Valor aplicado de la biología molecular. Biólogo molecular

Biología Molecular, La ciencia, que posee su tarea, el conocimiento de la naturaleza de los fenómenos de la vida estudiando objetos y sistemas biológicos en el nivel que se aproxima molecular, y en algunos casos el logro de este límite. El objetivo final es descubrir cómo y en qué medida las manifestaciones características de la vida, como la herencia, se reproducen similares, la excitabilidad, la excitabilidad, la excitabilidad, el crecimiento y el desarrollo, el almacenamiento y la transferencia de información, la transformación de la energía, la movilidad, etc., debido. a la estructura, propiedades e interacción de las moléculas de sustancias biológicamente importantes, principalmente dos clases principales de biopolímeros de alto peso molecular: proteínas y ácidos nucleicos. Característica distintiva de M. b. - Estudio de fenómenos de vida en instalaciones no vivas o aquellos que son inherentes a las manifestaciones más primitivas de la vida. Estas son la educación biológica de nivel celular y abajo: orgánulos subcelulares, como los núcleos celulares aislados, mitocondrias, ribosomas, cromosomas, membranas celulares; Además, los sistemas de pie sobre la frontera de la naturaleza viva y la naturaleza inanimada, los virus, incluidos los bacteriófagos, y que terminan con las moléculas de los componentes más importantes de las materias vivas, los ácidos y las proteínas nucleicas.

Rasgo distintivo M. b. Es su tridimensionalidad. Esencia de M. b. Mirando a M. peruz para interpretar las funciones biológicas en los conceptos de la estructura molecular. M. b. Su tarea para obtener respuestas a la pregunta "cómo", con la esencia del papel y la participación de toda la estructura de la molécula, y a las preguntas "por qué" y "por qué", descubrir, por un lado, la relación entre Las propiedades de la molécula (de nuevo, en primer lugar, proteínas y ácidos nucleicos) y las funciones realizadas por ella y, por otro lado, el papel de las funciones individuales en el complejo general de manifestaciones de la vida.

Logros esenciales biología Molecular. Esta no es una lista completa de estos logros: la divulgación de la estructura y el mecanismo de la función biológica del ADN, todos los tipos de ARN y ribosomas, divulgación codigo genetico; Apertura de la transcripción inversa, es decir, síntesis de ADN en la matriz de ARN; Estudio de los mecanismos de funcionamiento de los pigmentos respiratorios; La apertura de la estructura tridimensional y su papel funcional en la acción de las enzimas, el principio de síntesis de matrices y mecanismos de biosíntesis de proteínas; divulgación de la estructura de virus y los mecanismos de su replicación, primaria y, parcialmente, estructura espacial de los anticuerpos; Aislamiento de genes individuales, síntesis de genes químicos y luego biológicos (enzimática), incluidos los humanos, fuera de la célula (in vitro); Transferencia de genes de un organismo a otro, incluso en células humanas; ir a descifrar rápidamente la estructura química del número creciente de proteínas individuales, principalmente enzimas, así como ácidos nucleicos; Detectando los fenómenos de "auto-ensamblaje" de ciertos objetos biológicos de complejidad cada vez mayor, que van desde moléculas de ácido nucleico y se mueven a enzimas multicomponentes, virus, ribosomas, etc.; Filming up alótico y otros principios básicos de regulación. funciones biológicas y procesos.

Tareas de biología molecular. Junto con las tareas importantes de M. b. (Conocimiento de las leyes de "reconocimiento", auto-ensamblaje e integración) La dirección actual de la búsqueda científica del futuro más cercano es el desarrollo de métodos que permiten descifrar la estructura, y luego una organización tridimensional y espacial de alto nucleico molecular. ácidos. Todos los métodos más importantes, cuyo uso proporcionó la emergencia y los éxitos de M. b., Fueron propuestos y desarrollados por físicos (ultracentrifugación, análisis estructural de rayos X, microscopía electrónica, resonancia magnética nuclear, etc.). Casi todos los nuevos enfoques experimentales físicos (por ejemplo, el uso de la computadora, el sincrotrón o el freno, la radiación, la tecnología láser, etc.) abren nuevas oportunidades para el estudio en profundidad de los problemas de M. b. Entre las tareas más importantes de una naturaleza práctica, la respuesta a la que se espera de M. b., En primer lugar, existe un problema de los fundamentos moleculares del crecimiento maligno, luego los caminos de advertencia, y quizás superando las enfermedades hereditarias ". Enfermedades moleculares ". De gran importancia será aclarar las bases moleculares de la catálisis biológica, es decir, las acciones de las enzimas. Entre las direcciones modernas más importantes de M. b. El deseo de descifrar los mecanismos moleculares de la antorcha, las sustancias tóxicas y medicinales, y también descubra los detalles. estructura molecular y el funcionamiento de tales estructuras celulares como membranas biológicas involucradas en la regulación de los procesos de penetración y transporte de sustancias. Objetivos más lejanos M. b. - Conocimiento de la naturaleza de los procesos nerviosos, mecanismos de memoria, etc. Una de las siguientes secciones emergentes de M. b. - T. N. Ingeniería genética, que coloca su tarea dirigida a operar en el aparato genético (genoma) de organismos vivos, comenzando con microbios e inferior (célula única) y terminando con una persona (en este último caso, en primer lugar, para el tratamiento radical. de enfermedades hereditarias y corrección de defectos genéticos).

Las direcciones más importantes de MB:

- Genética molecular: estudio de la organización estructural y funcional del aparato genético de las células y el mecanismo para la implementación de información hereditaria.

- Virología molecular - Estudio de mecanismos moleculares de interacción de virus con células.

- Inmunología molecular - Estudio de los patrones de respuestas inmunes del cuerpo.

- Biología molecular del desarrollo: el estudio de la aparición de variedades de células durante desarrollo individual Organismos y especialización celular.

Los objetos principales del estudio son virus (incluidos los bacteriófagos), células y estructuras subcelulares, macromoléculas, organismos multicelulares.

Se puede decir que la biología molecular explora las manifestaciones de la vida en estructuras o sistemas no vivos con signos elementales de actividad vital (que pueden ser macromoléculas biológicas separadas, sus complejos u orgánulos), estudiando, cómo se implementan los procesos clave que caracterizan la materia viva a través de Interacciones químicas y transformaciones.

La asignación de biología molecular de la bioquímica a un área independiente de la ciencia está dictada por el hecho de que su principal tarea es estudiar la estructura y las propiedades de las macromoléculas biológicas involucradas en varios procesos, descubriendo los mecanismos de su interacción. La bioquímica está involucrada en el estudio de los procesos de actividad vital, los patrones de su flujo en el organismo vivo y la conversión de moléculas que acompañan a estos procesos. En última instancia, la biología molecular está tratando de responder a la pregunta, por qué ocurre este o ese proceso, mientras que la bioquímica responde a las preguntas donde y cómo se produce el proceso considerado en términos de química.

Historia

La biología molecular como una dirección separada de la bioquímica comenzó a formarse en los años 30 del siglo pasado. Fue entonces que para una comprensión profunda del fenómeno de la vida había una necesidad de estudios específicos en nivel molecular Procesos de almacenamiento y transmisión de información hereditaria en organismos vivos. Luego se determinó la tarea de la biología molecular en el estudio de la estructura, las propiedades y la interacción de los ácidos nucleicos y las proteínas. El término "biología molecular" fue utilizado por primera vez por el científico inglés William Asbury en el contexto de los estudios relacionados con la aclaración de las dependencias entre la estructura molecular y las propiedades físicas y biológicas de las proteínas fibrilaras, como el colágeno, la fibrina de la sangre o las proteínas musculares de corte. .

