زیست شناسی مولکولی - زیست شناسی مولکولی. واکنش زنجیره ای پلیمریزاسیون زیست شناسی مولکولی

زیست شناسی مولکولی / m ə l.ɛ بهجʊ l.ər / این شاخه ای از زیست شناسی است، در عین حال مولکولی فعالیت بیولوژیکی بین زیست مولکول ها در سیستم های مختلف سلولی، از جمله تعاملات بین DNA، RNA، پروتئین ها و بیوسنتز آنها، و همچنین تنظیم این تعاملات، در نظر گرفته می شود. نوشتن ب طبیعت در سال 1961، آستبوری زیست شناسی مولکولی را توصیف کرد:

تکنیک بسیار زیاد به عنوان یک رویکرد، یک رویکرد از دیدگاه علوم بنیادی به اصطلاح با ایده اصلی پیدا کردن زیر تظاهرات گسترده ای از زیست شناسی کلاسیک برای برنامه مولکولی مربوطه. او به طور خاص نگران است، با تشکیل می دهد مولکول های بیولوژیکی و [...] عمدتا سه بعدی و ساختاری - با این حال، این بدان معنا نیست که این فقط روشن شدن مورفولوژی است. این باید در همان زمان پیدایش و توابع را کشف کند.

نگرش به سایر علوم زیستی

محققان در زمینه زیست شناسی مولکولی از روش های خاصی برای رشد زیست شناسی مولکولی استفاده می کنند، اما بیشتر و بیشتر آنها را با روش ها و ایده های ژنتیک و بیوشیمی ترکیب می کنند. یک خط غیر تعریف شده بین این رشته ها وجود دارد. این در طرح زیر نشان داده شده است، که یک نوع ممکن از رابطه بین زمینه ها را نشان می دهد:

• بیوشیمی مطالعه مواد شیمیایی و فرایندهای حیاتی در موجودات زنده است. بیوشیمی ها بر روی نقش ها، توابع و ساختارهای بیومولکول ها تمرکز دارند. مطالعه شیمی برای فرایندهای بیولوژیکی و سنتز ماژول فعال زیست شناختی با نمونه هایی از بیوشیمی.
• ژنتیک بررسی تأثیر تفاوت های ژنتیکی در ارگانیسم ها است. این اغلب می تواند حذف مولفه های نرمال (به عنوان مثال، ژن) باشد. مطالعه "جهش ها" توسط یک یا چند مولفه کاربردی با توجه به "نوع وحشی" یا فنوتیپ طبیعی به اصطلاح سازماندهی شده است. تعاملات ژنتیکی (Epistasis) اغلب با تفسیرهای ساده از مطالعات "نابود کردن" اشتباه گرفته می شود.
• زیست شناسی مولکولی این مطالعه مبانی مولکولی تکرار، رونویسی، ترجمه و فرایندهای عملکرد سلول است. دگماتیک مرکزی زیست شناسی مولکولی، جایی که مواد ژنتیکی در RNA رونویسی می شود و سپس به پروتئین ترجمه می شود، به رغم گسترده، هنوز یک نقطه شروع خوب برای درک این زمینه فراهم می کند. تصویر با توجه به نقش RNA جدید در حال ظهور تجدید نظر شده است.

روش های زیست شناسی مولکولی

کلونینگ مولکولی

یکی از اساسی ترین روش های زیست شناسی مولکولی برای مطالعه عملکرد پروتئین، کلونینگ مولکولی است. در این روش، DNA رمزگذاری یک پروتئین است که علاقه ای دارد که با یک واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) و / یا آنزیم های محدود کننده در پلاسمید (بیانگر بیان) کلون شده است. بردار دارای 3 ویژگی متمایز است: شروع تکرار و سایت کلونینگ چندگانه (MCS) و نشانگر انتخابی، به عنوان یک قاعده، با مقاومت به آنتی بیوتیک ها. سایت چندگانه کلونینگ بالا در مناطق پروموتر است و رونویسی شروع می شود که بیان ژن cloned را تنظیم می کند. این پلاسمید را می توان به سلول های باکتری یا حیوانی وارد کرد. تجویز DNA به سلول های باکتریایی می تواند با تبدیل با جذب DNA لخت، ترکیبات با استفاده از تماس های بین سلولی یا انتقال با استفاده از یک بردار ویروسی انجام شود. معرفی DNA به سلول های یوکاریوتی، مانند سلول های حیوانی، با استفاده از روش های فیزیکی یا شیمیایی، به نام ترانسفکشن نامیده می شود. چندین روش مختلف ترانسفکشن در دسترس هستند، مانند فسفات ترانسفکشن، الکتروپوراسیون، میکروکنترل کننده و ترانسفکشن لیپوزوم. پلاسمید را می توان به ژنوم متصل کرد، که منجر به ترانسفکشن پایدار می شود یا ممکن است مستقل از ژنوم، به نام فرآیندهای تبدیل گذرا باقی بماند.

