Изучават се молекулярната биология и биологичната химия. Молекулен биолог

1. Въведение.

Обект, задачи и методи на молекулярна биология и генетика. Стойността на "класическата" генетика и генетика на микроорганизмите при образуването на молекулярна биология и генетично инженерство. Концепцията за ген в "класическата" и молекулярна генетика, нейната еволюция. Принос на методологията на генното инженерство при развитието на молекулярна генетика. Стойност на приложението Генно инженерство за биотехнологии.

2. Молекулна база на наследствеността.

Концепцията за клетката, нейната макромолекулен състав. Естеството на генетичния материал. Историята на доказателствата за генетичната ДНК функция.

2.1. Различни видове нуклеинови киселини. Биологични функции нуклеинова киселина. Химическа структура, пространствена структура и физически свойства нуклеинова киселина. Характеристики на структурата на генетичния материал Pro - и Eukaryotes. ДОПЪЛНИТЕЛНИ ДИЦА НА ВАССОН-SCREE BASES. Генетичен код. История на дешифрирането на генетичен код. Основните свойства на кода: триплет, код без запетая, дегенерация. Характеристики на речника на кода, семейството на кодон, семантични и "безсмислени" кодони. ДНК пръстен молекули и концепцията за суперпиопителна ДНК. Топоизомери ДНК и техните видове. Механизми на действие Топоизомераза. ДНК гираза бактерии.

2.2. ДНК транскрипция. РНК полимераза определеност, неговата субединица и триизмерна структура. Разнообразие от сигма фактори. Промоутър на прокари лъчеви гени, неговите структурни елементи. Етапи на транскрипционния цикъл. Иницииране, обучение на "отворения комплекс", удължение и транскрипционна прекратяване. Затихване на транскрипцията. Регулиране на изразяването на триптофан оперон. "Ribopers". Механизми за прекратяване на транскрипцията. Отрицателен и положителен регламент за транскрипция. Lactose Operon. Регулиране на транскрипцията в развитието на ламбда фаг. Принципите на признаване на регулаторните протеини на ДНК (SAR протеин и repessor phage ламбда). Характеристики на транскрипцията в EUKARYOTA. Обработка на РНК в еукариоти. Обръщане, сплизиране и полиаденилиране на транскриптове. Механизми за впръскване. Ролята на малките ядрени РНК и протеинови фактори. Алтернативно сплъщане, примери.

2.3. Предаване, Нейните етапи, функция на рибозома. Локализация на рибозомите в клетката. Прокариотни и еукариотни видове рибозоми; 70-те и 80-те рибозоми. Морфологична рибозома. Разделение за подчасти (субединици). Кодон зависим свързването на аминоацил-тРН в цикъла на удължаване. Взаимодействие с код-анти-Chodon. Участие на EF1 EF1 (EF-TU) фактор при свързването на аминоацил-тРНК с рибозома. EF1B удължен фактор (EF-TS), неговата функция, последователност от реакции с неговото участие. Антибиотици, засягащи етапа на кодон-зависимо свързване на аминоацил-тРНК с рибозом. Аминогликозидат антибиотици (стрептомицин, неомицин, канамицин, гентамицин и др.), Механизмът на тяхното действие. Тетрациклери като аминоацил-търговски свързващи инхибитори с рибозом. Започване на превод. Основните етапи на процеса на започване. Превод иницииране в Prokaryotm: фактори за инициативи, инициатор кодони, 3 ¢ РНК-РНК-рибозомно подцер и последователност на верига-Dallarno в иРНК. Иницииране на превод на EIcariot: фактори за инициативи, инициатор кодони, 5 ¢ -франслен район и зависима от CEP "End" иницииране. "Вътрешен" независимо от CEP иницииране в еукариоти. Транспенция. Инхибитори на трансфейдиране: хлорамфеникол, линемицин, амизетин, стрептограмини, анизомицин. Транслокация. Участие на EF2 удължения фактор (EF-G) и GTF. Инхибитори на транслокацията: фузидинова киселина, виомицин, техните механизми за действие. Прекратяване на излъчването. Завършване на кодоните. Протеинови фактори за прекратяване на прокариоти и еукариоти; Два класа терминационни фактори и механизми на тяхното действие. Регулиране на превода в прокариотите.

