Lo que está estudiando la biología molecular. Artículo, tareas y objetivos de biología 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 fue biología Molecular broma que jugó 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 .

1. Introducción.

El objeto, tareas y métodos de biología molecular y genética. El valor de la genética "clásica" y la genética de los microorganismos en la formación de biología molecular y ingeniería genética. El concepto de gen en la genética "clásica" y molecular, su evolución. Contribución de la metodología de la ingeniería genética en el desarrollo de la genética molecular. Valor aplicado de la ingeniería genética para la biotecnología.

2. Base molecular de la herencia.

El concepto de la célula, su composición macromolecular. La naturaleza del material genético. La historia de la evidencia de la función de ADN genético.

2.1. Varios tipos de ácidos nucleicos. Funciones biológicas de ácidos nucleicos. Estructura química, estructura espacial y propiedades físicas de los ácidos nucleicos. Características de la estructura de material genético PRO, y eucariotas. Pares complementarios de bases de Wastson-Scream. Codigo genetico. Historia de descifrar código genético. Las propiedades principales del código: triplete, código sin comas, degeneración. Características del diccionario de código, familia de codones, codones semánticos y "sin sentido". Moléculas de anillo de ADN y el concepto de ADN de superpioplimal. Topoisómeros ADN y sus tipos. Mecanismos de acción topoisomerasa. DNA Girase Bacteria.

2.2. Transcripción de ADN. ARN POLYMERASE A UN AURICULADO, SU SABUNIA Y SU ESTRUCTURA TRES-DIMENSIONAL. Una variedad de factores de Sigma. Promotor de genes de haz de procerios, sus elementos estructurales. Etapas del ciclo de transcripción. Iniciación, educación del "complejo abierto", alargamiento y terminación de la transcripción. Atenuación de la transcripción. Regulación de la expresión del operón de triptófano. "Ribopers". Mecanismos de terminación de transcripción. Regulación negativa y positiva de la transcripción. Opero de lactosa. Regulación de la transcripción en el desarrollo del fago lambda. Los principios de reconocimiento de las proteínas reguladoras de ADN (proteína SAR y fagos del represor lambda). Características de la transcripción en Eukaryota. Procesamiento de ARN en eucariotas. TIGING, SPLASING Y POLIADENILACIÓN DE TRANSCRIPTOS. Mecanismos de pellaje. El papel de los pequeños factores de ARN nuclear y proteínas. Splasado alternativo, ejemplos.

2.3. Transmisión, Sus etapas, función de ribosoma. Localización de ribosomas en la célula. Tipos procariotas y eucariotas de ribosomas; Ribosomas de 70 y 80s. Morfología Ribosoma. División para las subparticulos (subunidades). Encuadernación dependiente de codones de aminoacilo-trna en el ciclo de alargamiento. Código-interacción anti-chodon. Participación del factor EF1 EF1 (EF-TU) en la unión de aminoacilo-trna con ribosoma. Factor de alargamiento EF1B (EF-TS), su función, secuencia de reacciones con su participación. Los antibióticos que afectan la etapa de la unión dependiente de codones de aminoacilo-trna con ribosoma. Anibióticos de aminoglicosidato (estreptomicina, neomicina, kanamicina, gentamicina, etc.), el mecanismo de su acción. Tetracicles como inhibidores de unión de aminoacil-trad con ribosoma. Iniciación de la traducción. Las principales etapas del proceso de iniciación. Iniciación de la traducción en ProkaryOTM: Factores de iniciación, codones iniciador, 3 ¢ RNA-ARN ARN-ribosomal Subcourse y secuencia de cadena-dalarno en ARNm. Iniciación de la traducción de EUCARIOT: Factores de iniciación, codones iniciador, 5 ¢ -Franslateados y iniciación "final" dependiente de CEP. Iniciación "interna" independiente de CEP en Eukaryotes. Transpeptidación. Inhibidores de la transpeptidación: cloranfenicol, lincomicina, amizetina, estreptogramas, anisomicina. Translocación. Participación del factor de alargamiento EF2 (EF-G) y GTF. Inhibidores de la translocación: ácido fusídico, vyomicina, sus mecanismos de acción. Terminación de la transmisión. Codones terminados. Factores de proteínas para la terminación de procariotas y eucariotas; Dos clases de factores de terminación y mecanismos de su acción. Regulación de la traducción en prokaryotes.

2.4. Replicación de ADN y su control genético. Polimenas involucradas en la replicación, característica de su actividad enzimática. Precisión de la reproducción del ADN. El papel de las interacciones estéricas entre pares de bases de ADN en virtud de la replicación. Polimerasa I, II y III E. coli. Polimerasa subunidad III. Enchufe la replicación, los hilos de "líderes" y "retrasos" cuando se replica. Fragmentos de la provisión. El complejo de proteínas en el tenedor de replicación. Regulación de la iniciación de la replicación en E. Soli. Terminación de la replicación por bacterias. Características de la regulación de la replicación del plásmido. Replicación y replicación bidireccional por el tipo de anillo de rodadura.

2.5. Recombinación, Sus tipos y modelos. Recombinación general o homóloga. DNA Double Gaps, iniciando la recombinación. El papel de la recombinación en la reparación postsolicativa de las brechas bidimensionales. La estructura de la colina en el modelo de recombinación. Enzimología de la recombinación general en E. coli. RecBCD complejo. Proteína reca. El papel de la digitación para garantizar la síntesis de ADN durante el daño del ADN que interrumpe la replicación. Recombinación en eukarot. Enzimas de recombinación en eukarot. Recombinación específica del sitio. Diferencias en mecanismos moleculares de recombinación general y específica del sitio. Clasificación de recombinasa. Tipos de reordenamientos cromosómicos realizados en la recombinación específica del sitio. Rol regulatorio de la recombinación específica del sitio en bacterias. Diseño de cromosomas de eucariotas multicelulares utilizando la recombinación específica del sitio del fago.

2.6. Reparación de ADN. Clasificación de tipos de reparación. Reparación directa de dímeros tímínicos y guanina metilada. Cortar los terrenos. Glicosilasa. Mecanismo de reparación de nucleótidos no paralizados (reparación del desajuste). Seleccione la hilo de ADN refurrugado. SOS-Reparation. Las propiedades del ADN de Polymeraz involucradas en las reparaciones SOS en Prokaryotm y Eucaryotes. La idea de "mutaciones adaptativas" por bacterias. Reparación de huecos bidimensionales: recombinación post-solicitiva homóloga y combinando los extremos no homólogos de la molécula de ADN. La relación de replicación, procesos de recombinación y reparación.

3. Proceso de mutación.

El papel de los mutantes bioquímicos en la formación de la teoría de un gen es una enzima. Clasificación de mutaciones. Mutaciones puntuales y reestructuración cromosómica, el mecanismo de su educación. Mutagénesis espontánea e inducida. Clasificación de mutágenos. Mecanismo molecular de la mutagénesis. La relación de la mutagénesis y la reparación. Identificación y selección de mutantes. Supresión: intragenica, intergenga y fenotípica.

4. Elementos genéticos extcomicios.

Plásmidos, su estructura y clasificación. Factor final F, su estructura y su ciclo de vida. El papel del factor F en la movilización de la transferencia cromosómica. La formación de donantes de tipo HFF y F ". El mecanismo de conjugación. Los bacteriófagos, su estructura y el ciclo de vida. Bacteriófagos alejados y moderados. Lisoches y transducción. Transducción general y específica. Migración de elementos genéticos: transposones y son secuencias, su papel en Intercambio genético. ADN -Transpondeders en los genomas del proerootismo y el eucariota. es-secuencia de bacterias, su estructura. es-secuencia como un componente del factor F, que determina la capacidad de transmitir material genético en conjugación. Transposones de Bacterias y organismos eucarióticos. Mecanismos directos de no relación y replicación de transposición. Vea la transferencia horizontal del transposon y su papel en las reasentamiento estructural (recombinación ectópica) y en la evolución del genoma.

5. Estudio de la estructura y función del gen.

Elementos de análisis genético. Prueba de complementación CIS-TRS. Mapeo genético usando conjugación, transducción y transformación. Edificio mapas genéticos. Mapeo genético fino. Análisis físico de la estructura del gen. Análisis heteroduesx. Análisis de restricción. Métodos de secuenciación. Reacción en cadena de la polimerasa. Detección de la función del gen.

6. Regulación de la expresión génica. OPOO Y Concepto Regular. Control en el nivel de inicio de la transcripción. Promotor, operador y proteínas regulatorias. Control positivo y negativo de la expresión génica. Control a nivel de terminación de transcripción. OPEROS CONTROLADOS CONTROLADOS CATIBOLIT: Modelos de operones de lactosa, galactosa, arabina y maltosa. OPERONOS CONTROLADOS DE ATENUADOR: un modelo de intento de opeaker. Regulación multivalente de la expresión génica. Sistemas de regulación global. Respuesta regulatoria al estrés. Control de postal. Transducción de Sigal. Regulación con la participación de ARN: ARN pequeño, ARN sensorial.

7. Fundamentos de la ingeniería genética. Enzimas de restricción y modificaciones. Selección y clonación de genes. Vectores de clonación molecular. Principios para el diseño de ADN recombinante y su introducción a las células receptores. Aspectos aplicados de la ingeniería genética.

pero). Literatura principal:

1. Watson J., Tuz J., ADN recombinante: curso corto. - M.: Mir, 1986.

2. Genes. - M.: Paz. 1987.

3. Biología molecular: estructura y biosíntesis de ácidos nucleicos. / Ed. . - M. Mayor SHK. 1990.

4. - Biotecnología molecular. M. 2002.

5. Spin Ribosomas y biosíntesis de proteínas. - M.: Escuela Superior, 1986.

b). Literatura adicional:

1. Genoma de Hesin. - M.: Ciencia. 1984.

2. Ingeniería genética de Rybchin. - SPB.: SPBSTU. 1999.

3. Genes de Patrushev. - M.: Ciencia, 2000.

4. Microbiología moderna. Prokaryotes (en 2 tt.). - M.: Mir, 2005.

5. M. Singer, P. Berg. Genes y genomas. - M.: Mir, 1998.

6. Bocadillos de ingeniería. - Novosibirsk: del SIB. Univ., 2004.

7. Stepanov Biology. Estructura y función de las proteínas. - M.: V. Sh., 1996.

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.

Educación vocacional básica

El interés refleja la distribución de especialistas con un cierto nivel de educación en el mercado laboral. Las especializaciones clave para el desarrollo de la profesión están marcadas en verde.

Habilidades y destrezas

• Capacidad para manejar reactivos, muestras, necesita poder trabajar con objetos pequeños
• Habilidades laborales con gran cantidad de información.
• Capacidad para trabajar los brazos.

Intereses y preferencias

• Deseo reconocer algo nuevo.
• La capacidad de trabajar en modo multitarea (es necesario monitorear el curso de varias reacciones y procesos al mismo tiempo)
• Precisión
• Responsabilidad (es imposible dejar el trabajo "para mañana", ya que las muestras pueden ser estropeadas)
• Escrupulusía
• Buen trabajo
• Atentividad (necesitas seguir microprocesiones)

Profesión en personas

Maria Shitova

Daria Samoilova

Alexey Grachev

La biología molecular en el campo de la oncología es una dirección profesional en perspectiva, ya que la lucha contra el cáncer es una de las prioridades de la medicina mundial.

Los biólogos moleculares están en demanda en muchas áreas en relación con el desarrollo activo de las empresas científicas, biotecnológicas e innovadoras. Hasta la fecha, existe un pequeño déficit de especialistas, especialmente aquellos que tienen cierta experiencia en la especialidad. Hasta ahora, un gran número de graduados continúa saliendo para trabajar en el extranjero. Ahora, las posibilidades de trabajo efectivo en el campo de la biotecnología en Rusia están comenzando a aparecer, pero es demasiado pronto para hablar sobre la masa.

El funcionamiento de un biólogo molecular previene la participación activa de un especialista en actividades científicas, que se convierte en un mecanismo para el avance profesional. El desarrollo en la profesión es posible a través de la participación en proyectos científicos y conferencias, es posible a través del desarrollo de áreas de conocimiento adyacentes. Además, también hay un desarrollo académico de un investigador junior a través de un investigador principal a un empleado científico líder, profesor y / o jefe del departamento / laboratorio.

entrevista

Sergei Pirogov: participante de los preparativos para la biología de la biología organizada por "Elefante y jirafa" en 2012
Ganador de la Universiada Internacional sobre Biología.
Ganador de Lomonosov Olimpiad
El ganador de la etapa regional de la Olimpiada de Biología All-Russia en 2012
Aprende a la Universidad Estatal de Moscú. M.v. Lomonosov en la Facultad Biológica: El Departamento de Biología Molecular, en el 6º Curso. Funciona en el laboratorio de genética bioquímica de animales del Instituto de Genética Molecular.

