مطالعه زیست شناسی مولکولی چیست؟ مورد، وظایف و اهداف 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 می شود از آنچه که در اصل بود زیست شناسی مولکولی شوخی که در این مدت بازی کرد 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 .

1. مقدمه.

هدف، وظایف و روش های زیست شناسی مولکولی و ژنتیک. ارزش ژنتیک کلاسیک و ژنتیک میکروارگانیسم ها در شکل گیری زیست شناسی مولکولی و مهندسی ژنتیک. مفهوم ژن در ژنتیک کلاسیک و مولکولی، تکامل آن است. مشارکت روش شناسی مهندسی ژنتیک در توسعه ژنتیک مولکولی. ارزش کاربردی مهندسی ژنتیک برای بیوتکنولوژی.

2. پایه مولکولی ارثی.

مفهوم سلول، ترکیب ماکرومولکولی آن. ماهیت مواد ژنتیکی. تاریخچه شواهد تابع DNA ژنتیکی.

2.1. انواع مختلف اسید نوکلئیک. توابع بیولوژیکی اسیدهای نوکلئیک. ساختار شیمیایی، ساختار فضایی و خواص فیزیکی اسیدهای نوکلئیک. ویژگی های ساختار مواد ژنتیک Pro - و Eukaryotes. جفت های تکمیلی از پایگاه های Scream Wastson. کد ژنتیکی. تاریخچه رمزنگاری کد ژنتیکی. خواص اصلی کد: سه گانه، کد بدون کاما، دژنراسیون. ویژگی های فرهنگ لغت کد، خانواده کدون، کدون های معنایی و معنی دار. مولکول های حلقه DNA و مفهوم Superpieplement DNA. Topoisomers DNA و انواع آنها. مکانیسم های Topoisomerase عمل. باکتری های DNA Girase.

2.2. رونویسی DNA RNA پلیمراز قیمت، زیر واحد آن و ساختار سه بعدی. انواع عوامل سیگما. پروموتر از ژنهای پرتو پروپو، عناصر ساختاری آن. مراحل چرخه رونویسی. شروع، آموزش "مجتمع باز"، انقباض انقباض و رونویسی. تضعیف رونویسی. مقررات بیان اپراتور تریپتوفان. "Ribopers". مکانیسم های خاتمه رونویسی. مقررات رونویسی منفی و مثبت. لاکتوز اپon. مقررات رونویسی در توسعه فاژ لامبدا. اصول به رسمیت شناختن پروتئین های تنظیم کننده DNA (پروتئین SAR پروتئین و سرکوبگر فاژ لامبدا). ویژگی های رونویسی در یوکاریوتا. پردازش RNA در یوکاریوت ها. تیراندازی، تقسیم و پلی آدرنلی شدن رونویسی. مکانیزم های مختلف نقش RNA هسته ای کوچک و عوامل پروتئینی. شبیه سازی جایگزین، نمونه ها.