2.4. Репликация на ДНК и неговия генетичен контрол. Полимери, участващи в репликацията, характерни за тяхната ензимна дейност. Точност на възпроизвеждане на ДНК. Ролята на стеричните взаимодействия между двойки ДНК бази под репликация. Полимераза I, II и III Е. coli. Полимераза Subunit III. Въведете репликация, "водещи" и "изостават" нишки при репликация. Фрагменти от предоставянето. Протеиновия комплекс в вилицата на репликацията. Регулиране на започване на репликацията в Е. Соли. Прекратяване на репликацията от бактерии. Характеристики на регулиране на плазмидната репликация. Двупосочна репликация и репликация от вида на подвижния пръстен.

2.5. РекомбинацияНейните видове и модели. Обща или хомоложна рекомбинация. ДНК двойни пропуски, иницииране на рекомбинация. Ролята на рекомбинацията при пост-адютивно обезщетение на двуизмерни пропуски. Структурата на хълма в модела за рекомбинация. Ензимология на общата рекомбинация в Е. coli. RECCD комплекс. Река протеин. Ролята на свиването при осигуряване на синтеза на ДНК по време на увреждането на ДНК прекъсва репликацията. Рекомбинация в еукарот. Ензими на рекомбинация в еукарот. Специфична за място рекомбинация. Разлики в молекулярни механизми на обща и специфична за място рекомбинация. Класификация на рекомбинати. Видове хромозомни пренареждания, извършвани при специфична за място рекомбинация. Регулаторна роля на специфичната за място рекомбинация в бактериите. Проектиране на хромозоми на многоклетъчни еукариоти, използвайки специфичната за сайта рекомбинация на фага.

2.6. ДНК обезщетение. Класификация на видовете репортажи. Пряко обезщетение на тиминични димери и метилиран гуанин. Режещи основания. Гликозилаза. Механизъм за премахване на несвързани нуклеотиди (несъответствие). Изберете оредената ДНК нишка. SOS-репарация. Свойствата на полимезерната ДНК участват в SOS-репарациите в прокариот и еукариоти. Идеята за "адаптивни мутации" от бактерии. Обезщетение на двуизмерни празнини: хомоложна пост-атлативна рекомбинация и комбиниране на нехологовите краища на ДНК молекулата. Взаимоотношенията на процесите на репликация, рекомбинация и ремонт.

3. Мутационен процес.

Ролята на биохимичните мутанти при образуването на теорията на един ген е един ензим. Класификация на мутациите. Точка мутации и хромозомно преструктуриране, механизмът на тяхното образование. Спонтанна и индуцирана мутагенеза. Класификация на мутагените. Молекулен механизъм на мутагенеза. Връзката между мутагенеза и обезщетение. Идентифициране и подбор на мутанти. Потискане: интрагенично, интергринг и фенотипно.

4. Екметрични генетични елементи.

Плазмиди, тяхната структура и класификация. Краен фактор F, неговата структура и кръговат на живота. Ролята на фактор F при мобилизиране на хромозомен трансфер. Формирането на донори от тип HFR и F ". Механизмът на конюгиране. Бактериофаги, тяхната структура и жизнен цикъл. Силен и умерен бактериофаги. Lisoches и Transduction. Обща и специфична трансдукция. Мигриращи генетични елементи: Транспортиране и последователности и са последователности и са последователности Генетичен обмен. ДНК-пандези в геномите на прокариотизъм и еукариот. е-последователност от бактерии, тяхната структура. е-последователност като компонент на F-коефициент на бактерии, който определя способността за предаване на генетичен материал в конюгиране. Транспорти на Бактерии и еукариотни организми. Директни механизми за транспониране на несъвършения и репликация. Преглед на хоризонтален транспланиран трансфер и тяхната роля в структурните препратки (ектопична рекомбинация) и в еволюцията на генома.

5. Изследване на структурата и функцията на гена.

Елементи на генетичен анализ. Тест за допълване на цис-транс. Генетично картографиране с използване на конюгиране, трансдукция и трансформация. Сграда генетични карти. Тънко генетично картографиране. Физически анализ на генната структура. Heteroduesx анализ. Рестрикционен анализ. Методи за последователност. Полимеразик верижна реакция. Откриване на генната функция.

6. Регулиране на генната експресия. Оперо и редовна концепция. Контрол на нивото на иницииране на транскрипцията. Промотор, оператори и регулаторни протеини. Положителен и отрицателен контрол на генната експресия. Контрол на нивото на транскрипционно прекратяване. Катаболит-контролирани опери: Модели на лактоза, галактоза, арансови и малтозни опери. Оперирани оперирани от атенюатора: модел на триптофан Opeker. Многовалентно регулиране на генното изразяване. Глобални регулаторни системи. Регулаторна реакция на стреса. Следващ контрол. Сигал трансдукция. Регулиране с участието на РНК: малка РНК, сензорна РНК.

