Молекулярна биология - молекулярна биология. Реакция на полимераза на молекулярна биолог

Молекулярна биология / m ə. л.ɛ да сеЙ.ʊ л.ər. / Това е клон на биологията, по отношение на молекулярната основа на биологичната активност между биомолекули в различни клетъчни системи, включително взаимодействията между ДНК, РНК, протеини и тяхната биосинтеза, както и регулирането на тези взаимодействия. Напишете Б. природа През 1961 г. Астбъри описва молекулярната биология:

Не толкова техника като подход, подход от гледна точка на така наречените основни науки с водещата идея за намиране на мащабни прояви на класическата биология за съответния молекулярен план. Той е загрижен по-специално с форми Биологични молекули и [...] предимно триизмерни и структурно - което не означава обаче, че това е просто изясняване на морфологията. Тя трябва едновременно да проучи генезиса и функциите.

Отношение към други биологични науки

Изследователите в областта на молекулярната биология използват специфични методи за отглеждане на молекулярна биология, но все повече ги комбинират с методи и идеи от генетиката и биохимията. Между тези дисциплини има неправилен ред. Това е показано в следната схема, която изобразява един възможен вид връзка между полетата:

• Биохимия е изследването на химикали и жизненоважни процеси в живите организми. Биохимистите са трудни за фокусиране върху ролите, функциите и структурите на биомолекулите. Изследване на химията за биологични процеси и синтез на биологично активен модул с примери за биохимия.
• Генетика е изследването на влиянието на генетичните различия в организмите. Това често може да бъде отстраняване на нормалния компонент (например ген). Изследването на "мутанти" се организира от един или повече функционални компоненти по отношение на така наречения "див тип" или нормален фенотип. Генетичните взаимодействия (епистасис) често са объркани чрез прости интерпретации на такива "нокаут".
• Молекулярна биология Това е изследването на молекулярните основи на репликацията, транскрипцията, превод и процесите на функциониране на клетките. Централната догма на молекулярна биология, където генетичният материал се преписва в РНК и след това се превежда в протеина, въпреки обширната, все още осигурява добра отправна точка за разбиране на полето. Картината е преразгледана в светлината на нововъзникващите нови РНК роли.

Методи за молекулярна биология

Молекулярно клониране

Един от най-основните методи на молекулярна биология за изследване на протеинната функция е молекулярно клониране. В тази техника ДНК, кодираща протеин, който е от интерес, се клонира с полимеразна верижна реакция (PCR) и / или рестрикционни ензими в плазмид (експресионен вектор). Векторът има 3 отличителни характеристики: началото на репликацията и многократното клониране (MCS) и селективния маркер, като правило, с резистентност към антибиотици. Множественото клониране по-горе е промоторни зони и иницииращи транскрипции, които регулират експресията на клонирания ген. Този плазмид може да бъде вмъкнат в бактериални или животински клетки. Прилагането на ДНК в бактериални клетки може да се извърши чрез трансформиране с абсорбция на гола ДНК, конюгации, използвайки междуклетъчни контакти или чрез трансдукция с помощта на вирусен вектор. Въвеждането на ДНК в еукариотни клетки, като животински клетки, с физически или химични средства, се нарича трансфекция. Налични са няколко различни метода на трансфекция, като трансфекционен фосфат, електропорация, микроинжектиране и липозомна трансфекция. Плазмидът може да бъде интегриран в генома, което води до стабилна трансфекция или може да остане независима от генома, наречени преходни процеси на трансформация.

ДНК, кодираща протеини от интерес, в момента в клетката и протеините могат да бъдат изразени. Разнообразие от системи, като индуцируеми промотори и специфични клетъчни сигнални фактори, които ще спомогнат за изразяване на интереса на протеини при високи нива. Големите количества протеин могат след това да бъдат извлечени от бактериална или еукариотна клетка. Протеинът може да бъде проверен за ензимна активност в различни ситуации, протеинът може да бъде кристализиран следователно може да бъде проучен нейната третична структура, или във фармацевтичната индустрия, активността на нови лекарства срещу протеини може да бъде проучена.

