Biología molecular - biología molecular. Reacción en cadena de la polimerasa polimerasa molecular

Biología Molecular / m ə. l.ɛ aJ.ʊ l.ər. / Es una rama de biología, en lo que respecta a la base molecular de la actividad biológica entre las biomoléculas en varios sistemas celulares, incluidas las interacciones entre ADN, ARN, proteínas y su biosíntesis, así como la regulación de estas interacciones. Escribe B. naturaleza En 1961, Astbury describió la biología molecular:

No es tanta técnica como un enfoque, un enfoque desde el punto de vista de las llamadas ciencias fundamentales con la idea principal de encontrar por debajo de las manifestaciones a gran escala de la biología clásica para el plan molecular correspondiente. Se preocupa en particular, con formas Moléculas biológicas y [...] en su mayoría tridimensionales y estructuralmente, lo que no significa, sin embargo, que esto es solo una clarificación de la morfología. Debe explorar al mismo tiempo la génesis y las funciones.

Actitud a otras ciencias biológicas.

Los investigadores en el campo de la biología molecular utilizan métodos específicos de la creciente biología molecular, pero cada vez más combinan con métodos e ideas de genética y bioquímica. Hay una línea no definida entre estas disciplinas. Esto se muestra en el siguiente esquema, que representa un tipo posible de relación entre los campos:

• Bioquímica Es el estudio de productos químicos y procesos vitales en organismos vivos. Los bioquímicos son difíciles de enfocar en los roles, funciones y estructuras de biomoléculas. El estudio de la química para los procesos biológicos y la síntesis del módulo biológicamente activo con ejemplos de bioquímica.
• Genética Es el estudio de la influencia de las diferencias genéticas en los organismos. Esto a menudo puede eliminarse del componente normal (por ejemplo, el gen). El estudio de "mutantes" está organizado por uno o más componentes funcionales con respecto al llamado fenotipo "salvaje" o normal. Las interacciones genéticas (epistasis) a menudo se confunden con las simples interpretaciones de estos estudios "nocaut".
• Biología Molecular Es el estudio de los conceptos básicos moleculares de los procesos de replicación, transcripción, traducción y funcionamiento de las células. El dogma central de la biología molecular, donde el material genético se transcribe en ARN y luego se traduce a la proteína, a pesar de lo extenso, todavía proporciona un buen punto de partida para comprender el campo. La imagen se revisó a la luz de los nuevos roles de ARN emergentes.

Métodos de biología molecular.

Clonación molecular

Uno de los métodos más básicos de biología molecular para estudiar la función de proteína es la clonación molecular. En esta técnica, el ADN codificando una proteína que se densa de interés se clonó con una reacción de la cadena de la polimerasa (PCR) y / o enzimas de restricción en plásmido (vector de expresión). El vector tiene 3 características distintivas: el inicio de la replicación, y el sitio de clonación múltiple (MCS) y el marcador selectivo, como regla general, con resistencia a los antibióticos. El sitio de clonación múltiple anterior es áreas de promotor y transcripciones de iniciación que regulan la expresión del gen clonado. Este plásmido se puede insertar en las células bacterianas o animales. La administración de ADN en células bacterianas se puede hacer transformando con la absorción de ADN descubierto, conjugaciones utilizando contactos intercelulares o mediante transducción utilizando un vector viral. La introducción del ADN en células eucariotas, como las células animales, con medios físicos o químicos, se llama transfección. Hay varios métodos de transfección diferentes disponibles, como fosfato de transfección, electroporación, microinyección y transfección liposomal. El plásmido puede integrarse en el genoma, que conduce a una transfección estable, o puede permanecer independiente del genoma, llamados procesos de transformación transitorios.

Ahora se pueden expresar las proteínas de interés que codifican el ADN, actualmente dentro de la célula y las proteínas. Una variedad de sistemas, como promotores inducibles y factores específicos de señalización celular que ayudarán a expresar el interés de la proteína en niveles altos. Las grandes cantidades de proteínas se pueden extraer de una célula bacteriana o eucariota. La proteína se puede verificar para la actividad enzimática en diferentes situaciones, la proteína puede ser cristalizada, por lo que se puede estudiar su estructura terciaria, o en la industria farmacéutica, se puede estudiar la actividad de nuevos medicamentos contra la proteína.

Reacción en cadena de la polimerasa

Macromoléculas borrando y estudio.

Condiciones del Norte , oeste y oriental Blotting obtiene de lo que originalmente era una broma de biología molecular que jugaba en el término Sarewet Después de la técnica descrita por Edwin Southern para la hibridación de ADN borrada. Patricia Thomas, desarrollador de ARN - Blotting, que fue entonces famoso como northern - Blottling , no realmente use este término.