7. Основи на генетичното инженерство. Рестрикционни ензими и модификации. Подбор и клониране на гени. Вектори за молекулярно клониране. Принципи за проектиране на рекомбинантна ДНК и тяхното въвеждане в клетките на получателите. Приложни аспекти на генното инженерство.

но). Главна литература:

1. Watson J., TUZ J., рекомбинантна ДНК: кратък курс. - m.: Mir, 1986.

2. Гени. - m.: Мир. 1987.

3. Молекулярна биология: структура и биосинтеза на нуклеинови киселини. / Ed. . - М. Висш шик. 1990.

4. - Молекулярна биотехнология. М. 2002.

5. Спин рибозоми и биосинтеза на протеини. - m.: гимназия, 1986.

б). Допълнителна литература:

1. Hesin Genome. - м.: Наука. 1984.

2. Рybchin Генетично инженерство. - SPB: SPBSTU. 1999.

3. Патрушев гени. - м.: Наука, 2000.

4. Модерна микробиология. Прокариоти (в 2 tt.). - m.: Mir, 2005.

5. M. Singer, P. Berg. Гени и геноми. - m.: Mir, 1998.

6. Закуски на инженерство. - Новосибирск: от Сиб. UNIV., 2004.

7. Степанов биология. Структура и функция на протеините. - м.: V. sh., 1996.

Комикс на конкуренцията "Био / mol / текст": Днес молекулярният биолог тест тръба ще ви държи света на невероятната наука - молекулярна биология! Ще започнем с историческа екскурзия в етапите на неговото развитие, ще опишем основните открития и експерименти от 1933 година. И също така ясно разказват за основните методи на молекулярна биология, което позволява манипулираните гени да ги променят и да ги разпределят. Появата на тези методи служи като силен тласък на развитието на молекулярната биология. И дори помнете ролята на биотехнологията и докосна една от най-популярните теми в тази област - редактиране на генома, използвайки CRICPR / CAS системи.

Общ спонсор на конкурса и партньор на номинацията "Skoltech" -.

Спонсорът на състезанието е компанията "Deem": най-големият доставчик на оборудване, реактиви и консумативи за биологични изследвания и производство.

Компанията спонсорира наградата на съчувствие на публиката.

"Книга" Спонсор на състезанието - "Алпина не-Фикшн"

1. Въведение. Същността на молекулярната биология

Научете основата на живота на организмите на нивото на макромолекулите. Целта на молекулярната биология е да се установи ролята и механизмите за функционирането на тези макромолекули въз основа на познаването на техните структури и свойства.

Исторически, молекулярната биология се е образувала по време на развитието на районите на биохимията, изучаваща нуклеинови киселини и протеини. Докато биохимията изследва метаболизма, химичен състав В тях се прилагат живи клетки, организми и химически процеси, молекулярна биология Основното внимание се фокусира върху изследването на трансмисионните механизми, възпроизвеждането и съхраняването на генетична информация.

И обектът за изучаване на молекулярна биология е самите нуклеинови киселини - дезоксирибонуклеинова (ДНК), рибонуклеична (РНК) - и протеини, както и техните макромолекулни комплекси - хромозоми, рибозоми, мултимни системи, осигуряващи биосинтезни протеини и нуклеинови киселини. Молекулярната биология също граничи с обектите на изследването и частично съвпада с молекулярната генетика, вирусология, биохимия и редица други свързани биологични науки.

2. Историческа екскурзия в етапите на развитие на молекулярната биология

Като отделна посока на биохимията, молекулярната биология започна да се развива през 30-те години на миналия век. Тогава тогава имаше нужда да се разбере феноменът на живота молекулярно ниво За изследвания на процесите на предаване и съхранение на генетична информация. Точно в това време, проблемът на молекулярната биология е създадена в изследването на свойства, структури и взаимодействие на протеини и нуклеинови киселини.

За първи път терминът "молекулярна биология" се прилага 1933 уилям Астбъри по време на изучаването на фibrillar протеини (колаген, кръвен фибрин, договарящи протеини на мускулите). Astbury изучава връзката между молекулярната структура и биологичните, физическите характеристики на протеиновите данни. Първоначално появата на молекулярна биология на РНК се счита за компонент на растенията и гъбичките, а ДНК е само животни. А Б. 1935 Откриването на ДНК на ЧСИ, Андрей Белозерски, доведе до създаването на факта, че ДНК се съдържа във всяка жива клетка.

