцентті протеиндерге арналған гендер бөлініп алынды: көк, сары, қызыл. Қызықты қасиеттері бар ақуыздарды алу үшін мұндай гендер жасанды түрде өзгертілді.

Жалпы, ДНҚ молекуласымен жұмыс істеудің ең маңызды құралдары жасушаларда бірқатар ДНҚ трансформациясын жүзеге асыратын ферменттер болып табылады: ДНҚ полимераза, ДНҚ лигазаларыЖәне шектейді (рестрикциялық эндонуклеазалар).

трансгенез

трансгенезОл гендердің бір организмнен екінші организмге ауысуы деп аталады. Мұндай организмдер деп аталады трансгендік.

Рекомбинантты ақуыз препараттары гендерді микроорганизм жасушаларына тасымалдау арқылы ғана алынады. Бұл ақуыздардың көпшілігі интерферондар, инсулин, кейбір ақуыздық гормондар, сондай-ақ бірқатар вакциналарды өндіруге арналған ақуыздар.

Басқа жағдайларда сүтке қажетті белоктарды бөлетін эукариоттардың немесе трансгенді жануарлардың, негізінен малдың жасуша дақылдары қолданылады. Осылайша антиденелер, қанның ұю факторлары және басқа да белоктар алынады. Трансгенез әдісі зиянкестер мен гербицидтерге төзімді дақылдарды алу үшін қолданылады, ал ағынды суларды трансгенді микроорганизмдер көмегімен тазартады.

Жоғарыда айтылғандардың барлығынан басқа, трансгендік технологиялар ғылыми зерттеулерде таптырмас, өйткені генді модификациялау және тасымалдау әдістерін қолдану арқылы биологияның дамуы тезірек жүреді.

Шектеулер

Рестриктазалармен танылған тізбектер симметриялы, сондықтан үзілістердің кез келген түрі осындай тізбектің ортасында немесе ДНҚ молекуласының бір немесе екі тізбегінің ығысуымен болуы мүмкін.

Кез келген ДНҚ-ны рестрикциялық ферментпен бөлгенде фрагменттердің ұшындағы тізбектер бірдей болады. Олар қайта қосыла алады, себебі оларда қосымша сайттар бар.

Осы тізбектерді пайдаланып бір молекуланы алуға болады ДНҚ лигазалары. Осының арқасында екі түрлі ДНҚ фрагменттерін біріктіріп, рекомбинантты ДНҚ алуға болады.

3.2. ПТР

Әдіс ДНҚ полимеразаларының жасушадағы ДНҚ репликация процесіндегідей комплементарлы тізбек бойымен ДНҚ-ның екінші тізбегін аяқтау қабілетіне негізделген.

3.3. ДНҚ секвенциясы

Секвенирлеу әдісінің қарқынды дамуы зерттелетін организмнің геномының деңгейінде оның сипаттамаларын тиімді анықтауға мүмкіндік береді. Мұндай геномдық және постгеномдық технологиялардың басты артықшылығы - зерттеу және зерттеу мүмкіндіктерінің артуы. генетикалық табиғатадам аурулары, алдын ала қабылдау үшін қажетті шараларжәне аурудан аулақ болыңыз.

Ауқымды зерттеулер арқылы әртүрлі топтағы адамдардың әртүрлі генетикалық ерекшеліктері туралы қажетті мәліметтер алуға, сол арқылы медицина әдістерін дамытуға болады. Осыған байланысты әртүрлі ауруларға генетикалық бейімділікті анықтау бүгінгі күні өте танымал.

Ұқсас әдістер іс жүзінде бүкіл әлемде, соның ішінде Ресейде де кеңінен қолданылады. Ғылыми прогреске байланысты мұндай әдістер медициналық зерттеулерге енгізілуде және медициналық тәжірибежалпы.