- Seryozha, si los lectores tienen preguntas, podrán preguntarles?

Sí, por supuesto, puede hacer preguntas al menos de inmediato. En este campo:

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- Comencemos con la escuela, ¿parecías no ser una escuela de superco?

Estudié en una escuela escolar muy débil de Moscú, una escuela tan promedio. Es cierto, tuvimos un maestro maravilloso en MHC, gracias a los cuales tuvimos una gran orientación nominal "histórica" \u200b\u200bde la escuela.

- ¿Qué pasa con la biología?

Tuvimos una antigua biología de ancianos, una mujer sorda y afilada, a quien todos temían. Pero el amor por su tema no agregó. Desde mi infancia, me apasionaron la biología, desde cinco años. Leí todo yo mismo, principalmente aficionado a la anatomía y la zoología. Así que los sujetos escolares existían en paralelo con mis propios intereses. Todos cambiaron los Juegos Olímpicos.

- Dime mas acerca.

En el grado 7, participé por primera vez en la etapa municipal (por supuesto, casi en todos los sujetos, porque era el único estudiante a quien los maestros tenían los motivos para enviar). Y se convirtió en el ganador de la biología. Entonces la escuela reaccionó a él como un hecho divertido, pero no demasiado interesante.

- ¿Te ayudó en la escuela?

Recuerdo que a pesar del brillante estudio, a menudo se obtuvo del maestro de la biología de los cuartos con los soldados como "en la figura del corte de la bombilla de la raíz debe pintarse marrón, y no gris". Todo esto fue bastante deprimente. En el 8º grado, nuevamente fui a los Juegos Olímpicos, pero por alguna razón no me envié en la biología. Pero se convirtió en el ganador y el premio para otras asignaturas.

- ¿Qué estaba en el grado 9?

En el grado 9 no fue a la etapa del distrito. Allí, anoté inesperadamente a los débiles, el punto límite, que resultó ser un pasaje a la etapa regional. Tenía una poderosa fuerza motivadora, conciencia de cuánto resulta que no sé cuántas personas, todo esto sabe (cuántas personas en la escala del país, incluso tenía miedo de imaginar).

- Dime cómo estabas preparando.

La lección independiente intensiva, las redadas en las librerías y miles de tareas del año pasado han sido un efecto curativo. Anoté uno de los puntos más grandes para la teoría (que también fue completamente repentinamente para mí), fue a la etapa práctica ... y le falló. En ese momento, todavía no sabía sobre la existencia de una etapa práctica.

- ¿Te afectó la Olimpiada?

Mi vida ha cambiado radicalmente. Aprendí sobre muchos otros Juegos Olímpicos, especialmente amados a Sko. Posteriormente, muchos mostraron buenos resultados, algunos ganaron, gracias a Lomonosov, recibieron el derecho de ingresar sin exámenes. En paralelo, gané los Juegos Olímpicos sobre la historia del arte, a la que estaba inreventamente respirando y así sucesivamente. Es cierto, no era amigable con tours prácticos. En el grado 11, todavía llegué a la etapa final, pero la fortuna no era favorable y esta vez no tuve tiempo para llenar la matriz de las respuestas en la etapa teórica. Pero se le permitió no preocuparse mucho por lo práctico.

- ¿Te conociste con muchos olimpódicos?

Sí, todavía creo que tenía mucha suerte con el círculo de mis compañeros, bastante ampliado mis horizontes. Otro lado de los Juegos Olímpicos, además de la motivación, estudiar de manera más armoniosa, el sujeto fue conocido con los Olimpiados. Ya en ese momento noté que la comunicación horizontal a veces es más útil que la vertical, con los maestros en los cargos.

- ¿Cómo entraste en la universidad? Elige la facultad?

Después del grado 11, entré en el biofak MSU. La mayoría de mis compañeros, los camarados tomaron una decisión a favor del FBB, pero entonces el papel prioritario se desempeñó por el hecho de que no me convertí en el ganador de Osteros. Así que necesitaría tomar el examen interno en matemáticas, y en ella, especialmente la escuela, la más alta que amaba mucho más, no era fuerte. Y en la escuela hubo una preparación muy débil (ni siquiera nos preparamos para casi todo). En términos de interés, entonces supongo que, en última instancia, puede llegar a cualquier resultado, independientemente del lugar de recepción. Posteriormente, resultó que hay muchos graduados del FBI que se movían en biología preferiblemente húmeda, y viceversa, muchas bioinformáticas buenas comenzaron con los amantes. Aunque en ese momento me pareció que el contingente no era un ejemplo de un FBBSH más débil. En esto, ciertamente me equivocé.

¿Sabías?

interesante

¿Sabías?

interesante

En el campamento de elefantes y la jirafa hay cambios en la bioquímica y la biología molecular, donde los escolares con maestros experimentados de la Universidad Estatal de Moscú son experimentos, y también se están preparando para las Olimpiadas.

© Entrevista Prew Denis Rakes. Fotos amablemente proporcionadas Sergey Piroggers.

El desarrollo de la bioquímica, la biofísica, la genética, la citercémica, muchas secciones de microbiología y virología en aproximadamente el comienzo de los años 40 del siglo XX. Llevó de cerca el estudio de los fenómenos de la vida a nivel molecular. Los éxitos logrados por estas ciencias al mismo tiempo desde diferentes lados llevaron a la conciencia del hecho de que fue a nivel molecular que los principales sistemas de gestión de la función del cuerpo y que el mayor progreso de estas ciencias dependerá de la divulgación. funciones biológicas Moléculas que constituyen el cuerpo de organismos, su participación en la síntesis y la caries, transformaciones mutuas y la reproducción de compuestos en la célula, así como la energía y el intercambio de información. Así que en la unión de estas disciplinas biológicas con química y física hubo una industria completamente nueva: biología molecular.

En contraste con la bioquímica, la atención de la biología molecular moderna se concentra principalmente en el estudio de la estructura y la función de las clases más importantes de los biopolímeros: proteínas y ácidos nucleicos, lo primero que determinan la posibilidad de reacciones de intercambio de flujo y el segundo - Biosíntesis de proteínas específicas. Por lo tanto, está claro que es imposible llevar a cabo una distinción clara entre la biología molecular y la bioquímica, las secciones correspondientes de la genética, la microbiología y la virología.

El surgimiento de la biología molecular estaba estrechamente relacionada con el desarrollo de nuevos métodos de investigación, que ya se han dicho en los capítulos relevantes. Junto con el desarrollo de la microscopía electrónica y otros métodos de tecnología microscópica, los métodos de fraccionamiento de elementos celulares desarrollados en los años 50 se desempeñaron un papel importante. Se basaron en métodos avanzados de centrifugación diferencial (A. Claud, 1954). Para entonces, ya había métodos bastante confiables para la asignación y fraccionamiento de los biopolímeros. Esto incluye, en particular, propuesto por A. Tizelius (1937; Premio Nobel, 1948) Método de fraccionamiento de proteínas utilizando electroforesis, métodos para el lavado y los ácidos nucleicos purificadores (E. Key, A. Downs, M. Sevag, A. Mirsky , y otros.). En paralelo, en muchos laboratorios del mundo, se desarrollaron varios métodos de análisis cromatográfico (A. Martin y R. Sing, 1941; Premio Nobel, 1952), posteriormente mejoró significativamente.

Un servicio invaluable en la decodificación de la estructura de los biopolímeros fue jugado por análisis estructural de rayos X. Los principios básicos del análisis estructural de rayos X se desarrollaron en el Royal College de la Universidad de Londres bajo el liderazgo de W. BREGGA por un grupo de investigadores, que incluyó a J. Bernal, A. Londsdale, W. Astbury, J. Robertson , etc.

Se observaron los estudios del profesor de la Universidad Estatal de Moscú A. R. Kizel en la bioquímica de Protoplasma (1925 - 1929), que se anotaron la importancia más importante para la formación posterior de la biología molecular. El kizel infligió un golpe a una representación firmemente arraigada, que se basa en cualquier protoplasma de un cuerpo especial de proteínas, como determinar todas sus características estructurales y funcionales más importantes. Mostró que las placas son una proteína que se encuentra solo en Mixomycetes, y luego en una cierta etapa de desarrollo, y que no existe un componente permanente: no existe una única proteína esquelética en protoplasma. Por lo tanto, el estudio del problema de la estructura del protoplasma y el papel funcional de las proteínas llegaron al camino correcto y recibió espacio para su desarrollo. La investigación de Kizel ganó el reconocimiento mundial al estimular el estudio de la química de los componentes de la célula.

El término "biología molecular" por primera vez utilizado por el cristalógrafo inglés del profesor de la Universidad de W. Astbury, probablemente apareció a principios de los años 40 (hasta 1945). Los estudios de difracción de rayos X fundamentales de las proteínas y los DNA realizados por Astbury en la década de 1930 sirvieron como base para la decodificación exitosa posterior estructura secundaria Estos biopolímeros. En 1963, J. Bernal escribió: "El monumento será establecido por toda la biología molecular, la ciencia que llamó y realmente fundó" *, en la literatura, este término apareció por primera vez, quizás en 1946 en el Artículo W. Astbury "Progreso del análisis estructural de rayos X de los compuestos orgánicos y fibrilares" publicado en la revista inglesa "Nature" **. En su conferencia de Greenwaite, Astbury (1950) se observó: "Me complace que ahora el término biología molecular ya se usa bastante ampliamente, aunque no es posible que lo sugiera por primera vez. Me gustó y yo estaba tratando de distribuirlo por mucho tiempo." ***. Ya en 1950, Astbury estaba claro que la biología molecular es del caso principalmente con la estructura y la conformación de las macromoléculas, cuyo estudio es crucial para comprender el funcionamiento de los organismos vivos.

* (Biogr. MEM. Fellows Roy. SOC, 1963, V. 9, 29.)

** (W. T. ASTBURY. Progreso del análisis de rayos X de estructuras orgánicas y de fibra.- Naturaleza,. 1946, v. 157, 121.)

*** (W. T. ASTBURY. Aventuras en biología molecular. Thomas Springfield, 1952, p. 3.)

En frente de la biología molecular, estaban de pie, de hecho, las mismas tareas que frente a toda la biología en su conjunto, el conocimiento de la esencia de la vida y sus fenómenos básicos, en particular, como la herencia y la variabilidad. La biología molecular moderna está destinada principalmente a descifrar la estructura y la función de los genes, caminos y mecanismos para implementar información genética de organismos en diferentes etapas de ontogénesis y en diferentes etapas de su lectura. Está diseñado para abrir los mecanismos sutiles para regular la actividad de los genes y la diferenciación celular, para descubrir la naturaleza de la mutagénesis y las bases moleculares del proceso evolutivo.

Establecimiento del papel genético de los ácidos nucleicos.

Para la formación de biología molecular, los siguientes descubrimientos tuvieron el mayor valor. En 1944, los investigadores estadounidenses O. EVERI, K. Mac-Lodoz (Premio Nobel, 1923) y M. Mac-Picture mostraron que la molécula de ADN aislada de la neumocococis posee la actividad de transformación. Después de la hidrólisis de estos ADN, la desoxirribonucleasa, su actividad transformadora desapareció completamente. Por lo tanto, era convincente de que era ADN con funciones genéticas en la célula, y no una proteína.

Por el bien de la imparcialidad, se debe tener en cuenta que el fenómeno de la transformación bacteriana se detectó significativamente antes que la apertura de la imagen de siempre, Mac-leod y la imagen MAC. En 1928, F. Griffith publicó un artículo en el que dijo que después de agregar a células neumocócicas incansables (no reguladas) de la tensión virulenta capsulada, la mezcla de células resultantes se vuelve destructiva para los ratones. Además, las células vivas infectadas con esta mezcla de animales infectados con esta mezcla ya eran virulentos y poseían una cápsula de polisacárido. Por lo tanto, en este experimento, se demostró que bajo la influencia de algunos componentes de las células muertas de células neumococos, una forma no caesada de bacterias se convierte en una forma virulenta formadora de cápsulas. 16 años después, Evere, Mac-CEO y Mac-Powered reemplazados en esta experiencia mataron a células enteras de neumococos su ácido desoxirribonucleico y mostró que es ADN que tiene una actividad de transformación (ver también el Capítulo 7 y 25). El valor de este descubrimiento es difícil de sobreestimar. Estimuló el estudio de los ácidos nucleicos en muchos laboratorios del mundo y obligados a concentrar la atención de los científicos en el ADN.

Junto con el descubrimiento de la historia, Mac-LODA y la imagen MAC, a principios de los años 50, un número bastante grande de datos directos e indirectos ya se ha acumulado que los ácidos nucleicos desempeñan un papel excepcional en la vida y llevan una función genética. Esto, en particular, también indicó la naturaleza de la localización del ADN en la célula y los datos de R. VENDRELLI (1948) que el contenido de ADN en la celda está estrictamente constante y se correlaciona con el grado de fluidez: en las células genuales haploides. de ADN medio menos que en el diploide somático. A favor del papel genético del ADN, su pronunciada estabilidad metabólica también se testificó. A principios de los años 50, muchos hechos diversos han acumulado que la mayoría de los factores mutagénicos conocidos actúan principalmente sobre los ácidos nucleicos y, en particular, en el ADN (R. Childikiss, 1949; Efrussi-Taylor, 1951; E. Friz, 1957, etc.).