Sauterniboting

Nombrado en honor de su inventor, el biólogo Edwin Sur, luego Sarew - Blot es un método para estudiar la presencia de una secuencia de ADN específica en una muestra de ADN. Las muestras de ADN antes o después de la enzima de restricción (restriccionesis) las digestiones están separadas por electroforesis en el gel, y luego se transfieren a la membrana usando la transferencia utilizando una acción capilar. La membrana se expone entonces a la sonda de ADN marcada, que tiene una secuencia base para agregar a una secuencia en el ADN de interés. Southern Blotting se usa con menos ampliamente en el laboratorio científico debido a la capacidad de otros métodos, como la PCR, para detectar secuencias específicas de ADN de las muestras de ADN. Sin embargo, estas transferencias aún se utilizan para algunas aplicaciones, como la medición del transgén del número de copias en ratones transgénicos o en la ingeniería del gen de las líneas eliminatorias de células madre embrionarias.

Northern Blotling

Gráfico Blot Northern

East Blotting

Los estudios clínicos y los métodos de tratamiento médico que surgen de la biología molecular están parcialmente cubiertos por la terapia génica. El uso de biología molecular o biología celular molecular de enfoques en medicina ahora se llama medicina molecular. La biología molecular también desempeña un papel importante en la comprensión de la educación, las acciones y las regulaciones de varias partes de las células, que se pueden usar para dirigirse efectivamente a los nuevos medicamentos, el diagnóstico de la enfermedad y entender la fisiología celular.

otras lecturas

• Cohen, SN, Chang, NKD, Boyer, H. & Heling, RB Construcción de plásmidos bacterianos biológicamente funcionales in vitro .

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, pero hoy su papel en la sociedad moderna es muy grande. Una gran cantidad de enfermedades, incluida la manifestación en el nivel genético, requiere 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 llevan a cabo, por ejemplo, sobre la base de PCR (reacción en cadena de la polimerasa), lo 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.

El biólogo molecular es investigador en el campo de la medicina, la misión de la que consiste, no mucho, en la salvación de la humanidad de enfermedades peligrosas. Entre tales enfermedades, por ejemplo, la oncología, hoy se ha convertido en una de las principales causas de mortalidad en el mundo, solo un poco inferior al líder: enfermedades cardiovasculares. Los nuevos métodos para el diagnóstico precoz de la oncología del cáncer, la prevención y el tratamiento del cáncer son la prioridad de la medicina moderna. Los biólogos moleculares en el campo de la oncología están desarrollando anticuerpos y proteínas recombinantes (diseñadas genéticamente) para el diagnóstico temprano o la administración dirigida de medicamentos en el cuerpo. Los especialistas de esta esfera utilizan los logros más avanzados de la ciencia y la tecnología para crear nuevos organismos y sustancias orgánicas para poder usarlas en la investigación y las actividades clínicas. Entre los métodos que utilizan biólogos moleculares, clonación, transfección, infección, reacción en cadena de polimerasa, genes de secuenciación y otros. Una de las empresas interesadas en biólogos moleculares en Rusia, Praimbiomed LLC. La organización está involucrada en la producción de anticuerpos para diagnosticar enfermedades oncológicas. Dichos anticuerpos se utilizan principalmente para determinar el tipo de tumor, su origen y su maligno, es decir, la capacidad de metástasis (propagación a otras partes del cuerpo). Los anticuerpos se aplican a las secciones delgadas del tejido en estudio, después de lo cual se unen a las células con ciertas proteínas: marcadores, que están presentes en células tumorales, pero están ausentes en saludable y viceversa. Dependiendo de los resultados del estudio, se designa un tratamiento adicional. Entre los clientes preimbiomados no solo son médicos, sino también a las instituciones científicas, ya que se pueden usar anticuerpos para resolver problemas de investigación. En tales casos, se pueden hacer anticuerpos únicos, capaces de comunicarse con la proteína en estudio, bajo una tarea específica en un pedido especial. Otro área prometedora de la investigación de la empresa está dirigida (objetivo) la entrega de medicamentos en el cuerpo. En este caso, los anticuerpos se utilizan como transporte: con sus medicamentos de ayuda se entregan directamente a los órganos afectados. Por lo tanto, el tratamiento se vuelve más eficiente y tiene menos consecuencias negativas para el cuerpo que, por ejemplo, la quimioterapia, que afecta no solo al cáncer, sino también a otras células. Se espera que la profesión de un biólogo molecular en las próximas décadas sea cada vez más popular: con un aumento en la esperanza de vida promedio de una persona, el número de enfermedades oncológicas aumentará. El diagnóstico precoz de tumores y los métodos innovadores de tratamiento con la ayuda de sustancias obtenidas por los biólogos moleculares salvarán la vida y mejorarán su calidad a una gran cantidad de personas.

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 formaciones biológicas del nivel celular y a continuación: 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.

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. inextricablemente vinculado con la genética molecular, que sigue haciendo una parte importante

Una característica distintiva de 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.

Los logros más importantes de la 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, la divulgación del código genético; 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.; Filmando principios alósticos y otros principios básicos para regular las funciones y procesos biológicos.

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, tóxicos y las drogas, así como a descubrir las partes de la estructura molecular y el funcionamiento de tales estructuras celulares como membranas biológicas involucradas en la regulación de los procesos de penetración y vehículos 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: un estudio de la aparición de variedades de células en el curso del desarrollo individual de organismos y especialización celular.

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