4. Биотехнология

Биотехнология- технологиялық мәселелерді шешу үшін тірі организмдерді немесе олардың жүйелерін пайдалану мүмкіндіктерін, сондай-ақ тірі организмдерді құруды зерттейтін пән қалаған қасиеттергендік инженерия арқылы. Биотехнология химия, микробиология, биохимия және, әрине, молекулалық биология әдістерін қолданады.

Биотехнологияның дамуының негізгі бағыттары (биотехнологиялық процестердің принциптері өнеркәсіптің барлық салаларында өндіріске енгізілуде):

1. Азық-түлік пен мал азығының жаңа түрлерін жасау және өндіру.
2. Микроорганизмдердің жаңа штаммдарын алу және зерттеу.
3. Өсімдіктердің жаңа сорттарын өсіру, сонымен қатар өсімдіктерді аурулар мен зиянкестерден қорғау құралдарын жасау.
4. Экология қажеттіліктеріне биотехнология әдістерін қолдану. Мұндай биотехнологиялық әдістер қалдықтарды қайта өңдеу, ағынды суларды тазарту, пайдаланылған ауа және топырақты санитарлық тазарту үшін қолданылады.
5. Медицина қажеттілігі үшін витаминдер, гормондар, ферменттер, сарысулар өндіру. Биотехнологтар дамып келеді дәрі-дәрмектербұрын емделмейтін болып саналған.

Биотехнологияның басты жетістігі – гендік инженерия.

Генетикалық инженерия- рекомбинантты РНҚ және ДНҚ молекулаларын алу, жасушалардан жеке гендерді бөліп алу, гендерді манипуляциялау және оларды басқа организмдерге (бактерияларға, ашытқыларға, сүтқоректілерге) енгізу технологиялары мен әдістерінің жиынтығы. Мұндай организмдер қажетті, өзгертілген қасиеттері бар соңғы өнімдерді шығаруға қабілетті.

Гендік инженерия әдістері табиғатта гендердің жаңа, бұрын болмаған комбинацияларын құруға бағытталған.

Гендік инженерияның жетістіктері туралы айтқанда, клондау тақырыбын қозғамау мүмкін емес. Клондаужыныссыз көбею арқылы әртүрлі ағзалардың бірдей ұрпақтарын алу үшін қолданылатын биотехнология әдістерінің бірі.

Басқаша айтқанда, клондауды организмнің немесе жасушаның генетикалық жағынан бірдей көшірмелерін жасау процесі ретінде қарастыруға болады. Ал клондалған организмдер тек сыртқы белгілері бойынша ғана емес, генетикалық құрамы жағынан да ұқсас немесе толығымен бірдей.

1966 жылы атышулы Долли қойы бірінші клондалған сүтқоректі болды. Ол соматикалық жасушаның ядросын жұмыртқаның цитоплазмасына көшіру арқылы алынды. Долли ядролық донор қойының генетикалық көшірмесі болды. Табиғи жағдайда екі ата-анадан генетикалық материалдың жартысын алған бір ұрықтанған жұмыртқадан жеке адам қалыптасады. Алайда клондау кезінде генетикалық материал бір адамның жасушасынан алынды. Алдымен зиготадан ДНҚ-ның өзі бар ядро ​​жойылды. Сосын ересек қой жасушасынан ядроны алып тастап, ядросыз сол зиготаға қондырды, содан кейін оны ересек адамның жатырына ауыстырып, өсіп, дамуына мүмкіндік берді.

Дегенмен, барлық клондау әрекеттері сәтті болған жоқ. Долли клондауымен қатар басқа 273 жұмыртқада ДНҚ ауыстыру тәжірибесі жүргізілді. Бірақ бір жағдайда ғана тірі ересек жануар толығымен дамып, өсе алады. Доллиден кейін ғалымдар сүтқоректілердің басқа түрлерін клондауға тырысты.

Гендік инженерияның бір түрі геномды өңдеу.

CRISPR/Cas құралы бактериялардың иммундық қорғаныс жүйесінің элементіне негізделген, оны ғалымдар жануарлардың немесе өсімдіктердің ДНҚ-сына кез келген өзгерістер енгізуге бейімдеген.