2.3. پخش، مراحل او، عملکرد ریبوزوم. محلی سازی ریبوزوم ها در سلول. انواع پروکریوتیک و یوکاریوتیک ریبوزوم ها؛ 70s و 80s ریبوزوم. ریبوزوم مورفولوژی. بخش برای زیر بخش (زیر واحد). اتصال وابسته به کدون از aminoacil-tRNA در چرخه طول عمر. Code-Anti-Chodon تعامل. مشارکت فاکتور EF1 EF1 (EF-TU) در اتصال آمینواسيل-tRNA با ریبوزوم. EF1B ضریب انقباض EF1B (EF-TS)، عملکرد آن، توالی واکنش ها با مشارکت آن. آنتی بیوتیک ها بر روی مرحله اتصال وابسته به کدون وابسته به آمینواسيل-tRNA با ریبوزوم موثر است. آنتی بیوتیک های aminoglycosidate (استرپتومایسین، نومیوسین، کانامایسین، جنتامایسین، و غیره)، مکانیسم عمل آنهاست. تتراسیکلهای به عنوان مهار کننده های اتصال دهنده آمینواسيل با ریبوزوم. شروع ترجمه مراحل اصلی روند آغاز. آغاز ترجمه در پروکاریوتم: عوامل شروع، کدون های آغازگر، 3 ¢ RNA RNA RNA-Ribosomal Subcourse و دنباله ای از زنجیره ای DALLARTO در mRNA. آغاز ترجمه eucariot: عوامل آغازین، کدون های آغازگر، 5 ¢ منطقه مجزا و CEP "پایان" آغاز می شود. "داخلی" CEP مستقل در یوکاریوت ها. ترانسفورماتور مهار کننده های ترانسفورماتوری: کلرامفنیکول، لینکوپیسین، آمیزنتی، استرپتوگرافی، آنیسیومایسین. انتقال مشارکت عامل انقباض EF2 (EF-G) و GTF. مهارکننده های انتقال دهنده: اسید فستیک، vyomycin، مکانیسم های آنها. خاتمه پخش متوقف کردن کدون ها عوامل پروتئینی برای خاتمه پروکریوت ها و یوکاریوت ها؛ دو طبقه از عوامل خاتمه و مکانیسم های عمل آنها. مقررات ترجمه در پروکاریوت ها.

2.4 تکرار DNA و کنترل ژنتیکی آن. پلیمریایی های مربوط به تکرار، مشخصه فعالیت آنزیمی آنها. دقت تولید مثل DNA. نقش تعاملات استریک بین جفت پایگاه های DNA تحت تکثیر. پلیمراز I، II و III E. coli. Polymerase Subunit III. تکرار پلاگین، "پیشرو" و "عقب ماندگی" موضوعات زمانی که تکثیر. قطعاتی از مقررات. مجتمع پروتئین در چنگال تکثیر. مقررات آغاز تکثیر در E. soli. خاتمه تکرار توسط باکتری ها. ویژگی های تنظیم تکرار پلاسمید. تکرار دو طرفه و تکرار توسط نوع حلقه نورد.

2.5. نوت نویسی، انواع و مدل های او. نوترکیب عمومی یا همولوگ. شکاف دوگانه DNA، شروع نوترکیب. نقش نوترکیب در بازپرداخت پس از تکثیر شکاف دو بعدی. ساختار تپه در مدل نوترکیب. آنزیمولوژی کلی نوترکیب در E. coli. مجتمع RecebCD. پروتئین Reca نقش انگشت در حصول اطمینان از سنتز DNA در طول تکرار انسولین DNA. نوترکیب در eukarot. آنزیم های نوترکیب در Eukarot. نوترکیب خاص سایت. تفاوت در مکانیسم های مولکولی نوترکیب عمومی و خاص سایت. طبقه بندی recombinase. انواع بازسازی های کروموزومی در نوترکیب خاص سایت انجام شده است. نقش نظارتی از نوترکیب خاص سایت در باکتری ها. طراحی کروموزوم های یوکاریوت های چند سلولی با استفاده از نوترکیب خاص سایت فاژ.

2.6. بازپرداخت DNA طبقه بندی انواع بازپرداخت. بازپرداخت مستقیم دیمرهای تیمنیک و گوانین متیل شده. زمینه های برش گلیکوزیلاز مکانیسم بازپرداخت نوکلئوتید های ناخواسته (بازپرداخت ناسازگاری). موضوع DNA را انتخاب کنید. SOS-Reparation. خواص DNA پلیمراز درگیر در بازپرداخت SOS در پروکاریوتم و یوکاریوتا. ایده "جهش های سازگار" توسط باکتری ها. بازپرداخت شکاف های دو بعدی: نوترکیب پس از حل همگانی همولوگ و ترکیب انتهای غیر همولوگ از مولکول DNA. رابطه تکثیر، نوترکیب و فرآیندهای تعمیر.

3. فرایند جهش.