En el amanecer de la ocurrencia de la biología molecular, el ARN se consideró componente de plantas y setas, y el ADN se consideró como un componente típico de las células animales. El primer investigador que ha demostrado que el ADN está contenido en las plantas, Andrei Nikolayevich Belozersky, quien asignó el PEA de ADN en 1935. Este descubrimiento estableció el hecho de que el ADN es un ácido nucleico universal presente en las plantas y las células animales.

Un logro serio fue el establecimiento de una relación causal directa entre genes y proteínas. En sus experimentos, sometieron a células neurográficas ( Neurospora.crassa.) Recitar la irradiación que causó la mutación. Los resultados obtenidos mostraron que esto llevó a un cambio en las propiedades de las enzimas específicas.

En 1940, Albert Claude asignó a los gránulos que contienen ARN citoplásmicos del citoplasma de las células animales, que eran menos mitocondrias. Llamó a los microsomas. Posteriormente, en el estudio de las estructuras y propiedades de las partículas aisladas, se estableció su papel fundamental en la biosíntesis de la proteína. En 1958, en el primer simposio dedicado a estas partículas, se decidió llamar a estas partículas de ribosomas.

Otro paso importante en el desarrollo de la biología molecular se ha publicado en 1944, los datos experimentales de Osvalda Everie, Colin Maclaud y MCLEEP, que mostraron que la causa de la transformación de las bacterias es ADN. Esta fue la primera prueba experimental del papel de ADN en la transferencia de información hereditaria, que se desacreditó por la idea previamente importante de la naturaleza proteica de los genes.

A principios de los años 50, Frederick Sanger mostró que la cadena de proteínas es una secuencia única de residuos de aminoácidos. A fines de los años 50, Max Perus y John Kendrew descifraron la estructura espacial de las primeras proteínas. Ya en 2000, se conocieron cientos de miles de secuencias de aminoácidos naturales y miles de estructuras espaciales.

Al mismo tiempo, el estudio de Erwin Chargaffa le permitió formular las reglas que describen la proporción de bases nitrogenadas en ADN (las reglas dicen que, independientemente de las diferencias de especies en el ADN, la cantidad de guanina es igual a la cantidad de citosina , y la cantidad de adenina es igual al número de TEMIN), lo que ayudó a mejorar aún más el mayor avance en la biología molecular y uno de los mayores descubrimientos En biología en absoluto.

Este evento ocurrió en 1953, cuando James Watson y Francis Creek, basado en las obras de Rosalind Franklin y Maurice Wilkins. análisis estructural de rayos X ADN, instaló una estructura de dos soldaduras de la molécula de ADN. Este descubrimiento hizo posible responder a la pregunta fundamental sobre la capacidad del transportista de información hereditaria a la auto-reproducción y comprender el mecanismo de transmitir dicha información. Los mismos científicos han sido formulados por el principio de complementariedad de bases nitrogenadas, teniendo una importancia clave para comprender el mecanismo para la formación de estructuras supramoleculares. Este principio utilizado ahora para describir todos los complejos moleculares permite describir y predecir las condiciones para la ocurrencia de interacciones intermoleculares débiles (invaluables), que determinan la posibilidad de formar secundaria, terciaria, etc. Las estructuras de macromoléculas, el flujo de auto-ensamblaje de sistemas biológicos supramoleculares que determinan una variedad tan amplia de estructuras moleculares y sus conjuntos funcionales. Al mismo tiempo, en 1953 hubo una revista científica de Diario de Biología Molecular. Estaba encabezado por John Kendry, esfera. intereses científicos cual fue el estudio de la estructura de las proteínas globulares ( premio Nobel 1962 junto con Max Peruz). Una revista similar de idioma ruso llamada "biología molecular" se fundó en la URSS V. A. Engelhardt en 1966.

En 1958, Francis Creek formuló el llamado. Dogma central Biología molecular: una idea de la irreversibilidad del flujo de información genética del ADN a través de la ARN a proteínas según el esquema de ADN → ADN (replicación, creación de una copia de ADN), ADN → ARN (transcripción, generación de genes ), ARN → Proteína (traducción, decodificación de proteínas de información de estructura). Este dogma en 1970 se corrigió algo correctamente teniendo en cuenta el conocimiento acumulado, ya que se abrió el fenómeno de la transcripción inversa, independientemente Howard Toye y David Baltimore: se descubrió una enzima: un caso inverso responsable de la implementación de la transcripción inversa: la formación de ADN de dos cadenas en una matriz de ARN de una sola cadena, que se produce a partir de virus oncogénicos. Cabe señalar que la necesidad estricta del flujo de información genética de los ácidos nucleicos a las proteínas sigue siendo la base de la biología molecular.

En 1957, Alexander Sergeevich Spirin junto con Andrei Nikolayevich Belozersky mostró que, con diferencias significativas en la composición de nucleótidos de ADN de diferentes organismos, la composición del ARN total fue similar. Sobre la base de estos datos, llegaron a la conclusión sensacional de que la célula total de ARN puede actuar como un portador de información genética del ADN a las proteínas, ya que no lo coincide en su composición. Al mismo tiempo, notaron que existe una fracción menor de ARN, que corresponde completamente al ADN en su composición de nucleótidos y que puede ser un verdadero portador de infracciones genéticas del ADN a las proteínas. Como resultado, predijeron la existencia de moléculas de ARN relativamente pequeñas, que se encuentran en la estructura de los análogos de las secciones individuales de ADN y realizando el papel de los intermediarios al transmitir información genética contenida en ADN en ribosomas, donde las moléculas de proteínas se sintetizan utilizando esta información. . En 1961 (S. Brenner, F. Jacob, M. Mesheselson, en un lado y F. Gro, Francois Jacob y Jacques Mono fueron los primeros en haber experimentado la confirmación de la existencia de tales moléculas - ARN de información (matriz). Luego se desarrollaron El concepto y el modelo de unidades operativas de ADN funcional, lo que hizo posible explicar exactamente cómo regular la expresión de genes en procariotas. Estudio de los mecanismos de la biosíntesis de proteínas y los principios de la organización estructural y el funcionamiento de las máquinas moleculares-ribosomas. Es posible formular el postulado que describe el movimiento de la información genética llamada Dogma Central de Biología Molecular: ADN - ADN IRNK - Proteína.

En 1961, y durante los próximos años, Heinrich Mattha y Marshall Nirenberg, y luego Kharom Korana y Robert Holly se llevaron a cabo varios trabajos para descifrar el código genético, como resultado de lo cual la relación inmediata entre la estructura de ADN y las proteínas sintetizadas fueron Establecido y la secuencia de nucleótidos determina un conjunto de aminoácidos en proteína. También obtuvo datos sobre la universalidad del código genético. Los descubrimientos fueron observados por el Premio Nobel de 1968.

Para desarrollo ideas modernas En las funciones de ARN, el descubrimiento de los ARN no correctivos, hecha por Alexander Sergeevich Spin, conjuntamente con Andrei Nikolayevich Belozersky, 1958, Charles Brenner con co-autores y Spacelman Sollar, 1961. Este tipo de ARN es la parte principal del ARN celular. Los inexpertos principalmente incluyen el ARN ribosomal.

Métodos de cultivo e hibridación de células animales obtenidas serios de desarrollo. En 1963, Francois Jacob y Sydnema Benner fueron formulados por las ideas sobre las secuencias de réplicas que replicaban inherentemente los genes que explicaban los aspectos importantes de la regulación de la replicación de los genes.