Полимеразна верижна реакция

Макромолекули залепват и изследват

Терминал северен , уест. и ориенталски Блотването получава от първоначално молекулярна биология шега, която играе в термина Sarewnet. След техниката, описана от Edwin Southern за хибридизацията на Блутната ДНК. Патриша Томас, РНК разработчик - попиване, който след това беше известен като северен - Блут , не използвайте този термин.

Sautnibotting

Наречен в чест на неговия изобретател, биолог Едуин Юг, след това Sarew - Blot е метод за изследване за наличието на специфична ДНК последователност в ДНК проба. ДНК проби преди или след рестрикционния ензим (ограничен ензим (ограничен ензим) се разделят чрез електрофореза в гела и след това се прехвърлят в мембраната, използвайки поплъзване, използвайки капилярно действие. След това мембраната е изложена на белязана ДНК - сонда, която има основна последователност към допълнение към последователност върху лихва от ДНК. Southern blotting е по-малко широко използвано в научната лаборатория поради способността на други методи, като PCR, за откриване на специфични последователности на ДНК от ДНК проби. Тези клончета все още се използват за някои приложения, като например трансгеновото измерване на броя на копията в трансгенни мишки или в инженеринга на гена на нокаутните линии на ембрионалните стволови клетки.

Северен Блут

Северна градина

Изток Блот

Клиничните проучвания и медицинските методи, произтичащи от молекулярна биология, са частично покрити с генна терапия. Използването на молекулярна биология или молекулярната клетъчна биология на подходите в медицината сега се нарича молекулярна медицина. Молекулярната биология също играе важна роля в разбирането на образованието, действията и разпоредбите на различни части на клетките, които могат да бъдат използвани за ефективно насочване на нови лекарства, диагноза на заболяването и разбиране на клетъчната физиология.

допълнителна информация

• Cohen, SN, Chang, NKD, Boyer, H. & Heling, RB Изграждане на биологично функционални бактериални плазмиди инвитро .

31.2

За приятели!

справка

Молекулярната биология е нараснала от биохимия през април 1953 година. Външният му вид е свързан с имената на Джеймс Уотсън и Франсис вик, който отвори структурата на ДНК молекулата. Откриването е било възможно чрез изследване на генетиката, бактериите и биохимията на вирусите. Професия Молекулярният биолог не е широко разпространен, но днес ролята му в съвременното общество е много голямо. Голям брой заболявания, включително прояви на генетичното ниво, изисква учените да намерят решения на този проблем.

Описание на дейността

Вирусите и бактериите постоянно мутират, което означава, че човек престава да помага на лекарствата и болестите да станат трудни. Задачата на молекулярната биология е да се измъкнем от този процес и да се развие ново средство за защита на болестите. Учените работят според добре дефинираната схема: блокиране на причините за заболяването, премахване на механизмите за наследственост и улесняване на състоянието на пациента. Съществуват редица центрове, клиники и болници в света, където молекулярните биолози да помагат на пациентите да развиват нови лечения.

Мита на труда

Задълженията на молекулярния биолог включват изследването на процесите в клетката (например промени в ДНК в развитието на туморите). Също така, експертите проучват характеристиките на ДНК, тяхното влияние върху целия организъм и отделна клетка. Такива проучвания се извършват, например, въз основа на PCR (полимеразна верижна реакция), което ви позволява да анализирате тялото върху инфекции, наследствени заболявания и да определите биологичната връзка.

Характеристики на кариерния растеж

Професия Молекулярният биолог е доста обещаващ в своята област и днес твърди първите места в класацията на медицинските професии на бъдещето. Между другото, молекулярният биолог не е непременно през цялото време да остане в тази област. Ако има желание да се промени генерирането на класове, тя може да се преквалифицира в мениджърите по продажби на лабораторни съоръжения, да започне да разработва инструменти за различни проучвания или да отвори вашия бизнес.