De particular importancia en el establecimiento del papel genético de los ácidos nucleicos fue el estudio de varios fagos y virus. En 1933, D. Schlesinger encontró ADN en el bacteriófago de los palitos intestinales. Desde la asignación de W. WENNI (1935, Premio Nobel, 1946), el virus mosaico de tabaco (VTM) en el estado cristalino comenzó nueva fase En el estudio de los virus vegetales. En 1937 - 1938 Los empleados de la estación agrícola de Rotamwed (Inglaterra) F. Bouden y N. Piri mostraron que muchos virus vegetales asignados por ellos no son globulinos, sino que son ribonucleótidos y contienen ácido nucleico como un componente obligatorio. A principios de los años 40, se publicaron el trabajo de la ciudad de Scramma (1940), PA Agatova (1941), Miller y Wenley (1941), lo que indica que la notable modificación química del componente de proteínas no conduce A la pérdida de la infecciosa VTM. Esto indicó que el componente de proteínas no podría ser portador de las propiedades hereditarias del virus, ya que muchos microbiólogos continuaron siendo considerados. La evidencia compensible a favor del papel genético del ácido nucleico (ARN) en virus vegetales se obtuvo en 1956 por el Scramm en Tubingen (Alemania) y X. Frankel-constante en California (EE. UU.). Estos investigadores se asignaron casi simultáneamente del ARN de VTM y mostraron que era él, y no una proteína, tiene una infecciosa: como resultado de la infección de las plantas de tabaco de este ARN, se han formado y la reproducción de partículas virales normales. Esto significaba que el ARN contiene información para la síntesis y el ensamblaje de todos los componentes virales, incluida una proteína viral. En 1968, I. G. Atabekov encontró que la proteína desempeña un papel importante en la infección misma de las plantas: la naturaleza de la proteína determina el rango de plantas huésped.

En 1957, Frankel Const, por primera vez, realizó la reconstrucción del WTM de los componentes de sus componentes: ARN y proteínas. Junto con las partículas normales, recibió "híbridos" mezclados, en los que el ARN era de una cepa y la proteína de otra. La herencia de tales híbridos estaba completamente determinada por ARN, y la descendencia de virus pertenecía a esa tensión cuyo ARN se usaba para obtener las partículas mixtas iniciales. Los experimentos posteriores A. Girra, Shuster y Schramma (1958) y Vitman (1960 - 1966) mostraron que la modificación química del componente nucleico de VTM conduce a la aparición de varios mutantes de este virus.

En 1970, D. Baltimore y Tehin descubrieron que la transferencia de información genética puede ocurrir no solo del ADN a ARN, sino por el contrario. Se encontraron en algunos virus que contienen ARN oncogénicos (oncornavirus) una enzima especial, la llamada transcriptasa inversa, que es capaz de complementaria a los circuitos de ARN para sintetizar el ADN. Este mayor descubrimiento hizo posible entender el mecanismo de etiquetado en el genoma de la información genética de los virus que contienen ARN y observar la naturaleza de su acción oncogénica de una manera nueva.

Apertura de ácidos nucleicos y el estudio de sus propiedades.

El término ácido nucleico fue introducido por el bioquímico alemán R. Altman en 1889, después de que estos compuestos se abrieron en 1869 por el médico suizo F. Misher. Misher extrajo las células de la PU diluidas con ácido clorhídrico durante varias semanas y recibieron material nuclear casi puro en el resto. Este material consideró la característica "sustancia de los núcleos celulares y lo llamó nucleasa. En términos de sus propiedades, la nucleina difería bruscamente de las proteínas: fue más agrio, no contenía azufre, pero era mucho de fósforo, estaba bien Soluble en álcalis, pero no se disolvió en ácidos diluidos.

Los resultados de sus observaciones sobre el desasher de los núcleos enviaron a F. Goppe Zapeler a publicar en la revista. La sustancia descrita fue tan inusual (en ese momento, solo la lecitina se conocía a partir de todos los compuestos que contienen fósforo biológico) que Goppe-Zayler no creía que los experimentos de Dister, le devolvían el manuscrito e instruyeron a sus empleados N. Poelosh y N. Lubavin Para comprobar sus conclusiones sobre otro material. El trabajo de desasher "en la composición química de las células de los aletas" se publicó en dos años después (1871). Al mismo tiempo, se publicaron el trabajo del Zapeler Hoppe y su personal sobre la composición de las células de la PU, eritrocitos de aves, serpientes y otras células. En los próximos tres años, el nucleino se ha aislado de las células animales y la levadura.

En su trabajo, Disher señaló que un estudio detallado de diferentes nucleicinas podría llevar al establecimiento de diferencias entre ellos, anticipando así la idea de la especificidad de los ácidos nucleicos. Explorando la leche de color salmón, descubrió que el nucleino está en ellos en forma de sal y se asocia con la proteína principal, que llamó a Protamot.

En 1879, A. Kossel comenzó a estudiar A. Kossel en el laboratorio Labpe-Zapeler. En 1881, asignó hipoxantina desde el nucleina, pero en ese momento aún dudaba el origen de esta base y creía que la hipoxantina podría ser un producto de la degradación de proteínas. En 1891, entre los productos de la hidrólisis de Nucleein, Kossel descubrió adenina, guanina, ácido fosfórico y otra sustancia con propiedades de azúcar. Para la investigación sobre la química de los ácidos nucleicos Kososhel en 1910, se otorgó el Premio Nobel.

Los éxitos adicionales en descifrar la estructura de los ácidos nucleicos están relacionados con los estudios de P. Levin y los empleados (1911 - 1934). En 1911, P. Levin y V. Zhakobs identificaron los componentes de carbohidratos de la adenosina y la guanosina; Encontraron que D-Ribose ingresa a estos nucleósidos. En 1930, Levin mostró que un componente de carbohidratos de desoxirribonucleósido es 2-DEOXY-D-RIBOSE. Se hizo conocido por su trabajo que los ácidos nucleicos se construyen a partir de los nucleótidos, es decir, los nucleósidos fosforilados. Levin creía que el tipo principal de comunicación en los ácidos nucleicos (ARN) es de 2 ", 5" de comunicación delfosfodieter. Esta representación resultó ser errónea. Gracias a las obras de la química inglesa A. Todd (Premio Nobel, 1957) y sus empleados, así como los bioquímicos ingleses R. Markham y J. Smith a principios de los 50 se hizo conocido que el tipo principal de comunicación en ARN es 3 ", 5" - comunicación de fosfodieter.

Levin mostró que los diferentes ácidos nucleicos pueden diferir por la naturaleza del componente de carbohidratos: algunos de ellos contienen desoxirribosa de azúcar y otros - Ribosa. Además, estos dos tipos de ácidos nucleicos difirieron por la naturaleza de una de las bases: en ácidos nucleicos de tipo pentoosular contenía uracilo, y en los ácidos nucleicos de tipo desoxentótico. El ácido nucleico desoxipenómico (de acuerdo con la terminología moderna, el ácido desoxirribonucleico - ADN) generalmente se aísla fácilmente en grandes cantidades del timo (glándula de aceite) de terneros. Por lo tanto, obtuvo el nombre del ácido timonucleico. La fuente de ácido nucleico del tipo pentoosular (ARN) sirvió principalmente de levadura y trigo patentino. Este tipo a menudo se llamaba ácido nucleico de levadura.

A principios de los años 30, la presentación estaba bastante firmemente enraizada, como si se caracterizaba el ácido nucleico del tipo de levadura, y el ácido timonucleico es característico solo de los núcleos de células animales. Dos tipos de ácidos nucleicos: ARN y ADN, en ese momento se llamaron con ácidos nucleicos vegetales y animales en consecuencia. Sin embargo, como se han demostrado estudios anteriores, A. N. BELOZERSKY, tal división de ácidos nucleicos es injustificado. En 1934, Belozersky descubrió primero el ácido de Thimonucleic en células a base de hierbas: Asignó las plantas de semillero de guía e identificó la característica de la base de Timin-Pyrimidine. Luego descubrió Timin y otras plantas (semillas de soja, frijoles). En 1936, A. N. BELOZERSKY Y I. I. Dubrovskaya asignó el ADN preparativo de las plántulas soviéticas Castana. Además, una serie de obras realizadas en los años 40 en Inglaterra D. Davidson con empleados mostró convincentemente que el ácido nucleico de la planta (ARN) está contenido en muchas células animales.

El uso generalizado del Rosenbeck (1924) de la reacción citocémica al ADN y la reacción de ARN (1924) (1944) en el ARN se desarrolló bastante rápido e inequívocamente resolver la cuestión de la localización preferencial de estos ácidos nucleicos en la célula. Resultó que el ADN se concentra en el kernel, mientras que el ARN se concentra principalmente en el citoplasma. Más tarde se encontró que el ARN se contiene tanto en el citoplasma como en el núcleo, y además se revelaron el ADN citoplásmico.

En cuanto a la cuestión de la estructura primaria de los ácidos nucleicos, a mediados de los años 40, la presentación de P. Levin se estableció firmemente en la ciencia, según la cual todos los ácidos nucleicos están construidos por un tipo y consisten en el mismo llamado tetranucleótido bloques. Cada uno de estos bloques, según Levin, contiene cuatro nucleótidos diferentes. La teoría tetranucleótida de la estructura de los ácidos nucleicos privó en gran medida a estos biopolímeros de especificidad. Por lo tanto, no es sorprendente que todos los detalles de los vínculos vinculados en ese momento solo con proteínas, cuya naturaleza de los monómeros sean mucho más diversos (20 aminoácidos).

La primera infracción en la teoría de la estructura de tetranucleótidos de los ácidos nucleicos se rompió a través de datos analíticos del químico inglés J. Gullanda (1945 - 1947). Al determinar la composición de los ácidos nucleicos en la base de nitrógeno, no recibió una relación base equimolar, ya que debería ser de acuerdo con la teoría de Levin. La teoría final de la tetranucleótida de la estructura de los ácidos nucleicos se derrumbó como resultado de la investigación de E. Chargaff y sus empleados (1949 - 1951). Para la separación de bases batidas del ADN como resultado de su hidrólisis ácida, Chargaff utilizó cromatografía en papel. Cada una de estas bases se definió con precisión espectrofotométricamente. Charguff notó desviaciones significativas de la relación equimolar de las bases en el ADN de varios orígenes y, por primera vez, definitivamente declaró que el ADN tiene una especificidad de especies pronunciada. Por lo tanto, se terminó con concepto de hegemonía sobre la especificidad de las proteínas en una jaula viva. Analizar el ADN de varios orígenes, Chargaf descubrió y formuló los patrones únicos de la composición de ADN, incluidos en la ciencia llamada Chargaff Reglas. Según estas reglas, en todo el ADN, independientemente de su origen, la cantidad de adenina es igual a la cantidad de timina (A \u003d T), la cantidad de guanina es igual a la cantidad de citosina (r \u003d c), la cantidad de Las purinas son iguales a la cantidad de pirimidinas (g + a \u003d c + t), las bases con grupos de 6 amino son iguales a la cantidad de bases con 6-ceto-mutuo (A + C \u003d R + T). Al mismo tiempo, a pesar de tales correspondencias cuantitativas estrictas, el ADN de diferentes especies difiere en términos de la relación A + T: G + C. En algún ADN, el número de guanina y citosina prevalece por encima de la cantidad de adenina y timín (estos chargaff de ADN llamados ADN Hz-Tipo); Otros DNA contienen adenina y timina más que guanina y citosina (estos ADN fueron nombrados ADN a ATN). Los datos de ADN obtenidos por Chargaff desempeñaron un papel excepcional en la biología molecular. Era ellos que se basaban en la apertura de la estructura del ADN realizado en 1953. J. Watson y F. Screech.