CRISPR/Cas - жасушалардағы жеке гендермен манипуляциялаудың биотехнологиялық әдістерінің бірі. Бұл технология үшін көптеген қосымшалар бар. CRISPR/Cas зерттеушілерге әртүрлі гендердің қызметін анықтауға мүмкіндік береді. Ол үшін ДНҚ-дан зерттелетін генді алып тастап, дененің қандай функцияларына әсер еткенін зерттеу керек.

Жүйенің кейбір практикалық қолданбалары:

1. Ауыл шаруашылығы. CRISPR/Cas жүйелері арқылы дақылдарды жақсартуға болады. Атап айтқанда, оларды дәмді және қоректік, сондай-ақ ыстыққа төзімді ету. Өсімдіктерге басқа қасиеттерді беруге болады: мысалы, жаңғақтардан (жержаңғақ немесе жаңғақ) аллерген генін кесіп тастаңыз.
2. Медицина, тұқым қуалайтын аурулар.Ғалымдар CRISPR/Cas әдісін адам геномынан орақ тәрізді жасушалық анемия және т.б. сияқты ауруларды тудыруы мүмкін мутацияларды жою үшін пайдалануды мақсат етеді. Теориялық тұрғыдан CRISPR/Cas АИТВ дамуын тоқтата алады.
3. Гендік жетек. CRISPR/Cas жеке жануардың немесе өсімдіктің геномын ғана емес, түрдің гендік қорын да өзгерте алады. Бұл тұжырымдама ретінде белгілі «гендік жетек». Әрбір тірі организм гендерінің жартысын ұрпақтарына береді. Бірақ CRISPR/Cas пайдалану генді тасымалдау мүмкіндігін 100%-ға дейін арттыруы мүмкін. Бұл қалаған белгінің бүкіл популяцияға тезірек таралуы үшін маңызды.

Швейцариялық ғалымдар CRISPR/Cas геномын өңдеу әдісін айтарлықтай жетілдірді және модернизациялады, осылайша оның мүмкіндіктерін кеңейтті. Дегенмен, ғалымдар CRISPR/Cas жүйесін пайдалана отырып, бір уақытта тек бір генді өзгерте алды. Бірақ қазір ETH Zurich зерттеушілері жасушадағы 25 генді бір уақытта өзгерте алатын әдісті ойлап тапты.

Соңғы техника үшін мамандар Cas12a ферментін қолданды. Генетиктер тарихта алғаш рет маймылдарды сәтті клондады. «Танымал механика»;

Николенко С. (2012). Геномика: мәселені қою және реттілік әдістері. «Ғылымнан кейінгі».

31.2

Достар үшін!

Анықтама

Молекулалық биология биохимиядан 1953 жылы сәуірде пайда болды. Оның пайда болуы ДНҚ молекуласының құрылымын ашқан Джеймс Уотсон мен Фрэнсис Криктің есімдерімен байланысты. Бұл жаңалық генетиканы, бактерияларды және вирустардың биохимиясын зерттеу арқылы мүмкін болды. Молекулярлық биолог мамандығы кең таралмаған, бірақ бүгінгі күні оның қазіргі қоғамдағы рөлі өте үлкен. Көптеген аурулар, соның ішінде генетикалық деңгейде көрінетіндер ғалымдардан осы мәселенің шешімін табуды талап етеді.

Белсенділік сипаттамасы

Вирустар мен бактериялар үнемі мутацияға ұшырайды, яғни дәрі-дәрмек енді адамға көмектеспейді және аурулар емделмейтін болады. Молекулярлық биологияның міндеті – осы процестен озып, ауруларды емдеудің жаңа әдісін жасау. Ғалымдар қалыптасқан схема бойынша жұмыс істейді: аурудың себебін блоктау, тұқым қуалаушылық механизмдерін жою және сол арқылы науқастың жағдайын жеңілдету. Бүкіл әлемде молекулярлық биологтар пациенттерге көмектесу үшін жаңа емдеу әдістерін әзірлеп жатқан бірқатар орталықтар, клиникалар мен ауруханалар бар.

