Metodat e biologjisë molekulare dhe bioteknologjisë molekulare. Biokimia dhe biologjia molekulare - ku të studiojmë? Profesioni në fytyra

(Biolog molekular/-biologinë)

Lloji
Profesioni pas diplomimit
Paga
3667-5623 € në muaj

Biologët molekularë studiojnë proceset molekulare si bazë e të gjitha proceseve jetësore. Bazuar në rezultatet e marra, ata zhvillojnë koncepte për përdorimin e proceseve biokimike, për shembull në kërkimin mjekësor dhe diagnostikimin ose në bioteknologji. Përveç kësaj, ata mund të përfshihen në prodhimin e produkteve farmaceutike, zhvillimin e produktit, sigurimin e cilësisë ose këshillimin farmaceutik.

Përgjegjësitë e një biologu molekular

Biologët molekularë mund të punojnë në fusha të ndryshme. Për shembull, ato kanë të bëjnë me përdorimin e rezultateve të kërkimit për prodhim në fusha të tilla si inxhinieria gjenetike, kimia e proteinave ose farmakologjia (zbulimi i barnave). Në industrinë kimike dhe farmaceutike, ato lehtësojnë transferimin e produkteve të reja të zhvilluara nga kërkimi në prodhim, marketingun e produkteve dhe këshillimin e përdoruesve.

Në kërkimin shkencor, biologët molekularë studiojnë kimikatin vetitë fizike komponimet organike, si dhe proceset kimike (në fushën e metabolizmit qelizor) në organizmat e gjallë dhe publikojnë rezultatet e kërkimit. Në më të lartë institucionet arsimore ata mësojnë studentët, përgatiten për leksione dhe seminare, kontrollojnë punën me shkrim dhe administrojnë provimet. Veprimtaria e pavarur shkencore është e mundur vetëm pas marrjes së gradës master dhe doktoraturës.

Ku punojnë biologët molekularë?

Biologët molekularë gjejnë punë, si p.sh

në institutet kërkimore, p.sh., në fushën e shkencës dhe mjekësisë
në institucionet e arsimit të lartë
në industrinë kimike-farmaceutike
në departamentet e mbrojtjes së mjedisit

Paga e biologut molekular

Niveli i pagës që marrin Biologët Molekularë në Gjermani është

nga 3667 € në 5623 € në muaj

(sipas zyrave të ndryshme statistikore dhe shërbimeve të punësimit në Gjermani)

Detyrat dhe përgjegjësitë e një biologu molekular në detaje

Cili është thelbi i profesionit Biolog Molekular

Biologët molekularë studiojnë proceset molekulare si bazë e të gjitha proceseve jetësore. Bazuar në rezultatet e marra, ata zhvillojnë koncepte për përdorimin e proceseve biokimike, për shembull në kërkimin mjekësor dhe diagnostikimin ose në bioteknologji. Përveç kësaj, ata mund të përfshihen në prodhimin e produkteve farmaceutike, zhvillimin e produktit, sigurimin e cilësisë ose këshillimin farmaceutik.

Profesioni Biologji Molekulare

Biologjia molekulare ose gjenetika molekulare merret me studimin e strukturës dhe biosintezës së acideve nukleike dhe proceseve të përfshira në transmetimin dhe realizimin e këtij informacioni në formën e proteinave. Kjo bën të mundur kuptimin e çrregullimeve të dhimbshme të këtyre funksioneve dhe, mundësisht, shërimin e tyre me ndihmën e terapisë gjenetike. Ka ndërfaqe për bioteknologjinë dhe inxhinierinë gjenetike që krijojnë organizma të thjeshtë, të tilla si bakteret dhe maja, për të bërë substanca me interes farmakologjik ose tregtar të disponueshme në një shkallë industriale përmes mutacioneve të synuara.

Teoria dhe Praktika e Biologjisë Molekulare

Industria kimiko-farmaceutike ofron fusha të shumta punësimi për biologët molekularë. Në mjediset industriale, ata analizojnë proceset e biotransformimit ose zhvillojnë dhe përmirësojnë proceset për prodhimin mikrobiologjik të përbërësve aktivë dhe ndërmjetësve farmaceutikë. Përveç kësaj, ata janë të përfshirë në kalimin e produkteve të reja të zhvilluara nga kërkimi në prodhim. Me kryerjen e detyrave të inspektimit, ata sigurojnë që objektet e prodhimit, pajisjet, metodat analitike dhe të gjitha hapat në prodhimin e produkteve të ndjeshme siç janë produktet farmaceutike, të përmbushin gjithmonë standardet e kërkuara të cilësisë. Përveç kësaj, biologët molekularë këshillojnë përdoruesit për përdorimin e produkteve të reja.

Pozicionet e menaxhimit shpesh kërkojnë një program master.

Biologët molekularë në kërkim dhe edukim

Në fushën e shkencës dhe kërkimit, biologët molekularë merren me tema të tilla si njohja, transporti, palosja dhe kodifikimi i proteinave në një qelizë. Rezultatet e hulumtimit, të cilat janë bazë për aplikime praktike në fusha të ndryshme, publikohen dhe kështu vihen në dispozicion të shkencëtarëve dhe studentëve të tjerë. Në konferenca dhe kongrese ata diskutojnë dhe prezantojnë rezultatet e veprimtarive shkencore. Biologët molekularë japin leksione dhe seminare, mbikëqyrin punë shkencore dhe të marrë provime.

Veprimtaria e pavarur shkencore kërkon diplomë master dhe doktoraturë.

1. Hyrje.

Lënda, detyrat dhe metodat e biologjisë molekulare dhe gjenetikës. Rëndësia e gjenetikës "klasike" dhe gjenetikës së mikroorganizmave në zhvillimin e biologjisë molekulare dhe inxhinierisë gjenetike. Koncepti i një gjeni në gjenetikën "klasike" dhe molekulare, evolucioni i tij. Kontributi i metodologjisë së inxhinierisë gjenetike në zhvillimin e gjenetikës molekulare. Vlera e aplikuar e inxhinierisë gjenetike për bioteknologji.

2. Bazat molekulare të trashëgimisë.

Koncepti i një qelize, përbërja e saj makromolekulare. Natyra e materialit gjenetik. Historia e provave për funksionin gjenetik të ADN-së.

2.1. Lloje të ndryshme të acideve nukleike. Funksionet biologjike të acideve nukleike. Struktura kimike, struktura hapësinore dhe vetitë fizike të acideve nukleike. Karakteristikat strukturore të materialit gjenetik të pro- dhe eukarioteve. Çiftet e bazave plotësuese Watson-Crick. Kodi gjenetik. Historia e deshifrimit të kodit gjenetik. Karakteristikat kryesore të kodit: treshe, kod pa presje, degjenerim. Veçoritë e fjalorit të kodeve, familjet e kodoneve, kodonet semantike dhe "të pakuptimta". Molekulat rrethore të ADN-së dhe koncepti i mbimbështjelljes së ADN-së. Topoizomerët e ADN-së dhe llojet e tyre. Mekanizmat e veprimit të topoizomerazave. Gyraza e ADN-së bakteriale.

2.2. Transkriptimi i ADN-së. ARN polimeraza prokariotike, nënnjësia e saj dhe strukturat tredimensionale. Shumëllojshmëri faktorësh sigma. Promotori i gjenit prokariotik, elementët strukturorë të tij. Fazat e ciklit të transkriptimit. Fillimi, formimi i një "kompleksi të hapur", zgjatja dhe përfundimi i transkriptimit. zbutja e transkriptimit. Rregullimi i shprehjes së operonit të triptofanit. "Ribosçelsat". Mekanizmat e përfundimit të transkriptimit. Rregullimi negativ dhe pozitiv i transkriptimit. operon laktozë. Rregullimi transkriptues në zhvillimin e fagut lambda. Parimet e njohjes së ADN-së nga proteinat rregullatore (proteina CAP dhe represori i fagut lambda). Karakteristikat e transkriptimit në eukariotët. Përpunimi i ARN-së në eukariotët. Mbyllja, bashkimi dhe poliadenilimi i transkripteve. mekanizmat e bashkimit. Roli i ARN-së së vogël bërthamore dhe faktorëve proteinikë. Lidhje alternative, shembuj.