En 1938, W. Astbury y F. Bell, con análisis estructural de rayos X, mostró que el plano de las bases en ADN debe ser perpendicular al eje largo de la molécula y le recordó la pila de placas entre sí. A medida que la técnica del análisis estructural de rayos X se mejora en 1952 - 1953. La información se ha acumulado, lo que permitió juzgar la longitud de las conexiones individuales y las esquinas de inclinación. Esto hizo posible que la mayor probabilidad de presentar la naturaleza de la orientación de los anillos de los residuos pentosulares en el hueso de sucrofosfato de la molécula de ADN. En 1952, S. Farberg sugirió dos modelos de ADN especulativos, que representaban una molécula plegada o torcida. Al menos, se propuso el modelo especulativo de la estructura del ADN en 1953 L. Polingom (laureado del Premio Nobel, 1954) y R. Corey. En este modelo, los circuitos de ADN de tres remolinos formaron una espiral larga, cuya varilla estaba representada por grupos de fosfato, y la base estaba ubicada fuera de ella. Para 1953, M. Wilkins y R. Franklin recibieron pinturas de rayos X más claras de ADN. Su análisis mostró la inconsistencia completa de los modelos Ferberg, Poling y Corey. Usando los datos de Chargaff, comparando diferentes combinaciones de modelos moleculares de monómeros individuales y datos de análisis de rayos X, J. Watson y F. Creek en 1953 llegaron a la conclusión de que la molécula de ADN debe ser una espiral más barata. Las reglas de Chargaff han limitado considerablemente el número de combinaciones de bases ordenadas posibles en el modelo de ADN propuesto; Sugirieron Watson y el grito que en la molécula de ADN debe ser un apareamiento específico de las bases, adenina con la timina y la guanina con una citosina. En otras palabras, la adenina en un circuito de ADN siempre corresponde estrictamente a Timin en otra cadena, y la guanina en una cadena corresponde necesariamente a la citosina en otra. Por lo tanto, Watson y Creek formularon por primera vez la importancia excepcional del principio de la estructura complementaria del ADN, según la cual una cadena de ADN complementa la otra, es decir, la secuencia de bases de una cadena determina de manera única la secuencia base en otra (complementaria) cadena. Se hizo obvio que ya en la estructura del ADN, se establece el potencial de su reproducción precisa. Este modelo de la estructura del ADN es actualmente reconocido. Para decodificar la estructura de los gritos de ADN, Watson y Wilkins en 1962, se otorgó el Premio Nobel.

Cabe señalar que la idea del mecanismo de reproducción precisa de las macromoléculas y la transferencia de información hereditaria se originó en nuestro país. En 1927, N, K. Koltsov sugirió que durante la reproducción de células hay una reproducción de moléculas por reproducción autocatalítica precisa de las moléculas de la madre existente. Es cierto, en ese momento, los anillos dotaron esta propiedad de la molécula de ADN, pero las moléculas de la naturaleza de la proteína, cuyo valor funcional no se conocía entonces. Sin embargo, el pensamiento en la reproducción autocatalítica de las macromoléculas y el mecanismo de transmisión de las propiedades hereditarias fue profético: se convirtió en la idea principal de la biología molecular moderna.

A. N. BELOZERSKY, A. S. SPIRIN, G. N. ZAITSEVA, B. F. VANYUSUS, S. O. URYSON, A. S. Antonov y otras investigaciones a largo plazo (1957-1974) Composición de ADN diverso diferentes organismos Confirmó completamente los patrones descubiertos por Chargaff, y la correspondencia completa con el modelo molecular de la estructura del ADN propuesto por Watson y Llor. Estos estudios han demostrado que el ADN de diferentes bacterias, champiñones, algas, actinomicetos, plantas más altas, invertebrados y vertebrados tiene la especificidad de la composición. En particular, las diferencias bruscamente en la composición (contenido de AT-AT-AUMPLES) se expresan en microorganismos, convirtiéndose en un signo taxonómico importante. En las plantas y animales más altos, las variaciones de especies en ADN se expresan significativamente más débiles. Pero esto no significa que el ADN sea menos específico. Además de la composición de los terrenos, la especificidad se determina en gran medida por su secuencia en cadenas de ADN.

Junto con las bases convencionales, se encontraron bases nitrogenadas adicionales en la composición del ADN y el ARN. Por lo tanto, en la composición del ADN de plantas y animales, blanco (1950) encontró 5-metilcitozin, y D. Dunn y J. Smith (1958) descubiertos en un ADN Adenina metilada. Durante mucho tiempo, la metilcitozin se consideró una característica distintiva del material genético de los organismos superiores. En 1968, A. N. Belozersky, B. F. Vanyushin y N. A. Kokurin descubrieron que también podía reunirse en bacterias ADN.

En 1964, M. Gold y J. Hurvitz abrieron una nueva clase de enzimas que realizan la modificación natural del ADN, su metilación. Después de eso, el descubrimiento estaba claro que el menor (contenido en pequeñas cantidades) de la base ya surge en la cadena de polinucleótido terminado de ADN como resultado de una metilación específica de citosina y residuos de adenina en secuencias especiales. En particular, según B. F. Vanyushina, ya. I. Burnava y A. N. Belozersky (1969) La metilización de la adenina en el ADN de la palanca intestinal puede ocurrir en los codones terminales. Según A. N. Belozersky y los empleados (1968 - 1970), así como M. Meselson (EE. UU.) Y V. Arberry (Suiza) (1965 - 1969), la metilación le da a los rasgos individuales únicos de ADN y en combinación con la acción de la parte específica de núcleos. del mecanismo complejo que controla la síntesis del ADN en la celda. En otras palabras, la naturaleza de la metilación de uno u otro ADN predetermina la cuestión de si puede multiplicarse en esta celda.

Casi al mismo tiempo, comenzó la asignación y el estudio intensivo de la ADN metilas y la restricción de endonucleasas; En 1969 - 1975 Algunas de estas enzimas (X. Boyer, X. Smith, K. Smith), se establecen secuencias de nucleótidos reconocidas en ADN. En la hidrólisis de DIFERENTE ADN, la enzima restrictante está espaciando fragmentos bastante grandes con los mismos extremos "pegajosos". Esto hace posible no solo analizar la estructura de los genes, como se hace en virus pequeños (D. Natans, S. Adler, 1973 - 1975), pero también diseñar varios genomas. Con la apertura de estas enzimas de restricción específicas, la ingeniería genética se ha convertido en una realidad tangible. Incorporado en pequeños genes de ADN de plásmido de varios origen ya se introducen fácilmente en varias células. Por lo tanto, un nuevo tipo de plásmido biológicamente activo, que da resistencia a algunos antibióticos (C. cohen, 1973), fue introducido por genes ribosómicos de ranas y Drosophila en los plásmidos de los palitos intestinales (J. Morrow, 1974; X. Boyer, D. Hogens, R. Devis, 1974 - 1975). Por lo tanto, los caminos reales están abiertos para obtener organismos fundamentalmente nuevos al administrar y incrustar en su grupo genético una variedad de genes. Este descubrimiento se puede dirigir al beneficio de toda la humanidad.

En 1952, White y S. Cohen encontraron que el ADN de fagos T-incluso contiene una base inusual: la excitusis de 5 oximetil. Más tarde, E. Wolkina y R. SINSHEIMER (1954) y Cohen (1956) (1954) y Cohen (1956) comenzaron a que los residuos de la emoción de oximetil se pueden glucosidar total o parcialmente, como resultado de lo cual resulta la molécula de ADN de fago. Estar protegido de la acción hidrolítica de las nucleasas.

A principios de los años 50, D. Dunna y J. Smith (Inglaterra), S. vychlohof (EE. UU.) Y A. Vacra (Alemania) se sabía que muchos análogos artificiales de los terrenos pueden incluirse en el ADN, a veces a un 50% de horario. Como regla general, estas sustituciones conducen a errores en la replicación, la transcripción del ADN y la transmisión y la aparición de mutantes. Por lo tanto, J. MARMOUR (1962) encontró que en el ADN de algunos fagos, en lugar de la timina, contiene oximetiluracilo. En 1963, I. Takahashi y J. Marmour descubrieron que el ADN de uno de los fagos en lugar de Timin contiene uracilo. Por lo tanto, otro principio se derrumbó en qué ácidos nucleicos se separaron previamente. Desde el trabajo de P. Levin, se creía que la característica distintiva del ADN es Timin, y ARN - uracilo. Se quedó claro que este signo no siempre es confiable, y la principal diferencia en la naturaleza química de los dos tipos de ácidos nucleicos, como parece hoy, sirve solo el carácter del componente de carbohidratos.

Al estudiar los fagos, se abrieron muchos signos inusuales de ácidos nucleicos orgánicos. Desde 1953, se creía que todos los DNA están malabares con moléculas lineales, y el ARN solo se extrae. Esta disposición se sacudió sustancialmente en 1961, cuando R. SINSHEIMER encontró que el fago ADN φ x 174 está representado por una molécula de anillo de un solo flujo. Es cierto, luego resultó que en este formulario, este ADN existe solo en la partícula de fagos vegetales, y la forma replicativa del ADN de este fago también está engañando. Además, resultó muy inesperado que ARN algunos virus pueden ser trampa. Este nuevo tipo de organización de ARN macromolecular se descubrió en 1962 por P. Homatosome, I. TAMM y otros investigadores en algunos virus animales y un virus tumoral de plantas. Recientemente, V. I. AGOL y A. A. Bogdanov (1970) encontraron que, además de las moléculas de ARN lineales, también hay moléculas cerradas o cíclicas. En particular, el ARN de malabarismo cíclico es detectado por ellos, en particular, en el virus de encefalomeelocarditis. Gracias a las obras de X. Devo, L. Tokino, T. I. Tikhonenko, E. I. BUDOVSKY y otros (1960 - 1974) se convirtieron en las principales características de la Organización (Puesta) de material genético en bacteriófagos.

A fines de los años 50, el científico estadounidense P. Doti encontró que durante el calentamiento, se produce la desnaturalización del ADN, acompañada por un desglose de los enlaces de hidrógeno entre los pares de la base y la discrepancia entre cadenas complementarias. Este proceso es el carácter de la transición de la fase por el tipo de "enredo en espiral" y le recuerda a la fusión de los cristales. Por lo tanto, el proceso de ADN de ADN de desnaturalización térmica ha llamado fusión de ADN. Con enfriamiento lento, se produce las renaturcotas de las moléculas, es decir, la reunificación de las mitades complementarias.

El principio de renaturalización en 1960 fue utilizado por J. Marmur y K. Shildkraut para determinar el grado de "hibridabilidad" de ADN de diferentes microorganismos. Posteriormente, E. Bolton y B. Mac-Picture mejoraron esta técnica, proponiendo el método de los llamados altavoces de ADN AGAR. Este método fue insustituible para estudiar el grado de homología de la secuencia de nucleótidos de DIFERENTE ADN y la aclaración del parentesco genético de diferentes organismos. ADN de desnaturalización de DTO abre en combinación con la cromatografía J. Mandela y A. Hershey (1960) descrita en la albúmina metilada y la centrifugación en el gradiente de densidad (el método se desarrolló en 1957 M. Meselson, F. y D. Vingogradov) es ampliamente utilizado para la separación, descarga y análisis de cadenas de ADN complementarias individuales, por ejemplo, V. Shibalski (EE. UU.) Usando estas técnicas para separar el fago de ADN Lambda, que se muestran en 1967-1969, que son genéticamente activas son las cadenas de fago, y no Uno, como se consideró (S. Spigelman, 1961). Cabe señalar que, por primera vez, la idea de la importancia genética de ambas cadenas de ADN Lambda Faga se expresó en la URSS S. E. Bresler (1961).

* (Para el trabajo sobre la genética de las bacterias y los virus A. Hershi, junto con M. Delbryuk y S. Luria, fueron otorgados en 1969 del Premio Nobel.)

Para comprender la organización y la actividad funcional del genoma, la definición de una secuencia de nucleótidos de ADN es de suma importancia. La búsqueda de métodos de esta definición se realiza en muchos laboratorios del mundo. En los EE. UU., M. BIR con empleados desde el final de los años 50, tratando de establecer una secuencia de ADN con microscopía electrónica, pero hasta ahora sin éxito. A principios de los años 50, las primeras obras de SINSHEIMER, CHARGAFF y otros investigadores en la degradación enzimática del ADN se sabían que se distribuyen diferentes nucleótidos en la molécula de ADN, aunque es de forma indeleica, pero desigual. Según el químico inglés K. Barton (1961), las pirimidinas (más del 70%) se centran principalmente en la forma de los bloques correspondientes. A. L. Mazin y B. F. Vanyushin (1968 - 1969) encontraron que diferentes DNA tienen diferentes grados de posibilidad de pirimidina y que en el ADN de los organismos animales, aumenta significativamente como el más bajo a mayor. Por lo tanto, la evolución de los organismos se refleja en la estructura de sus genomas. Es por eso que para comprender el proceso evolutivo en su conjunto, un estudio comparativo de la estructura de los ácidos nucleicos es de particular importancia. Análisis de la estructura de polímeros biológicamente importantes y, en primer lugar, el ADN es extremadamente importante para resolver muchos problemas privados de filogenética y taxonomía.