Лауазымдық міндеттері

Молекулярлық биологтың міндеттеріне жасуша ішіндегі процестерді (мысалы, ісіктердің дамуы кезіндегі ДНҚ-дағы өзгерістер) зерттеу кіреді. Сондай-ақ, мамандар ДНҚ-ның ерекшеліктерін, олардың бүкіл ағзаға және бір жасушаға әсерін зерттейді. Мұндай зерттеулер, мысалы, ағзаны инфекцияларға, тұқым қуалайтын ауруларға талдауға және биологиялық қатынасты анықтауға мүмкіндік беретін ПТР (полимеразды тізбекті реакция) негізінде жүзеге асырылады.

Мансаптық өсудің ерекшеліктері

Молекулярлық биолог мамандығы өз саласында өте перспективалы және бүгінде болашақ дәрігерлік мамандықтардың рейтингінде бірінші болып табылады. Айтпақшы, молекулярлық биолог бұл салада үнемі қалудың қажеті жоқ. Егер кәсіпті өзгерту ниеті болса, ол зертханалық жабдықтарды сату жөніндегі менеджер ретінде қайта даярлықтан өтіп, әртүрлі зерттеулерге арналған аспаптарды әзірлеуді бастайды немесе өз ісін аша алады.

1. Кіріспе.

Молекулярлық биология және генетика пәні, міндеттері және әдістері. Молекулярлық биология мен гендік инженерияның дамуындағы «классикалық» генетика мен микроорганизмдер генетикасының маңызы. «Классикалық» және молекулалық генетикадағы ген туралы түсінік, оның эволюциясы. Молекулярлық генетиканың дамуына гендік инженерия әдістемесінің қосқан үлесі. Биотехнология үшін гендік инженерияның қолданбалы мәні.

2. Тұқым қуалаушылықтың молекулалық негіздері.

Жасуша туралы түсінік, оның жоғары молекулалық құрамы. Генетикалық материалдың табиғаты. ДНҚ-ның генетикалық функциясының дәлелдемелерінің тарихы.

2.1. Нуклеин қышқылдарының әртүрлі түрлері.Нуклеин қышқылдарының биологиялық қызметтері. Химиялық құрылымы, кеңістіктік құрылымы және физикалық қасиеттерінуклеин қышқылдары. Про- және эукариоттардың генетикалық материалының құрылымдық ерекшеліктері. Қосымша Уотсон-Крик базалық жұптары. Генетикалық код. Генетикалық кодты ашу тарихы. Кодтың негізгі қасиеттері: үштік, үтірсіз код, дегенерация. Кодтық сөздіктің ерекшеліктері, кодондар отбасылары, семантикалық және «мағынасыз» кодондар. Дөңгелек ДНҚ молекулалары және ДНҚ супер орамдары туралы түсінік. ДНҚ топоизомерлері және олардың түрлері. Топоизомеразалардың әсер ету механизмдері. Бактериялық ДНҚ гиразасы.

2.2. ДНҚ транскрипциясы.Прокариоттық РНҚ-полимераза, оның суббірлігі және үш өлшемді құрылымдары. Сигма факторларының әртүрлілігі. Прокариот генінің промоторы, оның құрылымдық элементтері. Транскрипция циклінің кезеңдері. Транскрипцияның инициациясы, түзілуі, «ашық комплекс», ұзаруы және аяқталуы. транскрипцияның әлсіреуі. Триптофан оперонының экспрессиясының реттелуі. «Рибосқосқыштар». Транскрипцияны тоқтату механизмдері. Транскрипцияның теріс және оң реттелуі. лактоза опероны. Ламбда фагтарының дамуындағы транскрипциялық реттеу. Реттеуші белоктар арқылы ДНҚ тану принциптері (CAP ақуызы және ламбда фагының репрессоры). Эукариоттардағы транскрипцияның ерекшеліктері. Эукариоттарда РНҚ өңдеу. Транскрипттерді жабу, сплайсинг және полиаденилдеу. біріктіру механизмдері. Ұсақ ядролық РНҚ және белок факторларының рөлі. Альтернативті сплайсинг, мысалдар.