نقش جهش های بیوشیمیایی در شکل گیری تئوری یک ژن یک آنزیم است. طبقه بندی جهش جهش های نقطه و بازسازی کروموزومی، مکانیسم آموزش آنها. جهش زایی خود به خودی و القا شده. طبقه بندی موتاژن ها. مکانیسم مولکولی مولکولی. رابطه موتاژنز و بازپرداخت. شناسایی و انتخاب جهش ها. سرکوب: اینتراژنیک، سیستم عامل و فنوتیپیک.

4. عناصر ژنتیکی extcomic.

پلاسمید ها، ساختار و طبقه بندی آنها. فاکتور F نهایی، ساختار و چرخه زندگی آن. نقش فاکتور F در بسیج انتقال کروموزومی. تشکیل اهدا کنندگان نوع HFR و F ". مکانیسم ترکیب باکتریوفاژها، ساختار آنها و چرخه زندگی آنها. باکتریوفاژ های روستایی و متوسط. زیرمجموعه ها و حمل و نقل. انتقال عمومی و اختصاصی. مهاجرت عناصر ژنتیکی: ترانسفورماتون ها و توالی ها، نقش آنها در تبادل ژنتیک DNA-ترانسفنداران در ژنوم پروکریوتیزم و یوکاریوت. توالی باکتری ها، ساختار آنها. توالی به عنوان یک جزء از فاکتور F باکتری ها است که توانایی انتقال مواد ژنتیکی را در همجوشی تعیین می کند. ترانسپوزون ها از باکتری ها و ارگانیسم های یوکاریوتی. مستقیما ارتباط مستقیم و مکانیسم های انتقال تکراری را مشاهده کنید. مشاهده انتقال ترانسپوزون افقی و نقش آنها در بازنویسی ساختاری (نوترکیب خارج رحمی) و در تکامل ژنوم.

5. مطالعه ساختار و عملکرد ژن.

عناصر تجزیه و تحلیل ژنتیکی. آزمون مکمل CIS-Trans. نقشه برداری ژنتیک با استفاده از همبستگی، انتقال و تحول. ساختمان نقشه های ژنتیک. نقشه برداری ژنتیک نازک. تجزیه و تحلیل فیزیکی ساختار ژن. تجزیه و تحلیل heteroduesx. تجزیه و تحلیل محدودیت روش های توالی واکنش زنجیره ای پلیمریزاسیون. تشخیص عملکرد ژن.

6. تنظیم بیان ژن. اپو و مفهوم منظم کنترل در سطح شروع رونویسی. پروموتر، اپراتور و پروتئین های نظارتی. کنترل مثبت و منفی بیان ژن. کنترل در سطح خاتمه رونویسی. Catabolit تحت کنترل Catabolit: مدل های لاکتوز، گالاکتوز، عربی و مالاتوز. اپرونز کنترل شده توسط Attenuator: یک مدل تریپتوفان Opeker. تنظیم چند جانبه بیان ژن. سیستم های نظارتی جهانی. پاسخ نظارتی به استرس. کنترل پس از فروش انتقال سیگال مقررات با شرکت RNA: RNA کوچک، RNA حسی.

7. مبانی مهندسی ژنتیک. آنزیم های محدود کننده و اصلاحات. انتخاب و کلونینگ ژن ها. بردارها برای کلونینگ مولکولی. اصول طراحی DNA نوترکیب و معرفی آنها به سلول های دریافت کننده. جنبه های کاربردی مهندسی ژنتیک.

ولی). ادبیات اصلی:

1. Watson J.، Tuz J.، DNA نوترکیب: دوره کوتاه. - m: mir، 1986.

2. ژن ها - متر: صلح 1987.

3. زیست شناسی مولکولی: ساختار و بیوسنتز اسیدهای نوکلئیک. / ed . - M. SHK بالاتر. 1990

4. - بیوتکنولوژی مولکولی. M. 2002.

5. ریبوزوم اسپین و بیوسنتز پروتئین. - M: مدرسه عالی، 1986.

ب). ادبیات اضافی:

1. ژنوم هین - M: علم 1984.