پروتئین های رمزگذاری DNA که در حال حاضر در داخل سلول قرار دارند، در حال حاضر می توانند بیان شوند. انواع سیستم های مختلف مانند پروموتر های قابل انعطاف و عوامل خاص سیگنالینگ سلولی که به ابراز علاقه به پروتئین در سطح بالا کمک می کنند. سپس مقدار زیادی پروتئین را می توان از یک سلول باکتریایی یا یوکاریوتی استخراج کرد. پروتئین را می توان برای فعالیت های آنزیمی در شرایط مختلف بررسی کرد، پروتئین می تواند کریستالیزه شود، بنابراین ساختار ترتیاری آن را می توان مورد بررسی قرار داد، یا در صنعت داروسازی، فعالیت داروهای جدید علیه پروتئین را می توان مطالعه کرد.

واکنش زنجیره ای پلیمریزاسیون

macromolecules blotting و مطالعه

مقررات شمالی , غرب و شرقی Blotting از آنچه در ابتدا یک شوخی زیست شناسی مولکولی بود که در این مدت بازی کرد، می شود sarewnet پس از تکنیک که توسط ادوین جنوبی برای هیبریداسیون DNA Blotted توصیف شده است. پاتریشیا توماس، توسعه دهنده RNA - Blotting، که پس از آن مشهور بود northern - Blottling ، واقعا از این اصطلاح استفاده نکنید.

sauternibotting

Edwin Sourt به افتخار مخترع او، متخصص زیست شناسی Edwin South نامگذاری شده است، سپس Sarew Blot یک روش برای مطالعه برای حضور یک توالی DNA خاص در یک نمونه DNA است. نمونه های DNA قبل یا بعد از آنزیم محدود کننده آنزیم (Restrictasis) با استفاده از الکتروفورز در ژل جدا می شوند و سپس با استفاده از یک عمل مویرگی به غشا منتقل می شوند. سپس غشا در معرض DNA نامگذاری شده است - پروب، که دارای توالی پایه به علاوه یک دنباله در DNA مورد علاقه است. به علت توانایی سایر روش ها مانند PCR، به طور گسترده ای در آزمایشگاه علمی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد، مانند PCR، برای تشخیص توالی های خاص DNA از نمونه های DNA، کمتر به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال، این بلوک ها هنوز هم برای برخی از برنامه های کاربردی استفاده می شود، با این حال، مانند اندازه گیری transgene از تعداد نسخه های در موش های ترانس ژنیک و یا در مهندسی ژن از خطوط نابودی سلول های بنیادی جنینی.

بلوک شمالی

نمودار Northern Blot

بلبرینگ شرقی

مطالعات بالینی و روش های درمان پزشکی ناشی از زیست شناسی مولکولی به طور جزئی تحت پوشش ژن درمانی قرار می گیرند. استفاده از زیست شناسی مولکولی یا زیست شناسی سلولی مولکولی رویکردهای پزشکی در حال حاضر به نام پزشکی مولکولی است. زیست شناسی مولکولی همچنین نقش مهمی در درک آموزش، اعمال و مقررات بخش های مختلف سلول ها ایفا می کند که می تواند به طور موثر هدف قرار دادن داروهای جدید، تشخیص بیماری ها و درک فیزیولوژی سلولی مورد استفاده قرار گیرد.

بیشتر خواندن

• Cohen، Sn، Chang، NKD، Boyer، H. & Heling، RB ساخت پلاسمید های باکتریایی باکتریایی بیولوژیکی درونکشتگاهی .

31.2

برای دوستان!

مرجع

زیست شناسی مولکولی در آوریل 1953 از بیوشیمی رشد کرده است. ظاهر آن با نام جیمز واتسون و فرانسیس گریه متصل است، که ساختار مولکول DNA را باز کرد. این کشف توسط مطالعه ژنتیک، باکتری ها و بیوشیمی ویروس ها امکان پذیر بود. حرفه ای زیست شناس مولکولی گسترده نیست، اما امروز نقش آن در جامعه مدرن بسیار بزرگ است. تعداد زیادی از بیماری ها، از جمله تظاهرات در سطح ژنتیکی، به دانشمندان نیاز دارند تا راه حل های این مشکل را پیدا کنند.