En 1967, en el laboratorio A. S. S. Spirin se demostró por primera vez que la forma de un ARN compactamente enfriado determina la morfología de la partícula ribosómica.

En 1968, se realizó un descubrimiento fundamental significativo. La disposición, encontrar los fragmentos de ADN de la cadena de retardación en el estudio del proceso de replicación, nombrado en honor por los fragmentos de la provisión, aclaró el mecanismo de replicación del ADN.

En 1970, hubo un descubrimiento significativo de forma independiente a Howard y David Baltimore: se descubrió una enzima de apertura significativa, que es responsable de la implementación de la transcripción inversa: la formación de ADN de doble cadena en una matriz de ARN de cadena única, que ocurre en Virus oncogénicos que contienen ARN.

Otro logro importante de la biología molecular fue la explicación del mecanismo de mutaciones a nivel molecular. Como resultado de una serie de estudios, se establecieron los principales tipos de mutaciones: duplicación, inversiones, eliminaciones, translocaciones y transposiciones. Esto hizo posible considerar los cambios evolutivos desde el punto de vista de los procesos de genes, lo que hizo posible desarrollar la teoría de las horas moleculares, que se usa en Phyloge.

A principios de los años 70, se formularon los principios básicos del funcionamiento de los ácidos nucleicos y proteínas en un organismo vivo. Se encontró que las proteínas y los ácidos nucleicos en el cuerpo se sintetizan mediante el mecanismo de la matriz, la molécula de la matriz lleva la información cifrada sobre la secuencia de aminoácidos (en proteínas) o nucleótidos (en ácido nucleico). Cuando se replica (duplicación de ADN) o transcripción (síntesis del IRNA), el ADN se atiende por dicha matriz, al transmitir la transmisión (síntesis de proteínas) o la transcripción inversa - IRNA.

Por lo tanto, se crearon requisitos previos teóricos para el desarrollo de direcciones aplicadas de biología molecular, en particular, ingeniería genética. En 1972, Paul Berg, Herbert Boer y Stanley Cohen desarrollaron tecnología de clonación molecular. Luego se obtuvieron por primera vez en el ADN recombinante del tubo. Estos experimentos pendientes sentaron los cimientos de la ingeniería genética, y este año se considera la fecha de nacimiento de esta dirección científica.

En 1977, Frederick Sanger, e independientemente Allan Maxam y Walter Gilbert desarrollaron varios métodos para determinar la estructura primaria (secuenciación) del ADN. Método de cantante, el llamado método de ruptura de cadena es la base del método de secuenciación moderna. El principio de secuenciación se basa en el uso de bases marcadas que actúan como terminadores en una reacción de secuenciación cíclica. Este método fue generalizado debido a la capacidad de analizar rápidamente.

1976 - Frederick. Sanger ha descifrado la secuencia de nucleótidos del fago φχ174 ADN de 5375 pares de nucleótidos.

1981 - La anemia de células falciformes se convierte en la primera enfermedad genética diagnosticada por el análisis de ADN.

1982-1983 La apertura de la función de ARN catalítica en los laboratorios estadounidenses T. Check y S. Oltman cambiaron la idea existente del papel excepcional de las proteínas. Por analogía con proteínas catalíticas: enzimas, los ARN catalíticos se llamaban Ribosis.

1987 Carey Mulletis abrió una reacción en cadena de la polimerasa, debido a que es posible aumentar significativamente el número de moléculas de ADN en solución para un trabajo adicional. Hasta la fecha, este es uno de los métodos más importantes de la biología molecular, utilizados en el estudio de enfermedades hereditarias y virales, al estudiar genes y en la identificación genética del individuo y establecer parentesco, etc.

En 1990, al mismo tiempo, tres grupos de científicos publicaron un método que permitió el ARN funcionalmente activo sintético en el laboratorio de ARN funcionalmente activo sintético (ribosis artificial o moléculas que interactúan con varios ligands - aptámeros). Este método se llamaba "Evolución en un tubo de ensayo". Y poco después, en 1991-1993 en el laboratorio a.b. Chetverina se mostró experimentalmente la posibilidad de existencia, crecimiento y amplificación de las moléculas de ARN en forma de colonias en medios sólidos.

En 1998, casi simultáneamente Craig Melo y Andrew Faer describieron previamente observados con experimentos genéticos con bacterias y colores. Interferencia de ARN, en el que una pequeña molécula de ARN de dos cadenas conduce a una supresión específica de la expresión génica.

La apertura del mecanismo de interferencia del ARN tiene una importancia práctica muy importante para la biología molecular moderna. Este fenómeno es ampliamente utilizado en experimentos científicos Como herramienta para "apagado", es decir, suprimiendo la expresión de genes individuales. De particular interés es causado por el hecho de que este método permite llevar a cabo la supresión reversible (temporal) de la actividad de los genes estudiados. Estudios están en marcha la posibilidad de utilizar este fenómeno para el tratamiento de enfermedades virales, tumorales, degenerativas y metabólicas. Cabe señalar que en 2002 se abrieron mutantes de virus de polio, capaz de evitar la interferencia de ARN, por lo tanto, incluso se requiere un trabajo minucioso para desarrollar métodos de tratamiento verdaderamente efectivos basados \u200b\u200ben este fenómeno.

En 1999-2001, varios grupos de investigadores se determinaron con una resolución de 5.5 a 2.4 angstroms la estructura de los ribosomas bacterianos.

Cosa

Los logros de la biología molecular en el conocimiento de la vida silvestre son difíciles de sobreestimar. Gran éxito logró lograr gracias a un concepto exitoso de investigación: los procesos biológicos complejos se consideran a partir de la posición de los sistemas moleculares individuales, lo que hace posible aplicar métodos de investigación fisicoquímicos precisos. También atrajo muchas grandes mentes de direcciones relacionadas a esta área de ciencia: química, física, citología, virología, que también tiene un efecto beneficioso sobre el alcance y la velocidad del conocimiento científico en esta área. Dichos descubrimientos significativos como la definición de la estructura del ADN, el descifrado del código genético, la modificación direccional artificial del genoma, hizo posible profundizar significativamente los detalles específicos de los procesos del desarrollo de los organismos y resolver con éxito los numerosos fundamentales más importantes. y aplicadas tareas científicas, médicas y sociales, que aún no se consideraban insoluble.

El tema del estudio de la biología molecular es principalmente proteínas, ácidos nucleicos y complejos moleculares (máquinas moleculares) sobre su base y los procesos en los que participan.

Los ácidos nucleicos son polímeros lineales que consisten en enlaces de nucleótidos (compuestos de azúcar de cinco miembros con un grupo de fosfato con un átomo de quinto ciclo y una de las cuatro bases de nitrógeno) interconectadas por el enlace éster de grupos fosfato. Por lo tanto, el ácido nucleico es un polímero de pentosofosfato con bases de nitrógeno como sustituyentes laterales. La composición química de la cadena de ARN difiere del ADN en que la primera consiste en un ciclo de carbohidratos de cinco miembros de la ribosa, mientras que el segundo es del derivado deshidroxílico de la ribosa - desoxirribosa. En este caso, las miléculas espacialmente difiren dramáticamente, ya que el ARN es una molécula de cadena única flexible, mientras que el ADN es una molécula de dos cadenas.