2.3. Transmetimi, fazat e tij, funksioni i ribozomeve. Vendndodhja e ribozomeve në qelizë. Llojet prokariote dhe eukariote të ribozomeve; Ribozomet 70S dhe 80S. Morfologjia e ribozomeve. Ndarja në nëngrimca (nënnjësi). Lidhja e varur nga kodoni e aminoacil-tRNA në ciklin e zgjatjes. Ndërveprimi kodon-antikodon. Pjesëmarrja e faktorit të zgjatjes EF1 (EF-Tu) në lidhjen e aminoacil-tRNA me ribozomin. Faktori i zgjatjes EF1B (EF-Ts), funksioni i tij, sekuenca e reaksioneve me pjesëmarrjen e tij. Antibiotikët që ndikojnë në fazën e lidhjes së varur nga kodoni i aminoacil-tRNA me ribozomin. Antibiotikët aminoglikozidë (streptomicina, neomicina, kanamicina, gentamicina etj.), mekanizmi i veprimit të tyre. Tetraciklinat si frenues të lidhjes së aminoacil-tRNA me ribozomin. Fillimi i transmetimit. Fazat kryesore të procesit të inicimit. Fillimi i përkthimit në prokariote: faktorët e inicimit, kodonet iniciatorë, ARN 3¢-fundi i nënnjësisë së vogël ribozomale dhe sekuenca Shine-Dalgarno në mARN. Fillimi i përkthimit në eukariotët: faktorët e inicimit, kodonet iniciatorë, rajoni i papërkthyer 5¢ dhe fillimi i terminalit të varur nga kapaku. Fillimi "i brendshëm" i pavarur nga kapaku në eukariotët. Transpeptidimi. Frenuesit e transpeptidimit: kloramfenikoli, linkomicina, amicetina, streptogramina, anizomicina. Translokimi. Përfshirja e faktorit të zgjatjes EF2 (EF-G) dhe GTP. Frenuesit e translokacionit: acidi fusidik, viomycin, mekanizmat e veprimit të tyre. Përfundimi i përkthimit. Kodonet e përfundimit. Faktorët e përfundimit të proteinave të prokariotëve dhe eukariotëve; dy klasa të faktorëve të përfundimit dhe mekanizmat e veprimit të tyre. Rregullimi i përkthimit në prokariote.

2.4. Replikimi i ADN-së dhe kontrollin e tij gjenetik. Polimerazat e përfshira në riprodhim, karakteristikat e tyre aktivitetet enzimatike. Besnikëria e ADN-së. Roli i ndërveprimeve sterike ndërmjet çifteve të bazave të ADN-së gjatë replikimit. E. coli polimerazat I, II dhe III. Nënnjësitë e polimerazës III. Pirun e replikimit, fijet "udhëheqëse" dhe "të mbetura" gjatë replikimit. Fragmente të Okazaki. Kompleksi i proteinave në pirunin e replikimit. Rregullimi i fillimit të replikimit në E. coli. Ndërprerja e replikimit në baktere. Veçoritë e rregullimit të replikimit plazmidik. Replikimi i unazës dydrejtimëshe dhe rrotulluese.

2.5. Rekombinimi, llojet dhe modelet e tij. Rikombinim i përgjithshëm ose homolog. Thyerjet me dy fije në ADN që nisin rikombinimin. Roli i rikombinimit në riparimin pas replikimit të thyerjeve me dy fije. Struktura e pushimeve në modelin e rikombinimit. Enzimologjia e rikombinimit të përgjithshëm në E. coli. Kompleksi RecBCD. Proteina Reca. Roli i rikombinimit në sigurimin e sintezës së ADN-së në dëmtimin e ADN-së që ndërpret replikimin. rikombinimi në eukariote. Enzimat e rikombinimit në eukariotët. Rikombinim specifik i vendit. Dallimet në mekanizmat molekularë të rikombinimit të përgjithshëm dhe specifik të vendit. Klasifikimi i rekombinazave. Llojet e rirregullimeve kromozomale të kryera gjatë rikombinimit të vendit specifik. Roli rregullator i rikombinimit të vendndodhjes specifike në baktere. Ndërtimi i kromozomeve eukariote shumëqelizore duke përdorur sistemin e rikombinimit të fagut specifik për vendin.

2.6. Riparimi i ADN-së. Klasifikimi i llojeve të dëmshpërblimit. Riparimi i drejtpërdrejtë i dimerëve të timinës dhe guaninës së metiluar. Prerja e bazave. Glikozilazat. Mekanizmi i riparimit të nukleotideve të paçiftuara (riparimi i mospërputhjes). Përzgjedhja e vargut të ADN-së që do të riparohet. Riparimi SOS. Vetitë e polimerazave të ADN-së të përfshira në riparimin SOS në prokariote dhe eukariote. Koncepti i "mutacioneve adaptive" në baktere. Riparimi i thyerjeve me dy fije: rikombinimi homolog post-replikativ dhe bashkimi i skajeve johomologe të molekulës së ADN-së. Marrëdhënia midis proceseve të replikimit, rikombinimit dhe riparimit.

3. Procesi i mutacionit.

Roli i mutantëve biokimikë në formimin e teorisë së një gjeni - një enzime. Klasifikimi i mutacioneve. Mutacionet e pikave dhe rirregullimet kromozomike, mekanizmi i formimit të tyre. Mutagjeneza spontane dhe e induktuar. Klasifikimi i mutagjenëve. Mekanizmi molekular i mutagjenezës. Marrëdhënia midis mutagjenezës dhe riparimit. Identifikimi dhe përzgjedhja e mutantëve. Supresioni: intragjenik, intergjenik dhe fenotipik.

4. Elementet gjenetike ekstrakromozomale.

Plazmidet, struktura dhe klasifikimi i tyre. Faktori i seksit F, struktura e tij dhe cikli i jetes. Roli i faktorit F në mobilizimin e transferimit të kromozomeve. Formimi i donatorëve Hfr dhe F. Mekanizmi i konjugimit. Bakteriofagët, struktura dhe cikli i tyre jetësor. Bakteriofagët virulentë dhe të butë. Lizogjenia dhe transduksioni. Transduksioni i përgjithshëm dhe specifik. Elementet gjenetike migruese: transpozonët dhe sekuencat IS, roli i tyre në metabolizmin gjenetik. ADN - transpozonet në gjenomet e prokariotëve dhe eukarioteve IS-sekuencat e baktereve, struktura e tyre IS-sekuenca si një komponent i faktorit F të baktereve, i cili përcakton aftësinë për të transferuar materialin gjenetik gjatë konjugimit Transpozonet e baktereve dhe organizmave eukariote Direkte jo replikative dhe mekanizmat replikues të transpozimeve Koncepti i transferimit horizontal të transpozonit dhe roli i tyre në rirregullimet strukturore (rikombinimi ektopik) dhe në evolucionin e gjenomit.

5. Studimi i strukturës dhe funksionit të gjenit.

Elementet e analizës gjenetike. Testi i komplementimit Cis-trans. Harta gjenetike duke përdorur konjugimin, transduksionin dhe transformimin. Ndërtimi i hartave gjenetike. Hartë e imët gjenetike. Analiza fizike e strukturës së gjenit. analiza heterodupleks. Analiza e kufizimit. Metodat e renditjes. reaksioni zinxhir i polimerazës. Zbulimi i funksionit të një gjeni.

