Metody biologii molekularnej i biotechnologii molekularnej. Biochemia i biologia molekularna - gdzie studiować? Zawód w twarzach

(biologia molekularna/-biolog)

• Typ

  Zawód po studiach

• Wynagrodzenie

  3667-5623 € miesięcznie

Biolodzy molekularni badają procesy molekularne jako podstawę wszystkich procesów życiowych. Na podstawie uzyskanych wyników opracowują koncepcje wykorzystania procesów biochemicznych np. w badaniach i diagnostyce medycznej czy w biotechnologii. Ponadto mogą być zaangażowani w wytwarzanie produktów farmaceutycznych, opracowywanie produktów, zapewnianie jakości lub doradztwo farmaceutyczne.

Obowiązki biologa molekularnego

Biolodzy molekularni mogą pracować w różnych dziedzinach. Dotyczą one np. wykorzystania wyników badań do produkcji w obszarach takich jak inżynieria genetyczna, chemia białek czy farmakologia (odkrywanie leków). W przemyśle chemicznym i farmaceutycznym ułatwiają transfer nowo opracowanych produktów z badań do produkcji, marketingu produktów i doradztwa dla użytkowników.

W badaniach naukowych biolodzy molekularni badają substancję chemiczną właściwości fizyczne związków organicznych, a także procesów chemicznych (z zakresu metabolizmu komórkowego) w organizmach żywych i publikuje wyniki badań. w wyższym instytucje edukacyjne uczą studentów, przygotowują do wykładów i seminariów, sprawdzają prace pisemne i przeprowadzają egzaminy. Samodzielna działalność naukowa jest możliwa dopiero po uzyskaniu tytułu magistra i doktora.

Gdzie pracują biolodzy molekularni?

Biolodzy molekularni znajdują pracę, np

• w instytutach badawczych, np. w dziedzinie nauki i medycyny
• w szkołach wyższych
• w branży chemiczno-farmaceutycznej
• w wydziałach ochrony środowiska

Wynagrodzenie biologa molekularnego

Poziom wynagrodzenia otrzymywany przez biologów molekularnych w Niemczech wynosi

• od 3667 € do 5623 € miesięcznie

(według różnych urzędów statystycznych i służb zatrudnienia w Niemczech)

Zadania i obowiązki biologa molekularnego w szczegółach

Jaka jest istota zawodu Biologa Molekularnego

Biolodzy molekularni badają procesy molekularne jako podstawę wszystkich procesów życiowych. Na podstawie uzyskanych wyników opracowują koncepcje wykorzystania procesów biochemicznych np. w badaniach i diagnostyce medycznej czy w biotechnologii. Ponadto mogą być zaangażowani w wytwarzanie produktów farmaceutycznych, opracowywanie produktów, zapewnianie jakości lub doradztwo farmaceutyczne.

Biologia molekularna z powołania

Biologia molekularna lub genetyka molekularna zajmuje się badaniem struktury i biosyntezy kwasów nukleinowych oraz procesami związanymi z przekazywaniem i realizacją tych informacji w postaci białek. Pozwala to zrozumieć bolesne zaburzenia tych funkcji i ewentualnie leczyć je za pomocą terapii genowej. Istnieją interfejsy dla biotechnologii i inżynierii genetycznej, które tworzą organizmy proste, takich jak bakterie i drożdże, w celu udostępnienia na skalę przemysłową substancji o znaczeniu farmakologicznym lub handlowym poprzez ukierunkowane mutacje.

Teoria i praktyka biologii molekularnej

Branża chemiczno-farmaceutyczna oferuje wiele obszarów zatrudnienia dla biolodzy molekularni. W warunkach przemysłowych analizują procesy biotransformacji lub opracowują i ulepszają procesy mikrobiologicznej produkcji składników aktywnych i półproduktów farmaceutycznych. Ponadto są zaangażowani w przejście nowo opracowanych produktów z etapu badań do produkcji. Wykonując zadania kontrolne, dbają o to, aby zakłady produkcyjne, sprzęt, metody analityczne i wszystkie etapy produkcji wrażliwych produktów, takich jak farmaceutyki, zawsze spełniały wymagane standardy jakości. Ponadto biolodzy molekularni doradzają użytkownikom w zakresie stosowania nowych produktów.

Stanowiska kierownicze często wymagają programu magisterskiego.

Biolodzy molekularni w badaniach i edukacji

W dziedzinie nauki i badań biolodzy molekularni zajmują się takimi tematami, jak rozpoznawanie, transport, fałdowanie i kodyfikacja białek w komórce. Wyniki badań, które są podstawą praktycznych zastosowań w różnych dziedzinach, są publikowane, a tym samym udostępniane innym naukowcom i studentom. Na konferencjach i kongresach dyskutują i prezentują wyniki działalności naukowej. Biolodzy molekularni prowadzą wykłady i seminaria, nadzorują Praca naukowa i zdawać egzaminy.

Samodzielna działalność naukowa wymaga posiadania tytułu magistra i doktora.

1. Wstęp.

Przedmiot, zadania i metody biologii molekularnej i genetyki. Znaczenie genetyki „klasycznej” i genetyki mikroorganizmów w rozwoju biologii molekularnej i inżynierii genetycznej. Pojęcie genu w genetyce „klasycznej” i molekularnej, jego ewolucja. Wkład metodologii inżynierii genetycznej w rozwój genetyki molekularnej. Stosowana wartość inżynierii genetycznej dla biotechnologii.

2. Molekularne podstawy dziedziczności.

Pojęcie komórki, jej skład makrocząsteczkowy. Charakter materiału genetycznego. Historia dowodów na genetyczną funkcję DNA.

2.1. Różne rodzaje kwasów nukleinowych. Funkcje biologiczne kwasów nukleinowych. Budowa chemiczna, struktura przestrzenna i właściwości fizyczne kwasów nukleinowych. Cechy strukturalne materiału genetycznego pro- i eukariontów. Komplementarne pary zasad Watsona-Cricka. Kod genetyczny. Historia rozszyfrowania kodu genetycznego. Główne właściwości kodu: trójka, kod bez przecinków, degeneracja. Cechy słownika kodów, rodziny kodonów, kodony semantyczne i „bezsensowne”. Okrągłe cząsteczki DNA i koncepcja superskręcenia DNA. Topoizomery DNA i ich rodzaje. Mechanizmy działania topoizomerazy. gyraza DNA bakterii.

2.2. transkrypcja DNA. Prokariotyczna polimeraza RNA, jej podjednostka i struktury trójwymiarowe. Różnorodność czynników sigma. Promotor genu prokariotycznego, jego elementy strukturalne. Etapy cyklu transkrypcyjnego. Inicjacja, tworzenie „otwartego kompleksu”, wydłużanie i terminacja transkrypcji. tłumienie transkrypcji. Regulacja ekspresji operonu tryptofanowego. „Ryboprzełączniki”. Mechanizmy terminacji transkrypcji. Negatywna i pozytywna regulacja transkrypcji. operon laktozowy. Regulacja transkrypcji w rozwoju faga lambda. Zasady rozpoznawania DNA przez białka regulatorowe (białko CAP i represor faga lambda). Cechy transkrypcji u eukariontów. Przetwarzanie RNA u eukariontów. Capping, splicing i poliadenylacja transkryptów. mechanizmy łączenia. Rola małych jądrowych RNA i czynników białkowych. Splicing alternatywny, przykłady.