Es interesante observar que el fisiólogo inglés E. Lankester, quien estudió las hemoglobinas de los moluscos, exactamente hace 100 años, anticipando las ideas de la biología molecular, escribió: "Las diferencias químicas en varios tipos y géneros de animales y plantas son tan importantes. Para aclarar la historia de su origen, así como las diferencias en su forma. Si pudiéramos establecer claramente diferencias en la organización molecular y en el funcionamiento de los organismos, podríamos comprender significativamente mejor el origen y la evolución de diferentes organismos que sobre la base. de observaciones morfológicas "*. La importancia de los estudios bioquímicos para los sistemáticos enfatizó a V. L. Komarov, quien escribió eso "en el corazón de todos incluso puramente signos morfológicos, sobre la base de los cuales clasificamos e instalamos especies, son diferencias bioquímicas precoz "**.

* (E. R. Lankester. Uber Das Vorcommen von Hemoglobin en Den Muskeln Der Mollusken und die Verbreitung Desselben en Den Lebrendigen Organismen.- "Pfluger" S Fur Die Gesamme Physiol., 1871, BD 4, 319.)

** (V. L. KOMAROV. Seleccionado CIT., T. 1. M.-l., Publicación de la Academia de Ciencias de la URSS, 1945, p. 331.)

A. V. Blagoveshchensky y S. Ivanov aún en los años 20 tomaron los primeros pasos en nuestro país para aclarar algunos temas de evolución y sistemática de organismos basados \u200b\u200ben un análisis comparativo de su composición bioquímica (ver cap. 2). Análisis comparativo Las estructuras de proteínas y ácidos nucleicos se están volviendo cada vez más tangibles para la sistemática (ver Capítulo 21). Este método de biología molecular permite no solo aclarar la posición de las especies individuales en el sistema, sino que también obliga a los principios de la clasificación de los organismos de una manera nueva, y a veces para revisar todo el sistema en su conjunto, como sucedió, por Ejemplo, con sistemática de microorganismos. Sin lugar a dudas, en el futuro, el análisis de la estructura del genoma ocupará un lugar central en el demonio de los organismos.

Una gran importancia para la formación de biología molecular fue una decodificación de la replicación de ADN y los mecanismos de transcripción (ver Capítulo 24).

Proteína de biosíntesis

Un cambio importante para resolver el problema de la biosíntesis de proteínas se asocia con el éxito en el estudio de los ácidos nucleicos. En 1941, T. Kasperson (Suecia) y en 1942, J. Herman, llamó la atención sobre el hecho de que en los tejidos con la síntesis de proteínas activa, una cantidad aumentada de ARN contiene una mayor cantidad de ARN. Llegaron a la conclusión de que los ácidos ribonucleicos desempeñan un papel decisivo en la síntesis de proteínas. En 1953, E. Gale y D. Fox, como si recibiera evidencia directa de la participación directa de ARN en la biosíntesis de la proteína: de acuerdo con sus datos, la ribonucleasa suprimió significativamente la inclusión de los aminoácidos en los lisados \u200b\u200bde células bacterianas. Se obtuvieron V. Alfrei, M. Delhi y A. Mirsky (1953) en homogeneos hepáticos. Más tarde, E. Gale se negó a darles la idea correcta sobre el papel de ARN más destacado en la síntesis de proteínas, creyendo erróneamente que la activación de la síntesis de proteínas en el sistema libre de células fue influenciada por alguna otra sustancia de naturaleza desconocida. En 1954, P. Prince, D. Litlfield, R. B. Hesin-Lurie y otros descubrieron que la inclusión más activa de los aminoácidos ocurre en ricas fracciones de ARN de partículas subcelulares: micros. P. Firmar y E. Keller (1953 - 1954) encontró que la inclusión de aminoácidos se intensificaba notablemente en presencia de la fracción sobrenadante en las condiciones de la regeneración de ATP. P. Sichevitz (1952) y M. Chogland (1956) se aislaron de la fracción de proteína sobrenadante (fracción de pH 5), que fue responsable de la fuerte estimulación de la inclusión de aminoácidos en microscoms. Junto con las proteínas en el sobrenadante, se descubrió una clase especial de ARN de bajo peso molecular, que ahora se llaman ARN de transporte (TRNA). En 1958, el Chogland y la selección, así como P. Berg, R. Svit y F. Allen y muchos otros investigadores encontraron que se necesitaba su enzima especial, ATP y ARNt específicos para activar cada aminoácido. Se quedó claro que el ARNt se realizó únicamente por la función de los adaptadores, es decir, los dispositivos que se encuentran en la matriz nucleica (IRNK) el lugar del aminoácido correspondiente en la molécula de proteínas formadoras. Estos estudios han confirmado completamente la hipótesis del adaptador F. Creek (1957), que contempló la existencia de adaptadores de polinucleótidos en la célula, necesarios para la disposición correcta de los residuos de aminoácidos de la proteína sintetizada en la matriz nucleica. Ya un montón de más tarde, científico francés F. Shapvil (1962) en el laboratorio F. Lipman (Premio Nobel, 1953) en los Estados Unidos, muy ingenioso e inequívocamente mostró que la ubicación del aminoácido en la molécula de proteína sintetizadora está completamente determinada por El ARNt específico, al que está unido. El adaptador Cryótesis del Cry se desarrolló en las obras de un Chogland y una selección.

Para 1958, se conocieron las siguientes etapas principales de la síntesis de proteínas: 1) activación de aminoácidos con una enzima específica de "pH 5 de la fracción" en presencia de ATP para formar aminoacialatelative; 2) la fijación del aminoácido activado a un ARNt específico con la liberación de monofosfato de adenosina (AMP); 3) Combinación de aminoacil-trNt (ARNt, cargado con aminoácido) con microsomas y la inclusión de aminoácidos en la proteína de liberación de ARNT. Chogland (1958) señaló que en la última etapa de la síntesis de proteínas, GugoSintrifosfate (GTF) es necesaria.

Transporte ARN y síntesis genética.

Después de detectar el ARNt, se inició la búsqueda activa de su fraccionamiento y determinación de la secuencia de nucleótidos. Bioquímico estadounidense R. Holly logró las mayores ventajas. En 1965, estableció la estructura de Alanin ARNt de la levadura. Con la ayuda de la ribonucleasa (Guanilla RNA-AZA y la ARN-AZA pancreática), el Holly dividió la molécula de ácido nucleico en varios fragmentos, determinado en cada uno de ellos una secuencia de nucleótidos y luego reconstruyó la secuencia de toda la molécula de ARNt de alanina. Esta ruta de análisis de la secuencia de nucleótidos se nombró método de bloqueo. El mérito de Holly consistió principalmente en el hecho de que aprendió a dividir la molécula de ARN no solo en trozos pequeños, como muchos lo hicieron, sino también en grandes fragmentos (cuartos y mitades). Esto le dio la oportunidad de ensamblar adecuadamente piezas pequeñas individuales juntas y, por lo tanto, recrear la secuencia de nucleótidos completa de toda la molécula de ARNt (Premio Nobel, 1968).

Esta recepción fue adoptada de inmediato en muchos laboratorios del mundo. En los próximos dos años en la URSS y en el extranjero, se descifró una estructura primaria de varios ARNt. A. A. BAEV (1967) y los empleados primero establecieron una secuencia de nucleótidos en la válvula de levadura. Hasta la fecha, ya se ha estudiado más de una docena de TRNA individual diferente. Se establece un tipo de registro en la determinación de la secuencia de nucleótidos en Cambridge F. Senger y Brownley. Estos investigadores han desarrollado un método increíblemente elegante para separar los oligonucleótidos e instaló la secuencia del llamado ARN de 5 S (ribosomal) de las células de los palitos intestinales (1968). Este ARN consta de 120 residuos de nucleótidos y, a diferencia de TRNA, no contiene bases menores adicionales, lo que facilita significativamente el análisis de la secuencia de nucleótidos, sirviendo los puntos de referencia únicos de los fragmentos individuales de la molécula. Actualmente, gracias al uso del método Senger y Browni, el trabajo se promueve con éxito para estudiar la secuencia de ARN ribosómico largo y un ARN viral en el laboratorio de J. Ebel (Francia) y otros investigadores.

A. A. A. A. BAEV y los empleados (1967) encontraron que el TRNA de valor de Valina con desempolvado en la mitad restaura su estructura macromolecular en solución y, a pesar del defecto en la estructura primaria, tiene la actividad funcional de la molécula inicial (nativa). Este enfoque es la reconstrucción de las macromoléculas cortadas después de eliminar ciertos fragmentos, resultó ser muy prometedora. Ahora se usa ahora para averiguar el papel funcional de las secciones individuales de ciertos ARNt.

En los últimos años, se ha logrado un gran éxito en la obtención de preparaciones cristalinas de ARNT individuales. Ahora, en varios laboratorios en los Estados Unidos e Inglaterra lograban cristalizar a muchos ARNT. Esto hizo posible investigar el ARNt opuesto al análisis estructural de rayos X. En 1970, R. Side presentó las primeras radiografías y modelos tridimensionales de varios ARNt, creados por él en la Universidad de Wisconsin. Estos modelos ayudan a determinar la localización de sitios individuales funcionalmente activos en ARNt y comprender los principios básicos del funcionamiento de estas moléculas.

La importancia más importante para la divulgación del mecanismo de síntesis de proteínas y resolver el problema de la especificidad de este proceso fue descifrar la naturaleza del código genético (ver Capítulo 24), que, sin exagerar, puede considerarse como la principal conquista de SIGLO DE CIENCIA NATURAL XX.

La divulgación de R. Holly de la estructura primaria de ARNt dio un impulso a las obras de la ciudad del Corán * (EE. UU.) Sobre la síntesis de oligonucleótidos y los envió al camino de la síntesis de una determinada estructura biológica: la molécula de ADN codificando el ARNT alanico. Los primeros pasos de la síntesis química de oligonucleótidos cortos se realizaron hace casi 15 años terminó en 1970. Por primera vez por la iniciativa del gen. El Corán y su personal primero a partir de nucleótidos individuales se sintetizaron mediante productos químicos mediante fragmentos cortos con una longitud de 8-12 residuos de nucleótidos. Estos fragmentos con una secuencia de nucleótidos dados han formado piezas complementarias alegres espontáneamente con superposición en nucleótidos de 4 a 5. Luego, estas piezas terminadas en el orden deseado conectan alternativamente un extremo al extremo utilizando la enzima ADN Ligase. Por lo tanto, en contraste con la replicación de las moléculas de ADN, de acuerdo con A. Cornberg ** (ver Capítulo 24), el Corán logró volver a crear una molécula de ADN libre de jarras naturales de acuerdo con un programa predeterminado de acuerdo con la secuencia de ARNT descritas. por Holly. De manera similar, el trabajo está en marcha en la síntesis de otros genes (M. N. Kolosov, 3. A. Shabarova, D. G. Knorre, 1970 - 1975).

* (Para la investigación del código genético, la ciudad de Corán y M. Nirereberg fue galardonada en 1968, el Premio Nobel.)

** (Para la apertura de la polimerasa y la síntesis de ADN A. Kornberg, y para la síntesis de RNA S. Ochoa en 1959 se le otorgó el Premio Nobel.)

Microsomas, ribosomas, transmisión

A mediados de los años 50 se creía que el centro de la síntesis de proteínas en la célula es microsomas. El término microsoma se introdujo por primera vez en 1949 por A. Claude para designar la fracción de gránulos pequeños. Más tarde, resultó que toda la fracción de un microson, que consiste en membranas y gránulos, fue responsable de la síntesis de proteínas, pero solo las pequeñas partículas de ribonucleopotoides. Estas partículas en 1958 se llamaban R. ROBERTS RIBOSOMES.

Los estudios clásicos de ribosomas bacterianos se llevaron a cabo por A. Tisier y J. Watson en 1958 - 1959. Los ribosomas bacterianos eran algo más pequeños que las plantas y los animales. J. Littleton (1960), M. Clark (1964) y E. N. Sveta (1966) mostró que los ribosomas de cloroplastos de plantas más altas y mitocondrias pertenecen al tipo bacteriano. A. Tisier y otros (1958) encontraron que los ribosomas están disociados por dos subunidades desiguales que contienen una molécula de ARN. A finales de los años 50 se creía que cada molécula de ARN ribosomal consta de varios fragmentos cortos. Sin embargo, A. S. S. SPIRIN En 1960 mostró por primera vez que el ARN en las subvitulaciones se representa mediante una molécula continua. D. Waller (1960), dividiendo las proteínas ribosómicas que usan electroforesis en el gel de almidón, encontró que son muy heterogéneos. Al principio, muchos dudaron los datos de Waller, ya que parecía que la proteína ribosoma debe ser estrictamente homogénea como, por ejemplo, proteína VTM. Actualmente, como resultado de la investigación de D. Waller, R. Tratu, P. Traub y otros bioquímicos se sabía que más de 50 completamente diferentes en la estructura de las proteínas se convirtieron en parte de las partículas ribosomales. A. S. S. Spirina En 1963, fue posible por primera vez desplegar subconseñamientos ribosómicos y demostrar que los ribosomas se retorcen el eje de ribonucleoprote, que en ciertas condiciones se puede implementar. En 1967 - 1968 M. Nomura ha reconstruido completamente una subpartigina biológicamente activa del ARN ribosómico y la proteína e incluso recibió tales ribosomas en los que la proteína y el ARN pertenecían a diferentes microorganismos.