6. Rregullimi i shprehjes së gjeneve. Konceptet e operonit dhe rregullonit. Kontrolli në nivelin e fillimit të transkriptimit. Promotor, operator dhe proteina rregullatore. Kontroll pozitiv dhe negativ i shprehjes së gjeneve. Kontrolli në nivelin e përfundimit të transkriptimit. Operonët e kontrolluar nga kataboliti: modelet e operoneve të laktozës, galaktozës, arabinozës dhe maltozës. Operonët e kontrolluar nga attenuatorët: një model i operonit të triptofanit. Rregullimi shumëvalent i shprehjes së gjeneve. Sistemet globale të rregullimit. Reagimi rregullator ndaj stresit. kontrolli pas transkriptimit. transduksioni i sinjalit. Rregullimi i ndërmjetësuar nga ARN: ARN të vogla, ARN sensorë.

7. Bazat e inxhinierisë gjenetike. Enzimat kufizuese dhe modifikimet. Izolimi dhe klonimi i gjeneve. Vektorët për klonimin molekular. Parimet e ndërtimit të ADN-së rekombinante dhe futja e tyre në qelizat marrëse. Aspektet e aplikuara të inxhinierisë gjenetike.

A). Literatura kryesore:

1. Watson J., Tooze J., ADN-ja rekombinante: Një kurs i shkurtër. – M.: Mir, 1986.

2. Gjenet. – M.: Mir. 1987.

3. Biologjia molekulare: struktura dhe biosinteza e acideve nukleike. / Ed. . - M. Shkolla e lartë. 1990.

4., - Bioteknologji molekulare. M. 2002.

5. Ribozomet e spirinës dhe biosinteza e proteinave. - M .: Shkolla e lartë, 1986.

b). Literaturë shtesë:

1. Hesina e gjenomit. - M.: Shkencë. 1984.

2. Rybchin i inxhinierisë gjenetike. - Shën Petersburg: Universiteti Teknik Shtetëror i Shën Petersburgut. 1999.

3. Genet Patrushev. – M.: Nauka, 2000.

4. Mikrobiologjia moderne. Prokariotët (në 2 vëllime). – M.: Mir, 2005.

5. M. Singer, P. Berg. Gjenet dhe gjenomet. – M.: Mir, 1998.

6. Inxhinieri Shchelkunov. - Novosibirsk: Nga Sib. Univ., 2004.

7. Biologji Stepanov. Struktura dhe funksionet e proteinave. - M.: V. Sh., 1996.

Një biolog molekular është një studiues mjekësor, misioni i të cilit nuk është asgjë më pak se shpëtimi i njerëzimit nga sëmundjet e rrezikshme. Ndër sëmundje të tilla, për shembull, onkologjia, e cila sot është bërë një nga shkaqet kryesore të vdekjes në botë, është vetëm pak inferiore ndaj udhëheqësit - sëmundjet kardiovaskulare. Metodat e reja të diagnostikimit të hershëm të onkologjisë, parandalimi dhe trajtimi i kancerit - një prioritet mjekësia moderne. Biologët molekularë në fushën e onkologjisë zhvillojnë antitrupa dhe proteina rikombinante (të inxhinieruara gjenetikisht) për diagnostikimin e hershëm ose shpërndarjen e synuar të barnave në trup. Specialistët në këtë fushë përdorin arritjet më të fundit të shkencës dhe teknologjisë për të krijuar organizma të rinj dhe substanca organike në mënyrë që të përdorim të mëtejshëm në aktivitetet kërkimore dhe klinike. Ndër metodat e përdorura nga biologët molekularë janë klonimi, transfeksioni, infeksioni, reaksioni zinxhir i polimerazës, renditja e gjeneve dhe të tjera. Një nga kompanitë e interesuara për biologë molekularë në Rusi është PrimeBioMed LLC. Organizata është e angazhuar në prodhimin e antitrupave-reagentëve për diagnostikim sëmundjet onkologjike. Antitrupa të tillë përdoren kryesisht për të përcaktuar llojin e tumorit, origjinën dhe malinjitetin e tij, pra aftësinë për të metastazuar (përhapur në pjesë të tjera të trupit). Antitrupat aplikohen në seksione të holla të indit të ekzaminuar, pas së cilës ato lidhen në qeliza me proteina të caktuara - shënues që janë të pranishëm në qelizat e tumorit, por mungojnë në ato të shëndetshme dhe anasjelltas. Në varësi të rezultateve të studimit, përshkruhet trajtim i mëtejshëm. Klientët e PrimeBioMed përfshijnë jo vetëm institucione mjekësore, por edhe shkencore, pasi antitrupat mund të përdoren gjithashtu për të zgjidhur problemet e kërkimit. Në raste të tilla, antitrupa unikë të aftë për t'u lidhur me proteinën e studiuar mund të prodhohen për një detyrë specifike me urdhër të veçantë. Një drejtim tjetër premtues i kërkimit të kompanisë është shpërndarja e synuar (e synuar) e barnave në trup. Në këtë rast, antitrupat përdoren si transport: me ndihmën e tyre, ilaçet shpërndahen drejtpërdrejt në organet e prekura. Kështu, trajtimi bëhet më efektiv dhe ka më pak pasoja negative për trupin sesa, për shembull, kimioterapia, e cila prek jo vetëm qelizat kancerogjene, por edhe qelizat e tjera. Profesioni i biologut molekular pritet të bëhet gjithnjë e më i kërkuar në dekadat e ardhshme: me një rritje të jetëgjatësisë mesatare të një personi, numri i sëmundjeve onkologjike do të rritet. Zbulimi i hershëm i tumoreve dhe metodat inovative të trajtimit me ndihmën e substancave të marra nga biologët molekularë do të shpëtojë jetë dhe do të përmirësojë cilësinë e tij për një numër të madh njerëzish.

Arsimi profesional bazë

Përqindjet pasqyrojnë shpërndarjen e specialistëve me një nivel të caktuar arsimimi në tregun e punës. Specializimet kryesore për zotërimin e profesionit janë shënuar me ngjyrë të gjelbër.

Aftësitë dhe aftësitë

Aftësia për të trajtuar reagentët, mostrat, duhet të jetë në gjendje të punojë me objekte të vogla
Aftësi për të punuar me vëllime të mëdha informacioni
Aftësia për të punuar me duar

Interesat dhe preferencat

Dëshira për të mësuar diçka të re
Aftësia për të punuar në modalitetin multitasking (është e nevojshme të monitorohet ecuria e disa reagimeve dhe proceseve në të njëjtën kohë)
Saktësia
Përgjegjësia (nuk mund ta lini punën "për nesër", pasi mostrat mund të dëmtohen)
skrupulozitet
zellshmëria
Mindfulness (është e nevojshme të monitorohen mikroproceset)

Profesioni në fytyra

Maria Shitova

Daria Samoilova

Aleksej Graçev

Biologjia molekulare në fushën e onkologjisë është një fushë profesionale premtuese, pasi lufta kundër kancerit është një nga detyrat prioritare të mjekësisë botërore.

Biologët molekularë janë në kërkesë në shumë fusha për shkak të zhvillimit aktiv të shkencës, ndërmarrjeve bioteknologjike dhe inovative. Deri më sot, ka një mungesë të vogël specialistësh, veçanërisht ata me përvojë në specialitetin e tyre. Deri më tani, një numër mjaft i madh i të diplomuarve vazhdojnë të shkojnë për të punuar jashtë vendit. Mundësitë kanë filluar të shfaqen punë efektive në fushën e bioteknologjisë në Rusi, por është shumë herët të flitet për karakter masiv.

Puna e një biologu molekular përfshin pjesëmarrjen aktive të një specialisti në aktivitetet shkencore, e cila bëhet një mekanizëm për avancimin në karrierë. Zhvillimi në profesion është i mundur përmes pjesëmarrjes në projekte dhe konferenca shkencore, ndoshta përmes zhvillimit të fushave të dijes përkatëse. Gjithashtu, në të ardhmen, zhvillimi akademik është i mundur nga një studiues i ri përmes një studiuesi të vjetër në një studiues kryesor, profesor dhe / ose drejtues departamenti / laboratori.

intervistë

Pirogov Sergey - një pjesëmarrës në përgatitjen për Olimpiadën në biologji, organizuar nga "Elefanti dhe Gjirafa" në 2012.
Fitues i Universiadës Ndërkombëtare në Biologji
Fituesi i Olimpiadës "Lomonosov"
Fitues i fazës rajonale të Olimpiadës Gjith-Ruse në Biologji në 2012
Studion në Universitetin Shtetëror të Moskës. M.V. Lomonosov në Fakultetin e Biologjisë: Departamenti i Biologjisë Molekulare, student i vitit të 6-të. Punon në Laboratorin e Gjenetikës Biokimike të Kafshëve të Institutit të Gjenetikës Molekulare.