Las proteínas son polímeros lineales que son cadenas de alfa-aminoácidos conectados por un enlace peptídico, desde donde su segundo nombre es polipéptidos. La composición de las proteínas naturales incluye muchas unidades de aminoácidos diferentes, en humanos hasta 20, lo que determina la amplia variedad de propiedades funcionales de estas moléculas. Esas u otras proteínas participan en casi todos los procesos del cuerpo y realizan muchas tareas: desempeñan el papel del material de construcción celular, proporciona transporte de sustancias e iones, catalizadas. reacciones químicas- Esta lista es muy larga. Las proteínas forman conformaciones moleculares estables de varios niveles de organización (estructuras secundarias y terciarias) y complejos moleculares, que son aún más ampliando su funcionalidad. Estas moléculas pueden tener una alta especificidad para realizar cualquier tarea debido a la formación de una estructura globular espacial compleja. Una amplia variedad de proteínas garantiza el interés constante de los científicos para este tipo de moléculas.

Las ideas modernas sobre el tema de la biología molecular se basan en una generalización, nominada por primera vez en 1958 por Francis Crycus como un dogma central de biología molecular. Su esencia consistió en la aprobación de que la información genética en los organismos vivos se somete estrictamente ciertas etapas de implementación: copiando del ADN en la herencia del ADN, desde ADN a ARN, y luego de ARN a proteína, y la transición inversa no se implementa. Esta declaración fue justa única de la parte, por lo tanto, posteriormente, el Dogma Central se corrigió con un préstamo a los nuevos datos abiertos.

En este momento, se conocen varias formas de implementar material genético que representa varias secuencias de la implementación de tres tipos de información genética: ADN, ARN y proteína. En nueve posibles rutas de implementación, se distinguen tres grupos: estas son tres transformaciones comunes (general), que normalmente se implementan en la mayoría de los organismos vivos; Tres transformaciones especiales (especial), realizadas en algunos virus o en condiciones especiales de laboratorio; Tres transformaciones desconocidas (desconocidas), cuya implementación se considera imposible.

La transformación general incluye las siguientes formas de implementar el código genético: ADN → ADN (replicación), ADN → ARN (transcripción), ARN → Proteínas (transmisión).

Para llevar a cabo la transferencia de características hereditarias, los padres deben transmitir a los descendientes una molécula de ADN completa. El proceso, debido a que, basado en el ADN original, su copia exacta se puede sintetizar y, por lo tanto, el material genético se puede transmitir, llamado replicación. Se lleva a cabo por proteínas especiales que afeitan la molécula (enderezan su sitio), espirales de doble espiral y con la ayuda de la ADN polimerasa, cree una copia exacta de la molécula de ADN original.

Para garantizar los medios de vida de la célula, debe acceder constantemente al código genético establecido en la doble hélice de ADN. Sin embargo, esta molécula es demasiado grande y vaga para usarla como una fuente directa de material genético para la síntesis de proteínas continua. Por lo tanto, durante la implementación de la información establecida en el ADN, hay una etapa de mediación: la síntesis de IRNA, que es una pequeña molécula de cadena simple, complementaria a un cierto corte de ADN que codifica alguna proteína. El proceso de transcripción es proporcionado por el ARN polimerasa y los factores de transcripción. La molécula resultante se puede entregar fácilmente al departamento de células responsable de la síntesis de proteínas: ribosoma.

Después de ingresar y ARN, la etapa final de la implementación de la información genética viene en Ribosoma. Al mismo tiempo, el ribosoma lee con el código genético de IRNA con trillizos llamados codones y sintetiza la proteína correspondiente sobre la base de la información obtenida.

Durante las transformaciones especiales, el código genético se implementa de acuerdo con el esquema de ARN → ARN (replicación), ARN → ADN (transcripción inversa), ADN → proteína (transmisión en vivo). La replicación de esta especie se implementa en muchos virus, donde se lleva a cabo mediante un ARN polimerasa de ARN dependiente de la enzima. Las enzimas similares también están en eucariotas, donde están asociadas con el proceso de justificación de ARN (silenciamiento). La transcripción inversa se detecta en retrovirus, donde se lleva a cabo en la acción de la enzima transcriptasa inversa, así como en algunos casos en células eucariotas, por ejemplo, con síntesis telomérica. La transmisión en vivo se realiza solo en condiciones artificiales en un sistema aislado fuera de la celda.

Cualquiera de las tres posibles transiciones de información genética de la proteína en proteína, ARN o ADN se considera imposible. El caso de la exposición a priones en proteínas, como resultado de lo que se forma una prión similar, podría atribuirse razonablemente al tipo de información genética de la proteína → proteína. Sin embargo, no es formal, porque no afecta la secuencia de aminoácidos en proteína.

La historia de la aparición del término "dogma central" es curioso. Dado que la palabra dogma en general significa una declaración que no es dudosa, y la palabra en sí tiene un subtexto religioso explícito, lo que la elige como una descripción. hecho científico No es del todo legítimo. Según el propio Francis Creek, fue su error. Quería dar una teoría extendida de mayor importancia, asignarlo contra el fondo de otras teorías e hipótesis; Por lo que decidió usar este majestuoso, según su representación, la palabra, sin comprender su verdadero significado. El nombre es, sin embargo, godos.

Biología molecular hoy

El rápido desarrollo de la biología molecular, el interés constante en los logros en esta área por parte de la Compañía y la importancia objetiva de la investigación llevó a la aparición de una gran cantidad de importantes centros de investigación de biología molecular en todo el mundo. Entre el más grande debe mencionarse de la siguiente manera: Laboratorio de Biología Molecular en Cambridge, Real Institute en Londres, en el Reino Unido; Institutos de Biología Molecular en París, Marsella y Estrasburgo, Instituto Pasteur, en Francia; Departamentos de biología molecular en la Universidad de Harvard y el Instituto de Tecnología de Massachusetts, Universidad de Berkeley, en el Instituto de Tecnología de California, en la Universidad de Rockefeller, en el Instituto de Salud en Beteses, en los Estados Unidos; Institutos de Max Planck, universidades en Gottingen y Munich, Instituto Central de Biología Molecular en Berlín, Institutos en Jena y Halle - en Alemania; Instituto Caroline en Estocolmo en Suecia.

En Rusia, los centros líderes en esta área son el Instituto de Biología Molecular. V.A.ENGLGARDT RAS, Instituto de Genética Molecular de la Academia Rusa de Ciencias, Instituto de Biología, GENA RAS, Instituto de Biología Physico-Chemical. A.n. Universidad Estatal de Belozersky Moscú. M.V. Lomonosov, Instituto de Bioquímica. A.N.BACH RAS y el Instituto de Proteínas de la Academia Rusa de Ciencias en Pushchino.

Hoy en día, el área de interés de los biólogos moleculares cubre una amplia gama de problemas científicos fundamentales. Estudio de la estructura de los ácidos nucleicos y la biosíntesis de la proteína, la estructura de la estructura y las funciones de diversas estructuras intracelulares, y las superficies celulares ocupan el papel principal. También las áreas importantes de la investigación son el estudio de los mecanismos de recepción y transmisión de señales, mecanismos moleculares de transporte de compuestos dentro de la célula, así como de la célula al entorno externo y la espalda. En las principales direcciones de la búsqueda científica del país en el campo de la biología molecular aplicada, una de las más prioridades es el problema de ocurrencia y desarrollo de tumores. Además, una dirección muy importante, cuyo estudio de la sección de biología molecular se dedica a la genética molecular, es el estudio de la base molecular de la aparición de enfermedades hereditarias, y enfermedades virales, como el SIDA, así como el desarrollo de Formas de prevenirlas y, posiblemente, tratamiento a nivel de genes. Los usos generalizados encontraron el descubrimiento y desarrollo de biólogos moleculares en medicina forense. La verdadera revolución en el campo de la identificación de la personalidad se realizó en la década de 1980 por los científicos de Rusia, los Estados Unidos y Gran Bretaña, gracias al desarrollo y la implementación del método de "Dactiloscopia genómica" en la práctica diaria de la personalidad de ADN. Los estudios en esta área no se detienen hasta el día de hoy, métodos modernos Le permite establecer una persona con una probabilidad de un error de mil millones de dólares. Ya ahora hay un desarrollo activo del proyecto de un pasaporte genético, que se supone que debe permitirse reducir fuertemente la tasa de criminalidad.