Hasta hoy, el papel del ARN ribosomal no está claro. Se supone que es la matriz específica única, en la que, en la formación de una partícula ribosómica, encuentra un lugar estrictamente definido cada una de las muchas proteínas ribosómicas (A. S. S. SPIRIN, 1968).

A. Rich (1962) descubrió agregados de varios ribosomas interconectados por el hilo IRNN. Estos complejos fueron llamados polismos. La detección de políticas permitió a Rich y Watson (1963) expresar el supuesto de que la síntesis de la cadena de polipéptidos se produce en el ribosoma, que se está moviendo a lo largo de la cadena IRNK. A medida que se promueven los ribosomas a lo largo de la cadena IRNN en la partícula, se realiza la información y la formación de la cadena de polipéptidos de proteína, y los nuevos ribosomas se unen alternativamente al final de lectura liberado del IRNK. Desde estos richa y Watson, siguió que el valor de la célula en la célula consiste en la producción en masa de proteínas al leer constantemente la matriz en varios ribosomas a la vez.

Como resultado de la investigación M. Nirenberg, S. Ochua, F. Lipman, Korana y otros en 1963 - 1970. Se sabía que, junto con IRNA, Ribosomas, ATP y aminoacil-ARNt, en el proceso de transmisión, participa en un gran número de factores diversos, y el proceso de transmisión en sí puede dividirse condicionalmente en tres etapas: la iniciación, en realidad se transmite y la terminación.

La iniciación de la traducción significa la síntesis del primer enlace peptídico en el complejo ribosoma: la matriz polinucleótido - aminoacyl-trading. No hay aminoacil-trna, sino formilmetionil-trna, tiene tal actividad inicial. Esta sustancia fue asignada por primera vez en 1964 por F. Senger y K. Marker. S. Barencher y K. Marker (1966) mostraron que la función iniciador del formilmetionil-trna se debió a su mayor afinidad por el centro peptida del ribosoma. Para comenzar a emitir, algunos factores de iniciación de proteínas también son extremadamente importantes, que se destacaron en los laboratorios de S. Ochoa, F. GRO y otros centros de investigación. Después de la formación de la primera conexión peptídica en el ribosoma, la transmisión en sí misma comienza, es decir, la adición secuencial del residuo de aminoacilo al extremo c del polipéptido. Muchos detalles del proceso de transmisión fueron estudiados por K. Monroe y J. Bishop (Inglaterra), I. Rykhlik y F. Shorm (República Checa), F. Lipman, M. Baretcher, V. Gilbert (EE. UU.) Y otros investigadores. En 1968, A. S. S. SPIRIN, para explicar el mecanismo de trabajo del ribosoma, propuso la hipótesis original. El mecanismo de accionamiento que proporciona todos los movimientos espaciales de ARNN y IRNN durante la transmisión es la apertura periódica y el cierre de las fundiciones ribosomas. El final de la transmisión está codificado en la matriz más legible que contiene codones de terminación. Como se mostró S. BRENNER (1965 - 1967), tales codones son UAA, UAG y UGA Draplets. M. Capinchi (1967) también reveló factores especiales de terminación de proteínas. A. S. S. Spirin y L. P. GAVRILOVA describieron la llamada síntesis "no fermentada" de proteínas en ribosomas (1972 - 1975) sin la participación de factores de proteínas. Este descubrimiento es importante para comprender el origen y la evolución de la biosíntesis de la proteína.

Regulación de la actividad de genes y proteínas.

Después del problema de la especificidad de la síntesis de proteínas en primer lugar en la biología molecular, el problema de la regulación de la síntesis de proteínas, o, es la misma, la regulación de la actividad de los genes.

La no uniformidad funcional de las células y las represalias asociadas con ella y la activación de los genes han atraído durante mucho tiempo la atención de los genetistas, pero hasta hace poco, el mecanismo real para controlar la actividad genética permaneció desconocida.

Los primeros intentos de explicar la actividad regulatoria de los genes se asociaron con el estudio de las proteínas histonianas. Más stadman del cónyuge * a principios de los años 40 del siglo XX. Expresaron la idea de que eran histones los que podrían desempeñar un papel importante en este fenómeno. En el futuro, recibieron los primeros datos claros sobre las diferencias en la naturaleza química de las proteínas de histonas. Actualmente, el número de hechos que testiman esta hipótesis, cada año creciendo cada vez más.

* (E. STEDMAN, E. STEDMAN. Las proteínas básicas de los núcleos celulares. Phylosoph. Trans. Roy. SOC. LONDRES, 1951, v. 235, 565 - 595.)

Al mismo tiempo, un número creciente de datos que hablan es que la regulación de la actividad del gen es un proceso mucho más complejo que una interacción simple de genes de genes con moléculas de proteínas de histonas. En 1960 - 1962 En el laboratorio, RB Hesin-Lurie se encontró que los genes de fagos comienzan a leer la corriente ascendente: los genes PHAGE T2 se pueden dividir temprano, cuyo funcionamiento ocurrió en los primeros minutos de infección de la célula bacteriana, y la tarde. , comenzando a sintetizar el IRNK después de la finalización de los genes primitivos.

En 1961, los bioquímicos franceses F. Jacob y J. Mono propusieron un esquema para regular la actividad del gen, que desempeñó un papel excepcional en la comprensión de los mecanismos regulatorios de la célula en absoluto. Según el esquema JACOB y MONO, en el ADN, además de los genes estructurales (información), todavía hay gemementos: reguladores y genes-operadores. El regulador genético codifica la síntesis de una sustancia específica: el represor, que se puede unir tanto al inductor como al operador del génico. El generador está conectado con genes estructurales, y el gen del engranaje está a cierta distancia de ellos. Si no hay inductor en el medio ambiente, por ejemplo, la lactosa, el represor sintetizado por el gen regulador es unión al gen del operador y, bloqueándolo, desactiva el funcionamiento de todo el operón (bloque de genes estructurales junto con los administradores de operadores. ). No se produce la formación de la enzima en estas condiciones. Si aparece inductor (lactosa) en el medio, luego el producto del regulador genético: el represor se asocia con lactosa y elimina el bloque del gen del generador. En este caso, el trabajo del gen estructural que codifica la síntesis de la enzima se está volviendo posible, y la enzima (lactosa) aparece en el medio.

Según Jacob y Mono, este esquema de regulación es aplicable a todas las enzimas adaptativas y puede ocurrir tanto durante la represión, cuando la formación de la enzima se suprime mediante un exceso del producto de reacción y durante la inducción, cuando el sustrato contribuye a la síntesis de la enzima. Para la regulación de la investigación de la actividad de Jacob Genes y Mono, se otorgó el Premio Nobel en 1965.

Inicialmente, este esquema parecía demasiado feriado. Sin embargo, más tarde resultó que la regulación de los genes en este principio tiene lugar no solo en bacterias, sino también en otros organismos.

Desde 1960, un lugar notable en la biología molecular está ocupada por el estudio de la organización del genoma y la estructura de la cromatina en los organismos eucariotas (J. Bonner, R. Britten, V. Olfry, P. Walker, Yu. S. Chentsov , Ib Zbarsky y otros.) Y por regulación de la transcripción (A. Mirsky, P. Georgiev, M. Buristil, D. Gall, R. Tsanguev, R. I. Salganik). Durante mucho tiempo, hubo una naturaleza desconocida y controvertida del represor. En 1968, M. PTashne (EE. UU.) Mostró que el represor es proteína. Lo destacó en el laboratorio de J. Watson y encontró que el represor, de hecho, tiene afinidad por el inductor (lactosa) y, al mismo tiempo, "reconoce" el generador del generador de ópulo de LAC y se comunica específicamente con él.

En los últimos 5 a 7 años, los datos se obtuvieron sobre la presencia de otra célula general de la actividad del gen: promotor. Resultó que en el vecindario con el sitio del operador, al que se une al producto, sintetizado a una sustancia de proteína controlada de género del represor, hay otra área, que también debe atribuirse a los miembros del sistema regulatorio de la actividad del gen. . La molécula de enzima de ARN polimerasa está unida a esta área. Se debe producir un reconocimiento mutuo de una secuencia única de nucleótidos en el ADN y una configuración específica de la proteína de la ARN polimerasa en la parte promocional. La efectividad del reconocimiento dependerá de la implementación del proceso de lectura de información genética con esta secuencia de genes de la ópera adyacente al promotor.

Además del esquema Jacob y Mono descrito, hay otros mecanismos de generación en la célula. F. Jacob y S. Brenner (1963) encontraron que la regulación de la replicación del ADN bacteriano se define por una membrana celular. Los expertos de Jacob (1954) sobre la inducción de varias opuestas mostraron convincentemente que, bajo la influencia de diversos factores mutagénicos, comienza la replicación electoral del gen del programa, y \u200b\u200bla replicación del genoma huésped está bloqueado. En 1970, F. Bell informó que las pequeñas moléculas de ADN se pueden pasar al citoplasma del kernel y ya se transcriben allí.

Por lo tanto, la regulación de la actividad de los genes se puede llevar a cabo a nivel de replicación, transcripción y transmisión.

Se logra un éxito significativo en el estudio de la regulación, no solo la síntesis de las enzimas, sino también su actividad. Los fenómenos de la regulación de la actividad de las enzimas en la célula se indicó en la década de 1950 A. Novik y L. Szilllard. Ushubarger (1956) encontró que en la celda existe una forma muy racional de suprimir la actividad de la enzima por el producto final de la cadena de reacción de retroalimentación. Como fue establecido por J. Mono, J. Shange, F. Jacob, A. PADI y otros investigadores (1956 - 1960), la regulación de la actividad enzimática puede llevarse a cabo por principio alesteric. La enzima o una de sus subunidades, excepto la afinidad por el sustrato, tiene afinidad por uno de los productos de la cadena de reacción. Bajo la influencia de tal señal de producto, la enzima cambia su conformación, lo que pierde su actividad. Como resultado, toda la cadena de reacciones enzimáticas se apaga al principio. Sobre un papel importante de los cambios conformacionales en proteínas en reacciones enzimáticas, y en un cierto sentido Y por la presencia de un efecto altoherético, D. Weem y R. Woodward (1952; Premio Nobel Laureado, 1965).

Estructura y función de las proteínas.

Como resultado de T. Osborne, Gofmeister, A. Gürbera, F. Schulz y muchos otros al final del siglo XIX. Muchos animales y proteínas vegetales se obtuvieron en cristalino. Al mismo tiempo, se instalaron los pesos moleculares de algunas proteínas con la ayuda de diferentes métodos físicos. Entonces, en 1891 A. Sabaneyev y N. Alexandrov informaron que el peso molecular de la ovalbúmina es de 14,000; En 1905, E. Reid encontró que el peso molecular de la hemoglobina es igual a 48,000. La estructura de polímero de las proteínas se reveló en 1871 G. Glazulotz y D. Gaberman. La idea de la comunicación peptídica de los residuos de aminoácidos individuales en proteínas fue expresada por T. Kurtius (1883). Funciones de condensación química de aminoácidos (E. Shaal, 1871; Schiff, 1897; L. Balbiano y D. Tracati, 1900) y la síntesis de heteropolipéptidos (E. Fisher, 1902 - 1907, el Premio Nobel, 1902) llevó al desarrollo de Basic Principios Estructura química de las proteínas.

La primera enzima de cristal (Ureaza) se obtuvo en 1926. J. Samner (Premio Nobel, 1946), y en 1930, J. Northrop (Premio Nobel, 1946) recibió Pepsin cristalino. Después de estos trabajos, quedó claro que las enzimas tienen una naturaleza proteica. En 1940, M. Kunitz asignó un ARN-AZU cristalino. Para 1958, ya se conocían más de 100 enzimas cristalinas y más de 500 enzimas asignadas en forma no cristalina. La preparación de fármacos altamente purificados de proteínas individuales contribuyó a descifrar su estructura primaria y organización macromolecular.