- Seryozha, nëse lexuesit kanë pyetje, a do të mund t'ju bëjnë?

Po, sigurisht, ju mund të bëni pyetje të paktën menjëherë. Në këtë fushë:

Klikoni këtu për të bërë një pyetje.

- Le të fillojmë me shkollën, a nuk kishit një shkollë super-cool?

Kam studiuar në një shkollë shumë të dobët të Moskës, një shkollë e mesme kaq mesatare. Vërtetë, ne kishim një mësues të mrekullueshëm në Teatrin e Artit në Moskë, falë të cilit kishim një orientim kryesisht nominal "histori arti" të shkollës.

- Po biologjia?

Mësuesja jonë e biologjisë ishte një grua shumë e moshuar, e shurdhër dhe e mprehtë, nga e cila të gjithë kishin frikë. Por dashuria për subjektin e saj nuk shtoi. Biologjinë e kam pasion që në fëmijëri, që në moshën pesëvjeçare. Gjithçka e lexova vetë, kryesisht duke u mashtruar nga anatomia dhe zoologjia. Pra, lëndët shkollore ekzistonin paralelisht me interesat e mia. Lojërat Olimpike ndryshuan gjithçka.

- Më trego më shumë për të.

Në klasën e 7-të kam marrë pjesë për herë të parë në skenën komunale (natyrisht pothuajse në të gjitha lëndët njëherësh, pasi isha i vetmi nxënës që mësuesit kishin arsye ta dërgonin). Dhe ai fitoi në biologji. Më pas shkolla e trajtoi këtë si një fakt qesharak, por jo shumë interesant.

- A ju ka ndihmuar në shkollë?

Mbaj mend që me gjithë studimet e mia brilante, shpesh merrja B nga një mësuese biologjie me vjelje thumbash si "në vizatimin e një pjese të qepës, rrënjët duhet të lyhen kafe, jo gri". Ishte e gjitha goxha dëshpëruese. Në klasën e 8-të, unë përsëri shkova në olimpiadë, por për disa arsye nuk më dërguan në biologji. Por ai u bë fitues dhe fitues i çmimeve në lëndë të tjera.

- Çfarë ndodhi në klasën e 9-të?

Në klasën e 9-të nuk shkova në skenën e rrethit. Aty papritmas shënova një rezultat të dobët, kufitar, i cili gjithsesi doli të kalonte në fazën rajonale. Kishte një forcë të fuqishme motivuese - të kuptuarit se sa nuk e di dhe sa njerëz që i dinë të gjitha këto (sa njerëz të tillë në shkallë kombëtare madje kisha frikë të imagjinoja).

- Na trego si u përgatite.

Vetë-studimi intensiv, sulmet në librari dhe mijëra detyra të vitit të kaluar patën një efekt shërues. Unë shënova një nga pikët më të larta për teorinë (që ishte gjithashtu krejtësisht e papritur për mua), kalova në fazë praktike...dhe dështoi. Asokohe as që dija për ekzistencën e fazës praktike.

- A ndikuan Olimpiada tek ju?

Jeta ime ka ndryshuar rrënjësisht. Mësova për shumë olimpiada të tjera, veçanërisht u dashurova me SBO-në. Më pas, ai tregoi rezultate të mira për shumë, fitoi disa, falë Lomonosovskaya ai mori të drejtën për të hyrë pa provime. Në të njëjtën kohë, fitova olimpiada në historinë e artit, të cilave ende marr frymë në mënyrë të pabarabartë. Vërtetë, ai nuk ishte mik me turne praktike. Në klasën e 11-të, unë ende arrita fazën përfundimtare, por Fortune nuk ishte i favorshëm dhe këtë herë nuk pata kohë të plotësoja matricën e përgjigjeve të fazës teorike. Por kjo bëri të mundur që të mos shqetësohej shumë për praktiken.

- Keni takuar shumë olimpiada?

Po, ende mendoj se kam qenë shumë me fat me rrethin e bashkëmoshatarëve të mi, të cilët më zgjeruan shumë horizontet. Ana tjetër e olimpiadave, përveç motivimit për të studiuar lëndën në mënyrë më harmonike, ishte njohja me olimpiadat. Tashmë në atë kohë, vura re se komunikimi horizontal ndonjëherë është më i dobishëm se komunikimi vertikal - me mësuesit në kampin e trajnimit.

- Si u futët në universitet? Keni zgjedhur një fakultet?

Pas klasës së 11-të, hyra në Fakultetin e Biologjisë të Universitetit Shtetëror të Moskës. Vetëm shumica e shokëve të mi të atëhershëm bënë një zgjedhje në favor të FBB, por këtu rolin kryesor e luajti fakti që unë nuk u bëra fituesi i All-Rusit. Kështu që do të më duhej të bëja një provim të brendshëm në matematikë, dhe në të, veçanërisht në shkollë - u dashurova shumë më tepër me atë të lartë - nuk isha i fortë. Dhe kishte një përgatitje shumë të dobët në shkollë (ne nuk ishim të përgatitur as për pothuajse të gjithë pjesën C). Përsa i përket interesave, edhe atëherë mora me mend se në fund mund të arrish në çdo rezultat, pavarësisht nga vendi i pranimit. Më pas, doli se ka shumë të diplomuar në FBB që kaluan në biologjinë kryesisht të lagësht, dhe anasjelltas - shumë bioinformatikë të mirë filluan si amatorë. Edhe pse në atë moment më dukej se kontigjenti në fakultetin e biologjisë do të ishte ndryshe nga ai i FBBshny. Në këtë, sigurisht që gabova.

A e dinit?

Interesante

A e dinit?

Interesante

Në kampin Elefant dhe Gjirafë ka ndërrime në biokimi dhe biologji molekulare, ku nxënësit e shkollës, së bashku me mësues me përvojë nga Universiteti Shtetëror i Moskës, organizojnë eksperimente dhe gjithashtu përgatiten për olimpiada.

© Intervistoi Reshetov Denis. Fotot janë siguruar me dashamirësi nga Sergey Pirogov.

Mund të thuhet se biologjia molekulare studion manifestimet e jetës në struktura ose sisteme të pajetë me shenja elementare të aktivitetit jetësor (të cilat mund të jenë makromolekulat individuale biologjike, komplekset e tyre ose organele), duke studiuar se si realizohen proceset kryesore që karakterizojnë lëndën e gjallë përmes ndërveprimet kimike dhe transformimet.

Ndarja e biologjisë molekulare nga biokimia në një fushë të pavarur të shkencës diktohet nga fakti se detyra e saj kryesore është të studiojë strukturën dhe vetitë e makromolekulave biologjike të përfshira në procese të ndryshme sqarimi i mekanizmave të ndërveprimit të tyre. Biokimia, nga ana tjetër, merret me studimin e proceseve aktuale të aktivitetit jetësor, modelet e rrjedhës së tyre në një organizëm të gjallë dhe transformimet e molekulave që shoqërojnë këto procese. Në fund të fundit, biologjia molekulare përpiqet t'i përgjigjet pyetjes se pse ndodh ky apo ai proces, ndërsa biokimia i përgjigjet pyetjeve se ku dhe si, nga pikëpamja e kimisë, ndodh procesi në fjalë.