2.3. Audycja, jego etapy, funkcja rybosomów. Lokalizacja rybosomów w komórce. Prokariotyczne i eukariotyczne typy rybosomów; Rybosomy 70S i 80S. Morfologia rybosomów. Podział na podcząstki (podjednostki). Zależne od kodonów wiązanie aminoacylo-tRNA w cyklu wydłużania. Interakcja kodon-antykodon. Udział czynnika elongacyjnego EF1 (EF-Tu) w wiązaniu aminoacylo-tRNA do rybosomu. Współczynnik wydłużenia EF1B (EF-Ts), jego funkcja, sekwencja reakcji z jego udziałem. Antybiotyki wpływające na etap zależnego od kodonów wiązania aminoacylo-tRNA z rybosomem. Antybiotyki aminoglikozydowe (streptomycyna, neomycyna, kanamycyna, gentamycyna itp.), mechanizm ich działania. Tetracykliny jako inhibitory wiązania aminoacylo-tRNA z rybosomem. Rozpoczęcie transmisji. Główne etapy procesu inicjacji. Inicjacja translacji u prokariontów: czynniki inicjujące, kodony inicjujące, koniec 3¢ małej podjednostki rybosomalnej RNA oraz sekwencja Shine-Dalgarno w mRNA. Inicjacja translacji u eukariotów: czynniki inicjujące, kodony inicjujące, region nieulegający translacji 5¢ i inicjacja końcowa zależna od czapeczki. „Wewnętrzna” niezależna od czapeczki inicjacja u eukariontów. Transpeptydacja. Inhibitory transpeptydacji: chloramfenikol, linkomycyna, amycetyna, streptograminy, anizomycyna. Translokacja. Udział współczynnika wydłużenia EF2 (EF-G) i GTP. Inhibitory translokacji: kwas fusydowy, wiomycyna, mechanizmy ich działania. Zakończenie tłumaczenia. Kodony terminacyjne. Białkowe czynniki terminacji prokariotów i eukariontów; dwie klasy czynników terminacyjnych i mechanizmy ich działania. Regulacja translacji u prokariotów.

2.4. replikacja DNA i jego kontrolę genetyczną. Polimerazy biorące udział w replikacji, ich charakterystyka czynności enzymatyczne. Wierność DNA. Rola oddziaływań sterycznych między parami zasad DNA podczas replikacji. Polimerazy E. coli I, II i III. Podjednostki polimerazy III. Widełki replikacyjne, wątki „wiodące” i „opóźnione” podczas replikacji. Fragmenty Okazaki. Kompleks białek w widełkach replikacyjnych. Regulacja inicjacji replikacji w E. coli. Terminacja replikacji u bakterii. Cechy regulacji replikacji plazmidu. Replikacja dwukierunkowa i toczący się pierścień.

2.5. Rekombinacja, jego rodzaje i modele. Rekombinacja ogólna lub homologiczna. Dwuniciowe pęknięcia w DNA, które inicjują rekombinację. Rola rekombinacji w poreplikacyjnej naprawie pęknięć dwuniciowych. Struktura Hollidaya w modelu rekombinacyjnym. Enzymologia ogólnej rekombinacji w E. coli. kompleks RecBCD. Białko Reka. Rola rekombinacji w zapewnieniu syntezy DNA w uszkodzeniach DNA przerywających replikację. rekombinacja u eukariontów Enzymy rekombinacyjne u eukariontów. Rekombinacja specyficzna dla miejsca. Różnice w molekularnych mechanizmach rekombinacji ogólnej i miejscowo-specyficznej. Klasyfikacja rekombinaz. Rodzaje rearanżacji chromosomalnych przeprowadzanych podczas rekombinacji specyficznej dla miejsca. Regulacyjna rola rekombinacji specyficznej dla miejsca u bakterii. Konstrukcja wielokomórkowych chromosomów eukariotycznych z wykorzystaniem systemu rekombinacji fagów specyficznych dla miejsca.

2.6. naprawa DNA. Klasyfikacja rodzajów zadośćuczynienia. Bezpośrednia naprawa dimerów tyminy i metylowanej guaniny. Wycinanie podstaw. glikozylazy. Mechanizm naprawy niesparowanych nukleotydów (naprawa niedopasowania). Wybór nici DNA do naprawy. Naprawa SOS. Właściwości polimeraz DNA zaangażowanych w naprawę SOS u prokariotów i eukariontów. Koncepcja „mutacji adaptacyjnych” u bakterii. Naprawa pęknięć dwuniciowych: homologiczna rekombinacja postreplikacyjna i asocjacja niehomologicznych końców cząsteczki DNA. Związek między procesami replikacji, rekombinacji i naprawy.

3. Proces mutacji.

Rola mutantów biochemicznych w tworzeniu teorii jednego genu - jednego enzymu. Klasyfikacja mutacji. Mutacje punktowe i rearanżacje chromosomalne, mechanizm ich powstawania. Spontaniczna i indukowana mutageneza. Klasyfikacja mutagenów. Molekularny mechanizm mutagenezy. Związek między mutagenezą a naprawą. Identyfikacja i selekcja mutantów. Supresja: wewnątrzgenowa, międzygenowa i fenotypowa.

4. Pozachromosomalne elementy genetyczne.

Plazmidy, ich budowa i klasyfikacja. Czynnik płciowy F, jego struktura i koło życia. Rola czynnika F w mobilizacji transferu chromosomów. Powstawanie donorów Hfr i F. Mechanizm koniugacji. Bakteriofagi, ich budowa i cykl życiowy. Bakteriofagi zjadliwe i umiarkowane. Lizogeneza i transdukcja. Transdukcja ogólna i specyficzna. Migrujące elementy genetyczne: transpozony i sekwencje IS, ich rola w metabolizmie genetycznym. DNA - transpozony w genomach prokariontów i eukariotów IS-sekwencje bakterii, ich struktura IS-sekwencje jako składnik czynnika F bakterii, który określa zdolność przenoszenia materiału genetycznego podczas koniugacji Transpozony bakterii i organizmów eukariotycznych Bezpośrednie niereplikacyjne i replikacyjne mechanizmy transpozycji Koncepcja poziomego transferu transpozonów i ich rola w rearanżacjach strukturalnych (rekombinacja ektopowa) iw ewolucji genomu.

5. Badanie struktury i funkcji genu.

Elementy analizy genetycznej. Test komplementacji cis-trans. Mapowanie genetyczne z wykorzystaniem koniugacji, transdukcji i transformacji. Budowa map genetycznych. Dobre mapowanie genetyczne. Fizyczna analiza struktury genów. analiza heterodupleksowa. Analiza ograniczeń. Metody sekwencjonowania. reakcja łańcuchowa polimerazy. Ujawnienie funkcji genu.

6. Regulacja ekspresji genów. Pojęcia operonu i regulonu. Kontrola na poziomie inicjacji transkrypcji. Białka promotorowe, operatorowe i regulatorowe. Pozytywna i negatywna kontrola ekspresji genów. Kontrola na poziomie terminacji transkrypcji. Operony kontrolowane przez katabolit: modele operonów laktozowych, galaktozowych, arabinozowych i maltozowych. Operony kontrolowane przez tłumik: model operonu tryptofanowego. Wielowartościowa regulacja ekspresji genów. Globalne systemy regulacji. Regulacyjna reakcja na stres. kontrola posttranskrypcyjna. transdukcja sygnału. Regulacja za pośrednictwem RNA: małe RNA, sensoryczne RNA.