В 1940 Годината с колосално постижение е създаването на Джордж Bidle и Едуард Tatemom, връзката между причинно-следствена гени и протеини. Хипотезата на учените "Един ген е един ензим" се основава на идеята, че специфичната структура на протеина се регулира от гени. Това предполага, че генетична информация Кодиран от специална последователност от нуклеотиди в ДНК, която регулира основната структура на протеините. По-късно е доказано, че много протеини имат кватернерна структура. При образуването на такива структури участват различни пептидни вериги. Въз основа на това положението на комуникацията между генома и ензима беше донякъде трансформира и сега звучи като "един ген е един полипептид".

В 1944 Американският биолог Oswald Everie с колеги (Colin Mcleeod и McLin McCarthy) доказват, че веществото, което причинява трансформацията на бактериите, е ДНК, а не протеин. Експериментът служи като доказателство за ролята на ДНК в прехвърлянето на наследствена информация, преминават остарели знания за протеин естеството на гени.

В началото на 50-те години Frederick Sayger показва, че протеиновата верига е уникална последователност от аминокиселинни остатъци. В 1951 и 1952 Ученикът е определил пълната последователност на два полипептидни вериги - бик инсулин В (30 аминокиселинни остатъка) и НО (21 аминокиселинни остатъка), съответно.

По едно и също време, в 1951–1953 GG, Erwin Chargaff формулира правилата за съотношението на азотните бази в ДНК. Според правилото, независимо от видовите различия в живите организми в тяхната ДНК, количеството на аденин (а) е равно на количеството на тима (Т) и количеството гуанин (G) е равно на количеството цитозин \\ t (° С).

В 1953 Годината е доказана от генетичната роля на ДНК. Джеймс Уотсън и Франсис Крийк на базата на рентгенография на ДНК, получен от Розалинд Франклин и Морис Уилкинс, установиха пространствената структура на ДНК и изтъкна по-късно внушение на механизма на нейното възпроизвеждане (удвояване) в основата на наследствеността.

1958 Година - формирането на централната догма на молекулярна биология от Francis Cryc: Прехвърлянето на генетична информация отива в посока на ДНК → РНК → протеин.

Същността на догмата е, че има определен насочен поток от информация от ДНК в клетките, който от своя страна е източник генетичен текст, състоящ се от четири букви: a, t, g и c. Тя се записва в двойно ДНК спирала под формата на последователности на тези букви - нуклеотиди.

Този текст се преписва. И самият процес се нарича транскрипция. По време на този процес се появява синтез на РНК, който е идентичен с генетичния текст, но с отличие: в РНК вместо това струва U (Uracil).

Тази РНК се нарича информация РНК (irnk.), или матрица (mRNA.). Предаване IRNNA се извършва с помощта на генетичен код под формата на триплетни последователности на нуклеотиди. По време на този процес текстът на ДНК нуклеиновите киселини и РНК от четирибуквен текст в двадесет букетния текст на аминокиселините се извършва.

Естествените аминокиселини съществуват само двадесет и букви в текста на нуклеиновите киселини четири. Поради това, превод от четирибумската азбука се взема в двадесет имутени с генетичен код, при който всяка аминокиселина съответства на всеки три нуклеотид. Това може да бъде изработено от четири букви от общо 64 трибуквени комбинации, въпреки аминокиселините 20. От това следва, че генетичният код трябва да има свойство на дегенерация. Въпреки това, по това време генетичният код не е известен, освен това дори не е започнал да дешифрира, но викът вече е формулирал централната си догма.

Въпреки това имаше увереност, че кодът трябва да съществува. По това време беше доказано, че този код има трицветна. Това означава, че специфично три букви в нуклеинови киселини ( кодене) Те отговарят на всяка аминокиселина. Тези кодони са само 64, те кодират 20 аминокиселини. Това означава, че няколко кодони съответстват на всяка аминокиселина.

По този начин, може да се заключи, че централната догма е постулат, който гласи, че в клетката има насочен поток от информация: ДНК → РНК → протеин. Creek са акцентирани върху основното съдържание на централната догма: не може да има обратния поток на информация, протеинът не е в състояние да промени генетичната информация.

Това е основният смисъл на централната догма: протеинът не е в състояние да промени и трансформира информацията в ДНК (или РНК), потокът винаги върви само в една посока.