2. مهندسی ژنتیک Rybchin. - SPB: SPBSTU. 1999

3. ژن های Patrushev. - M: علم، 2000.

4. میکروبیولوژی مدرن. Prokaryotes (در 2 TT.). - m: mir، 2005.

5. M. Singer، P. Berg. ژن ها و ژنوم ها. - m: mir، 1998.

6. تنقلات مهندسی. - Novosibirsk: از SIB. UNIV، 2004.

7. زیست شناسی Stepanov. ساختار و عملکرد پروتئین ها. - m: v. sh.، 1996.

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.

آموزش ابتدایی حرفه ای

علاقه منعکس کننده توزیع متخصصان با سطح معینی آموزش در بازار کار است. تخصص های کلیدی برای توسعه حرفه در سبز مشخص شده اند.

توانایی ها و مهارت ها

• توانایی رسیدگی به واکنش ها، نمونه ها، شما باید بتوانید با اشیاء کوچک کار کنید
• مهارت های کاری با مقدار زیادی از اطلاعات
• توانایی کار اسلحه

منافع و ترجیحات

• تمایل به تشخیص چیزی جدید
• توانایی کار در حالت چند وظیفه ای (لازم است برای نظارت بر دوره های مختلف واکنش ها و فرایندها در همان زمان)
• دقت
• مسئولیت (غیر ممکن است که کار را برای فردا ترک کنید، زیرا نمونه ها می توانند خراب شوند)
• خرابی
• خوب کار
• توجه (شما باید از ریزپردازنده ها پیروی کنید)

حرفه ای در افراد

ماریا شوتوا

Daria Samoilova

الکسی گچف

زیست شناسی مولکولی در زمینه انکولوژی یک جهت حرفه ای چشم انداز است، زیرا مبارزه با سرطان یکی از اولویت های پزشکی جهانی است.

زیست شناسان مولکولی در بسیاری از مناطق در ارتباط با توسعه فعال شرکت های علمی، بیوتکنولوژی و نوآورانه تقاضا می کنند. تا به امروز، کسری کوچک از متخصصان، به ویژه کسانی که تجربه خاصی در تخصص دارند وجود دارد. تا کنون، تعداد زیادی از فارغ التحصیلان همچنان به کار خارج از کشور ادامه می دهند. در حال حاضر امکانات کار موثر در زمینه بیوتکنولوژی در روسیه شروع به ظهور می کنند، اما خیلی زود است که در مورد جرم صحبت کنیم.

عملیات زیست شناس مولکولی مانع از مشارکت فعال متخصص در فعالیت های علمی می شود که مکانیسم پیشرفت حرفه ای می شود. توسعه در این حرفه ممکن است از طریق مشارکت در پروژه های علمی و کنفرانس ها امکان پذیر باشد، ممکن است از طریق توسعه مناطق مجاور دانش باشد. همچنین، توسعه دانشگاهی از یک پژوهشگر جوان از طریق یک محقق ارشد به یک کارمند علمی برجسته، استاد و / یا رئیس بخش / آزمایشگاه وجود دارد.

مصاحبه

سرگئی پیگوف - شرکت کننده آماده سازی برای زیست شناسی زیست شناسی سازمان یافته توسط "فیل و زرافه" در سال 2012
برنده بین المللی جهانی در زیست شناسی
برنده المپیک Lomonosov
برنده مرحله منطقه ای از المپیک زیست شناسی همه روسیه در سال 2012
یاد بگیرید به دانشگاه دولتی مسکو. m.v. Lomonosov در دانشکده بیولوژیک: وزارت زیست شناسی مولکولی، در دوره 6. این کار در آزمایشگاه ژنتیک بیوشیمیایی حیوانات موسسه ژنتیک مولکولی کار می کند.

- Seryozha، اگر خوانندگان سوالی دارند، آنها قادر خواهند بود از آنها بپرسند؟

بله، البته، شما می توانید سوالات حداقل بلافاصله بپرسید. در اين زمينه:

برای پرسیدن یک سوال کلیک کنید.