Metodología

Hoy en día, la biología molecular tiene métodos de arsenales extensos que permiten resolver las tareas más avanzadas y complejas que enfrentan los científicos.

Uno de los métodos más comunes en la biología molecular. es electroforesis en gelLo que resuelve el problema de la separación de una mezcla de macromoléculas en tamaño o cargando. Casi siempre, después de la separación de macromoléculas en el gel, se usa la transferencia, un método que le permite transferir macromoléculas desde el gel (sorbit) a la superficie de la membrana para la conveniencia de trabajar más con ellos, en particular la hibridación. La hibridación es la formación de ADN híbrido de dos cadenas que tienen una naturaleza diferente, un método que desempeña un papel importante en los estudios fundamentales. Se utiliza para determinar complementario Segmentos en diferentes ADN (ADN de diferentes especies), con su ayuda, se produce la búsqueda de nuevos genes, con su ayuda, se abrió una interferencia y su principio se basa en la dactiloscopia genómica.

El método de secuenciación desempeña un mayor papel en la práctica moderna de la investigación biológica molecular, determinando la secuencia de nucleótidos en ácidos nucleicos y aminoácidos en proteínas.

La biología molecular moderna no se puede representar sin un método de reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Gracias a este método, se realiza un aumento en la cantidad (amplificación) de copias de alguna secuencia de ADN para hacer una cantidad suficiente de sustancia de una molécula para trabajar con él. Se logra un resultado similar mediante tecnología de clonación molecular, en la que se introduce la secuencia de nucleótidos requerida en el ADN de bacterias (sistemas de vida), después de lo cual la reproducción de bacterias conduce al resultado deseado. Este enfoque es técnicamente mucho más complicado, pero le permite obtener simultáneamente el resultado de la expresión de la secuencia de nucleótidos en estudio.

Los métodos de ultracentrifugación se usan ampliamente en estudios biológicos moleculares (para la separación de macromoléculas (grandes cantidades), células, orgánulos), métodos de microscopía de electrones y fluorescentes, métodos espectrofotométricos, análisis estructural de rayos X, autorradiografía y similares.

Gracias al progreso técnico y la investigación científica en el campo de la química, la física, la biología y la informática, el equipo moderno le permite asignar, estudiar y cambiar genes y procesos individuales en los que están involucrados.

31.2

¡Para amigos!

referencia

La biología molecular ha crecido de la bioquímica en abril de 1953. Su apariencia está conectada con los nombres de James Watson y Francis Cry, que abrió la estructura de la molécula de ADN. El descubrimiento fue posible por el estudio de la genética, las bacterias y la bioquímica de los virus. Profesión El biólogo molecular no está generalizado, sino hoy su papel en sociedad moderna Muy bien. Un gran número de Las enfermedades, incluidas las manifestaciones a nivel genético, requieren que los científicos encuentren soluciones a este problema.

descripcion de actividad

Los virus y las bacterias mutan constantemente, lo que significa que una persona deja de ayudar a los medicamentos y enfermedades se vuelve difícil. La tarea de la biología molecular es salir de este proceso y desarrollar un nuevo remedio para las enfermedades. Los científicos trabajan de acuerdo con el esquema bien definido: bloqueando las causas de la enfermedad, eliminación de los mecanismos de herencia y facilita la condición del paciente. Hay una serie de centros, clínicas y hospitales en el mundo, donde los biólogos moleculares para ayudar a los pacientes están desarrollando nuevos tratamientos.

Derechos laborales

Los deberes del biólogo molecular incluyen el estudio de los procesos dentro de la célula (por ejemplo, cambios en el ADN en el desarrollo de tumores). Además, los expertos estudian las características del ADN, su influencia en todo el organismo y una célula separada. Dichos estudios se realizan, por ejemplo, sobre la base de PCR (Polimerasa reacción en cadena), que le permite analizar el cuerpo en infecciones, enfermedades hereditarias y determinar la relación biológica.

Características del crecimiento profesional.

Profesión El biólogo molecular es bastante prometedor en su campo y hoy afirma los primeros lugares en el ranking de las profesiones médicas del futuro. Por cierto, el biólogo molecular no es necesariamente todo el tiempo para permanecer en esta área. Si hay un deseo de cambiar la generación de clases, puede volver a entrenar en gerentes de ventas de equipos de laboratorio, inicie desarrollando instrumentos para diversos estudios o abra su negocio.

La biología molecular ha sobrevivido a un período de rápido desarrollo de sus propios métodos de investigación, que ahora es diferente de la bioquímica. En particular, incluye métodos de ingeniería genética, clonación, expresión artificial y nocausia de genes. Dado que el ADN es un portador de materiales de información genética, la biología molecular se ha vuelto muy cercano a la genética, y se formó genética molecular al mismo tiempo, que es simultáneamente una sección de genética y biología molecular. Así como la biología molecular usa virus como una herramienta de estudio, en virología, los métodos de biología molecular se utilizan para resolver sus tareas. Las técnicas computacionales están involucradas en el análisis de la información genética y, por lo tanto, aparecieron nuevas direcciones de genética molecular, que a veces son consideradas por disciplinas especiales: bioinformática, genómica y proteómica.

Historia del desarrollo

Este descubrimiento fundamental fue preparado por una larga fase de investigación de genética y bioquímica de virus y bacterias.

En 1928, Frederick Griffith mostró por primera vez que el extracto de muerte por la calentamiento de bacterias patógenas puede transmitir un signo de patogenicidad por bacterias no peligrosas. El estudio de la transformación de bacterias en el futuro condujo a la purificación de un agente patógeno, que, contrariamente a las expectativas, no era proteína, sino ácido nucleico. El ácido nucleico en sí no es peligroso, solo transfiere los genes que determinan la patogenicidad y otras propiedades del microorganismo.

En los años 50 del siglo XX se demostró que las bacterias tienen un proceso sexual primitivo, pueden intercambiar ADN extracromosomales, plásmidos. El descubrimiento del plásmido, así como la transformación, se basó en la tecnología plasmídica distribuida en la biología molecular. Otro descubrimiento importante para la metodología fue la detección a principios de los virus del siglo XX de las bacterias, los bacteriófagos. Los fagos también pueden transportar material genético de una célula bacteriana a otra. La infección de bacterias por los fagales conduce a un cambio en la composición del ARN bacteriano. Si sin fagos, la composición del ARN es similar a la composición del ADN de bacterias, luego, después de que la infección del ARN se vuelve más como el bacteriófago de ADN. Por lo tanto, se encontró que la estructura de ARN está determinada por la estructura de ADN. A su vez, la tasa de síntesis de proteínas en las células depende del número de complejos de proteínas de ARN. Así que fue formulado biología molecular del dogma central: ADN ↔ ARN → Proteínas.