7. Podstawy inżynierii genetycznej. Enzymy restrykcyjne i modyfikacje. Izolacja i klonowanie genów. Wektory do klonowania molekularnego. Zasady budowy rekombinowanego DNA i ich wprowadzania do komórek biorców. Zastosowane aspekty inżynierii genetycznej.

A). Literatura główna:

1. Watson J., Tooze J., Rekombinowane DNA: krótki kurs. – M.: Mir, 1986.

2. Geny. – M.: Mir. 1987.

3. Biologia molekularna: budowa i biosynteza kwasów nukleinowych. / wyd. . - M. Szkoła wyższa. 1990.

4., - Biotechnologia molekularna. M. 2002.

5. Rybosomy spiryny i biosynteza białek. - M.: Szkoła Wyższa, 1986.

B). Dodatkowa literatura:

1. Hesin genomu. – M.: Nauka. 1984.

2. Rybchin inżynierii genetycznej. - Petersburg: Państwowy Uniwersytet Techniczny w Petersburgu. 1999.

3. Geny Patruszewa. – M.: Nauka, 2000.

4. Współczesna mikrobiologia. Prokarionty (w 2 tomach). – M.: Mir, 2005.

5. M. Singer, P. Berg. Geny i genomy. – M.: Mir, 1998.

6. Inżynieria Shchelkunov. - Nowosybirsk: z Syb. Uniw., 2004.

7. Biologia Stiepanowa. Budowa i funkcje białek. - M .: V. Sh., 1996.

Biolog molekularny jest badaczem medycznym, którego misją jest nic innego jak ratowanie ludzkości przed niebezpiecznymi chorobami. Wśród takich chorób na przykład onkologia, która stała się dziś jedną z głównych przyczyn zgonów na świecie, tylko nieznacznie ustępuje liderowi - choroby układu krążenia. Nowe metody wczesnej diagnostyki onkologicznej, profilaktyki i leczenia nowotworów – priorytet nowoczesna medycyna. Biolodzy molekularni zajmujący się onkologią opracowują przeciwciała i rekombinowane (zmodyfikowane genetycznie) białka do wczesnej diagnozy lub ukierunkowanego dostarczania leków do organizmu. Specjaliści w tej dziedzinie wykorzystują najnowsze osiągnięcia nauki i techniki do tworzenia nowych organizmów i substancji organicznych w celu dalsze wykorzystanie w badaniach i działalności klinicznej. Wśród metod stosowanych przez biologów molekularnych są klonowanie, transfekcja, infekcja, reakcja łańcuchowa polimerazy, sekwencjonowanie genów i inne. Jedną z firm zainteresowanych biologami molekularnymi w Rosji jest PrimeBioMed LLC. Organizacja zajmuje się produkcją przeciwciał-odczynników do diagnostyki choroby onkologiczne. Takie przeciwciała służą głównie do określenia typu guza, jego pochodzenia i złośliwości, czyli zdolności do przerzutowania (rozprzestrzeniania się na inne części ciała). Przeciwciała nakłada się na cienkie skrawki badanej tkanki, po czym wiążą się one w komórkach z określonymi białkami - markerami obecnymi w komórkach nowotworowych, ale nieobecnymi w komórkach zdrowych i odwrotnie. W zależności od wyników badania zalecane jest dalsze leczenie. Klientami PrimeBioMed są nie tylko instytucje medyczne, ale także naukowe, ponieważ przeciwciała mogą być również wykorzystywane do rozwiązywania problemów badawczych. W takich przypadkach na specjalne zamówienie można wyprodukować unikalne przeciwciała zdolne do wiązania się z badanym białkiem do określonego zadania. Innym obiecującym kierunkiem badań firmy jest ukierunkowane (ukierunkowane) dostarczanie leków do organizmu. W tym przypadku przeciwciała są wykorzystywane jako transport: z ich pomocą leki są dostarczane bezpośrednio do dotkniętych narządów. Dzięki temu leczenie staje się skuteczniejsze i ma mniej negatywnych konsekwencji dla organizmu niż np. chemioterapia, która oddziałuje nie tylko na komórki nowotworowe, ale także na inne komórki. Oczekuje się, że zawód biologa molekularnego będzie coraz bardziej poszukiwany w nadchodzących dziesięcioleciach: wraz ze wzrostem średniej długości życia człowieka wzrośnie liczba chorób onkologicznych. Wczesne wykrywanie nowotworów i innowacyjne metody leczenia z pomocą substancji pozyskiwanych przez biologów molekularnych pozwolą uratować życie i poprawić jego jakość ogromnej liczbie osób.

Wykształcenie zasadnicze zawodowe

Procenty odzwierciedlają rozmieszczenie specjalistów o określonym poziomie wykształcenia na rynku pracy. Kolorem zielonym zaznaczono specjalizacje kluczowe dla opanowania profesji.

Zdolności i umiejętności

• Umiejętność posługiwania się odczynnikami, próbkami, musi być w stanie pracować z małymi przedmiotami
• Umiejętność pracy z dużą ilością informacji
• Umiejętność pracy rękami

Zainteresowania i preferencje

• Chęć nauczenia się czegoś nowego
• Umiejętność pracy w trybie wielozadaniowości (konieczne jest monitorowanie przebiegu kilku reakcji i procesów jednocześnie)
• Dokładność
• Odpowiedzialność (nie można odkładać pracy „na jutro”, gdyż próbki mogą ulec uszkodzeniu)
• sumienność
• pracowitość
• Uważność (konieczne monitorowanie mikroprocesów)

Zawód w twarzach

Maria Szitowa

Daria Samojłowa

Aleksiej Grachev

Biologia molekularna w dziedzinie onkologii jest obiecującą dziedziną zawodową, ponieważ walka z rakiem jest jednym z priorytetowych zadań światowej medycyny.

Biolodzy molekularni są poszukiwani w wielu dziedzinach ze względu na aktywny rozwój nauki, biotechnologii i innowacyjnych przedsiębiorstw. Do tej pory brakuje specjalistów, zwłaszcza tych z pewnym doświadczeniem w swojej specjalności. Do tej pory dość duża liczba absolwentów nadal wyjeżdża do pracy za granicę. Zaczynają pojawiać się możliwości efektywna praca w dziedzinie biotechnologii w Rosji, ale jest zbyt wcześnie, aby mówić o charakterze masowym.

Praca biologa molekularnego polega na aktywnym udziale specjalisty w działalności naukowej, która staje się mechanizmem awansu zawodowego. Rozwój w zawodzie jest możliwy poprzez udział w projektach naukowych i konferencjach, być może poprzez rozwój pokrewnych dziedzin wiedzy. Również w przyszłości możliwy jest rozwój naukowy od młodszego naukowca poprzez starszego naukowca do wiodącego naukowca, profesora i/lub kierownika katedry/laboratorium.

wywiad

Pirogov Sergey - uczestnik przygotowań do Olimpiady Biologicznej zorganizowanej przez „Słoń i Żyrafa” w 2012 roku.
Zwycięzca Międzynarodowej Uniwersjady Biologii
Zwycięzca Olimpiady „Łomonosow”
Zwycięzca regionalnego etapu Ogólnorosyjskiej Olimpiady Biologicznej w 2012 roku
Studia na Moskiewskim Uniwersytecie Państwowym. MV Łomonosowa na Wydziale Biologii: Katedra Biologii Molekularnej, student VI roku. Pracuje w Pracowni Genetyki Biochemicznej Zwierząt Instytutu Genetyki Molekularnej.