De gran importancia para el desarrollo de la biología molecular en general, la genética humana, especialmente el descubrimiento de L. Polingom (1940) de la hemoglobina anormal, aislada de los eritrocitos de personas con enfermedad hereditaria grave - anemia de células falciadas. En 1955 - 1957 V. Ingram usó el método de huella digital desarrollado por F. Senger (puntos formados por péptidos individuales durante la cromatografía en papel) para analizar los productos de hidrólisis de hemoglobina con álcali y tripsina. En 1961, Ingram informó que la hemoglobina S difiere de la hemoglobina normal solo por la naturaleza de un residuo de aminoácidos: en la hemoglobina normal en la séptima posición de la cadena es el residuo de ácido glutámico, y en la hemoglobina S, el residuo de la valina. De este modo, se confirmó por completo (1949), la suposición de Poling que la anemia de células falciformes es una enfermedad de la naturaleza molecular. El cambio hereditario en un solo residuo de aminoácido en cada mitad de la macromolécula de hemoglobina conduce al hecho de que la hemoglobina pierde la capacidad de disolverse fácilmente a una concentración de oxígeno baja y comienza a cristalizarse, lo que conduce a una violación de la estructura celular. Estos estudios mostraron claramente que la estructura de proteínas es una secuencia de aminoácidos estrictamente definida que está codificada en el genoma. En el valor exclusivo de la estructura primaria de la proteína en la formación de una conformación biológicamente activa única de la macromolécula mostró el trabajo de K. Anfinsen (1951). Anfinsen mostró que la macroestructura biológicamente activa de la dieta de la ribonucleasa pancreática está predeterminada por una secuencia de aminoácidos y puede volver a ocurrir espontáneamente cuando los grupos SH CISTEINE se oxidan para formar estacas disulfuro en lugares estrictamente definidos de la cadena peptídica enzimática.

Hasta la fecha, se ha estudiado el mecanismo de acción de una gran cantidad de enzimas en detalle y se determina la estructura de muchas proteínas.

En 1953, F. Senger estableció una secuencia de aminoácidos de insulina. : Esta proteína consiste en dos cadenas de polipéptidos conectadas por dos estacas disulfuro. Una de las cadenas contiene solo 21 residuos de aminoácidos, y el otro es 30 residuos. Para descifrar la estructura de esta proteína comparativamente simple, Senger pasó aproximadamente 10 años. En 1958, por este estudio sobresaliente, fue galardonado con el Premio Nobel. Después de la creación de V. Stein y S. Murom (1957) del analizador automático de aminoácidos, la identificación de productos de hidrólisis parcial de proteínas se aceleró significativamente. En 1960, Stein y Moore ya han reportado. Se las arreglaron para determinar la secuencia de ribonucleasa, cuya cadena peptídica está representada por 124 residuos de aminoácidos. En el mismo año, en el laboratorio de la scramma en tubingen (Alemania) F. Ander y otros identificaron la secuencia de aminoácidos en proteína VTM. Luego, la secuencia de aminoácidos se determinó en la mioglobina (A. edmunson) y las cadenas α y β de la hemoglobina de una persona (Brownitzer, E. Schröder, etc.), lizozima de una proteína de huevo de gallina (Jullah, D. Keyfield). En 1963, F. Shorm y B. Keyl (República Checa) establecieron una secuencia de aminoácidos en la molécula de quimotripsinógeno. En el mismo año, se determinó la secuencia de aminoácidos del tripsinógeno (F. Shorm, D. Walch). En 1965, K. Takahashi estableció la estructura primaria de Ribonuclease T1. Luego, la secuencia de aminoácidos todavía se definió en varias proteínas.

Como se sabe, la prueba final de la exactitud de determinar una u otra estructura es su síntesis. En 1969, R. merifield (EE. UU.) Primero realizó la síntesis química de la ribonucleasa pancreática. Con la ayuda de un método de síntesis desarrollado por él en un portador separado sólido, Merofield adjunto un aminoácido a la cadena por otro de acuerdo con la secuencia que fue descrita por el Stein y Murom. Como resultado, recibió una proteína, que en sus cualidades fue idéntica a la ribonucleasa pancreática A. Para la divulgación de la estructura de la ribonucleasa V. Stein, S. Muru y K. Anfinsenu recibieron el Premio Nobel en 1972. Esta síntesis de proteína natural abre perspectivas ambiciosas, lo que indica la posibilidad de crear proteínas de acuerdo con la secuencia planificada.

Desde estudios de difracción de rayos X, W. Astbury (1933) siguió que las cadenas peptídicas de las moléculas de proteínas se torcieron o estrictamente estrictamente estrictamente. Desde ese momento, muchos autores expresaron varias hipótesis sobre los métodos de colocación de cadenas de proteínas, pero hasta 1951, todos los modelos se mantuvieron como construcciones de delitos que no cumplían con los datos experimentales. En 1951, L. Poling y R. Corey publicaron una serie de trabajos brillantes, en los que finalmente se formuló la teoría de la estructura secundaria de las proteínas, la teoría de α-hélice. Junto con esto, también se sabía que las proteínas tienen otra estructura terciaria: la hélice α de la cadena peptídica puede estar formulada de cierta manera, formando una estructura bastante compacta.

En 1957, J. KenDrew y su personal se les ofreció por primera vez un modelo tridimensional de la estructura de Mioglobin. Este modelo fue luego refinado durante varios años, mientras que en 1961 no había trabajo final con la característica de la estructura espacial de esta proteína. En 1959, M. Perutz y los empleados establecieron la estructura tridimensional de la hemoglobina. Los investigadores pasaron más de 20 años (las primeras radiografías de hemoglobina se obtuvieron por una verdad en 1937). Dado que la molécula de hemoglobina consiste en cuatro subunidades, luego descifrando su organización, describió así la estructura de la proteína cuaternaria por primera vez. Para el trabajo sobre la definición de la estructura tridimensional de las proteínas Kendenw y un paquete en 1962, se otorgó el Premio Nobel.

La creación de un modelo espacial de la estructura de la hemoglobina ha permitido. Enfoque para comprender el mecanismo de funcionamiento de esta proteína, que se sabe que realiza la transferencia de oxígeno en células animales. En 1937, F. Gaurovitz llegó a la conclusión de que la interacción de la hemoglobina con oxígeno, el aire debería ir acompañado de un cambio en la estructura de la proteína. En los años 60, PUERTC y su personal descubrieron un cambio notable de cadenas de hemoglobina después de su oxidación, causada por un cambio de átomos de hierro como resultado de la unión al oxígeno. Sobre esta base, se formaron ideas sobre la "respiración" de macromoléculas de proteínas.

En 1960, D. Phillips y sus empleados comenzaron los estudios de difracción de rayos X de las moléculas de lisozima. Para 1967, fue más o menos preciso establecer los detalles de la organización de esta proteína y la localización de átomos individuales en su molécula. Además, Phillips descubrió la naturaleza del accesorio de lisozima al sustrato (triacetilglucosamina). Esto hizo posible recrear el mecanismo de trabajo de esta enzima. Por lo tanto, el conocimiento de la estructura primaria y la organización macromolecular hizo posible no solo establecer la naturaleza de los centros activos de muchas enzimas, sino también de divulgar completamente el mecanismo del funcionamiento de estas macromoléculas.

El uso de los métodos de microscopía electrónica ayudaron a revelar los principios de la organización macromolecular de tales formaciones de proteínas complejas, como los hilos de colágeno, el fibrinógeno, las fibrillas contráctiles de los músculos, etc. a fines de los años 50, se propusieron modelos del aparato contráctil muscular. La apertura de V. A. Engelhardt y M. N. Lyubamova (1939) de la actividad ATP-Azine de la miosina fue excepcional para comprender el mecanismo de reducción muscular. Esto significó que la base del acto de la contracción muscular es el cambio en las propiedades fisicoquímicas y la organización macromolecular de la proteína contráctil bajo la influencia del ácido trifosfórico de adenosina (véase también el Capítulo 11).

Para comprender los principios de ensamblar estructuras biológicas, los estudios virológicos fueron esenciales (ver Capítulo 25).

Problemas no resueltos

Los éxitos básicos en la biología molecular moderna se logran principalmente como resultado del estudio de los ácidos nucleicos. Sin embargo, incluso en esta área, no se permiten todos los problemas. De gran esfuerzo requerirá, en particular, descifrando toda la secuencia de nucleótidos del genoma. Este problema se vincula de manera inextricable al problema del ADN de heterogeneidad y requiere el desarrollo de nuevos métodos de fraccionamiento y la separación de moléculas individuales del material genético total de la célula.

Hasta ahora, los esfuerzos se concentraron principalmente en un estudio separado de proteínas y ácidos nucleicos. En la célula, estos biopolímeros están inextricablemente vinculados entre sí y operan principalmente en forma de nucleoproteis. Por lo tanto, ahora con una nitidez particular, la necesidad de estudiar la interacción de las proteínas y los ácidos nucleicos se manifestaron. El problema del reconocimiento por proteínas de ciertas secciones de ácidos nucleicos se presenta hacia adelante. Los pasos ya se describieron para estudiar tal interacción de estos biopolímeros, sin los cuales la comprensión completa de la estructura y las funciones de los cromosomas, los ribosomas y otras estructuras es impensable. Sin esto, es imposible comprender también la regulación de la actividad del génica y, finalmente, descifrar los principios de la operación de los organismos de los mecanismos de placas blancos. Después de las obras de Jacob y Mono, aparecieron algunos datos nuevos sobre el significado regulatorio de las membranas en la síntesis del material nuclear. Esto pone la tarea de un estudio más profundo del papel de las membranas en la regulación de la replicación del ADN. En general, el problema de regular la actividad de los genes y la actividad celular en general se ha convertido en uno de los problemas más importantes de la biología molecular moderna.

El estado actual de la biofísica.

En estrecha conexión con los problemas de la biología molecular, se desarrolló biofísica. El interés en esta área de biología estimuló, por un lado, la necesidad de un estudio integral de acción sobre el cuerpo de diversas generaciones de radiación, por la otra, la necesidad de estudiar los fundamentos físicos y fisicoquímicos de los fenómenos de la vida que ocurren en El nivel molecular.

Obtención de información precisa sobre estructuras moleculares y procesos hechos en ellos se hizo posible como resultado del uso de nuevos métodos fisicoquímicos sutiles. Sobre la base de los logros de la electroquímica, fue posible mejorar el método para medir los potenciales bioeléctricos, aplicando electrodos de iones-electorales (Eisenman, B. P. Nikolsky, Khuri, 50 - 60). La espectroscopia infrarroja (utilizando dispositivos láser) está cada vez más en la práctica, lo que permite investigar los cambios de conformación en las proteínas (I. Carpenters, 1940). La información valiosa también proporciona un método de resonancia paramagnética electrónica (E. K. Zavoisk, 1944) y un método biocular (B. N. Tarusov et al., 1960), que permiten, en particular, juzgar el transporte de electrones durante los procesos oxidativos.

En los años 50, la biofísica conquista una posición sólida. Hay una necesidad de preparar especialistas calificados. Si en 1911, en Europa, solo en la Universidad de Pie, en Hungría, fue el Departamento de Biofísica, en 1973, existen dichos departamentos en casi todas las universidades importantes.

En 1960, se organizó la Sociedad Internacional de Biofísicos. En agosto de 1961, tuvo lugar el primer Congreso Biofísico Internacional en Estocolmo. El segundo congreso se llevó a cabo en 1965 en París, el tercero, en 1969 en Boston, el cuarto, en 1972 en Moscú.

En la biofísica, se mantiene una distinción clara entre dos contenidos diferentes en el contenido de la biofísica molecular y la biofísica celular. Esta distinción recibe y expresión organizativa: se crean departamentos separados de estas dos direcciones de biofísica. En la Universidad de Moscú, el primer departamento de biofísica se estableció en 1953 en la facultad de bio-suelo, un poco más tarde, el Departamento de Biofísica apareció en la Facultad Física. Según el mismo principio, los departamentos se organizaron en muchas otras universidades.

Biofísico molecular

En los últimos años, la conexión de la biofísica molecular con biología molecular se ha fortalecido cada vez más, y a veces es difícil determinar dónde pasa el borde de la partición entre ellos. En general, el problema de la información hereditaria, dicha cooperación de la biofísica con biología molecular es inevitable.

La dirección principal en el trabajo de investigación es el estudio de la física de ácido nucleico - ADN y ARN. El uso de los métodos anteriores y sobre todo análisis estructural de rayos X contribuyó a la descomposición de la estructura molecular de los ácidos nucleicos. Actualmente, los estudios intensivos están en marcha para estudiar el comportamiento de estos ácidos en soluciones. Se presta especial atención a las transiciones conformacionales de la "maraña en espiral", estudiadas por cambios de viscosidad, indicadores ópticos y eléctricos. En relación con el estudio de los mecanismos de mutagénesis, los estudios se están desarrollando en el estudio de la acción de la radiación ionizante sobre el comportamiento de los ácidos nucleicos en soluciones, así como las acciones de la radiación en los virus y los fagos del ácido nucleico. El efecto de la radiación ultravioleta se expuso al análisis integral, algunas secciones espectrales cuyas, según se conocen, están bien absorbidas por ácidos nucleicos. Una gran proporción de dichos estudios ocupa la detección de radicales activos de ácidos nucleicos y proteínas por resonancia paramagnética electrónica. Con este método, se asocia la aparición de una autodirección completa.