- بیایید با مدرسه شروع کنیم، آیا به نظر می رسید یک مدرسه فوق العاده نیست؟

من در یک مدرسه مدرسه بسیار ضعیف مسکو، چنین مدرسه متوسط \u200b\u200bتحصیل کردم. درست است که ما یک معلم فوق العاده در MHC داشتیم، به این ترتیب که ما یک جهت گیری "هنر تاریخی تاریخی" اسمی را داشتیم.

- درباره زیست شناسی چیست؟

ما زیست شناسی سالخورده بسیار قدیمی داشتیم، یک زن ناشنوا و تیز، که هر کس می ترسید. اما عشق به موضوع او اضافه نشد. از دوران کودکی من، از پنج سال، من در مورد زیست شناسی پرشور بودم. من همه چیز را بخوانم، عمدتا از آناتومی و زیست شناسی علاقه مند هستم. بنابراین موضوعات مدرسه به موازات منافع خود وجود داشت. همه بازی های المپیک را تغییر دادند.

- به من بیشتر در مورد آن بگویید.

در کلاس 7، من برای اولین بار در مرحله شهرداری (البته، بلافاصله تقریبا در همه موضوع ها) شرکت کردم، زیرا من تنها دانشجویانی بودم که معلمان زمینه ای برای ارسال داشتند). و برنده زیست شناسی شد. سپس مدرسه به آن به عنوان یک واقعیت خنده دار، اما نه خیلی جالب واکنش نشان داد.

- آیا به شما در مدرسه کمک کرد؟

به یاد داشته باشید که علیرغم مطالعات درخشان، اغلب از معلم در زیست شناسی چهارم با سربازان مانند "در شکل برش لامپ ریشه باید رنگ قهوه ای، و نه خاکستری به دست آورد. همه این کاملا افسرده بود. در کلاس هشتم، من دوباره به بازی های المپیک رفتم، اما به دلایلی من به من در زیست شناسی فرستادم. اما برنده و جایزه برای سایر موضوعات شد.

- در درجه 9 چه بود؟

در کلاس 9 به مرحله منطقه رفت. در آنجا، من به طور غیر منتظره ضعیف، نقطه مرزی، که معلوم شد که گذشت به مرحله منطقه ای است. این یک نیروی انگیزشی قدرتمند بود - آگاهی از اینکه چقدر معلوم می شود من نمی دانم چگونه بسیاری از مردم، همه این ها می دانند (چند نفر از این افراد در مقیاس کشور من حتی می ترسم تصور کنم).

- به من بگو که چطور آماده بودید

درس های مستقل فشرده، حملات در کتاب فروشی ها و هزاران نفر از وظایف سال گذشته یک اثر بهبودی بوده است. من یکی از بزرگترین امتیازات این نظریه را به ثمر رساندم (که به طور کامل به طور کامل به من افتاد)، به مرحله عملی رفتم ... و او را شکست دادم. در آن زمان، من هنوز در مورد وجود یک مرحله عملی نمی دانستم.

- آیا المپیاد شما را تحت تاثیر قرار داد؟

زندگی من به طور اساسی تغییر کرده است. من در مورد بسیاری از بازی های المپیک یاد گرفتم، به خصوص SKO دوست داشتم. پس از آن، بسیاری از نتایج خوب نشان دادند، بعضی از آنها به لطف Lomonosov به دست آوردند، حق دریافت بدون امتحان را دریافت کردند. به موازات، من المپیک را در تاریخ هنر به دست آوردم، که من به طور ناهموار تنفس و غیره بود. درست است، با تورهای عملی دوستانه نبود. در کلاس 11، من هنوز به مرحله نهایی رسیدم، اما ثروت مطلوب نبود و این بار من وقت نداشتم که ماتریس پاسخ های نظری را پر کنم. اما این اجازه داد که برای عملی نگران نباشید.