- Seryozha, jeśli czytelnicy mają pytania, czy będą mogli cię zadać?

Tak, oczywiście, możesz zadawać pytania przynajmniej od razu. w tej dziedzinie:

Kliknij tutaj, aby zadać pytanie.

- Zacznijmy od szkoły, czy nie miałeś super fajnej szkoły?

Uczyłem się w bardzo słabej moskiewskiej szkole, takim przeciętnym liceum. To prawda, że ​​mieliśmy wspaniałego nauczyciela w Moskiewskim Teatrze Artystycznym, dzięki któremu mieliśmy w dużej mierze nominalną orientację szkoły na „historię sztuki”.

- A co z biologią?

Nasza nauczycielka biologii była bardzo starą, głuchą i bystrą kobietą, której wszyscy się bali. Ale miłość do jej przedmiotu nie dodała. Pasjonuję się biologią od dzieciństwa, od piątego roku życia. Wszystko czytam sama, głównie dając się ponieść anatomii i zoologii. Przedmioty szkolne istniały więc równolegle z moimi własnymi zainteresowaniami. Igrzyska Olimpijskie zmieniły wszystko.

- Powiedz mi więcej o tym.

W 7 klasie po raz pierwszy wzięłam udział w etapie gminnym (oczywiście z prawie wszystkich przedmiotów na raz, bo byłam jedyną uczennicą, którą nauczyciele mieli powód wysłać). I wygrał z biologii. Wtedy szkoła potraktowała to jako śmieszny, ale mało ciekawy fakt.

- Pomogło ci to w szkole?

Pamiętam, że mimo błyskotliwej nauki często dostawałem czwórkę od nauczyciela biologii z wytykaniem nitów typu „na rysunku przekroju cebuli korzenie powinny być pomalowane na brązowo, a nie szaro”. To wszystko było dość przygnębiające. W ósmej klasie ponownie poszedłem na olimpiadę, ale z jakiegoś powodu nie zostałem wysłany na biologię. Ale został zwycięzcą i laureatem innych przedmiotów.

- Co się stało w 9 klasie?

W 9 klasie nie poszedłem do etapu okręgowego. Tam nieoczekiwanie uzyskałem słaby, graniczny wynik, który jednak okazał się przejściem do etapu regionalnego. Miało to potężną siłę motywującą – uświadomienie sobie, jak wiele nie wiem i jak wielu ludzi, którzy to wszystko wiedzą (ile takich osób w skali kraju bałam się nawet sobie wyobrazić).

- Opowiedz nam, jak się przygotowałeś.

Intensywna samokształcenie, wyprawy do księgarń i tysiące zeszłorocznych zadań przyniosły uzdrawiający efekt. Otrzymałem jedną z najwyższych not z teorii (co też było dla mnie zupełnie nieoczekiwane), zdałem do etap praktyczny...i nie udało się. Wtedy nawet nie wiedziałem o istnieniu etapu praktycznego.

- Czy igrzyska miały na ciebie wpływ?

Moje życie zmieniło się radykalnie. Dowiedziałem się o wielu innych olimpiadach, szczególnie zakochałem się w SBO. Następnie pokazał dobre wyniki na wielu, niektóre wygrał, dzięki Łomonosowskiej otrzymał prawo wstępu bez egzaminów. Jednocześnie wygrywałem olimpiady z historii sztuki, do której wciąż nierówno oddycham. To prawda, że ​​\u200b\u200bnie był przyjacielem praktycznych wycieczek. W 11 klasie jeszcze osiągnąłem Ostatni etap, ale los nie sprzyjał i tym razem nie zdążyłem wypełnić matrycy odpowiedzi etapu teoretycznego. Ale dzięki temu można było nie martwić się zbytnio o praktyczność.

- Czy spotkałeś wiele olimpiad?

Tak, nadal uważam, że miałam dużo szczęścia do grona rówieśników, którzy znacznie poszerzyli moje horyzonty. Drugą stroną olimpiad, oprócz motywacji do bardziej harmonijnego studiowania przedmiotu, była znajomość olimpiad. Już wtedy zauważyłem, że komunikacja pozioma jest czasem bardziej przydatna niż komunikacja pionowa – z nauczycielami na zgrupowaniu.

- Jak dostałeś się na uniwersytet? Wybrałeś wydział?

Po 11 klasie wstąpiłem na Wydział Biologii Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego. Tylko większość moich ówczesnych towarzyszy wybrała FBB, ale tutaj główną rolę odegrał fakt, że nie zostałem zwycięzcą Wszechrosyjskiego. Musiałbym więc zdawać wewnętrzny egzamin z matematyki, a na nim, zwłaszcza w szkole – w tym wyższym zakochałem się o wiele bardziej – nie byłem mocny. A w szkole było bardzo słabe przygotowanie (nie byliśmy nawet przygotowani na prawie całą część C). Jeśli chodzi o zainteresowania, to już wtedy przypuszczałem, że w końcu można dojść do każdego wyniku, niezależnie od miejsca przyjęcia. Później okazało się, że jest wielu absolwentów WBBiB, którzy przeszli na biologię głównie mokrą i odwrotnie – wielu dobrych bioinformatyków zaczynało jako amatorzy. Chociaż w tym momencie wydawało mi się, że kontyngent na wydziale biologicznym będzie inny niż ten z FBBshny. W tym z pewnością się myliłem.

Czy wiedziałeś?

Ciekawy

Czy wiedziałeś?

Ciekawy

W obozie Słoń i Żyrafa odbywają się zmiany w biochemii i biologii molekularnej, gdzie uczniowie wraz z doświadczonymi nauczycielami z Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego przeprowadzają eksperymenty, a także przygotowują się do olimpiad.

© Rozmawiał Reshetov Denis. Zdjęcia zostały udostępnione dzięki uprzejmości Siergieja Pirogowa.

Można powiedzieć, że biologia molekularna bada przejawy życia na strukturach lub układach nieożywionych wykazujących elementarne oznaki życiowej aktywności (mogą to być pojedyncze makrocząsteczki biologiczne, ich kompleksy lub organelle), badając, w jaki sposób kluczowe procesy charakteryzujące materię ożywioną są realizowane poprzez interakcje chemiczne i przemiany.

Wydzielenie biologii molekularnej z biochemii jako samodzielnej dziedziny nauki podyktowane jest faktem, że jej głównym zadaniem jest badanie struktury i właściwości makrocząsteczek biologicznych zaangażowanych w różne procesy wyjaśnienie mechanizmów ich interakcji. Biochemia natomiast zajmuje się badaniem rzeczywistych procesów czynności życiowych, wzorców ich przebiegu w żywym organizmie oraz towarzyszących tym procesom przemian cząsteczek. Ostatecznie biologia molekularna próbuje odpowiedzieć na pytanie, dlaczego zachodzi taki lub inny proces, podczas gdy biochemia odpowiada na pytanie, gdzie i jak z punktu widzenia chemii zachodzi dany proces.