El desarrollo adicional de la biología molecular fue acompañada por el desarrollo de su metodología, en particular, la invención del método para determinar la secuencia de nucleótidos de ADN (U. Gilbert y F. Senger, Premio Nobel en la química de 1980) y nuevos descubrimientos en El campo de estudio de la estructura y funcionamiento de los genes (véase el historial de la genética). A principios del siglo XXI, los datos se obtuvieron en la estructura primaria de todo el ADN humano y varios otros organismos más importantes para la medicina, la agricultura y la investigación científica, que llevaron a varias nuevas direcciones en biología: genómica, bioinformática, etc. .

ver también

Biología molecular (revista)
Transcriptomic
Paleontología molecular
EMBO - Organización Europea de Biólogos Moleculares

Literatura

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Biología Molecular

la ciencia, que posee su tarea, el conocimiento de la naturaleza de los fenómenos de la vida estudiando objetos y sistemas biológicos en el nivel que se aproxima molecular, y en algunos casos el logro de este límite. El objetivo final es descubrir cómo y en qué medida las manifestaciones características de la vida, como la herencia, se reproducen similares, la excitabilidad, la excitabilidad, la excitabilidad, el crecimiento y el desarrollo, el almacenamiento y la transferencia de información, transformación de energía, movilidad, etc. debido a La estructura, propiedades e interacción de moléculas biológicamente importantes, principalmente dos clases principales de biopolímeros de alto peso molecular (ver biopolímeros) - proteínas y ácidos nucleicos. Característica distintiva de M. b. - Estudio de fenómenos de vida en instalaciones no vivas o aquellos que son inherentes a las manifestaciones más primitivas de la vida. Estas son formaciones biológicas del nivel celular y a continuación: orgánulos subcelulares, como los núcleos celulares aislados, mitocondrias, ribosomas, cromosomas, membranas celulares; Siguiente: sistemas de pie sobre la frontera de la naturaleza viva e inanimada: virus, incluidos los bacteriófagos, y que terminan con moléculas de los componentes más importantes de los ácidos nucleicos de la materia viva (ver ácidos nucleicos) y las proteínas (ver proteínas).

M. b. - Un nuevo alcance de la ciencia natural, estrechamente relacionada con las áreas de estudios de larga data, que están cubiertas por la bioquímica (ver bioquímica), biofísica (ver biofísica) y química bioorgánica (ver química bioorgánica). La distinción aquí solo es posible sobre la base de la contabilidad de los métodos utilizados y sobre la naturaleza principal de los enfoques utilizados.

La fundación en la que se desarrolló M. B, fue establecido por ciencias como genética, bioquímica, fisiología de los procesos elementales, etc. De acuerdo con los orígenes de su desarrollo, M. b. Insiscimulación con genética molecular (ver genética molecular) , Lo que continúa haciendo una parte importante de M. b., Aunque se ha formado ya en gran parte en la disciplina independiente. Ejecución M. B. De la bioquímica dictada por las siguientes consideraciones. Las tareas de bioquímica se limitan principalmente a la declaración de la participación de ciertas. sustancias químicas con ciertas funciones y procesos biológicos y aclarando la naturaleza de sus transformaciones; El valor inicial pertenece a la información sobre la reactividad y las características principales de la estructura química expresada por la fórmula química habitual. T. Acerca de., Esencialmente, la atención se centra en las transformaciones que afectan los principales desafíos. Mientras tanto, L. Pauling OM está subrayado , en sistemas biológicos y las manifestaciones de la actividad vital deben asignarse por los bonos no integrales que actúan dentro de la misma molécula, sino una variedad de tipos de enlaces que causan interacciones intermoleculares (electrostáticas, van der Wales, enlaces de hidrógeno, etc.).

El resultado final del estudio bioquímico se puede representar en forma de un sistema de ecuaciones químicas, generalmente completamente exhaustables por su imagen en el plano, es decir, en dos dimensiones. Una característica distintiva de M. b. Es su tridimensionalidad. Esencia de M. b. Se considera que M. perus interpreta las funciones biológicas en los conceptos de la estructura molecular. Se puede decir que si antes, al estudiar objetos biológicos, fue necesario responder a la pregunta "que", es decir, qué sustancias están presentes, y la pregunta "dónde", en qué tejidos y órganos, entonces M. b. pone su tarea para obtener respuestas a la pregunta "cómo", brindar la esencia del papel y la participación de toda la estructura de la molécula, y a las preguntas "por qué" y "por qué", descubrir, por un lado, la relación entre las propiedades de la molécula (de nuevo, en primer lugar, proteínas y ácidos nucleicos) y las funciones llevadas a cabo por ella y, por otro lado, el papel de las funciones individuales en el complejo general de manifestaciones de la vida.

El papel crucial es adquirido por la disposición mutua de los átomos y sus agrupaciones en estructura común Macromoléculas, sus relaciones espaciales. Esto se aplica a individual, individual, componentes y la configuración general de la molécula en su conjunto. Es como resultado de la ocurrencia de una estructura de volumen estrictamente determinista de una molécula de biopolímero, adquiere esas propiedades, en virtud de las cuales resultan poder servir como la base material de las funciones biológicas. Este principio de enfoque al estudio de la vida es la línea más característica y típica M. B.

Referencia histórica. La vasta importancia de la investigación de problemas biológicos en el nivel molecular previo I. P. Pavlov , Quién habló de la última etapa en la ciencia de la vida: la fisiología de una molécula viva. El término "M. B. " El inglés fue utilizado por primera vez. Científico U. Astbury en el anexo de la investigación relacionada con la aclaración de dependencias entre la estructura molecular y las propiedades físicas y biológicas de las proteínas fibrilares (fibras), como el colágeno, la fibrina de la sangre o las proteínas contráctiles musculares. Aplicar ampliamente el término "M. B. " Acero desde el principio de los años 50. 20 V.

La aparición de M. b. Como la ciencia formada es habitual a 1953, cuando J. Watson Om y F. Creek OM en Cambridge (Reino Unido) reveló una estructura tridimensional del ácido desoxirribonucleico (ver ácido desoxirribonucleico) (ADN). Esto hizo posible hablar sobre cómo los detalles de esta estructura determinan las funciones biológicas del ADN como portador de materiales de información hereditaria. En principio, el ADN se ha sabido un poco antes sobre este rol (1944) como resultado de las obras de la genética estadounidense OT Avery con los empleados (ver genética molecular), pero no se sabe que la medida en que esta función depende de esta función de La estructura molecular del ADN. Esto solo fue posible después de los laboratorios de UL Bragg (ver Condición de Bragg - Wulf), J. Bernal A, y otros. Se desarrollaron nuevos principios de análisis estructural de rayos X, que proporcionaron el uso de este método para el conocimiento detallado de La estructura espacial de las macromoléculas de proteínas y ácidos nucleicos.

Niveles de una organización molecular. En 1957, KenDrew instaló la estructura tridimensional de Mioglobin A , Y en años subsiguientes, esto fue hecho por M. Peruz contra la hemoglobina A. Se formularon las ideas sobre varios niveles de la organización espacial de la macromolécula. La estructura primaria es la secuencia de unidades individuales (monómeras) en la cadena de la molécula de polímero resultante. Para las proteínas, los monómeros son aminoácidos. , Para ácidos nucleicos - nucleótidos. La molécula de biofolímero lineal, filamentosa como resultado de los enlaces de hidrógeno, tiene la capacidad de caber en cierta manera en el espacio, por ejemplo, en el caso de proteínas, como se mostró L. Poling, para adquirir la forma de la hélice. Esto se denota como una estructura secundaria. Sobre la estructura terciaria dice cuando una molécula que posee estructura secundariaSe pliega además de una forma u otra, llenando el espacio tridimensional. Finalmente, las moléculas con estructura tridimensional pueden entrar en la interacción, ubicadas naturalmente en el espacio entre sí y formando lo que se denota como una estructura cuaternaria; Sus componentes individuales suelen llamarse subunidades.