- شما با بسیاری از المپیک ها ملاقات کردید؟

بله، من هنوز معتقدم که من با دایره همسالانم بسیار خوش شانس بودم، افق هایم را بسیار گسترش دادم. طرف دیگر بازی های المپیک، علاوه بر انگیزه، بیشتر هماهنگ کردن موضوع، آشنایی با المپیادون ها بود. در حال حاضر در آن زمان متوجه شدم که ارتباط افقی گاهی اوقات مفیدتر از عمودی است - با معلمان در اتهامات.

- چگونه به دانشگاه وارد شدید؟ دانشکده را انتخاب کنید؟

پس از درجه 11، من وارد Biofak MSU شدم. فقط بسیاری از رفقای من به نفع FBB انتخاب شدند، اما پس از آن نقش اولویتی با این واقعیت بود که من برنده جایزه Osteros نشد. بنابراین من باید امتحان داخلی را در ریاضیات، و در آن، به ویژه مدرسه - بالاترین من خیلی دوست داشتم - من قوی نبودم. و در مدرسه آماده سازی بسیار ضعیف بود (ما حتی برای تقریبا کل آماده نمی شویم). از لحاظ علاقه، پس من حدس می زنم که، در نهایت، شما می توانید به هر نتیجه ای، صرف نظر از محل دریافت. پس از آن، معلوم شد که بسیاری از فارغ التحصیلان FBI وجود دارد که در زیست شناسی ترجیح داده شده بودند، و بالعکس - بسیاری از بیوانفورماتیک های خوب با دوستداران آغاز شد. اگر چه در آن لحظه به نظر می رسید که مشروط به عنوان نمونه ای از FBBSH ضعیف تر نبود. در این، من قطعا اشتباه کردم.

آیا می دانستید؟

جالب هست

آیا می دانستید؟

جالب هست

در کمپ فیل و زرافه، تغییرات بیوشیمی و زیست شناسی مولکولی وجود دارد، جایی که دانش آموزان معلمان با تجربه از دانشگاه دولتی مسکو آزمایش می کنند و همچنین برای المپیک ها آماده می شوند.

© مصاحبه Prew Denis Rakes. عکس ها مهربان Piroggers سرگئی را ارائه دادند.

توسعه بیوشیمی، بیوفیزیک، ژنتیک، ژنتیک، سیتوشیمی، بسیاری از بخش های میکروبیولوژی و ویروس شناسی در ابتدای 40 سالگی از قرن XX. نزدیک به مطالعه پدیده های زندگی در سطح مولکولی منجر شد. موفقیت های این علوم به دست آمده در همان زمان از طرف های مختلف منجر به آگاهی از این واقعیت شد که در سطح مولکولی بود که سیستم های مدیریت اصلی عملکرد بدن و پیشرفت بیشتر این علوم به افشای بستگی دارد توابع بیولوژیکی مولکول هایی که بدن های موجودات را تشکیل می دهند، مشارکت آنها در سنتز و فروپاشی، تحولات متقابل و بازتولید ترکیبات در سلول، و همچنین تبادل انرژی و اطلاعات رخ می دهد. بنابراین در اتصال این رشته های بیولوژیکی با شیمی و فیزیک یک صنعت کاملا جدید - زیست شناسی مولکولی وجود داشت.

در مقایسه با بیوشیمی، توجه زیست شناسی مولکولی مدرن به طور عمده بر مطالعه ساختار و عملکرد مهمترین کلاس های پلیمرهای پلیمرهای - پروتئین ها و اسید های نوکلئیک متمرکز شده است، که اولین آنها امکان واکنش های تبادل جریان و دوم را تعیین می کنند - بیوسنتز پروتئین های خاص. بنابراین، واضح است که تمایز روشن بین زیست شناسی مولکولی و بیوشیمی، بخش های مربوط به ژنتیک، میکروبیولوژی و ویروس شناسی غیرممکن است.