Fabuła

Biologia molekularna jako odrębny dział biochemii zaczęła nabierać kształtu w latach trzydziestych XX wieku. Właśnie wtedy dla głębszego zrozumienia fenomenu życia pojawiła się potrzeba ukierunkowanych badań na poziomie molekularnym procesów przechowywania i przekazywania informacji dziedzicznej w organizmach żywych. Następnie zdefiniowano zadanie biologii molekularnej w badaniu struktury, właściwości i interakcji kwasów nukleinowych i białek. Termin „biologia molekularna” został po raz pierwszy użyty przez angielskiego naukowca Williama Astbury'ego w kontekście badań związanych z wyjaśnieniem związku między budową molekularną a fizycznymi i właściwości biologiczne białka fibrylarne, takie jak kolagen, fibryna krwi lub białka kurczliwe mięśni.

We wczesnych latach biologii molekularnej RNA uważano za składnik roślin i grzybów, podczas gdy DNA uważano za typowy składnik komórek zwierzęcych. Pierwszym naukowcem, który udowodnił, że DNA występuje w roślinach, był Andriej Nikołajewicz Biełozerski, który wyizolował DNA grochu w 1935 roku. Odkrycie to potwierdziło fakt, że DNA jest uniwersalnym kwasem nukleinowym obecnym w komórkach roślinnych i zwierzęcych.

Głównym osiągnięciem było ustalenie przez George'a Beadle'a i Edwarda Tatuma bezpośredniego związku przyczynowego między genami a białkami. W swoich eksperymentach odsłonili komórki neurospor ( Neurosporakrassa) Ekspozycja na promieniowanie rentgenowskie, która spowodowała mutacje. Uzyskane wyniki wykazały, że doprowadziło to do zmiany właściwości poszczególnych enzymów.

W 1940 roku Albert Claude wyizolował granulki zawierające cytoplazmatyczny RNA z cytoplazmy komórek zwierzęcych, które były mniejsze od mitochondriów. Nazwał je mikrosomami. Następnie, badając strukturę i właściwości wyizolowanych cząstek, ustalono ich fundamentalną rolę w procesie biosyntezy białek. W 1958 roku na pierwszym sympozjum poświęconym tym cząsteczkom postanowiono nazwać te cząstki rybosomami.

Kolejnym ważnym krokiem w rozwoju biologii molekularnej były opublikowane dane z eksperymentu Oswalda Avery'ego, Colina MacLeoda i MacLeana McCarthy'ego z 1944 roku, który wykazał, że przyczyną transformacji bakteryjnej jest DNA. Był to pierwszy eksperymentalny dowód na rolę DNA w przekazywaniu informacji dziedzicznych, obalający wcześniejszy pomysł o białkowej naturze genów.

We wczesnych latach pięćdziesiątych Frederick Sanger wykazał, że łańcuch białkowy jest unikalną sekwencją reszt aminokwasowych. Pod koniec lat pięćdziesiątych Max Perutz i John Kendrew rozszyfrowali przestrzenną strukturę pierwszych białek. Już w 2000 roku poznano setki tysięcy naturalnych sekwencji aminokwasowych i tysiące struktur przestrzennych białek.

Mniej więcej w tym samym czasie badania Erwina Chargaffa pozwoliły mu sformułować reguły opisujące stosunek zasad azotowych w DNA (reguły mówią, że niezależnie od różnic gatunkowych w DNA, ilość guaniny jest równa ilości cytozyny, a ilość adeniny jest równa ilości temin), co później pomogło dokonać największego przełomu w biologii molekularnej i jednego z największych odkryć w biologii w ogóle.

Wydarzenie to miało miejsce w 1953 roku, kiedy James Watson i Francis Crick, opierając się na pracy Rosalind Franklin i Maurice'a Wilkinsa na Analiza dyfrakcji rentgenowskiej DNA, ustalił dwuniciową strukturę cząsteczki DNA. Odkrycie to umożliwiło odpowiedź na fundamentalne pytanie o zdolność nośnika informacji dziedzicznej do samoreprodukcji oraz zrozumienie mechanizmu przekazywania takiej informacji. Ci sami naukowcy sformułowali zasadę komplementarności zasad azotowych, która ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia mechanizmu powstawania struktur supramolekularnych. Zasada ta, stosowana obecnie do opisu wszystkich kompleksów molekularnych, umożliwia opisanie i przewidywanie warunków powstawania słabych (niewartościowych) oddziaływań międzycząsteczkowych, które determinują możliwość powstawania drugorzędowych, trzeciorzędowych itp. struktury makrocząsteczek, samoorganizacja supramolekularnych układów biologicznych, które determinują tak szeroką różnorodność struktur molekularnych i ich zestawów funkcjonalnych. Następnie, w 1953 roku, ukazało się czasopismo naukowe Journal of Molecular Biology. Kierował nią John Kendrew, którego obszarem zainteresowań naukowych było badanie struktury białek kulistych (Nagroda Nobla w 1962 r., wspólnie z Maxem Perutzem). Podobne rosyjskojęzyczne czasopismo o nazwie Molecular Biology zostało założone w ZSRR przez VA Engelhardta w 1966 roku.

W 1958 roku Francis Crick sformułował tzw. centralny dogmat biologii molekularnej: idea nieodwracalności przepływu informacji genetycznej z DNA przez RNA do białek według schematu DNA → DNA (replikacja, tworzenie kopii DNA), DNA → RNA (transkrypcja, kopiowanie genów), RNA → białko (translacja, dekodowanie informacji o strukturze białek). Dogmat ten został nieco skorygowany w 1970 roku, biorąc pod uwagę zgromadzoną wiedzę, gdyż zjawisko odwrotnej transkrypcji odkryli niezależnie Howard Temin i David Baltimore: odkryto enzym - odwrotną transkryptazę, która jest odpowiedzialna za realizację odwrotnej transkrypcji - tworzenie dwuniciowego DNA na matrycy jednoniciowego RNA, co występuje w wirusach onkogennych. Należy zauważyć, że ścisła konieczność przepływu informacji genetycznej z kwasów nukleinowych do białek nadal pozostaje podstawą biologii molekularnej.

W 1957 roku Aleksander Siergiejewicz Spirin wraz z Andriejem Nikołajewiczem Belozerskim wykazali, że pomimo znacznych różnic w składzie nukleotydów DNA z różne organizmy, skład całkowitego RNA jest podobny. Na podstawie tych danych doszli do sensacyjnego wniosku, że całkowity RNA komórki nie może pełnić roli nośnika informacji genetycznej z DNA do białek, gdyż nie odpowiada jej składem. Jednocześnie zauważyli, że istnieje niewielka frakcja RNA, która w pełni odpowiada składem nukleotydowym DNA i która może być prawdziwym nośnikiem informacji genetycznej z DNA do białek. W rezultacie przewidzieli istnienie stosunkowo małych cząsteczek RNA, które są analogiczne w budowie do poszczególnych odcinków DNA i pośredniczą w przekazywaniu informacji genetycznej zawartej w DNA do rybosomu, gdzie z wykorzystaniem tej informacji syntetyzowane są cząsteczki białka. W 1961 r. (S. Brenner, F. Jacob, M. Meselson z jednej strony oraz F. Gros, Francois Jacob i Jacques Monod jako pierwsi potwierdzili eksperymentalnie istnienie takich cząsteczek - informacyjnego (macierzowego) RNA. Jednocześnie opracowali koncepcję i model jednostek funkcjonalnych DNA - operonu, który pozwolił dokładnie wyjaśnić, jak przebiega regulacja ekspresji genów u prokariotów. Badanie mechanizmów biosyntezy białek oraz zasad organizacji strukturalnej i działanie maszyn molekularnych – rybosomów – umożliwiło sformułowanie postulatu opisującego przepływ informacji genetycznej, zwanego centralnym dogmatem biologii molekularnej: DNA – mRNA to białko.