شرح فعالیت

ویروس ها و باکتری ها به طور مداوم جهش می کنند، به این معنی که یک فرد برای کمک به داروها و بیماری ها دشوار می شود. وظیفه زیست شناسی مولکولی این است که از این فرآیند خارج شوید و یک درمان جدید برای بیماری ها ایجاد کنید. دانشمندان بر اساس طرح تعریف شده به خوبی کار می کنند: مسدود کردن علل بیماری، از بین بردن مکانیزم های ارثی و شرایط بیمار را آسان تر می کند. تعدادی از مراکز، کلینیک ها و بیمارستان ها در جهان وجود دارد که زیست شناسان مولکولی برای کمک به بیماران در حال توسعه درمان های جدید هستند.

وظایف کار

وظایف زیست شناس مولکولی شامل مطالعه فرایندهای داخل سلول (به عنوان مثال، تغییرات در DNA در توسعه تومورها) می شود. همچنین، کارشناسان ویژگی های DNA، تأثیر آنها بر کل ارگانیسم و \u200b\u200bیک سلول جداگانه را مطالعه می کنند. به عنوان مثال، چنین مطالعاتی بر اساس PCR (واکنش زنجیره ای پلیمریزاسیون) انجام می شود که به شما امکان تجزیه و تحلیل بدن را بر عفونت، بیماری های ارثی و تعیین رابطه بیولوژیکی انجام می دهد.

ویژگی های رشد حرفه ای

حرفه ای زیست شناس مولکولی کاملا امیدوار کننده در زمینه خود است و امروز ادعا می کند اولین مکان ها در رتبه بندی حرفه های پزشکی آینده است. به هر حال، زیست شناس مولکولی لزوما تمام وقت در این زمینه باقی می ماند. اگر تمایل به تغییر نسل کلاس ها وجود داشته باشد، می تواند به مدیران فروش تجهیزات آزمایشگاهی بازپرداخت شود، شروع به توسعه ابزارهایی برای مطالعات مختلف یا باز کردن کسب و کار خود را.

زیست شناس مولکولی یک محقق در زمینه پزشکی است، مأموریتی که شامل نبود، در نجات بشریت از بیماری های خطرناک است. در میان چنین بیماری هایی، به عنوان مثال، انکولوژی، امروز تبدیل به یکی از علل اصلی مرگ و میر در جهان شده است، تنها کمی پایین تر از رهبر - بیماری های قلبی عروقی. روش های جدید برای تشخیص زودهنگام انکولوژی سرطان، پیشگیری و درمان سرطان اولویت پزشکی مدرن است. زیست شناسان مولکولی در زمینه انکولوژی، آنتی بادی ها و پروتئین های نوترکیب (ژنتیکی طراحی شده) را برای تشخیص زودهنگام یا تحویل هدفمند مواد مخدر در بدن توسعه می دهند. متخصصان این حوزه از پیشرفته ترین دستاوردهای علمی و فن آوری برای ایجاد ارگانیسم های جدید و مواد آلی استفاده می کنند تا بیشتر از آنها در فعالیت های تحقیق و بالینی استفاده کنند. در میان روش هایی که از زیست شناسان مولکولی - کلونینگ، ترانسفکشن، عفونت، واکنش زنجیره ای پلیمراز، ژنهای توالی و دیگران استفاده می کنند. یکی از شرکت های علاقه مند به زیست شناسان مولکولی در روسیه، Praimbiomed LLC. این سازمان در تولید آنتی بادی ها برای تشخیص بیماری های انکولوژیک مشغول به کار است. چنین آنتی بادی ها عمدتا برای تعیین نوع تومور، منشاء و بدخیم آن استفاده می شود، یعنی توانایی متاستاز (گسترش به سایر قسمت های بدن). آنتی بادی ها به بخش های نازک بافت مورد مطالعه اعمال می شود، پس از آن آنها به سلول هایی با پروتئین های خاص متصل می شوند - نشانگرهای خاصی که در سلول های تومور حضور دارند، اما در سالم و برعکس وجود ندارد. بسته به نتایج مطالعه، درمان بیشتر منصوب می شود. در میان مشتریان praimbiomed نه تنها پزشکی، بلکه نهادهای علمی، از آنجا که آنتی بادی ها می توانند برای حل مشکلات تحقیق استفاده شوند. در چنین مواردی، آنتی بادی های منحصر به فرد را می توان انجام داد، قادر به برقراری ارتباط با پروتئین تحت مطالعه، تحت یک کار خاص در یک نظم خاص است. یکی دیگر از مسائل امیدوار کننده این شرکت هدفمند تحویل داروها در بدن است. در این مورد، آنتی بادی ها به عنوان حمل و نقل استفاده می شود: با مواد مخدر کمک آنها به طور مستقیم به اندام های آسیب دیده تحویل داده می شود. بنابراین، درمان کارآمدتر می شود و پیامدهای منفی کمتر برای بدن دارد، به عنوان مثال، شیمی درمانی، که نه تنها سرطان، بلکه دیگر سلول ها را تحت تاثیر قرار می دهد. انتظار می رود که حرفه ای زیست شناس مولکولی در دهه های آینده به طور فزاینده ای محبوب باشد: با افزایش میانگین امید به زندگی یک فرد، تعداد بیماری های انکولوژی افزایش می یابد. تشخیص زودهنگام تومورها و روش های درمان نوآورانه با کمک مواد حاصل از زیست شناسان مولکولی، زندگی را نجات می دهد و کیفیت آن را به تعداد زیادی از مردم بهبود می بخشد.