Молекулярният биолог е изследовател в областта на медицината, чиято мисия не се състои много в спасението на човечеството от опасни заболявания. Сред такива заболявания, например, онкологията, днес се превърна в една от основните причини за смъртността в света, само малко по-ниско от лидера - сърдечно-съдови заболявания. Новите методи за ранна диагностика на онкологията на рак, превенцията и лечението на рак са приоритет на съвременната медицина. Молекулярните биолози в областта на онкологията се развиват антитела и рекомбинантни (генетично проектирани) протеини за ранна диагностика или насочена доставка на лекарства в тялото. Специалистите на тази сфера използват най-напредналите постижения на науката и технологиите за създаване на нови организми и органични вещества, за да ги използват допълнително в научни изследвания и клинични дейности. Сред методите, които използват молекулни биолози - клониране, трансфекция, инфекция, полимеразна верижна реакция, секвениращи гени и др. Една от компаниите, които се интересуват от молекулярни биолози в Русия, Praimbiomed LLC. Организацията се занимава с производството на антитела за диагностициране на онкологични заболявания. Такива антитела се използват главно за определяне на вида на тумора, неговия произход и злокачествен, т.е. способността за метастаза (разпространение в други части на тялото). Антителата се прилагат за тънки участъци от изследването на тъканта, след което те са свързващи с клетки с определени протеини - маркери, които присъстват в туморни клетки, но липсват в здрави и обратно. В зависимост от резултатите от проучването се назначава допълнително лечение. Сред клиентите на Praimbiomed са не само медицински, но и научни институции, тъй като антителата могат да се използват за решаване на изследователски проблеми. В такива случаи могат да се направят уникални антитела, способни да общуват със проучването на протеина, съгласно конкретна задача по специален ред. Друга обещаваща област на изследване на компанията е насочена (цел) доставка на лекарства в организма. В този случай, антителата се използват като транспорт: с помощта на техните лекарства се доставят директно на засегнатите органи. По този начин лечението става по-ефективно и има по-малко отрицателни последици за тялото, отколкото, например, химиотерапия, която засяга не само рака, но и други клетки. Очаква се професията на молекулярна биолог през следващите десетилетия да бъде все по-популярна: с увеличаване на средната продължителност на живота на човек, броят на онкологичните заболявания ще се увеличи. Ранната диагностика на туморите и иновативните методи за лечение с помощта на вещества, получени от молекулярни биолози, ще спаси живота и ще подобри качеството му на огромен брой хора.

Молекулярна биология, Науката, която притежава своята задача, познаването на естеството на явленията на живота чрез изучаване на биологични обекти и системи на ниво се приближава молекулярно, а в някои случаи постигането на този лимит. Крайната цел е да се разбере как и до каква степен характерните прояви на живота, като наследственост, се възпроизвеждат сходни, протеинови биосинтеза, възбудимост, растеж и развитие, съхранение и прехвърляне на информация, трансформация на енергия, мобилност и др. Към структурата, свойствата и взаимодействието на молекулите на биологично важни вещества, предимно две основни класове биополимери с високо молекулно тегло - протеини и нуклеинови киселини. Отличителна черта на М. б. - проучване на житейски явления за неживни съоръжения или тези, които са присъщи на най-примитивните прояви на живота. Това са биологични образувания от клетъчното ниво и по-долу: подклетъчни органели, като изолирани клетъчни ядки, митохондрии, рибозоми, хромозомни, клетъчни мембрани; Допълнителни системи, стоящи на границата на живот и нежимат - вируси, включително бактериофаги и завършващи с молекули на най-важните компоненти на живата материя - нуклеинови киселини и протеини.

Фондацията, на която е разработена М. Б, е поставена от такива науки като генетика, биохимия, физиология на елементарни процеси и др. Според произхода на неговото развитие, M. b. неразривно свързан с молекулярна генетика, която продължава да прави важна част

Отличителна черта на М. b. е триизмерността му. Същност на М. б. Гледане на М. Перуз да интерпретира биологичните функции в понятията на молекулярната структура. М. b. Неговата задача да получи отговори на въпроса "Как" със същността на ролята и участието на цялата структура на молекулата и на въпроси "защо" и "защо", намиране, от една страна, връзката между Свойствата на молекулата (отново, преди всичко, протеини и нуклеинови киселини) и функциите, извършвани от нея, и от друга страна, ролята на такива индивидуални функции в цялостния комплекс от прояви на живота.