W 1961 roku i przez kilka następnych lat Heinrich Mattei i Marshall Nirenberg, a następnie Har Korana i Robert Holly przeprowadzili kilka prac mających na celu rozszyfrowanie kodu genetycznego, w wyniku których ustalono bezpośredni związek między strukturą DNA a syntetyzowanymi białkami oraz sekwencja nukleotydów, która określa zestaw aminokwasów w białku. Uzyskano również dane dotyczące uniwersalności kodu genetycznego. Znaleziska zostały oznaczone nagroda Nobla 1968.

Za rozwój współczesnych pomysłów na temat funkcji RNA, odkrycie niekodującego RNA, dokonane na podstawie wyników pracy Aleksandra Siergiejewicza Spirina wraz z Andriejem Nikołajewiczem Belozerskim w 1958 r., Charlesem Brennerem ze współautorami i Saulem Spiegelmana w 1961 roku był decydujący. Ten typ RNA stanowi większość komórkowego RNA. Rybosomalne RNA są głównie niekodujące.

Sposoby hodowli i hybrydyzacji komórek zwierzęcych znacznie się rozwinęły. W 1963 roku François Jacob i Sydney Brenner sformułowali ideę replikonu, sekwencji naturalnie replikujących się genów, która wyjaśnia ważne aspekty regulacji replikacji genów.

W 1967 roku w laboratorium A. S. Spirina po raz pierwszy wykazano, że kształt zwarto sfałdowanego RNA determinuje morfologię cząsteczki rybosomu.

W 1968 roku dokonano ważnego fundamentalnego odkrycia. Okazaki, po odkryciu fragmentów DNA nici opóźnionej w badaniu procesu replikacji, nazwała fragmenty Okazaki jej imieniem, wyjaśniła mechanizm replikacji DNA.

W 1970 roku Howard Temin i David Baltimore niezależnie dokonali znaczącego odkrycia: odkryto enzym - odwrotną transkryptazę, który jest odpowiedzialny za realizację odwrotnej transkrypcji - tworzenie dwuniciowego DNA na matrycy jednoniciowego RNA, co zachodzi w wirusy onkogenne zawierające RNA.

Innym ważnym osiągnięciem biologii molekularnej było wyjaśnienie mechanizmu mutacji na poziomie molekularnym. W wyniku szeregu badań ustalono główne typy mutacji: duplikacje, inwersje, delecje, translokacje i transpozycje. Umożliwiło to rozważenie zmian ewolucyjnych z punktu widzenia procesów genowych i umożliwiło opracowanie teorii zegarów molekularnych, która jest wykorzystywana w filogenezie.

Na początku lat 70. sformułowano podstawowe zasady funkcjonowania kwasów nukleinowych i białek w żywym organizmie. Stwierdzono, że białka i kwasy nukleinowe w organizmie syntetyzowane są według mechanizmu macierzowego, cząsteczka macierzowa niesie zaszyfrowaną informację o sekwencji aminokwasów (w białku) lub nukleotydów (w kwasie nukleinowym). Podczas replikacji (podwojenia DNA) lub transkrypcji (syntezy mRNA) taką matrycą jest DNA, podczas translacji (synteza białek) lub odwrotnej transkrypcji - mRNA.

Stworzono więc teoretyczne przesłanki rozwoju stosowanych dziedzin biologii molekularnej, w szczególności inżynierii genetycznej. W 1972 roku Paul Berg, Herbert Bauer i Stanley Cohen opracowali technologię klonowania molekularnego. Wtedy jako pierwsi uzyskali rekombinowane DNA in vitro. Te wybitne eksperymenty położyły podwaliny pod inżynierię genetyczną, a ten rok jest uważany za datę narodzin tego kierunku naukowego.

W 1977 roku Frederick Sanger i niezależnie Allan Maxum i Walter Gilbert opracowali różne metody określenie struktury pierwszorzędowej (sekwencjonowania) DNA. Metoda Sangera, tzw. metoda terminacji łańcucha, jest podstawą współczesnej metody sekwencjonowania. Zasada sekwencjonowania opiera się na wykorzystaniu znakowanych zasad, które działają jako terminatory w cyklicznej reakcji sekwencjonowania. Ta metoda stała się powszechna ze względu na możliwość szybkiego przeprowadzenia analizy.

1976 - Fryderyk. Sanger rozszyfrował sekwencję nukleotydów DNA faga φΧ174 o długości 5375 par nukleotydów.

1981 - Anemia sierpowata staje się pierwszą chorobą genetyczną zdiagnozowaną za pomocą testów DNA.

W latach 1982-1983 odkrycie katalitycznej funkcji RNA w amerykańskich laboratoriach T. Checka i S. Altmana zmieniło dotychczasowe wyobrażenia o wyłącznej roli białek. Przez analogię do białek katalitycznych - enzymów, katalityczne RNA nazwano rybozymami.

1987 Keri Mullez odkryła reakcję łańcuchową polimerazy, dzięki której możliwe jest sztuczne znaczne zwiększenie liczby cząsteczek DNA w roztworze do dalszych prac. Dziś jest to jedna z najważniejszych metod biologii molekularnej stosowana w badaniu chorób dziedzicznych i wirusowych, w badaniu genów oraz identyfikacji genetycznej i pokrewieństwa itp.

Jednocześnie w 1990 roku trzy grupy naukowców opublikowały metodę, która umożliwiła szybkie otrzymanie w laboratorium syntetycznych, aktywnych funkcjonalnie RNA (sztucznych rybozymów, czyli cząsteczek wchodzących w interakcje z różnymi ligandami - aptamerami). Ta metoda nazywa się „ewolucją in vitro”. A wkrótce potem, w latach 1991-1993 w laboratorium A.B. Chetverinie eksperymentalnie wykazano możliwość istnienia, wzrostu i amplifikacji cząsteczek RNA w postaci kolonii na podłożach stałych.

W 1998 roku, prawie jednocześnie, Craig Mello i Andrew Fire opisali mechanizm zaobserwowany wcześniej w eksperymentach genowych z bakteriami i kwiatami. interferencja RNA, w którym mała dwuniciowa cząsteczka RNA prowadzi do swoistej supresji ekspresji genów.