زیست شناسی مولکولی، علم، که وظیفه خود را دارد، دانش ماهیت پدیده های زندگی را با مطالعه اشیاء بیولوژیکی و سیستم های در سطح نزدیک به مولکولی، و در برخی موارد دستاورد این حد است. هدف نهایی این است که بدانید که چگونه و به چه میزان تظاهرات مشخصی از زندگی، مانند وراثت، خود، بیوسنتز پروتئین، تحریک پذیری، رشد و توسعه، ذخیره سازی و انتقال اطلاعات، تحول انرژی، تحرک و غیره را بازتولید می کند به ساختار، خواص و تعامل مولکول های مواد مهم زیست شناختی، عمدتا دو کلاس اصلی از پلیمرهای وزن مولکولی بالا - پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک. ویژگی متمایز M. b. - مطالعه پدیده های زندگی در امکانات غیر زندگی یا کسانی که در ابتدای ترین تظاهرات زندگی ذاتی هستند. اینها سازه های بیولوژیکی از سطح سلولی و زیر هستند: اندام های زیر سلولی مانند هسته های سلولی عایق شده، میتوکندری، ریبوزوم، کروموزوم، غشای سلولی؛ علاوه بر این، سیستم های ایستاده در مرز زندگی و طبیعت بی جان - ویروس ها، از جمله باکتریوفاژها و پایان دادن به مولکول های مهم ترین اجزای ماده زنده - اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها.

پایه ای که M. B توسعه داده شد، توسط علوم، به عنوان ژنتیک، بیوشیمی، فیزیولوژی فرآیندهای ابتدایی، و غیره گذاشته شد. بر اساس ریشه های توسعه آن، M. b. به طور جداگانه با ژنتیک مولکولی ارتباط دارد که همچنان بخش مهمی را ادامه می دهد

یکی از ویژگی های متمایز M. b. سه بعدی آن است. ماهیت M. b. تماشای M. Peruz برای تفسیر توابع بیولوژیکی در مفاهیم ساختار مولکولی. MB. وظیفه او برای پاسخ دادن به سوال "چگونه" با ماهیت نقش و مشارکت کل ساختار مولکول و سوالات "چرا" و "چرا"، پیدا کردن، از یک طرف، رابطه بین خواص مولکول (دوباره، اول از همه، پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک) و توابع انجام شده توسط آن و، از سوی دیگر، نقش چنین توابع فردی در مجموعه کلی تظاهرات زندگی.