След това се открива нов ензим, който не е известен във формулирането на централната догма, - обратна транскриптазакоито синтезират ДНК на РНК. Ензимът е отворен при вируси, в който генетичната информация е кодирана в РНК, а не в ДНК. Такива вируси се наричат \u200b\u200bретровирус. Те имат вирусна капсула с оградена РНК в нея и специален ензим. Ензим и обратна транскриптаза, което синтезира ДНК на матрицата на тази вирусна РНК, и тази ДНК след това се сервира като генетичен материал за по-нататъчно развитие Вирус в клетка.

Разбира се, това откритие предизвика голям шок и много спорове между молекулярни биолози, тъй като се смяташе, че въз основа на централната догма, това не може да бъде. Но викът веднага обясни, че никога не е казвал, че е невъзможно. Той говори само, че потокът от информация от протеина на нуклеинови киселини никога не може да се случи, а вече вътре в нуклеиновите киселини от всякакъв вид методи са напълно възможни: ДНК синтеза на ДНК, ДНК на РНК, РНК на ДНК и РНК на РНК.

След формулирането на централната догма, все още остават няколко въпроса: като азбука на четири нуклеотида, компоненти на ДНК (или РНК), кодира 20-буквена азбука за аминокиселини, от които протеините се състоят? Каква е същността на генетичния код?

Първите идеи за съществуването на генетичен код, формулиран Александър Downs ( 1952 Ж. и Георги Гамов ( 1954 Ж..). Учените са показали, че последователността на нуклеотидите трябва да включва най-малко три връзки. По-късно се докаже, че такава последователност се състои от три нуклеотида кодон (триплет). Въпреки това, въпросът за които нуклеотиди са отговорни за включването на който аминокиселини на протеиновата молекула остават отворени до 1961.

А Б. 1961 Годината Маршал Ниренберг заедно с Henrich Mattei използва система за излъчване инвитро.. Ролята на матриците взе олигонуклеотид. Състои се само от останките на урацил, а пептидът синтезира с него, включващ само аминокиселината на фенилаланин. По този начин, за първи път, стойността на кодоната е зададена: UUU кодонът кодира фенилаланин. Полето на тях Наг Koran установено, че последователността на Ucucucucucucucucucucucucuсе кодираща поредица от амино киселини серин левцин-серин левцин. Като цяло, благодарение на произведенията на Ниренберг и Корана, 1965 Годишният генетичен код е напълно твърдо. Оказа се, че всеки триплет кодира определена аминокиселина. И редът на кодоните определя реда на аминокиселините в протеини.

Основните принципи на функционирането на протеините и нуклеиновите киселини бяха формулирани в началото на 70-те години. Записва се, че синтезът на протеини и нуклеинови киселини се извършват съгласно матричния механизъм. Матрицата на молекулата носи кодираната информация за последователността на аминокиселини или нуклеотиди. Когато репликацията или транскрипцията, матрицата сервира ДНК при излъчване и обратна транскрипция - IRNK.

Така са създадени предпоставки за формиране на указания на молекулярна биология, включително генното инженерство. А през 1972 г. Пол Берг с колеги разработи технология за молекулярна клониране. Учените са получили първата рекомбинантна ДНК инвитро.. Тези изключителни открития са формирали основата на нова посока на молекулярна биология и 1972 Година след разчитане на датата на раждане на генното инженерство.

3. Методи за молекулярна биология

Колосални успехи в изследването на нуклеиновите киселини, структурата на биосинтезата на ДНК и протеин доведе до създаването на няколко метода голямо значение В медицината, селското стопанство и науката като цяло.

След изучаване на генетичния код и основните принципи на съхранение, прехвърляне и прилагане на наследствена информация, специални методи са необходими за по-нататъшното развитие на молекулярната биология. Тези методи биха позволили манипулации с гени, да ги променят и да ги разпределят.

Появата на такива методи се наблюдава през 70-те и 80-те години. Това даде огромен тласък на развитието на молекулярната биология. На първо място, тези методи са пряко свързани с получаването на гени и тяхното прилагане в клетките на други организми и дори с възможността за определяне на последователността на нуклеотидите в гените.

3.1. Електрофореза ДНК

Електрофореза ДНК Това е основен метод за работа с ДНК. ДНК електрофореза се използва заедно с почти всички други методи за подчертаване на желаните молекули и по-нататъшен анализ на резултатите. Самата електрофореза в гела се използва за отделяне на дължина на ДНК фрагменти.

Предварително или след електрофореза гел се обработва от багрила, които могат да се свързват с ДНК. Флуоресцентни багрила в ултравиолетова светлина се оказва картина на гел ленти. За определяне на дължините на ДНК фрагменти, те могат да бъдат сравнени с макари - набори от фрагменти от стандартни дължини, които се прилагат към същия гел.