2.3. Хабар тарату, оның кезеңдері, рибосомалардың қызметі. Рибосомалардың жасушадағы орналасуы. Рибосомалардың прокариоттық және эукариоттық түрлері; 70S және 80S рибосомалары. Рибосомалардың морфологиясы. Бөлшектерге (бөлшектерге) бөлу. Элонгация цикліндегі аминоацил-тРНҚ-ның кодонға тәуелді байланысуы. Кодон-антикодондық әрекеттесу. Аминоацил-тРНҚ-ның рибосомамен байланысуына EF1 (EF-Tu) ұзарту факторының қатысуы. Элонгация коэффициенті EF1B (EF-Ts), оның қызметі, оның қатысуымен жүретін реакциялардың реттілігі. Аминоацил-тРНҚ-ның рибосомамен кодонға тәуелді байланысу сатысына әсер ететін антибиотиктер. Аминогликозидті антибиотиктер (стрептомицин, неомицин, канамицин, гентамицин және т.б.), олардың әсер ету механизмі. Тетрациклиндер рибосомамен аминоацил-тРНҚ байланысуының ингибиторлары ретінде. Трансляцияны бастау. Инициация процесінің негізгі кезеңдері. Прокариоттардағы трансляция инициациясы: инициация факторлары, инициатор кодондары, рибосомалық кіші суббірліктің РНҚ 3¢-соңы және мРНҚ-дағы Shine-Dalgarno тізбегі. Эукариоттардағы трансляция инициациясы: инициация факторлары, инициатор кодондары, 5¢-трансляцияланбаған аймақ және қақпаққа тәуелді терминал инициациясы. Эукариоттардағы «ішкі» қалпаққа тәуелсіз инициация. Транспептидация. Транспептидация ингибиторлары: левомицетин, линкомицин, амицетин, стрептограминдер, анизомицин. Транслокация. Ұзарту факторы EF2 (EF-G) және GTP қатысуы. Транслокация тежегіштері: фузид қышқылы, виомицин, олардың әсер ету механизмдері. Аударманы тоқтату. Терминация кодондары. Прокариоттар мен эукариоттардың ақуызды тоқтату факторлары; тоқтату факторларының екі класы және олардың әсер ету механизмдері. Прокариоттарда трансляцияның реттелуі.

2.4. ДНҚ репликациясыжәне оның генетикалық бақылауы. Репликацияға қатысатын полимеразалар, олардың ферментативті белсенділігінің сипаттамасы. ДНҚ адалдығы. Репликация кезіндегі ДНҚ негізі жұптары арасындағы стерикалық әсерлесулердің рөлі. E. coli полимеразалары I, II және III. Полимераз III суббірліктер. Репликация шанышқысы, репликация кезінде «жетекші» және «артта қалған» ағындар. Оказаки фрагменттері. Репликация шанышқысындағы белоктар кешені. E. coli-де репликация инициациясының реттелуі. Бактерияларда репликацияның аяқталуы. Плазмидтердің репликациясының реттелу ерекшеліктері. Екі бағытты және айналмалы сақинаның репликациясы.

2.5. Рекомбинация, оның түрлері мен үлгілері. Жалпы немесе гомологиялық рекомбинация. ДНҚ-да рекомбинацияны бастайтын қос тізбекті үзілістер. Қос тізбекті үзілістерді репликациядан кейінгі жөндеудегі рекомбинацияның рөлі. Рекомбинация моделіндегі Холлидей құрылымы. E. coli-дегі жалпы рекомбинацияның энзимологиясы. RecBCD кешені. Река протеині. Рекомбинацияның репликацияны үзетін ДНҚ зақымдануында ДНҚ синтезін қамтамасыз етудегі рөлі. эукариоттардағы рекомбинация. Эукариоттардағы рекомбинация ферменттері. Сайтқа тән рекомбинация. Жалпы және спецификалық рекомбинацияның молекулалық механизмдеріндегі айырмашылықтар. Рекомбиназалардың классификациясы. Орындық рекомбинация кезінде жүзеге асырылатын хромосомалық қайта құрылымдау түрлері. Бактериялардағы учаскеге тән рекомбинацияның реттеуші рөлі. Сайтқа тән фаг рекомбинация жүйесін пайдалана отырып, көп жасушалы эукариоттық хромосомалардың құрылысы.