El ejemplo visual más visual de cómo la estructura tridimensional molecular determina las funciones biológicas de la molécula, sirve como ADN. Posee la estructura de una espiral doble: dos hilos que vienen en la dirección opuesta (anti-paralelo), uno alrededor de otro, formando una doble hélice con una ubicación mutuamente complementaria de la base, es decir, que contra una base determinada de una cadena siempre en otra base de cadena que la mejor manera Proporciona la formación de enlaces de hidrógeno: Adepine (a) forma un par con timina (T), guanina (g) - con citosina (C). Dicha estructura crea condiciones óptimas para las funciones biológicas más importantes del ADN: la multiplicación cuantitativa de la información hereditaria en el proceso de división celular al tiempo que mantiene la inventabilidad cualitativa de este flujo de información genética. Al dividir la célula del hilo de la espiral doble del ADN, que sirve como una matriz, o plantilla, mutá y en cada uno de ellos, se sintetiza un nuevo hilo complementario bajo la acción de las enzimas. Como resultado de esto, se obtienen dos moléculas de hija adecuadamente idénticas (ver célula, MITZ) de una molécula madre de ADN.

Además, en el caso de la hemoglobina, resultó que su función biológica, la capacidad de unir oxígeno de reversible en pulmones y luego darlo a los tejidos, está estrechamente asociado con las peculiaridades de la estructura tridimensional de la hemoglobina y sus cambios en El proceso de implementación del papel fisiológico en efecto. Cuando se produce un vinculación y disociación O 2, se producen cambios espaciales de la conformación de la molécula de hemoglobina, lo que lleva a un cambio en la afinidad de los átomos de hierro contenidos en el oxígeno. Los cambios en el tamaño de la molécula de hemoglobina, que recuerdan los cambios en la cantidad del tórax durante la respiración, se les permite nombrar la hemoglobina "luz molecular".

Una de las características más importantes de los objetos vivos es su capacidad para ajustar finamente todas las manifestaciones de la vida. Mayor contribución M. b. En los descubrimientos científicos, es necesario considerar la divulgación de un nuevo mecanismo regulatorio previamente desconocido, denotado como efecto jerogetero. Consiste en la capacidad de las sustancias de bajo peso molecular, así sucesivamente. Ligands: modifique las funciones biológicas específicas de las macromoléculas, principalmente proteínas catalíticamente activas, enzimas, hemoglobina, proteínas receptoras involucradas en la construcción de membranas biológicas (ver membranas biológicas), en transmisión sináptica (véase sinapsis), etc.

Tres flujo biótico.A la luz de las representaciones de M. b. El conjunto de fenómenos de vida se puede ver como resultado de una combinación de tres flujos: el flujo de la materia, que es su expresión en fenómenos metabólicos, es decir, la asimilación y la disimulación; El flujo de energía que es poder de conducir para todas las manifestaciones de la actividad vital; y el flujo de información que penetra no solo la diversidad del desarrollo y la existencia de cada organismo, sino también una serie continua de generaciones de reemplazo mutuamente. Es la idea del flujo de información realizada en la doctrina del mundo viviente por el desarrollo de M. b., Impone su impresión específica y única en ella.

Los logros más importantes de la biología molecular. Remolino, alcance y profundidad de influencia M. b. Para el éxito en el conocimiento de los problemas indígenas, el estudio de la vida silvestre es bastante comparado, por ejemplo, con la influencia de la teoría cuántica sobre el desarrollo de la física atómica. Dos afecciones relacionadas internamente determinaron este efecto revolucionario. Por un lado, el papel decisivo desempeñó la detección de la posibilidad de estudiar las manifestaciones más importantes de la actividad vital en las condiciones más simples que se aproximan al tipo de experimentos químicos y físicos. Por otro lado, como resultado de la circunstancia especificada, hubo una rápida inclusión de un número significativo de representantes ciencias Exactas - Físicos, químicos, cristalografías y luego matemáticos, en el desarrollo de problemas biológicos. En su totalidad, estas circunstancias han llevado a un ritmo inusualmente rápido de desarrollo M. B., el número y la importancia de su éxito logrado en solo dos décadas. Esta no es una lista completa de estos logros: la divulgación de la estructura y el mecanismo de la función biológica del ADN, todos los tipos de ARN y ribosomas (ver ribosomas) , Divulgación del código genético (ver el código genético) ; Apertura de la transcripción inversa (ver Transcripción) , I.E. Síntesis de ADN en la matriz de ARN; Estudio de los mecanismos de funcionamiento de los pigmentos respiratorios; Apertura de la estructura tridimensional y su papel funcional en la acción de las enzimas (ver enzimas) , Principio de síntesis de matriz y mecanismos de biosíntesis de proteínas; La divulgación de la estructura de virus (ver virus) y los mecanismos de su replicación, primaria y, parcialmente, la estructura espacial de los anticuerpos; Aislamiento de genes individuales. , Síntesis química, y luego síntesis biológica (enzimática) del gen, incluidos los humanos, fuera de la célula (in vitro); Transferencia de genes de un organismo a otro, incluso en células humanas; ir a descifrar rápidamente la estructura química del número creciente de proteínas individuales, principalmente enzimas, así como ácidos nucleicos; Detectando los fenómenos de "auto-ensamblaje" de ciertos objetos biológicos de complejidad cada vez mayor, que van desde moléculas de ácido nucleico y se mueven a enzimas multicomponentes, virus, ribosomas, etc.; Filmando principios alósticos y otros principios básicos para regular las funciones y procesos biológicos.

Reducción e integración. M. b. Es la etapa final de esa dirección en el estudio de los objetos vivos, que se denota como "reduccionismo", es decir, el deseo de reducir las funciones de la vida complejas a los fenómenos que fluyen a nivel de las moléculas y, por lo tanto, accesibles al estudio de la física y los métodos químicos. . Logrado por M. b. Los éxitos indican la efectividad de este enfoque. Al mismo tiempo, es necesario tener en cuenta que en condiciones naturales en la célula, tela, órgano y todo el cuerpo, estamos tratando con sistemas de un grado creciente de complicación. Dichos sistemas se forman a partir de los componentes de nivel inferior por su integración regular en la integridad, adquiriendo una organización estructural y funcional y posee nuevas propiedades. Por lo tanto, como conocimiento de las leyes sobre los patrones disponibles para la divulgación sobre niveles moleculares y contiguos, frente a M. b. Las tareas del conocimiento de los mecanismos de integración como una línea de mayor desarrollo en el estudio de los fenómenos de la vida. El punto de partida aquí sirve como un estudio de las fuerzas de las interacciones intermoleculares: enlaces de hidrógeno, van der Walles, fuerzas electrostáticas, etc., etc. Su totalidad y ubicación espacial, forman lo que se puede designar como "información integradora". Debe verse como una de las partes principales de la información mencionada. En la región de M. b. Un ejemplos de integración pueden ser los fenómenos del auto-ensamblaje de formaciones complejas de la mezcla de sus componentes. Esto incluye, por ejemplo, la formación de proteínas multicomponentes de sus subunidades, la formación de virus de sus partes componentes: proteínas y ácido nucleico, restauración de la estructura de ribosoma original después de separar sus proteínas y componentes nucleicos, etc. El estudio de estos fenómenos Está directamente relacionado con el conocimiento de los fenómenos principales "Reconocimiento» moléculas de biopolímeros. Estamos hablando de descubrir qué combinaciones de aminoácidos, en moléculas de proteínas o nucleótidos, en los ácidos nucleicos, interactúan entre sí en los procesos de la asociación de moléculas individuales para formar complejos de estrictamente específicos, inyectando la composición y estructura especificadas. Esto incluye los procesos de formación de proteínas complejas de sus subunidades; Además, la mutualización selectiva entre moléculas de ácidos nucleicos, como el transporte y la matriz (en este caso, amplió significativamente nuestra divulgación de información del código genético); Finalmente, esta es la formación de muchos tipos de estructuras (por ejemplo, ribosomas, virus, cromosomas), en los que también están involucradas las proteínas y los ácidos nucleicos. La divulgación de los patrones relevantes, el conocimiento del "idioma" subyacente a las interacciones especificadas es una de las áreas más importantes de M. b., Siguiendo a la espera de su desarrollo. Esta área es considerada como perteneciente al número de problemas fundamentales para toda la biosfera.