Флуоресцентни протеини

При изучаването на еукариотни организми флуоресцентните протеини се обработват като гени-мафтър. Гена на първия зелен флуоресцентен протеин ( зелен флуоресцентен протеин, GFP), разпределени от медузи Aqeuorea victoria., след което те са въведени в различни организми. След като гените на флуоресцентните протеини на други цветове бяха изолирани: синьо, жълто, червено. За да получите протеини със свойствата на интерес, такива гени са модифицирани изкуствено.

Като цяло, най-важните инструменти за работа с ДНК молекулата са ензими, които извършват редица ДНК трансформации в клетките: ДНК полимераза, ДНК лигаза и резитация (ограничаване на ендонуклезите).

Трансгена

Трансгена Тя се нарича прехвърляне на гени от един организъм на друг. И такива организми се наричат трансген.

Рекомбинантните протеинови препарати се получават само чрез метода за прехвърляне на гени в клетки на микроорганизми. По принцип такива протеинови препарати са интерферони, инсулинНякои протеинови хормони, както и протеини за производство на ред ваксини.

В други случаи се използват клетъчни култури на еукариоти или трансгенни животни, \\ t повече от, Говедата, която подчертава желаните протеини в млякото. Така се получават антитела, коагулационни фактори и други протеини. Методът на трансгеназа се използва за получаване на култивирани растения, устойчиви на вредители и хербициди, и с помощта на трансгенни микроорганизми, пречистванията на отпадъчните води.

В допълнение към горните, трансгенните технологии са необходими в научните изследвания, тъй като развитието на биологията се случва по-бързо, като се използват методите за модифициране и прехвърляне на гени.

Резитация

Признатите последователности са симетрични, затова всички видове пропуски могат да се появят или в средата на такава последователност, или с превключване в една или и двете нишки на ДНК молекулата.

При разделяне на всяка ДНК рефиктаза, последователността в края на фрагментите ще бъде еднаква. Те ще могат да се свържат отново, защото имат допълнителни зони.

Възможно е да се получи единична молекула чрез използване на данни за шиене на последователност ДНК лигаза. Поради това е възможно да се комбинират фрагментите от две различни ДНК и да приемате рекомбинантна ДНК.

3.2. PCR.

Методът се основава на способността на ДНК полимереза \u200b\u200bда задържи втората ДНК нишка при допълнителни нишки, както и процеса на репликация на ДНК в клетката.

3.3. ДНК секвениране

Бързото развитие на метода на секвениране позволява ефективно да се идентифицират характеристиките на изследването на организма на нивото на генома. Основното предимство на такива геномни и постменгомични технологии е да се увеличи способността за изучаване и проучване на генетичния характер на човешките болести, за да се предприемат необходимите мерки и да се избегнат болести.

Поради големите изследвания е възможно да се получат необходимите данни за различните генетични характеристики на различните групи хора, като по този начин се развиват методи на медицина. Поради това идентифицирането на генетичните задължения към различни заболявания днес е огромно.

Такива методи са широко приложими почти по целия свят, включително в Русия. Поради научния напредък, тези методи се въвеждат в медицинските изследвания и медицинската практика като цяло.

4. Биотехнология

Биотехнология - дисциплина, която изследва възможността за използване на живи организми или техните системи за решаване на технологични задачи и все още създава живи организми с необходимите свойства чрез генно инженерство. Биотехнологията прилага методи на химията, микробиологията, биохимията и, разбира се, молекулярна биология.

Основните направления за развитие на биотехнологиите (принципите на биотехнологичните процеси се въвеждат в производството на всички индустрии):

1. Създаване и производство на нови видове храни и храна за животни.
2. Получаване и изучаване на нови щамове на микроорганизми.
3. Премахване на нови сортове растения, както и създаването на средства за защита на растенията от болести и вредители.
4. Използване на биотехнологични методи за нуждите на екологията. Такива методи за биотехнология се използват за обработка на отпадъци, пречистване на отпадъчни води, използвана рехабилитация на въздуха и почвата.
5. Производство на витамини, хормони, ензими, серуми на медицината. Биотехнолозите развиват подобрени лекарства, които преди това са били считани за неизлечими.

Голямо постижение на биотехнологията е генетично инженерство.

Генното инженерство - събиране на технологии и методи за получаване на рекомбинантни РНК и ДНК молекули, разделяне на отделните гени от клетките, извършване на манипулации с гени и ги въвеждат в други организми (бактерии, дрожди, бозайници). Такива организми са способни да произвеждат крайни продукти с необходимите модифицирани свойства.