Най-важните постижения на молекулярната биология. Това не е пълен списък на тези постижения: разкриването на структурата и механизма на биологичната функция на ДНК, всички видове РНК и рибозоми, разкритието на генетичния код; отваряне на обратна транскрипция, т.е. ДНК синтеза на РНК матрицата; изследване на механизмите за функциониране на респираторни пигменти; Отваряне на триизмерната структура и нейната функционална роля в действието на ензимите, принципа на матрица синтез и механизми на биосинтеза на протеини; оповестяване на структурата на вирусите и механизмите на тяхната репликация, първично и частично пространствена структура на антитела; Изолиране на отделни гени, химически и след това биологичен (ензимен) генен синтез, включително човек, извън клетката (in vitro); прехвърляне на гени от един организъм към друг, включително в човешки клетки; бързо да дешифрират химическата структура на нарастващия брой отделните протеини, главно ензими, както и нуклеинови киселини; Откриване на явленията на "самостоятелно събрание" на някои биологични обекти на все по-нарастваща сложност, варираща от молекули на нуклеинова киселина и се движат към многокомпонентни ензими, вируси, рибозоми и др.; Заснемайки алотични и други основни принципи за регулиране на биологичните функции и процеси.

Задачи на молекулярна биология. Заедно с важните задачи на М. б. (Познаване на законите на "признаване", самосъздаване и интеграция) Настоящата посока на научното търсене на най-близко бъдещето е развитието на методи, които позволяват на дешифриране на структурата, а след това триизмерна пространствена организация на високомолекулен нуклеик киселини. Всички най-важни методи, използването на които осигуряват появата и успехите на М. Б., са били предложени и разработени от физици (ултрацентрофугиране, рентгенов анализ, електронна микроскопия, ядрен магнитен резонанс и др.). Почти всички нови физически експериментални подходи (например използването на компютър, синхротрон или спирачка, радиация, лазерна технология и др.) Отварят нови възможности за задълбочено проучване на проблемите на М. b. Сред най-важните задачи на практическия характер, отговорът на който се очаква от М. Б. На първо място има проблем на молекулярните основи на злокачествения растеж, тогава предупредителните пътеки и може би преодоляването на наследствените заболявания - " Молекулни заболявания ". От голямо значение ще бъде да се изяснят молекулярните основи на биологичната катализа, т.е. действията на ензимите. Сред най-важните модерни посоки на М. Б. Желанието да дешифрират молекулните механизми на факела, токсичните и лекарствата, както и да се открият частите на молекулната структура и функционирането на такива клетъчни структури като биологични мембрани, участващи в регулирането на процесите на проникване и превозни средства на вещества . По-далечни цели М. b. - познаване на естеството на нервните процеси, механизмите на паметта и др. Една от важните нововъзникващи участъци от М. Б. - Т. N. Генетично инженерство, което поставя задачата, насочена към генетичния апарат (геном) на живите организми, започвайки с микроби и по-ниски (единични клетки) и завършва с лице (в последния случай, преди всичко, с цел радикално лечение на наследствени заболявания и корекция на генетични дефекти).

Най-важните направления на MB:

- Молекулярна генетика - изследване на структурната и функционална организация на генетичния апарат на клетките и механизма за прилагане на наследствена информация

- Молекулярна вирусология - изследване на молекулни механизми на взаимодействие на вируси с клетки

- Молекулярна имунология - изследване на моделите на имунни отговори на тялото

- Молекулярната биология на развитието - проучване на появата на сортове клетки в хода на индивидуално развитие на организми и клетъчна специализация

Основните обекти на изследването са вируси (включително бактериофаги), клетки и субклетъчни структури, макромолекули, многоклетъчни организми.