Odkrycie mechanizmu interferencji RNA ma ogromne znaczenie. wartość praktyczna dla współczesnej biologii molekularnej. Zjawisko to jest szeroko stosowane w eksperymentach naukowych jako narzędzie do „wyłączania”, czyli tłumienia ekspresji poszczególnych genów. Szczególnie interesujący jest fakt, że metoda ta pozwala na odwracalne (tymczasowe) tłumienie aktywności badanych genów. Trwają badania nad zastosowaniem tego zjawiska w leczeniu chorób wirusowych, nowotworowych, zwyrodnieniowych i metabolicznych. Należy zauważyć, że w 2002 roku odkryto mutanty wirusów polio, które mogą uniknąć interferencji RNA, więc opracowanie prawdziwie skuteczne metody leczenie oparte na tym zjawisku.

W latach 1999-2001 kilka grup badaczy określiło strukturę rybosomu bakteryjnego z rozdzielczością od 5,5 do 2,4 angstremów.

Przedmiot

Trudno przecenić osiągnięcia biologii molekularnej w zakresie poznania przyrody żywej. Wielki sukces osiągnięto dzięki udanej koncepcji badawczej: złożone procesy biologiczne rozpatrywane są z punktu widzenia poszczególnych układów molekularnych, co umożliwia zastosowanie precyzyjnych fizykochemicznych metod badawczych. Przyciągało też wiele wielkich umysłów z dziedzin pokrewnych tej dziedzinie nauki: chemii, fizyki, cytologii, wirusologii, co również korzystnie wpłynęło na skalę i szybkość rozwoju wiedzy naukowej w tej dziedzinie. Tak znaczące odkrycia, jak określenie struktury DNA, rozszyfrowanie kodu genetycznego i sztuczna ukierunkowana modyfikacja genomu, pozwoliły lepiej zrozumieć specyfikę procesów rozwojowych organizmów i z powodzeniem rozwiązać wiele ważnych zagadnień z zakresu nauk podstawowych i stosowanych , medycznych i zadania społeczne, które do niedawna uważano za nierozwiązywalne.

Przedmiotem badań biologii molekularnej są głównie białka, kwasy nukleinowe i oparte na nich kompleksy molekularne (maszyny molekularne) oraz procesy, w których uczestniczą.

Kwasy nukleinowe to liniowe polimery składające się z jednostek nukleotydowych (związków pięcioczłonowego cukru z grupą fosforanową na piątym atomie cyklu i jedną z czterech zasad azotowych) połączonych ze sobą wiązaniem estrowym grup fosforanowych. Zatem kwas nukleinowy jest polimerem pentozofosforanowym z zasadami azotowymi jako podstawnikami bocznymi. Skład chemicznyŁańcuch RNA różni się od DNA tym, że pierwszy składa się z pięcioczłonowego cyklu węglowodanowo-rybozowego, a drugi z dehydroksylowanej pochodnej rybozy - dezoksyrybozy. Jednocześnie cząsteczki te różnią się znacznie w przestrzeni, ponieważ RNA jest elastyczną cząsteczką jednoniciową, podczas gdy DNA jest cząsteczką dwuniciową.

Białka to liniowe polimery, które są łańcuchami alfa-aminokwasów połączonych ze sobą wiązaniem peptydowym, stąd ich druga nazwa - polipeptydy. W skład naturalnych białek wchodzi wiele różnych jednostek aminokwasowych – u człowieka do 20 – co decyduje o szerokiej gamie właściwości funkcjonalnych tych cząsteczek. Te lub inne białka biorą udział w prawie każdym procesie zachodzącym w organizmie i wykonują wiele zadań: pełnią rolę komórkową materiał budowlany, zapewniają transport substancji i jonów, katalizują reakcje chemiczne, ta lista jest bardzo długa. Białka tworzą stabilne konformacje molekularne o różnych poziomach organizacji (struktury drugorzędowe i trzeciorzędowe) oraz kompleksy molekularne, co dodatkowo rozszerza ich funkcjonalność. Cząsteczki te mogą mieć wysoką specyficzność do wykonywania określonych zadań ze względu na tworzenie złożonej przestrzennej struktury kulistej. Szeroka gama białek zapewnia stałe zainteresowanie naukowców tego rodzaju cząsteczkami.

Współczesne poglądy na temat biologii molekularnej opierają się na uogólnieniu wysuniętym po raz pierwszy w 1958 roku przez Francisa Cricka jako centralny dogmat biologii molekularnej. Jej istotą było stwierdzenie, że informacja genetyczna w organizmach żywych przechodzi przez ściśle określone etapy realizacji: kopiowanie z DNA na DNA na wejściu dziedziczenia, z DNA na RNA, a następnie z RNA na białko, a przejście odwrotne nie jest możliwe. To stwierdzenie było prawdziwe tylko częściowo, dlatego później główny dogmat został poprawiony z uwzględnieniem nowo odkrytych danych.

W chwili obecnej istnieje kilka sposobów implementacji materiału genetycznego, reprezentujących różne sekwencje do realizacji trzech rodzajów istnienia informacji genetycznej: DNA, RNA i białka. W dziewięciu możliwych sposobach realizacji wyróżnia się trzy grupy: są to trzy przemiany ogólne (ogólne), które normalnie przeprowadzane są w większości organizmów żywych; trzy specjalne transformacje (specjalne), przeprowadzane w niektórych wirusach lub w specjalnych warunkach laboratoryjnych; trzy nieznane transformacje (nieznane), których realizacja jest uważana za niemożliwą.

Typowe transformacje obejmują następujące sposoby implementacji kodu genetycznego: DNA→DNA (replikacja), DNA→RNA (transkrypcja), RNA→białko (translacja).

Aby przeprowadzić transfer cech dziedzicznych, rodzice muszą przekazać swoim potomkom pełnoprawną cząsteczkę DNA. Proces, w którym można zsyntetyzować dokładną kopię oryginalnego DNA, a tym samym przenieść materiał genetyczny, nazywa się replikacją. Dokonują tego specjalne białka, które rozplatają cząsteczkę (prostują jej odcinek), rozwijają podwójną helisę i za pomocą polimerazy DNA tworzą dokładną kopię oryginalnej cząsteczki DNA.

Aby zapewnić życie komórce, musi ona stale odwoływać się do kodu genetycznego wbudowanego w podwójną helisę DNA. Cząsteczka ta jest jednak zbyt duża i nieporęczna, aby mogła służyć jako bezpośrednie źródło materiału genetycznego do ciągłej syntezy białek. Dlatego w trakcie implementacji informacji zapisanej w DNA następuje etap pośredni: synteza mRNA, czyli małej jednoniciowej cząsteczki komplementarnej do pewnego odcinka DNA kodującego określone białko. Proces transkrypcji zapewnia polimeraza RNA i czynniki transkrypcyjne. Powstała cząsteczka może być następnie łatwo dostarczona do części komórki odpowiedzialnej za syntezę białek – rybosomu.

Po wejściu RNA do rybosomu rozpoczyna się końcowy etap realizacji informacji genetycznej. W tym przypadku rybosom odczytuje kod genetyczny z mRNA w trojaczkach zwanych kodonami i syntetyzuje odpowiednie białko na podstawie otrzymanych informacji.