Histori

Biologjia molekulare si një fushë e veçantë e biokimisë filloi të merrte formë në vitet 1930. Pikërisht atëherë, për një kuptim më të thellë të fenomenit të jetës, lindi nevoja për studime të synuara në nivel molekular të proceseve të ruajtjes dhe transmetimit të informacionit trashëgues në organizmat e gjallë. Më pas u përcaktua detyra e biologjisë molekulare në studimin e strukturës, vetive dhe ndërveprimit të acideve nukleike dhe proteinave. Termi "biologji molekulare" u përdor për herë të parë nga shkencëtari anglez William Astbury në kontekstin e kërkimit në lidhje me sqarimin e marrëdhënies midis strukturës molekulare dhe fizike dhe. vetitë biologjike proteinat fibrilare si kolagjeni, fibrina e gjakut ose proteinat kontraktuese të muskujve.

Në ditët e para të biologjisë molekulare, ARN konsiderohej një përbërës i bimëve dhe kërpudhave, ndërsa ADN-ja shihej si një komponent tipik i qelizave shtazore. Studiuesi i parë që vërtetoi se ADN-ja gjendet në bimë ishte Andrey Nikolaevich Belozersky, i cili izoloi ADN-në e bizeleve në 1935. Ky zbulim vërtetoi faktin se ADN-ja është një acid nukleik universal i pranishëm në qelizat bimore dhe shtazore.

Një arritje e madhe ishte vendosja nga George Beadle dhe Edward Tatum e një marrëdhënieje të drejtpërdrejtë shkakësore midis gjeneve dhe proteinave. Në eksperimentet e tyre, ata ekspozuan qelizat neurospore ( Neurosporacrassa) Ekspozimi me rreze X që shkaktoi mutacione. Rezultatet e marra treguan se kjo çoi në një ndryshim në vetitë e enzimave specifike.

Në vitin 1940, Albert Claude izoloi granula citoplazmike që përmbajnë ARN nga citoplazma e qelizave shtazore, të cilat ishin më të vogla se mitokondria. Ai i quajti mikrozome. Më pas, në studimin e strukturës dhe vetive të grimcave të izoluara, u vendos roli i tyre themelor në procesin e biosintezës së proteinave. Në vitin 1958, në simpoziumin e parë kushtuar këtyre grimcave, u vendos që këto grimca të quheshin ribozome.

Një hap tjetër i rëndësishëm në zhvillimin e biologjisë molekulare ishin të dhënat e publikuara të eksperimentit të Oswald Avery, Colin MacLeod dhe MacLean McCarthy në 1944, të cilat treguan se ADN-ja është shkaku i transformimit bakterial. Kjo ishte prova e parë eksperimentale e rolit të ADN-së në transmetimin e informacionit trashëgues, duke zhvlerësuar idenë e mëparshme të natyrës proteinike të gjeneve.

Në fillim të viteve 1950, Frederick Sanger tregoi se një zinxhir proteinash është një sekuencë unike e mbetjeve të aminoacideve. Në fund të viteve 1950, Max Perutz dhe John Kendrew deshifruan strukturën hapësinore të proteinave të para. Tashmë në vitin 2000, ishin të njohura qindra mijëra sekuenca natyrore të aminoacideve dhe mijëra struktura hapësinore të proteinave.

Në të njëjtën kohë, kërkimi i Erwin Chargaff e lejoi atë të formulonte rregulla që përshkruajnë raportin e bazave azotike në ADN (rregullat thonë se pavarësisht nga dallimet e specieve në ADN, sasia e guaninës është e barabartë me sasinë e citozinës dhe sasinë e adeninës është e barabartë me sasinë e tyre), e cila më vonë ndihmoi për të bërë përparimin më të madh në biologjinë molekulare dhe një nga zbulimet më të mëdha në biologji në përgjithësi.

Kjo ngjarje ndodhi në vitin 1953 kur James Watson dhe Francis Crick, bazuar në veprën e Rosalind Franklin dhe Maurice Wilkins në Analiza e difraksionit me rreze X ADN-ja, krijoi strukturën me dy zinxhirë të molekulës së ADN-së. Ky zbulim bëri të mundur përgjigjen e pyetjes themelore në lidhje me aftësinë e bartësit të informacionit të trashëguar për t'u vetë-riprodhuar dhe për të kuptuar mekanizmin e transmetimit të një informacioni të tillë. Të njëjtët shkencëtarë formuluan parimin e komplementaritetit të bazave azotike, i cili ka një rëndësi kyçe për të kuptuar mekanizmin e formimit të strukturave supramolekulare. Ky parim, i cili tani përdoret për të përshkruar të gjitha komplekset molekulare, bën të mundur përshkrimin dhe parashikimin e kushteve për shfaqjen e ndërveprimeve të dobëta (jovalente) ndërmolekulare, të cilat përcaktojnë mundësinë e formimit të sekondave, terciare etj. strukturat e makromolekulave, vetë-montimi i sistemeve biologjike supramolekulare që përcaktojnë një shumëllojshmëri kaq të gjerë të strukturave molekulare dhe grupeve të tyre funksionale. Më pas, në vitin 1953, u shfaq revista shkencore Journal of Molecular Biology. Ai drejtohej nga John Kendrew, fusha e interesit shkencor të të cilit ishte studimi i strukturës së proteinave globulare (çmimi Nobel në 1962, së bashku me Max Perutz). Një revistë e ngjashme në gjuhën ruse e quajtur Biologjia Molekulare u themelua në BRSS nga V. A. Engelhardt në 1966.

Në vitin 1958, Francis Crick formuloi të ashtuquajturin. dogma qendrore e biologjisë molekulare: ideja e pakthyeshmërisë së rrjedhës së informacionit gjenetik nga ADN-ja përmes ARN-së në proteina sipas skemës ADN → ADN (përsëritja, krijimi i një kopje të ADN-së), ADN → ARN (transkriptimi, kopjimi i gjeneve), ARN → proteina (përkthimi, dekodimi i informacionit për strukturën e proteinave). Kjo dogmë u korrigjua disi në vitin 1970, duke marrë parasysh njohuritë e akumuluara, pasi fenomeni i transkriptimit të kundërt u zbulua në mënyrë të pavarur nga Howard Temin dhe David Baltimore: u zbulua një enzimë - transkriptaza e kundërt, e cila është përgjegjëse për zbatimin e transkriptimit të kundërt - formimi i ADN-së me dy zinxhirë në një shabllon të ARN-së me një zinxhir, i cili ndodh në viruset onkogjenë. Duhet të theksohet se domosdoshmëria e rreptë e rrjedhës së informacionit gjenetik nga acidet nukleike në proteina mbetet ende baza e biologjisë molekulare.

Në vitin 1957, Alexander Sergeevich Spirin, së bashku me Andrei Nikolaevich Belozersky, treguan se, pavarësisht dallimeve të rëndësishme në përbërjen nukleotide të ADN-së nga organizma të ndryshëm, përbërja e ARN totale është e ngjashme. Bazuar në këto të dhëna, ata arritën në përfundimin e bujshëm se ARN totale e një qelize nuk mund të veprojë si bartës i informacionit gjenetik nga ADN-ja në proteina, pasi nuk korrespondon me të në përbërjen e saj. Në të njëjtën kohë, ata vunë re se ekziston një pjesë e vogël e ARN-së, e cila korrespondon plotësisht në përbërjen e saj nukleotide me ADN-në dhe që mund të jetë një bartës i vërtetë i informacionit gjenetik nga ADN-ja në proteina. Si rezultat, ata parashikuan ekzistencën e molekulave relativisht të vogla të ARN-së, të cilat janë analoge në strukturë me seksionet individuale të ADN-së dhe veprojnë si ndërmjetës në transferimin e informacionit gjenetik të përmbajtur në ADN në ribozom, ku molekulat e proteinave sintetizohen duke përdorur këtë informacion. Në vitin 1961 (S. Brenner, F. Jacob, M. Meselson nga njëra anë dhe F. Gros, Francois Jacob dhe Jacques Monod ishin të parët që konfirmuan eksperimentalisht ekzistencën e molekulave të tilla - ARN informative (matricë). Në të njëjtën kohë ata zhvilluan konceptin dhe modelin e njësive funksionale të ADN-së - një operon, i cili bëri të mundur shpjegimin e saktë se si kryhet rregullimi i shprehjes së gjeneve në prokariote Studimi i mekanizmave të biosintezës së proteinave dhe parimet e organizimit strukturor dhe funksionimi i makinave molekulare - ribozomet - bëri të mundur formulimin e një postulati që përshkruan lëvizjen e informacionit gjenetik, i quajtur dogma qendrore e biologjisë molekulare: ADN - mARN është një proteinë.