2.6. ДНҚ жөндеу.Репарация түрлерінің классификациясы. Тимин димерлері мен метилденген гуанинді тікелей жөндеу. Негіздерді кесу. Гликозилазалар. Жұпталмаған нуклеотидтердің репарация механизмі (сәйкессіздікті жөндеу). Репарацияланатын ДНҚ тізбегін таңдау. SOS жөндеу. Прокариоттар мен эукариоттардағы SOS репарациясына қатысатын ДНҚ-полимеразалардың қасиеттері. Бактериялардағы «бейімделу мутациялары» туралы түсінік. Қос тізбекті үзілістерді жөндеу: гомологты пострепликативті рекомбинация және ДНҚ молекуласының гомологты емес ұштарының ассоциациясы. Репликация, рекомбинация және репарация процестерінің арасындағы байланыс.

3. Мутация процесі.

Бір ген – бір фермент теориясын құрудағы биохимиялық мутанттардың рөлі. Мутация классификациясы. Нүктелік мутациялар және хромосомалық қайта құрулар, олардың түзілу механизмі. Спонтанды және индукциялық мутагенез. Мутагендердің классификациясы. Мутагенездің молекулалық механизмі. Мутагенез мен репарацияның байланысы. Мутанттарды анықтау және таңдау. Супрессия: интрагендік, интергендік және фенотиптік.

4. Хромосомадан тыс генетикалық элементтер.

Плазмидалар, олардың құрылысы және классификациясы. Жыныс факторы F, оның құрылымы және өмірлік циклі. Хромосоманың тасымалдануын мобилизациялаудағы F факторының рөлі. Hfr және F донорларының түзілуі.Конъюгация механизмі.Бактериофагтар, олардың құрылысы және тіршілік циклі.Вирулентті және қоңыржай бактериофагтар.Лизогенез және трансдукция.Жалпы және арнайы трансдукция.Миграциялық генетикалық элементтер: транспозондар және ИС тізбектері, олардың генетикалық метаболизмдегі рөлі.ДНҚ - прокариоттар мен эукариоттардың геномдарындағы транспозондар IS-бактериялар тізбегі, олардың құрылымы конъюгация кезінде генетикалық материалды тасымалдау мүмкіндігін анықтайтын бактериялардың F-факторының құрамдас бөлігі ретінде IS-тізбектері Бактериялар мен эукариоттардың транспозондары Тікелей репликативті емес және транспозициялардың репликативті механизмдері Көлденең транспозонды тасымалдау түсінігі және олардың құрылымдық қайта құрулардағы (эктопиялық рекомбинация) және геном эволюциясындағы рөлі.

5. Геннің құрылысы мен қызметін зерттеу.

Генетикалық талдаудың элементтері. Cis-trans комплементация сынағы. Конъюгация, трансдукция және трансформация көмегімен генетикалық карта жасау. Генетикалық карталарды құру. Жақсы генетикалық карта жасау. Гендік құрылымды физикалық талдау. гетеродуплексті талдау. Шектеу талдауы. Тізбектеу әдістері. полимеразды тізбекті реакция. Геннің қызметін ашу.