مهمترین دستاوردهای زیست شناسی مولکولی. این یک لیست کامل از این دستاوردها نیست: افشای ساختار و مکانیزم عملکرد بیولوژیکی DNA، انواع RNA و ریبوزوم ها، افشای کد ژنتیکی؛ باز کردن رونویسی معکوس، I.E. سنتز DNA در ماتریس RNA؛ بررسی مکانیزم های عملکرد رنگدانه های تنفسی؛ افتتاح ساختار سه بعدی و نقش عملکردی آن در عمل آنزیم ها، اصل سنتز ماتریس و مکانیسم های بیوسنتز پروتئین؛ افشای ساختار ویروس ها و مکانیزم های تکثیر، اولیه و، تا حدی، ساختار فضایی آنتی بادی؛ جداسازی ژن های فردی، شیمیایی و سپس سنتز ژن بیولوژیکی (آنزیمی)، از جمله انسان، خارج از سلول (in vitro)؛ انتقال ژن ها از یک ارگانیسم به دیگری، از جمله در سلول های انسانی؛ به سرعت در حال رفتن به رمزگشایی ساختار شیمیایی تعداد روزافزون پروتئین های فردی، به طور عمده آنزیم ها، و همچنین اسیدهای نوکلئیک؛ تشخیص پدیده های "خود مونتاژ" برخی از اشیاء بیولوژیکی از پیچیدگی های همیشه در حال افزایش، از مولکول های اسید نوکلئیک و حرکت به آنزیم های چند متغیره، ویروس ها، ریبوزوم ها و غیره. فیلمبرداری از الهیات و دیگر اصول اساسی برای تنظیم عملکرد و فرایندهای بیولوژیکی.

وظایف زیست شناسی مولکولی. همراه با وظایف مهم M. b. (شناخت قوانین "شناخت"، خودآموز و ادغام) جهت فعلی جستجوی علمی نزدیکترین آینده، توسعه روش هایی است که اجازه می دهد تا ساختار ساختار را رمزگشایی کنند، و سپس یک سازمان سه بعدی و فضایی هسته ای مولکولی بالا اسیدها همه مهمترین روش ها، استفاده از آن، ظهور و موفقیت های M. b را ارائه می دهد، توسط فیزیکدانان (Ultracentrifugation، تجزیه و تحلیل ساختاری اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی، رزونانس مغناطیسی هسته ای، و غیره) پیشنهاد شده و توسعه داده شده است. تقریبا تمام رویکردهای تجربی فیزیکی جدید (به عنوان مثال، استفاده از کامپیوتر، Synchrotron، یا ترمز، تابش، تکنولوژی لیزر، و غیره) فرصت های جدیدی را برای مطالعه عمیق در مورد مشکلات M. b باز می کند. در میان مهمترین وظایف ماهیت عملی، پاسخی که از M. b انتظار می رود، در وهله اول، یک مشکل از مبانی مولکولی رشد بدخیم وجود دارد، سپس مسیرهای هشدار دهنده، و شاید بر روی بیماری های ارثی - " بیماری های مولکولی ". از اهمیت زیادی برای روشن شدن پایه های مولکولی کاتالیزوری بیولوژیکی، به I.E. اقدامات آنزیم ها خواهد بود. در میان مهمترین مسیرهای مدرن M. b. تمایل به کشف مکانیزم های مولکولی مشعل، سمی و مواد مخدر، و همچنین یافتن بخش هایی از ساختار مولکولی و عملکرد ساختارهای سلولی به عنوان غشاهای بیولوژیکی که در تنظیم فرآیندهای نفوذ و وسایل نقلیه مواد تشکیل شده است . اهداف دور بیشتر M. B. - شناخت ماهیت فرآیندهای عصبی، مکانیسم های حافظه، و غیره یکی از بخش های مهم در حال ظهور M. b. - T. N. مهندسی ژنتیک، که وظیفه خود را هدف قرار داده در دستگاه های ژنتیکی (ژنوم) موجودات زنده، با شروع از میکروب ها و پایین (تک سلول) و پایان دادن به یک فرد (در مورد دوم، اول از همه، به منظور درمان رادیکال از بیماری های ارثی و اصلاح نقص های ژنتیکی).

مهمترین مسیرهای MB:

- ژنتیک مولکولی - مطالعه سازمان ساختاری و عملکردی دستگاه ژنتیک سلول ها و مکانیزم اجرای اطلاعات ارثی

- ویروس مولکولی - مطالعه مکانیسم های مولکولی تعامل ویروس ها با سلول ها

- ایمونولوژی مولکولی - مطالعه الگوهای پاسخ های ایمنی بدن

- زیست شناسی مولکولی توسعه - مطالعه ای از ظهور انواع سلول ها در طول توسعه فردی از ارگانیسم ها و تخصص سلول

اشیاء اصلی این مطالعه عبارتند از ویروس ها (از جمله باکتریوفاژ ها)، سلول ها و ساختارهای زیر سلولی، ماکرومولکول ها، ارگانیسم های چند سلولی.