W trakcie specjalnych przekształceń kod genetyczny jest realizowany według schematu RNA → RNA (replikacja), RNA → DNA (odwrotna transkrypcja), DNA → białko (translacja bezpośrednia). Replikacja tego typu jest realizowana w wielu wirusach, gdzie jest przeprowadzana przez enzym RNA-zależną polimerazę RNA. Podobne enzymy znajdują się również w komórkach eukariotycznych, gdzie są związane z procesem wyciszania RNA. Odwrotną transkrypcję stwierdzono w retrowirusach, gdzie jest przeprowadzana przez enzym odwrotną transkryptazę, aw niektórych przypadkach w komórkach eukariotycznych, na przykład podczas syntezy telomeru. Transmisja na żywo odbywa się wyłącznie w sztucznych warunkach w izolowanym systemie poza komórką.

Każde z trzech możliwych przejść informacji genetycznej z białka na białko, RNA lub DNA jest uważane za niemożliwe. Przypadek działania prionów na białka, w wyniku którego powstaje podobny prion, można warunkowo przypisać rodzajowi realizacji informacji genetycznej białko → białko. Jednak formalnie tak nie jest, ponieważ nie wpływa na sekwencję aminokwasową w białku.

Ciekawa jest historia powstania terminu „dogmat centralny”. Ponieważ słowo dogmat generalnie oznacza stwierdzenie niepodlegające wątpliwości, a samo słowo ma wyraźną konotację religijną, wybór go jako opisu faktu naukowego nie jest do końca uzasadniony. Według samego Francisa Cricka był to jego błąd. Chciał nadać wysuniętej teorii większe znaczenie, wyróżnić ją na tle innych teorii i hipotez; dlaczego zdecydował się użyć tego majestatycznego, jego zdaniem, słowa, nie rozumiejąc jego prawdziwego znaczenia. Nazwa jednak została.

Biologia molekularna dzisiaj

Szybki rozwój biologii molekularnej, stałe zainteresowanie społeczeństwa osiągnięciami w tej dziedzinie oraz obiektywne znaczenie badań doprowadziły do ​​powstania duża liczba głównych ośrodków badawczych biologii molekularnej na całym świecie. Wśród największych wymienić należy: laboratorium biologii molekularnej w Cambridge, Royal Institute w Londynie – w Wielkiej Brytanii; instytuty biologii molekularnej w Paryżu, Marsylii i Strasburgu, Instytut Pasteura – we Francji; wydziały biologii molekularnej Uniwersytetu Harvarda i Massachusetts Institute of Technology, University of Berkeley, California Institute of Technology, Rockefeller University, Institute of Public Health w Bethesda – w USA; instytuty Maxa Plancka, uniwersytety w Getyndze i Monachium, Centralny Instytut Biologii Molekularnej w Berlinie, instytuty w Jenie i Halle – w Niemczech; Karolinska Institute w Sztokholmie, Szwecja.

W Rosji wiodącymi ośrodkami w tej dziedzinie są Instytut Biologii Molekularnej. Instytut Genetyki Molekularnej RAŚ, Instytut Biologii Genów RAŚ, Instytut Biologii Fizykochemicznej im. V.A. A. N. Belozersky Moskiewski Uniwersytet Państwowy. Instytut Biochemii MV Łomonosowa. A.N.Bach RAS i Instytut Białka RAS w Pushchino.

Dzisiejsze pole zainteresowań biologów molekularnych obejmuje szeroki zakres podstawowych zagadnień naukowych. Tak jak poprzednio, wiodącą rolę zajmuje badanie struktury kwasów nukleinowych i biosyntezy białek, badanie struktury i funkcji różnych struktur wewnątrzkomórkowych i powierzchni komórek. Ważnymi obszarami badań są również badania mechanizmów odbioru i transmisji sygnałów, molekularnych mechanizmów transportu związków w obrębie komórki, a także z komórki do środowiska zewnętrznego iz powrotem. Wśród głównych kierunków badań naukowych z zakresu stosowanej biologii molekularnej jednym z najbardziej priorytetowych jest problem powstawania i rozwoju nowotworów. Również bardzo ważnym obszarem, którym zajmuje się Zakład Biologii Molekularnej – genetyki molekularnej, jest badanie molekularnych podstaw występowania chorób dziedzicznych oraz chorób wirusowych, takich jak AIDS, a także opracowywanie metod ich profilaktyka i ewentualnie leczenie na poziomie genów. Odkrycia i osiągnięcia biologów molekularnych w medycynie sądowej znalazły szerokie zastosowanie. Prawdziwej rewolucji w dziedzinie identyfikacji osobowej dokonali w latach 80. naukowcy z Rosji, USA i Wielkiej Brytanii dzięki opracowaniu i wdrożeniu metody „genomic fingering” – identyfikacji DNA w codziennej praktyce. Badania w tej dziedzinie trwają do dziś. nowoczesne metody pozwalają zidentyfikować osobę z prawdopodobieństwem błędu wynoszącym jedną miliardową procenta. Już teraz aktywnie rozwija się projekt paszportu genetycznego, który zgodnie z oczekiwaniami znacznie obniży poziom przestępczości.

Metodologia

Dziś biologia molekularna dysponuje obszernym arsenałem metod rozwiązywania najbardziej zaawansowanych i najbardziej skomplikowanych wymagające zadania przed naukowcami.

Jedna z najpowszechniejszych metod w biologii molekularnej jest elektroforeza żelowa, co rozwiązuje problem rozdzielania mieszaniny makrocząsteczek według wielkości lub ładunku. Niemal zawsze po rozdzieleniu makrocząsteczek w żelu stosuje się blotting, metodę pozwalającą na przeniesienie makrocząsteczek z żelu (sorb) na powierzchnię membrany dla wygody dalszej pracy z nimi, w szczególności hybrydyzacji. Hybrydyzacja - tworzenie hybrydowego DNA z dwóch nici o różnym charakterze - metoda, która odgrywa ważną rolę w badania podstawowe. Służy do ustalenia uzupełniający segmenty w innym DNA (DNA różne rodzaje), za jej pomocą poszukiwane są nowe geny, odkryto za jej pomocą interferencję RNA, a jej zasada stała się podstawą genomowego odcisku palca.

Ważną rolę we współczesnej praktyce badań biologii molekularnej odgrywa metoda sekwencjonowania - określania sekwencji nukleotydów w kwasach nukleinowych i aminokwasów w białkach.

Współczesnej biologii molekularnej nie można sobie wyobrazić bez metody reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR). Dzięki tej metodzie przeprowadza się zwiększenie liczby (amplifikacji) kopii określonej sekwencji DNA w celu uzyskania z jednej cząsteczki wystarczającej ilości substancji do dalszej pracy z nią. Podobny efekt uzyskuje się dzięki technologii klonowania molekularnego, w której do DNA bakterii (systemów żywych) wprowadza się wymaganą sekwencję nukleotydów, po czym namnażanie bakterii prowadzi do pożądanego rezultatu. Podejście to jest technicznie znacznie bardziej skomplikowane, ale pozwala jednocześnie uzyskać wynik ekspresji badanej sekwencji nukleotydowej.

Również metody ultrawirowania są szeroko stosowane w badaniach biologii molekularnej (do rozdzielania makrocząsteczek ( duże ilości), komórki, organelle), metody mikroskopii elektronowej i fluorescencyjnej, metody spektrofotometryczne, analiza dyfrakcji rentgenowskiej, autoradiografia itp.

Dzięki postępowi technologicznemu i badania naukowe w dziedzinie chemii, fizyki, biologii i informatyki nowoczesna aparatura pozwala izolować, badać i zmieniać poszczególne geny oraz procesy, w których biorą udział.