6. Гендердің экспрессиясының реттелуі. Оперон және регулон туралы түсініктер. Транскрипцияны бастау деңгейінде бақылау. Промотор, оператор және реттеуші белоктар. Ген экспрессиясының оң және теріс бақылауы. Транскрипцияның аяқталу деңгейінде бақылау. Катаболитпен басқарылатын оперондар: лактоза, галактоза, арабиноза және мальтоза оперондарының үлгілері. Аттенюатормен басқарылатын оперондар: триптофан оперонының үлгісі. Гендердің экспрессиясының көпвалентті реттелуі. Жаһандық реттеу жүйелері. Стресске реттеуші жауап. посттранскрипциялық бақылау. сигнал беру. РНҚ арқылы реттеу: кіші РНҚ, сенсорлық РНҚ.

7. Гендік инженерия негіздері. Рестрикциялық ферменттер және модификациялар. Гендерді оқшаулау және клондау. Молекулярлық клондауға арналған векторлар. Рекомбинантты ДНҚ құрылысының принциптері және оларды реципиент жасушаларына енгізу. Гендік инженерияның қолданбалы аспектілері.

A). Негізгі әдебиеттер:

1. Уотсон Дж., Туз Дж., рекомбинантты ДНҚ: қысқаша курс. – М.: Мир, 1986 ж.

2. Гендер. – М.: Мир. 1987.

3. Молекулалық биология: нуклеин қышқылдарының құрылысы және биосинтезі. / Ред. . - Жоғары мектеп М. 1990 жыл.

4. , – Молекулярлық биотехнология. М. 2002 ж.

5. Спирин рибосомалары және ақуыз биосинтезі. - М .: Жоғары мектеп, 1986 ж.

б). Қосымша әдебиеттер:

1. Геномның гезині. – М.: Ғылым. 1984 жыл.

2. Гендік инженерияның Рыбхины. - Санкт-Петербург: Санкт-Петербург мемлекеттік техникалық университеті. 1999.

3. Патрушев гендері. – М.: Наука, 2000 ж.

4. Қазіргі микробиология. Прокариоттар (2 томда). – М.: Мир, 2005 ж.

5. М.Сингер, П.Берг. Гендер мен геномдар. – М.: Мир, 1998 ж.

6. Щелкунов инженериясы. - Новосибирск: Сиб. Университет, 2004 ж.

7. Степанов биологиясы. Белоктардың құрылысы мен қызметі. - М.: В.Ш., 1996 ж.

(Молекулярлық биолог/-биология)

• Түр

  Оқуды бітіргеннен кейінгі мамандық

• Жалақы

  Айына 3667-5623 €

Молекулалық биологтар барлық тіршілік процестерінің негізі ретінде молекулалық процестерді зерттейді. Алынған нәтижелерге сүйене отырып, олар биохимиялық процестерді, мысалы, медициналық зерттеулер мен диагностикада немесе биотехнологияда пайдалану тұжырымдамаларын әзірлейді. Бұған қоса, олар фармацевтикалық өнімді өндіруге, өнімді әзірлеуге, сапаны қамтамасыз етуге немесе фармацевтикалық кеңес беруге қатысуы мүмкін.

Молекулалық биологтың міндеттері

Молекулярлық биологтар әртүрлі салаларда жұмыс істей алады. Мысалы, олар гендік инженерия, ақуыз химиясы немесе фармакология (дәрілік заттарды ашу) сияқты салаларда өндіріс үшін зерттеу нәтижелерін пайдалануға қатысты. Химия және фармацевтика өнеркәсібінде олар жаңадан әзірленген өнімдерді зерттеулерден өндіріске ауыстыруға, өнімді маркетингке және пайдаланушыларға кеңес беруге ықпал етеді.

Ғылыми зерттеулерде молекулалық биологтар органикалық қосылыстардың химиялық-физикалық қасиеттерін, сонымен қатар тірі ағзалардағы химиялық процестерді (жасушалық зат алмасу саласында) зерттеп, зерттеу нәтижелерін жариялайды. Жоғарыда оқу орындарыолар студенттерге сабақ береді, лекциялар мен семинарларға дайындалады, жазба жұмыстарын тексереді және емтихандарды жүргізеді. Дербес ғылыми қызмет тек магистратура мен докторантураны алғаннан кейін мүмкін болады.