Tareas de biología molecular. Junto con las tareas importantes de M. b. (Conocimiento de las leyes del "reconocimiento", auto-ensamblaje e integración) La dirección actual de la búsqueda científica del futuro más cercano es el desarrollo de métodos que permiten descifrar la estructura, y luego una organización tridimensional y espacial de alto peso molecular ácidos nucleicos. En este momento, esto se logra en relación con el plan total de la estructura tridimensional del ADN (doble hélice), pero sin el conocimiento exacto de su estructura primaria. Los éxitos rápidos en el desarrollo de métodos analíticos hacen posible esperar el logro de estos objetivos en los próximos años. Aquí, por supuesto, las principales contribuciones provienen de representantes de ciencias relacionadas, principalmente física y química. Todos los métodos más importantes, cuyo uso proporcionó la emergencia y los éxitos de M. b., Fueron propuestos y desarrollados por físicos (ultracentrifugación, análisis estructural de rayos X, microscopía electrónica, resonancia magnética nuclear, etc.). Casi todos los nuevos enfoques experimentales físicos (por ejemplo, el uso de la computadora, el sincrotrón o el freno, la radiación, la tecnología láser, etc.) abren nuevas oportunidades para el estudio en profundidad de los problemas de M. b. Entre las tareas más importantes de una naturaleza práctica, la respuesta a la que se espera de M. b., En primer lugar, existe un problema de los fundamentos moleculares del crecimiento maligno, luego los caminos de advertencia, y quizás superando las enfermedades hereditarias ". Enfermedades moleculares "(ver enfermedades moleculares). De gran importancia será aclarar las bases moleculares de la catálisis biológica, es decir, las acciones de las enzimas. Entre las direcciones modernas más importantes de M. b. El deseo de descifrar los mecanismos moleculares de la acción de las hormonas (ver hormonas) , Las sustancias tóxicas y de las drogas, así como a descubrir los detalles de la estructura molecular y el funcionamiento de dichas estructuras celulares, como membranas biológicas involucradas en la regulación de los procesos de penetración y sustancias de transporte. Objetivos más lejanos M. b. - Conocimiento de la naturaleza de los procesos nerviosos, mecanismos de memoria (ver memoria), etc. Una de las siguientes secciones emergentes de M. b. - T. N. Ingeniería genética, que coloca su tarea, dirigida por el aparato genético (el genoma OM) de los organismos vivos, comenzando con microbios y menores (células individuales) y terminando con una persona (en este último caso, en primer lugar, con el fin de Tratamiento radical de enfermedades hereditarias (ver enfermedades hereditarias) y corrección de defectos genéticos). Acerca de las intervenciones más extensas en la base genética de una persona solo pueden ser parte de un futuro más o menos lejano, ya que surge obstáculos graves tanto a la naturaleza técnica como con la naturaleza de principios. En relación con los microbios, las plantas y posiblemente S.-H. Los animales tales perspectivas son muy alentadores (por ejemplo, obteniendo variedades de plantas cultivadas con un aparato de fijación de nitrógeno del aire y no necesitan fertilizantes). Se basan en el éxito ya logrado: el aislado y la síntesis de genes, la transferencia de genes de un organismo a otro, el uso de cultivos masivos de las células como productores de sustancias económicas o médicas importantes.

Organización de la investigación sobre biología molecular. Desarrollo rápido M. b. Llevó a la aparición de una gran cantidad de centros de investigación especializados. La cantidad de ellos aumenta rápidamente. El más grande: en el Reino Unido, un laboratorio de biología molecular en Cambridge, Real Institute en Londres; En Francia, institutos de biología molecular en París, Marsella, Estrasbur, Instituto Pasteur; En los Estados Unidos - Departamentos de M. B. En Universidades e Institutos en Boston (Harvard University, Massachusetts instituto tecnológico), San Francisco (Berkeley), Los Ángeles (Instituto de Tecnología de California), Nueva York (Rockefeller University), Institutos de Salud en Betsed, etc.; En Alemania - Institutos de Max Planck, universidades en Gottingen y Munich; en Suecia - Instituto Caroline en Estocolmo; En el GDR - Instituto Central de Biología Molecular en Berlín, Institutos en Jena y Galle; En Hungría - Centro Biológico en Szeged. En la URSS, el primer instituto especializado M. B. Fue creado en Moscú en 1957 en la Academia de Ciencias de la URSS (ver ); Luego se formaron: El Instituto de Química Bioorgánica de la Academia de Ciencias de la URSS de la URSS de la URSS en Moscú, el Instituto de Proteínas en Pushchina, Departamento Biológico en el Instituto de Energía Atómica (Moscú), departamentos de M. B. En las instituciones de la rama siberiana de la Academia de Ciencias en Novosibirsk, el laboratorio de interfacultivos de la química bioorgánica de la Universidad Estatal de Moscú, el sector (luego el Instituto) de la Biología Molecular y la Genética de la Academia de Ciencias de la URSS en Kiev; Trabajo significativo en M. b. Conducir al instituto conexiones de alto peso molecular En Leningrado, en varios departamentos y laboratorios de la Academia de Ciencias de la URSS y otros departamentos.

Junto con los centros de investigación individuales, hubo organizaciones una escala más amplia. En Europa occidental, la organización europea de M. B. (Embo), en el que participa más de 10 países. En la URSS, en el Instituto de Biología Molecular en 1966, el Consejo Científico de M. B., que está coordinando y organizando el Centro en esta área de conocimiento. Lanzaron una extensa serie de monografías en las secciones más importantes de M. b., "Escuelas de invierno" en M. b., Conferencias y simposios sobre temas tópicos de M. B se mantienen regularmente. En el futuro, asesoramiento científico sobre M. b. Creado en la AMN de la URSS y en la Academia de Ciencias Republicanas. Desde 1966 hay una revista "Biología Molecular" (6 temas por año).

Por un término relativamente corto en la URSS, se creció un destacamento significativo de investigadores en el campo de M. B; Estos son científicos de mayor generación que cambian parcialmente sus intereses de otras regiones; En la misa principal, estos son numerosos investigadores jóvenes. Entre los principales científicos que adoptaron la participación activa en la formación y el desarrollo de M. b. En la URSS, es posible nombrar como A. A. Baev, A. N. BELOZERSKY, A. E. E. BRAUSTEIN, YU. A. OVCHINNIKOV, A. S. SPIRIN, M. M. Shemyakin, V. Engelgardt. Nuevos logros M. b. Y la genética molecular se facilitará por la decisión del Comité Central de la CPSU y el Consejo de Ministros de la URSS (de mayo de 1974) "sobre las medidas para acelerar el desarrollo de la biología molecular y la genética molecular y el uso de sus logros en el economía nacional."

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