Методите на генното инженерство са насочени към изграждане на нови, преди това не съществуващи комбинации от гени в природата.

Говорейки за постиженията на генното инженерство, е невъзможно да не се повлияе на темата за клониране. Клониране - Това е един от методите на биотехнологията, използвани за получаване на идентични потомци на различни организми с помощта на мощно възпроизвеждане.

С други думи, клонирането може да бъде представено като процес на създаване на генетично идентични копия на тялото или клетките. А клонираните организми са подобни или изобщо са идентични не само от външни признаци, но и върху генетичното съдържание.

Не тестваното агнешко месо през 1966 г. става първият клониран бозайник. Получава се поради основната трансплантация на соматичната клетка в плазмата на яйцата на яйцето. Доли беше генетично копие на китайската килия на овцете. В естествени условия индивидът се формира от едно оплодено яйце, след като е получил половин генетичен материал от двама родители. Въпреки това, с клониране, генетичният материал е взет от клетката на един индивид. Първо, зиготата извади ядрото, в което се намира самата ДНК. След което ядрото е било отстранено от клетката възрастен индивид Овцете и го имплантираха в това лишено zigo ядро, а след това тя беше трансплантирана на възрастен индивид в матката и предостави възможност за растеж и развитие.

Въпреки това, не всички опити за клониране се оказаха успешни. Успоредно с клонирането на DOLLY, експериментът върху подмяната на ДНК се провежда от 273 други яйчни клетки. Но в един случай е възможно да се развие напълно и да се развие живото животно. След Dolly учените се опитаха да клонират и други видове бозайници.

Един от техните видове генни инженеринг е редактиране на генома.

Инструментът CROSPR / CAS се основава на елемента на имунната защитна система на бактериите, която учените са адаптирани да прилагат всякакви промени в ДНК на животни или растения.

CRISPR / CAS е един от биотехнологичните методи за манипулиране на отделни гени в клетките. Има огромни много приложения на такава технология. CRISPR / CAS позволява на изследователите да разберат функцията на различни гени. За да направите това, просто изрежете изследвания ген от ДНК и изследвайте кои функции на тялото са засегнати.

Нещо подобно практически приложения Системи:

1. Селско стопанство. Благодарение на CRICPR / CAS системите, селскостопанските култури могат да бъдат подобрени. А именно, направете ги по-вкусни и питателни, както и топлоустойчиви. Възможно е да се дават растения и други свойства: например, изрязване на ядки (фъстъци или лешник) алерген ген.
2. Медицина, наследствени заболявания. Учените имат цел да прилагат CRICPR / CAS за отстраняване от човешкия мутационен геном, поради които могат да се развият заболявания като сърповидна клетъчна анемия, като CRICPR / CAS, можете да спрете развитието на ХИВ.
3. Генно устройство. CRISPR / CAS може да промени не само генома на едно животно или растение, но и групофунд на вида. Тази концепция е известна като "GENE DRIVE". Всеки жив организъм предава половин гени на потомството си. Но използването на CRICPR / CAS може да увеличи вероятността от трансфер на ген до 100%. Това е важно, за да може желаният знак да се разпространи по време на населението.

Швейцарските учени значително подобриха и модернизираха метода на редактиране на генома CROSPR / CAS, като по този начин разширяват възможностите му. Въпреки това учените могат само да променят един ген едновременно с помощта на системата CRICPR / CAS. Но сега изследователите на швейцарското висше техническо училище Цюрих разработиха метод, с който е възможно едновременно да се модифицират 25 гена в клетката.

За най-новата техника Специалистите използват Cas12A ензим. Генетиката за първи път в историята успешно клонирани маймуни. "Популярна механика";

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-много съвременни постижения Наука и технология за създаване на нови организми и органични вещества За да се използва по-нататъшното им използване 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 препирните клиенти са не само медицински, но и научни институцииТъй като антителата могат да се използват за решаване на изследователски задачи. В такива случаи могат да бъдат направени уникални антитела, способни да се свързват с протеина под проучването, под специфична 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.

интервю

Сергей Пирогов - участник в подготовката за биологията на биологията, организирана от "слон и жираф" през 2012 година
Победител в международния университет по биология
Победител в олимпиада Ломоносов
Победителят на регионалната сцена Изцяло олимпиада Биология през 2012 година
Научете се в Москва Държавен университет. M.v. Ломоносов в биологичния факултет: Министерството на молекулярната биология, на 6-ия курс. Работи в лабораторията за биохимична генетика на животните от Института по молекулярна генетика.