Молекулалық биологтар қайда жұмыс істейді?

Молекулярлық биологтар жұмыс табады, мысалы

• ғылыми-зерттеу институттарында, мысалы, ғылым және медицина салаларында
• жоғары оқу орындарында
• химия-фармацевтика өнеркәсібінде
• қоршаған ортаны қорғау бөлімдерінде

Молекулярлық биологтың жалақысы

Германиядағы молекулярлық биологтар алатын жалақы деңгейі

• айына 3667€-дан 5623€-ға дейін

(Германиядағы әртүрлі статистикалық кеңселер мен жұмыспен қамту қызметтерінің мәліметтері бойынша)

Егжей-тегжейлі молекулалық биологтың міндеттері мен жауапкершілігі

Молекулалық биолог мамандығының мәні неде

Молекулалық биологтар барлық тіршілік процестерінің негізі ретінде молекулалық процестерді зерттейді. Алынған нәтижелерге сүйене отырып, олар биохимиялық процестерді, мысалы, медициналық зерттеулер мен диагностикада немесе биотехнологияда пайдалану тұжырымдамаларын әзірлейді. Бұған қоса, олар фармацевтикалық өнімді өндіруге, өнімді әзірлеуге, сапаны қамтамасыз етуге немесе фармацевтикалық кеңес беруге қатысуы мүмкін.

Мамандығы молекулярлық биология

Молекулярлық биология немесе молекулалық генетика нуклеин қышқылдарының құрылымы мен биосинтезін және осы ақпаратты ақуыздар түрінде беру мен жүзеге асыруға қатысатын процестерді зерттеумен айналысады. Бұл осы функциялардың ауыр бұзылыстарын түсінуге және мүмкін оларды гендік терапия көмегімен емдеуге мүмкіндік береді. Жасайтын биотехнология және гендік инженерия үшін интерфейстер бар қарапайым организмдермақсатты мутациялар арқылы өнеркәсіптік ауқымда фармакологиялық немесе коммерциялық қызығушылық тудыратын заттарды қол жетімді ету үшін бактериялар мен ашытқылар сияқты.

Молекулалық биологияның теориясы мен тәжірибесі

Химия-фармацевтика өнеркәсібі молекулярлық биологтар үшін көптеген жұмыс бағыттарын ұсынады. Өнеркәсіптік жағдайларда олар биотрансформация процестерін талдайды немесе белсенді ингредиенттер мен фармацевтикалық аралық өнімдерді микробиологиялық өндіру процестерін әзірлейді және жетілдіреді. Сонымен қатар, олар жаңадан әзірленген өнімдерді зерттеуден өндіріске көшіруге қатысады. Тексеру тапсырмаларын орындау арқылы олар өндіріс орындарының, жабдықтардың, аналитикалық әдістердің және фармацевтикалық препараттар сияқты сезімтал өнімдерді өндірудегі барлық қадамдардың әрқашан талап етілетін сапа стандарттарына сәйкес келуін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, молекулалық биологтар пайдаланушыларға жаңа өнімдерді пайдалану туралы кеңес береді.

Басқару лауазымдары көбінесе магистрлік бағдарламаны қажет етеді.

Зерттеу және білім берудегі молекулалық биологтар

Ғылым мен зерттеу саласында молекулалық биологтар жасушадағы белоктарды тану, тасымалдау, қатпарлау және кодификациялау сияқты тақырыптармен айналысады. Әртүрлі салаларда практикалық қолдану үшін негіз болып табылатын зерттеу нәтижелері жарияланады және осылайша басқа ғалымдар мен студенттерге қолжетімді болады. Конференциялар мен конгрестерде ғылыми қызмет нәтижелерін талқылап, таныстырады. Молекулярлық биологтар дәрістер мен семинарлар оқиды, ғылыми жұмыстарға жетекшілік етеді және емтихандар жүргізеді.

Дербес ғылыми қызмет магистратура мен докторантураны қажет етеді.