El problema de la codificación de la información de ADN y ARN y su transmisión en la síntesis de proteínas se ha interesado durante mucho tiempo en la biofísica molecular, y la física ha expresado repetidamente ciertas consideraciones sobre este tema (E. Schrödinger, GAMOV). La decodificación del código genético causó numerosos estudios teóricos y experimentales sobre la estructura de la hélice de ADN, el mecanismo de deslizamiento y torcer sus hilos, para estudiar las fuerzas físicas involucradas en estos procesos.

La asistencia significativa a la biofísica molecular tiene biología molecular en el estudio de la estructura de las moléculas de proteínas utilizando un análisis estructural de rayos X, se aplicó por primera vez en 1930 por J. Bernal. Es como resultado de usar métodos físicos en combinación con bioquímicos (métodos enzimáticos) una conformación molecular y se abrió una secuencia de aminoácidos en una serie de proteínas.

Los estudios microscópicos electrónicos modernos que revelaron la presencia de sistemas complejos de membrana en las células y sus orgánderos, estimularon los intentos de comprender su estructura molecular (ver capítulos 10 y 11). La composición química de las membranas y, en particular, se estudian las propiedades de sus lípidos. Se encontró que los últimos son capaces de enfocar y reacciones de oxidación de la cadena no enzimática (Yu. A. Vladimirov y F. F. Litvin, 1959; B. N. Tarusov et al., 1960; I. Ivanov, 1967) Llevando a la interrupción de las funciones de membrana. Estudiar la composición de las membranas comenzó a usar también métodos. modelo matematico (V. TS. Presman, 1964 - 1968; M. M. Shemyakin, 1967; Yu. A. OVCHINNIKOV, 1972).

Biofísico celular

Un evento significativo en la historia de la biofísica fue la formación en los años 50 de ideas claras sobre la termodinámica de los procesos biológicos, como resultado de lo cual los supuestos fueron finalmente dados de alta sobre la posibilidad de formación de energía independiente en células vivas, contrariamente a la segunda ley. de la termodinámica. Comprender las acciones de esta Ley en los sistemas biológicos se asocia con la introducción del científico belga I. Prigogin (1945) * en la termodinámica biológica del concepto de sistemas abiertos que intercambian con un medio externo de energía y materia. Prigogin mostró que la entropía positiva se forma en células vivas en los flujos de trabajo, respectivamente, la segunda ley de la termodinámica. Las ecuaciones introducidas por ellos determinaron las condiciones bajo las cuales se produce el llamado Estado estacionario (también se llamó un equilibrio dinámico), en el que la cantidad de energía libre (no neutropofia) viene en celdas con alimentos compensa su flujo, y Se muestra la entropía positiva. Este descubrimiento ha reforzado la idea de gran tamaño del acoplamiento inseparable del medio exterior e interno de las células. Marcó el comienzo de un verdadero estudio de la termodinámica de los "sistemas", incluido el método de modelado (A. Barton, 1939; A. G. Pasynsky, 1967).

* (La teoría general de los sistemas abiertos primero presentó L. Bertalafi en 1932)

De acuerdo con el principio básico de la biotermodinámica, el requisito previo para la existencia de la vida es estacionario en el desarrollo de sus procesos bioquímicos, para la implementación de los cuales es necesaria la implementación de la coordinación de las tasas de numerosas reacciones metabólicas. Sobre la base de la nueva termodinámica biofísica, una dirección que asigna factores externos e internos que aseguran esta coordinación de reacciones y lo hacen estable. En las últimas dos décadas, se ha revelado un papel importante en el mantenimiento del estado estacionario del sistema de inhibidores y especialmente los antioxidantes (B. N. Tarusov y A. I. Zhuravlev, 1954, 1958). Se ha establecido que la confiabilidad del desarrollo de pacientes hospitalizados está relacionada con los factores del entorno exterior (temperatura) y las propiedades fisicoquímicas del entorno celular.

Los principios modernos de la biotermodinámica permitieron dar interpretación física y química del mecanismo de adaptación. De acuerdo con nuestros datos, la adaptación a las condiciones del entorno externo puede ocurrir solo si el cuerpo puede establecer estacionariedad en el desarrollo de BIO reacciones químicas (B. N. Tarusov, 1974). Surgió la pregunta sobre el desarrollo de nuevos métodos que permitirían evaluar el estado estacionario para ser inexplicitablemente y predecir sus posibles trastornos. La introducción de los procesos de adaptación biológica de los principios cibernéticos de los sistemas de autorregulación se beneficia enormemente. Se quedó claro que para resolver la cuestión de la estabilidad del estado estacionario, el registro de los llamados factores perturbadores, a los que se relacionan, en particular, las reacciones de oxidación de lípidos no enzimáticas. Recientemente, estudios de procesos de reproducción en fases lipídicas de células vivas y aumentos de productos radicales activos que violan las funciones regulatorias de las membranas están aumentando cada vez más en expansión. La fuente de información sobre estos procesos es como la detección de radicales de peroxidantes activos y la peroxidación del biolipido (A. TAPPEL, 1965; I. I. IVANOV, 1965; E. B. Burlakova, 1967 y otros). Para detectar radicales, la biohemoluminiscencia que surge en lípidos de células vivas durante su recombinación se utiliza.

Sobre la base de las representaciones fisicoquímicas de la estabilidad del estado estacionario, se surgieron ideas biofísicas sobre la adaptación de las plantas en las condiciones del entorno externo como una violación de los sistemas de antioxidantes inhibidores (BN Tarusov, Ya. E. Doskokoch, BM Kitlaev Soy AghaverDiev, 1968 - 1972). Esto abrió la oportunidad de evaluar dichas propiedades, como la resistencia a las heladas y la resistencia a la sal, así como a los pronósticos apropiados en la selección de plantas agrícolas.

En los años 50, se abrió un brillo excesivo: los objetos biológicos biológicos e infrarrojos en las partes visibles e infrarrojas del espectro (B. N. Tarusov, A. I. Zhuravlev, A. I. Polyvoda). Esto se hizo posible como resultado del desarrollo de métodos para el registro de flujos de luz ultra plásticos con la ayuda de multiplicadores fotoelectrónicos (L. A. Ketsky, 1934). Como resultado de las reacciones bioquímicas que se producen en una célula viva, la bioquemoluminiscencia le permite juzgar importantes procesos oxidativos en los circuitos de transferencia de electrones entre las enzimas. El descubrimiento y estudio de la bioquemoluminiscencia tiene una gran teórica y valor práctico. Entonces, B. N. Tarusov y Yu. B. Kudryashov Note el mayor papel de los productos de la oxidación de los ácidos grasos insaturados en el mecanismo de las afecciones patológicas, desarrollando bajo la influencia de la radiación ionizante, durante la carcinogénesis y otras violaciones. funciones normales Células.

En los años 50, debido al rápido desarrollo de la física nuclear de la biofísica, se separó la radiobiología, explorando el efecto biológico de la radiación ionizante. Obtención de isótopos radiactivos artificiales, la creación de armas termonucleares, reactores atómicos y el desarrollo de otras formas de uso práctico de la energía atómica suministrada con toda la nitidez de la protección de los organismos de los efectos nocivos de la radiación ionizante, el desarrollo. fundamentos teóricos Prevención y tratamiento de la enfermedad de radiación. Para hacer esto, primero fue necesario para descubrir qué componentes de la célula y los enlaces de metabolismo son los más vulnerables.

El objeto de estudiar la biofísica y la radiobiología fue la aclaración de la naturaleza de las reacciones químicas primarias que surgen en sustratos vivos bajo la influencia de la energía de radiación. Era importante aquí no solo entender los mecanismos de este fenómeno, sino también poder influir en el proceso de cambiar la energía física en un producto químico, reducir su coeficiente de acción "Útil". Se colocaron trabajos en esta dirección en el estudio de la escuela N. N. SEMENOV (1933) en la URSS y D. Khinchelwood (1935) en Inglaterra.

Un lugar grande en estudios radiobiológicos tomó el estudio del grado de resistencia a la radiación de varios organismos. Se encontró que una mayor resistencia a la radio (por ejemplo, roedores del desierto) se debe a la alta actividad antioxidante de los lípidos. membranas celulares (M. Chang et al., 1964; N. K. Onyzov et al., 1969). Resultó que en la formación de las propiedades antioxidantes de estos sistemas, tocoferoles, vitamina K y la tiousión (I. Ivanov et al., 1972) desempeñan un papel importante. En los últimos años, también hay mucha atención al estudio de los mecanismos de mutagénesis. Para este propósito, se está estudiando el efecto de la radiación ionizante sobre el comportamiento de los ácidos nucleicos y las proteínas in vitro, así como en virus y fagos (A. Gustafson, 1945 - 1950) se está estudiando.

La lucha por un mayor incremento en la eficiencia de protección química, la búsqueda de inhibidores y principios de inhibición más eficientes permanecen en esta dirección las tareas principales de la biofísica.

El estudio de los estados excitados de los biopolímeros, que determinan su alta actividad química es avanzada. El más exitoso fue el estudio de los estados emocionados que surgieron en la etapa primaria de los procesos fotobiológicos, la fotosíntesis y la visión.

Por lo tanto, se realiza una contribución sólida a la comprensión de la activación primaria de las moléculas de las plantas de las plantas. Se ha establecido la gran importancia de la transferencia (migración) de la energía de los estados excitados sin pérdida de pigmentos activados a otros sustratos. Un papel importante en el desarrollo de estas ideas fue desempeñado por obras teóricas A. N. Terenina (1947 y posteriores). A. A. Krasnovsky (1949) abrió e investigó la reacción de la recuperación fotoquímica reversible de la clorofila y sus análogos. Ahora hay una convicción general de que, en un futuro próximo, será posible reproducir la fotosíntesis en condiciones artificiales (ver también el Capítulo 5).

La biofísica continúa trabajando en la divulgación de la naturaleza de la contracción muscular y los mecanismos de la excitación nerviosa y la tenencia (ver Capítulo 11). El estudio de los mecanismos de transición del estado excitado a la normalidad también es relevante. El estado excitado ahora se considera como resultado de una reacción capatáltica del automóvil, y el frenado, como consecuencia de una aguda movilización de la actividad antioxidante inhibitoria como resultado de reordenamientos moleculares en compuestos tales como tocoferol (II IVANOV, O. ROLZ, 1966. O kolz, 1970).

El problema común más importante de la biofísica sigue siendo el conocimiento de las características físicoquímicas cualitativas de la materia viva. Dichas propiedades como la capacidad de los biopolímeros vivos se unen selectivamente el potasio o polarizan la corriente eléctrica, no es posible preservar incluso con su eliminación más cuidadosa del cuerpo. Por lo tanto, la biofísica celular continúa desarrollando intensivamente criterios y métodos para un estudio de vida de la materia viva.

A pesar de los jóvenes de la biología molecular, los éxitos logrados por ella en esta área son verdaderamente abrumadores. Por un período relativamente corto, se establece la naturaleza del gen y los principios básicos de su organización, reproducción y operación. Además, no solo se llevó a cabo la reproducción de genes in vitro, sino que también por primera vez se completó una síntesis completa del gen. El código genético se ha descifrado completamente y se permite el problema biológico más importante de la especificidad de la biosíntesis de proteínas. Los senderos y mecanismos principales para la formación de proteínas en la célula se identificaron e investigaron. La estructura primaria de muchas moléculas adaptadoras específicas de ARN de transporte, que realizan la traducción de las matrices nucleicas a la secuencia de aminoácidos de la proteína sintetizada, está completamente determinada. La secuencia de aminoácidos de muchas proteínas está completamente descifrada y se instala la estructura espacial de algunos de ellos. Esto hizo posible descubrir el principio y los detalles del funcionamiento de las moléculas de enzimas. La síntesis química de una de las enzimas es la ribonucleasa. Los principios básicos de la organización de diferentes partículas de subceláneas, muchos virus y fagos y se resuelven las principales formas de su biogénesis en la célula se establecen. Abiertos abiertos para comprender formas de regular la actividad de los genes y aclarar los mecanismos regulatorios de la actividad vital. Ya una lista simple de estos descubrimientos sugiere que la segunda mitad del siglo XX. fue marcado por el enorme progreso de la biología, que está obligado ante todo estudio en profundidad Las estructuras y funciones de macromoléculas biológicamente esenciales: ácidos nucleicos y proteínas.

Los logros de la biología molecular ya se utilizan en la práctica hoy y traen frutos tangibles en medicina, agricultura y algunas industrias. No hay duda de que el regreso de esta ciencia aumentará cada día. Sin embargo, el resultado principal debe considerarse que bajo la influencia del éxito de la biología molecular, la confianza se ha fortalecido en la existencia de posibilidades ilimitadas en la forma de revelar los secretos más íntimos de la vida.

En el futuro, aparentemente, se abrirán nuevas formas de investigación de la forma biológica de movimiento del asunto, con nivel molecular La biología cambiará a un nivel atómico. Sin embargo, ahora no hay, quizás, ni un investigador único que realmente podría predecir el desarrollo de la biología molecular incluso durante los próximos 20 años.