Në vitin 1961 dhe gjatë disa viteve të ardhshme, Heinrich Mattei dhe Marshall Nirenberg, dhe më pas Har Korana dhe Robert Holly, kryen disa punë për të deshifruar kodin gjenetik, si rezultat i të cilave u krijua një marrëdhënie e drejtpërdrejtë midis strukturës së ADN-së dhe proteinave të sintetizuara. dhe sekuenca nukleotide që përcakton grupin e aminoacideve në një proteinë. Janë marrë edhe të dhëna për universalitetin e kodit gjenetik. Zbulimet u shënuan Çmimi Nobël 1968.

Për zhvillimin e ideve moderne në lidhje me funksionet e ARN-së, zbulimi i ARN jo-koduese, i bërë në bazë të rezultateve të punës së Alexander Sergeevich Spirin së bashku me Andrei Nikolaevich Belozersky në 1958, Charles Brenner me bashkautorë dhe Saul Spiegelman në vitin 1961, ishte vendimtar. Ky lloj i ARN-së përbën pjesën më të madhe të ARN-së qelizore. ARN-të ribozomale janë kryesisht jokoduese.

Metodat për kultivimin dhe hibridizimin e qelizave shtazore kanë marrë zhvillim serioz. Në vitin 1963, François Jacob dhe Sydney Brenner formuluan idenë e një replikoni, një sekuencë e gjeneve replikuese të qenësishme që shpjegon aspekte të rëndësishme të rregullimit të riprodhimit të gjeneve.

Në vitin 1967, në laboratorin e A. S. Spirin, u demonstrua për herë të parë se forma e ARN-së së palosur kompakt përcakton morfologjinë e grimcave ribozomale.

Në vitin 1968, u bë një zbulim i rëndësishëm themelor. Okazaki, pasi zbuloi fragmente të ADN-së të vargut të mbetur në studimin e procesit të riprodhimit, të quajtur fragmente Okazaki pas saj, sqaroi mekanizmin e riprodhimit të ADN-së.

Në vitin 1970, Howard Temin dhe David Baltimore në mënyrë të pavarur bënë një zbulim domethënës: u zbulua një enzimë - transkriptaza e kundërt, e cila është përgjegjëse për zbatimin e transkriptimit të kundërt - formimin e ADN-së me dy zinxhirë në një shabllon të ARN-së me një fije, e cila ndodh në viruset onkogjenë që përmbajnë ARN.

Një tjetër arritje e rëndësishme e biologjisë molekulare ishte shpjegimi i mekanizmit të mutacioneve në nivel molekular. Si rezultat i një sërë studimesh, u krijuan llojet kryesore të mutacioneve: dyfishimet, përmbysjet, fshirjet, translokimet dhe transpozimet. Kjo bëri të mundur shqyrtimin e ndryshimeve evolucionare nga pikëpamja e proceseve të gjeneve dhe bëri të mundur zhvillimin e teorisë së orëve molekulare, e cila përdoret në filogjene.

Nga fillimi i viteve 1970, ishin formuluar parimet bazë të funksionimit të acideve nukleike dhe proteinave në një organizëm të gjallë. U zbulua se proteinat dhe acidet nukleike në trup sintetizohen sipas një mekanizmi matricë, molekula e matricës mbart informacion të koduar në lidhje me sekuencën e aminoacideve (në një proteinë) ose nukleotideve (në një acid nukleik). Gjatë replikimit (dyfishimit të ADN-së) ose transkriptimit (sintezës së mRNA), ADN-ja shërben si shabllon i tillë, gjatë përkthimit (sintezës së proteinave) ose transkriptimit të kundërt - mARN.

Kështu, u krijuan parakushtet teorike për zhvillimin e fushave të aplikuara të biologjisë molekulare, në veçanti, inxhinierisë gjenetike. Në 1972 Paul Berg, Herbert Bauer dhe Stanley Cohen zhvilluan teknologjinë e klonimit molekular. Më pas ata ishin të parët që morën ADN-në rekombinante in vitro. Këto eksperimente të jashtëzakonshme hodhën themelet e inxhinierisë gjenetike dhe ky vit konsiderohet data e lindjes së këtij drejtimi shkencor.

Në 1977, Frederick Sanger dhe në mënyrë të pavarur Allan Maxum dhe Walter Gilbert zhvilluan metoda të ndryshme përcaktimi i strukturës parësore (sekuencave) të ADN-së. Metoda Sanger, e ashtuquajtura metoda e përfundimit të zinxhirit, është baza e metodës moderne të sekuencës. Parimi i renditjes bazohet në përdorimin e bazave të etiketuara që veprojnë si terminatorë në një reaksion të sekuencës ciklike. Kjo metodë është bërë e përhapur për shkak të aftësisë për të kryer shpejt analizat.

1976 - Frederick. Sanger deshifroi sekuencën nukleotide të ADN-së së fagut φΧ174 me një gjatësi prej 5375 çifte nukleotide.

1981 - Anemia drapërocitare bëhet sëmundja e parë gjenetike që diagnostikohet nga testimi i ADN-së.

1982-1983 zbulimi i funksionit katalitik të ARN-së në laboratorët amerikanë të T. Check dhe S. Altman ndryshoi idetë ekzistuese për rolin ekskluziv të proteinave. Për analogji me proteinat katalitike - enzimat, ARN-të katalitike quheshin ribozime.

1987 Keri Mullez zbuloi reaksionin zinxhir të polimerazës, falë të cilit është e mundur që artificialisht të rritet ndjeshëm numri i molekulave të ADN-së në tretësirë për punë të mëtejshme. Sot është një nga metodat më të rëndësishme të biologjisë molekulare që përdoret në studimin e sëmundjeve trashëgimore dhe virale, në studimin e gjeneve dhe në identifikimin gjenetik dhe farefisninë etj.

Në vitin 1990, në të njëjtën kohë, tre grupe shkencëtarësh publikuan një metodë që bëri të mundur marrjen e shpejtë të ARN-ve sintetike funksionalisht aktive në laborator (ribozime artificiale ose molekula që ndërveprojnë me ligandë të ndryshëm - aptamerë). Kjo metodë quhet “evolucion in vitro”. Dhe menjëherë pas kësaj, në vitet 1991-1993 në laboratorin e A.B. Chetverina-s iu tregua eksperimentalisht mundësia e ekzistencës, rritjes dhe amplifikimit të molekulave të ARN-së në formën e kolonive në media të ngurta.

Në vitin 1998, pothuajse njëkohësisht, Craig Mello dhe Andrew Fire përshkruan mekanizmin e vërejtur më parë në eksperimentet e gjeneve me bakteret dhe lulet. Ndërhyrja e ARN-së, në të cilën një molekulë e vogël e ARN-së me dy zinxhirë çon në një shtypje specifike të shprehjes së gjeneve.

Zbulimi i mekanizmit të interferencës së ARN-së është i një rëndësie të madhe. vlerë praktike për biologjinë molekulare moderne. Ky fenomen përdoret gjerësisht në eksperimentet shkencore si një mjet për "fikjen", domethënë për të shtypur shprehjen e gjeneve individuale. Me interes të veçantë është fakti se kjo metodë lejon shtypjen e kthyeshme (të përkohshme) të aktivitetit të gjeneve të studiuara. Po kryhen kërkime për aplikimin e këtij fenomeni në trajtimin e sëmundjeve virale, neoplazike, degjenerative dhe metabolike. Duhet të theksohet se në vitin 2002, mutantët e viruseve të poliomielitit u zbuluan që mund të shmangin ndërhyrjen e ARN-së, kështu që kërkohet punë më e mundimshme për të zhvilluar një metoda efektive trajtimi i bazuar në këtë fenomen.