- Seryozha, ако читателите имат въпроси, те ще могат да ги попитат?

Да, разбира се, можете да задавате въпроси поне веднага. В това поле:

Кликнете, за да зададете въпрос.

- Да започнем с училището, изглежда, че не сте свръхкорсно училище?

Учих в много слаба московска училищна школа, такова средно училище. Вярно е, че имахме чудесен учител по МЧЦ, благодарение на която имахме голяма номинална "историческа" ориентация на училището.

- Какво ще кажете за биологията?

Имахме много стара възрастна биология, глух и остър жена, която всички се страхуваха. Но любовта към нейния предмет не добави. От детството ми бях страстен за биологията, от пет години. Прочетох всичко себе си, основно любимо на анатомия и зоология. Така че учениците съществуват успоредно със собствените ми интереси. Всички промениха олимпийските игри.

- Разкажи ми повече.

В 7-ми клас първи участвах в общинска сцена (Разбира се, почти почти всички теми, тъй като единственият ученик, който учителите имаха основание да изпратят). И стана победител в биологията. Тогава училището реагира на това като смешно, но не и твърде интересно.

- Помага ли ви в училище?

Спомням си, че въпреки блестящото проучване, често се получава от учителя по биологията на четвъртиците с войниците като "във фигурата на разфасовката на корена трябва да се рисува кафяво, а не сиво." Всичко това беше доста депресиращо. В 8-ми клас отново отидох при олимпийските игри, но по някаква причина не ми изпратих по биология. Но стана победител и награда за други теми.

- Какво е в 9 клас?

В 9 клас не отиде на областната сцена. Там неочаквано отбеляза слаба, граница, която се оказа, че е преминала регионална сцена. Тя имаше мощна мотивираща сила - осъзнаване на това колко се оказва, че не знам колко хора, всичко това знаят (колко такива хора по мащаба на страната дори се страхувах да си представя).

- Кажи ми как се подготвяш.

Интензивен независим урок, нападения на книжарници и хиляди задачи от миналата година са лечебен ефект. Аз вкарах една от най-големите точки за теорията (която също беше напълно внезапно), отиде на практическата сцена ... и го провали. По това време все още не знаех за съществуването на практическа сцена.

- Олимпиадата ви засяга?

Животът ми се промени радикално. Научих за много други олимпийски игри, особено обичан Ско. Впоследствие мнозина показаха добри резултати, някои спечелени, благодарение на Ломоносов, получили правото да влизат без изпити. Успоредно с това спечелих Олимпиадата за историята на изкуството, на която бях неравномерно дишане и така нататък. Вярно е, че не е приятелски настроен с практически обиколки. В 11-ти клас все още стигнах до последния етап, но Fortune не беше благоприятно и този път нямах време да запълня матрицата на теоретичния етап. Но това му позволи да не се тревожи много за практически.

- срещнахте се с много олимпиодика?

Да, все още вярвам, че бях много щастлив с кръга на колегите си, доста разшири хоризонтите ми. Друга страна на олимпийските игри, в допълнение към мотивацията, по-хармонично проучване на обекта е запознат с олимпиада. По това време забелязах, че хоризонталната комуникация понякога е по-полезна от вертикалната - с учители в обвиненията.

- Как влезете в университета? Изберете факултета?

След 11 клас съм влязъл в BioFak MSU. Само повечето от моите другар направиха избор в полза на FBB, но след това приоритетната роля се играе от факта, че не се превърнах в победителя от Осторис. Така че ще трябва да взема вътрешния изпит по математика и в него, особено училището - най-високата, която обичах много повече - не бях силен. И в училище имаше много слаба подготовка (ние дори не се подготвихме за почти цялото). По отношение на интереса, тогава предполагам, че в крайна сметка можете да стигнете до всеки резултат, независимо от мястото на пристигане. Впоследствие се оказа, че има много завършили ФБР, които се движат в за предпочитане влажна биология и обратно - много добри биоинформатики започнаха с любовници. Въпреки че в този момент ми се струваше, че контингентът не е като пример за по-слаб FBBSH. В това със сигурност съм грешен.

Знаеше ли?

интересно

Знаеше ли?

интересно

В лагера на слона и жирафа има смени за биохимията и молекулярната биология, където учениците с опитни учители от Московския държавен университет са експерименти и се подготвят за олимпиадите.

© Интервю Prew Denis Rakes. Снимките любезно са предоставили Sergey Piroggers.