Në 1999-2001, disa grupe studiuesish përcaktuan strukturën e ribozomit bakterial me një rezolucion prej 5.5 deri në 2.4 angstroms.

Artikulli

Arritjet e biologjisë molekulare në njohjen e natyrës së gjallë vështirë se mund të mbivlerësohen. Suksesi i madh është arritur falë një koncepti të suksesshëm kërkimor: proceset komplekse biologjike konsiderohen nga këndvështrimi i sistemeve molekulare individuale, gjë që bën të mundur aplikimin e metodave të sakta të kërkimit fiziko-kimik. Ai gjithashtu tërhoqi shumë mendje të mëdha nga fusha të lidhura me këtë fushë të shkencës: kimia, fizika, citologjia, virologjia, të cilat gjithashtu patën një efekt të dobishëm në shkallën dhe shpejtësinë e zhvillimit të njohurive shkencore në këtë fushë. Zbulime të tilla domethënëse si përcaktimi i strukturës së ADN-së, deshifrimi i kodit gjenetik dhe modifikimi i drejtuar artificial i gjenomit kanë bërë të mundur që të kuptohen më mirë specifikat e proceseve të zhvillimit të organizmave dhe të zgjidhen me sukses një numër i madh shkencor themelor dhe i aplikuar. , mjekësore dhe detyrat sociale, të cilat deri vonë konsideroheshin të pazgjidhshme.

Lënda e studimit të biologjisë molekulare janë kryesisht proteinat, acidet nukleike dhe komplekset molekulare (makinat molekulare) të bazuara në to dhe proceset në të cilat ato marrin pjesë.

Acidet nukleike janë polimere lineare që përbëhen nga njësi nukleotide (përbërje të një sheqeri pesë-anëtarësh me një grup fosfat në atomin e pestë të ciklit dhe një nga katër bazat azotike) të ndërlidhura nga një lidhje esterike e grupeve fosfate. Kështu, acidi nukleik është një polimer pentozë fosfat me baza azotike si zëvendësues anësor. Përbërje kimike Zinxhiri i ARN-së ndryshon nga ADN-ja në atë që i pari përbëhet nga një cikël karbohidratesh ribozë me pesë anëtarë, ndërsa i dyti përbëhet nga një derivat i ribozës së dehidroksiluar - deoksiriboza. Në të njëjtën kohë, këto molekula ndryshojnë në mënyrë dramatike në hapësirë, pasi ARN është një molekulë fleksibël me një zinxhir, ndërsa ADN-ja është një molekulë me dy fije.

Proteinat janë polimere lineare, të cilat janë zinxhirë të alfa-aminoacideve të ndërlidhura nga një lidhje peptide, prandaj emri i tyre i dytë - polipeptide. Përbërja e proteinave natyrore përfshin shumë njësi të ndryshme aminoacide - tek njerëzit deri në 20 -, gjë që përcakton një shumëllojshmëri të gjerë të vetive funksionale të këtyre molekulave. Këto ose proteina të tjera janë të përfshira në pothuajse çdo proces në trup dhe kryejnë shumë detyra: ato luajnë rolin e qelizave. material për ndërtim, sigurojnë transportin e substancave dhe joneve, katalizojnë reaksionet kimike, kjo listë është shumë e gjatë. Proteinat formojnë konformacione të qëndrueshme molekulare të niveleve të ndryshme të organizimit (strukturave dytësore dhe terciare) dhe komplekseve molekulare, gjë që zgjeron më tej funksionalitetin e tyre. Këto molekula mund të kenë një specifikë të lartë për kryerjen e detyrave të caktuara për shkak të formimit të një strukture komplekse hapësinore globulare. Një shumëllojshmëri e gjerë e proteinave siguron interesin e vazhdueshëm të shkencëtarëve për këtë lloj molekulash.

Idetë moderne rreth temës së biologjisë molekulare bazohen në një përgjithësim të paraqitur për herë të parë në 1958 nga Francis Crick si dogma qendrore e biologjisë molekulare. Thelbi i tij ishte pohimi se informacioni gjenetik në organizmat e gjallë kalon nëpër faza të përcaktuara rreptësisht të zbatimit: kopjimi nga ADN në ADN në hyrje të trashëgimisë, nga ADN në ARN, dhe më pas nga ARN në proteinë, dhe kalimi i kundërt nuk është i realizueshëm. Kjo deklaratë ishte e vërtetë vetëm pjesërisht, prandaj, më pas, dogma qendrore u korrigjua duke pasur parasysh të dhënat e zbuluara rishtazi.

Për momentin, ekzistojnë disa mënyra për të zbatuar materialin gjenetik, duke përfaqësuar sekuenca të ndryshme për zbatimin e tre llojeve të ekzistencës së informacionit gjenetik: ADN, ARN dhe proteina. Në nëntë mënyra të mundshme të realizimit, dallohen tre grupe: këto janë tre shndërrime të përgjithshme (të përgjithshme), të cilat kryhen normalisht në shumicën e organizmave të gjallë; tre transformime të veçanta (të veçanta), të kryera në disa viruse ose në kushte të veçanta laboratorike; tre transformime të panjohura (të panjohura), zbatimi i të cilave konsiderohet i pamundur.

Transformimet e zakonshme përfshijnë mënyrat e mëposhtme të zbatimit të kodit gjenetik: ADN→ADN (përsëritje), ADN→ARN (transkriptim), ARN→proteina (përkthim).

Për të kryer transferimin e tipareve trashëgimore, prindërit duhet të kalojnë një molekulë të plotë të ADN-së tek pasardhësit e tyre. Procesi me të cilin mund të sintetizohet një kopje e saktë e ADN-së origjinale, dhe për këtë arsye mund të transferohet materiali gjenetik, quhet replikim. Ajo kryhet nga proteina speciale që zbërthejnë molekulën (drejtojnë seksionin e saj), hapin spiralen e dyfishtë dhe, duke përdorur ADN polimerazën, krijojnë një kopje të saktë të molekulës origjinale të ADN-së.

Për të siguruar jetën e një qelize, ajo duhet t'i referohet vazhdimisht kodit gjenetik të ngulitur në spiralen e dyfishtë të ADN-së. Megjithatë, kjo molekulë është shumë e madhe dhe e ngathët për t'u përdorur si një burim i drejtpërdrejtë i materialit gjenetik për sintezën e vazhdueshme të proteinave. Prandaj, gjatë zbatimit të informacionit të ngulitur në ADN, ekziston një fazë ndërmjetëse: sinteza e mRNA, e cila është një molekulë e vogël me një fije floku plotësuese për një segment të caktuar të ADN-së që kodon një proteinë të caktuar. Procesi i transkriptimit sigurohet nga ARN polimeraza dhe faktorët e transkriptimit. Molekula që rezulton më pas mund të dërgohet lehtësisht në pjesën e qelizës përgjegjëse për sintezën e proteinave - ribozomin.

Pasi ARN hyn në ribozom, fillon faza përfundimtare e realizimit të informacionit gjenetik. Në këtë rast, ribozomi lexon kodin gjenetik nga mRNA në treshe të quajtura kodone dhe sintetizon proteinën përkatëse bazuar në informacionin e marrë.

Në rrjedhën e transformimeve të veçanta, kodi gjenetik realizohet sipas skemës ARN → ARN (përsëritje), ARN → ADN (transkriptimi i kundërt), ADN → proteina (përkthim i drejtpërdrejtë). Replikimi i këtij lloji realizohet në shumë viruse, ku kryhet nga enzima ARN polimerazë e varur nga ARN. Enzima të ngjashme gjenden edhe në qelizat eukariote, ku ato shoqërohen me procesin e heshtjes së ARN-së. Transkriptimi i kundërt është gjetur te retroviruset, ku kryhet nga enzima reverse transkriptazë, dhe në disa raste në qelizat eukariote, për shembull, gjatë sintezës telomerike. Transmetimi i drejtpërdrejtë kryhet vetëm në kushte artificiale në një sistem të izoluar jashtë qelizës.

Cilido nga tre kalimet e mundshme të informacionit gjenetik nga proteina në proteinë, ARN ose ADN konsiderohet i pamundur. Rasti i veprimit të prioneve në proteina, si rezultat i të cilit formohet një prion i ngjashëm, mund t'i atribuohet kushtimisht llojit të realizimit të proteinës së informacionit gjenetik → proteina. Sidoqoftë, zyrtarisht nuk është i tillë, pasi nuk ndikon në sekuencën e aminoacideve në proteinë.

Historia e shfaqjes së termit "dogma qendrore" është kurioze. Meqenëse fjala dogmë në përgjithësi do të thotë një pohim që nuk është objekt dyshimi, dhe vetë fjala ka një konotacion të qartë fetar, zgjedhja e saj si përshkrim i një fakti shkencor nuk është plotësisht legjitime. Sipas vetë Francis Crick, ishte gabimi i tij. Ai donte t'i jepte më shumë rëndësi teorisë së paraqitur, për ta dalluar atë nga sfondi i teorive dhe hipotezave të tjera; pse vendosi ta përdorte këtë fjalë madhështore, sipas mendimit të tij, duke mos kuptuar kuptimin e vërtetë të saj. Megjithatë, emri ngeli.

Biologjia molekulare sot

Zhvillimi i shpejtë i biologjisë molekulare, interesimi i vazhdueshëm për arritjet në këtë fushë nga ana e shoqërisë dhe rëndësia objektive e kërkimit kanë çuar në shfaqjen e një numër i madh qendrat kryesore kërkimore të biologjisë molekulare në mbarë botën. Ndër më të mëdhenjtë duhet përmendur: laboratori i biologjisë molekulare në Kembrixh, Instituti Mbretëror në Londër - në MB; institutet e biologjisë molekulare në Paris, Marsejë dhe Strasburg, Instituti Pasteur - në Francë; departamentet e biologjisë molekulare në Universitetin e Harvardit dhe Institutin e Teknologjisë në Masaçusets, Universitetin e Berklit, Institutin Teknologjik të Kalifornisë, Universitetin Rockefeller, Institutin e Shëndetit Publik në Bethesda - në SHBA; institutet Max Planck, universitetet në Göttingen dhe Mynih, Instituti Qendror për Biologji Molekulare në Berlin, institutet në Jena dhe Halle - në Gjermani; Instituti Karolinska në Stokholm, Suedi.

Në Rusi, qendrat kryesore në këtë fushë janë Instituti i Biologjisë Molekulare. Instituti i Gjenetikës Molekulare RAS, Instituti i Biologjisë Gjenetike RAS, Instituti i Biologjisë Fizikokimike me emrin V.A. Universiteti Shtetëror i Moskës A. N. Belozersky. Instituti i Biokimisë M.V. Lomonosov. A.N. Bach RAS dhe Instituti i Proteinave RAS në Pushchino.

Sot, fusha e interesit të biologëve molekularë mbulon një gamë të gjerë çështjesh themelore shkencore. Ashtu si më parë, rolin kryesor e zë studimi i strukturës së acideve nukleike dhe biosintezës së proteinave, studimi i strukturës dhe funksioneve të strukturave të ndryshme ndërqelizore dhe sipërfaqeve qelizore. Gjithashtu fusha të rëndësishme të kërkimit janë studimi i mekanizmave të marrjes dhe transmetimit të sinjalit, mekanizmat molekularë të transportit të komponimeve brenda qelizës dhe gjithashtu nga qeliza në mjedisin e jashtëm dhe mbrapa. Ndër drejtimet kryesore të kërkimit shkencor në fushën e biologjisë molekulare të aplikuar, një nga më prioritetet është problemi i shfaqjes dhe zhvillimit të tumoreve. Gjithashtu një fushë shumë e rëndësishme, e cila studiohet nga seksioni i biologjisë molekulare - gjenetika molekulare, është studimi i bazës molekulare të shfaqjes së sëmundjeve trashëgimore, dhe sëmundjeve virale, si SIDA, si dhe zhvillimi i metodave për shfaqjen e tyre. parandalimi dhe, ndoshta, trajtimi në nivel gjen. Zbulimet dhe zhvillimet e biologëve molekularë në mjekësinë ligjore kanë gjetur zbatim të gjerë. Një revolucion i vërtetë në fushën e identifikimit personal u bë në vitet '80 nga shkencëtarët nga Rusia, SHBA dhe Britania e Madhe falë zhvillimit dhe zbatimit të metodës së "gjurmëve gjenomike" - identifikimi i ADN-së në praktikën e përditshme. Kërkimet në këtë fushë vazhdojnë edhe sot e kësaj dite. metoda moderne ju lejon të identifikoni personin me një probabilitet gabimi prej një miliarda të përqindjes. Tashmë ka një zhvillim aktiv të projektit të një pasaporte gjenetike, e cila, siç pritej, do të ulë shumë nivelin e krimit.

Metodologjia

Sot, biologjia molekulare ka një arsenal të gjerë metodash për të zgjidhur ato më të avancuara dhe më të avancuara detyra sfiduese përballë shkencëtarëve.

Një nga metodat më të zakonshme në biologjinë molekulare është elektroforeza me xhel, i cili zgjidh problemin e ndarjes së një përzierje makromolekulash sipas madhësisë ose ngarkesës. Pothuajse gjithmonë, pas ndarjes së makromolekulave në xhel, përdoret blotting, një metodë që ju lejon të transferoni makromolekulat nga xheli ( sorb) në sipërfaqen e membranës për lehtësinë e punës së mëtejshme me to, në veçanti hibridizimin. Hibridizimi - formimi i ADN-së hibride nga dy fije të natyrës së ndryshme - një metodë që luan një rol të rëndësishëm në hulumtim themelor. Përdoret për të përcaktuar plotësuese segmente në ADN të ndryshme (ADN tipe te ndryshme), me ndihmën e saj kërkohen gjene të reja, me ndihmën e saj u zbulua ndërhyrja e ARN-së dhe parimi i saj formoi bazën e gjurmëve gjenomike të gishtërinjve.

Një rol të rëndësishëm në praktikën moderne të kërkimit biologjik molekular luan metoda e sekuencës - përcaktimi i sekuencës së nukleotideve në acidet nukleike dhe aminoacideve në proteina.

Biologjia molekulare moderne nuk mund të imagjinohet pa metodën e reaksionit zinxhir polimerazë (PCR). Falë kësaj metode, kryhet një rritje në numrin (amplifikimin) e kopjeve të një sekuence të caktuar të ADN-së në mënyrë që të merret nga një molekulë një sasi e mjaftueshme e një substance për punë të mëtejshme me të. Një rezultat i ngjashëm arrihet me teknologjinë e klonimit molekular, në të cilën sekuenca e kërkuar e nukleotideve futet në ADN-në e baktereve (sistemet e gjalla), pas së cilës shumëzimi i baktereve çon në rezultatin e dëshiruar. Kjo qasje është teknikisht shumë më e ndërlikuar, por lejon që dikush të marrë njëkohësisht rezultatin e shprehjes së sekuencës nukleotide të studiuar.

Gjithashtu, metodat e ultracentrifugimit përdoren gjerësisht në kërkimin biologjik molekular (për të ndarë makromolekulat ( sasi të mëdha), qelizat, organelet), metodat e mikroskopit elektronik dhe fluoreshent, metodat spektrofotometrike, analiza e difraksionit me rreze X, autoradiografia etj.

Falë përparimit teknologjik dhe kërkimin shkencor në fushën e kimisë, fizikës, biologjisë dhe shkencave kompjuterike, pajisjet moderne bëjnë të mundur izolimin, studimin dhe ndryshimin e gjeneve individuale dhe proceseve në të cilat ato përfshihen.