ظهور زیست شناسی مولکولی نزدیک به توسعه روش های تحقیق جدید بود که قبلا در فصل های مربوطه گفته شده است. همراه با توسعه میکروسکوپ الکترونی و سایر روش های تکنولوژی میکروسکوپی، روش های تجزیه عناصر سلولی که در 50s توسعه یافته در 50s نقش مهمی ایفا کردند. آنها بر اساس روش های پیشرفته پیشرفته دیفرانسیل (A. Claud، 1954) بودند. در این زمان روش های کاملا قابل اعتماد برای تخصیص و تقسیم بندی پلیمرهای پلیمرها وجود داشت. این شامل، به ویژه پیشنهاد شده توسط A. Tizelius (1937؛ جایزه نوبل، 1948) روش تقسیم پروتئین ها با استفاده از الکتروفورز، روش های شستشو و تصفیه اسیدهای نوکلئیک (E. Key، A. Downs، M. Sevag، A. Mirsky ، و دیگران.). به طور موازی، در بسیاری از آزمایشگاه های جهان، روش های مختلفی از تجزیه و تحلیل کروماتوگرافی توسعه یافت (A. مارتین و R. Sing، 1941؛ جایزه نوبل، 1952)، پس از آن به طور قابل توجهی بهبود یافت.

یک سرویس ارزشمند در رمزگشایی ساختار biopolymers توسط تجزیه و تحلیل ساختاری اشعه ایکس پخش شد. اصول اساسی تجزیه و تحلیل ساختاری اشعه ایکس در کالج سلطنتی دانشگاه لندن تحت رهبری W. Bregga توسط گروهی از محققان، که شامل J. Bernal، A. Londsdale، W. Astbury، J. Robertson بود، توسعه یافت ، و غیره.

مطالعات استاد دانشگاه ایالتی مسکو A. R. Kizel در بیوشیمی Protoplasma (1925 - 1929)، که مهم ترین اهمیت برای تشکیل بعدی زیست شناسی مولکولی بود. Kizel یک ضربه به یک نماینده قوی ریشه دار را ایجاد کرد که بر اساس هر پروتوپلاسم یک پروتئین خاص پروتئین است، به طوری که تعیین تمام ویژگی های ساختاری و کاربردی آن. او نشان داد که صفحات یک پروتئین هستند که تنها در Mixomycetes یافت می شود و سپس در مرحله خاصی از توسعه یافت می شود و هیچ جزء دائمی وجود ندارد - یک پروتئین اسکلتی تک - در پروتوپلاسم وجود ندارد. بنابراین، مطالعه مشکل ساختار پروتوپلاسما و نقش عملکردی پروتئین ها به مسیر درست رسید و فضای دریافتی را برای توسعه آن دریافت کرد. تحقیقات از Kizel به رسمیت شناختن جهان با تحریک مطالعه شیمی از اجزای مولفه سلول.

اصطلاح "زیست شناسی مولکولی" برای اولین بار که توسط کریستالوگرافی انگلیسی از استاد دانشگاه W. Astbury استفاده می شود، احتمالا در ابتدای 40 سالگی ظاهر شد (تا سال 1945). مطالعات پراش پراش اشعه ایکس بنیادی پروتئین ها و DNA های انجام شده توسط Astbury در دهه 1930 به عنوان پایه ای برای رمزگشایی موفقیت آمیز پس از آن انجام شد ساختار ثانویه این biopolymers. در سال 1963، J. Bernal نوشت: "این بنای یادبود توسط کل زیست شناسی مولکولی تعیین می شود - علمی که او نامیده می شود و واقعا تاسیس شد" *، در ادبیات، این اصطلاح برای اولین بار ظاهر شد، شاید در سال 1946 در مقاله W. Astbury "پیشرفت تجزیه و تحلیل ساختاری اشعه ایکس از ترکیبات آلی و فیبریلر" منتشر شده در مجله انگلیسی "طبیعت" **. در سخنرانی Greenwaite خود، آستبوری (1950) اشاره کرد: "من خوشحالم که در حال حاضر اصطلاح زیست شناسی مولکولی در حال حاضر به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد، اگر چه امکان پذیر نیست که ابتدا او را پیشنهاد کنم. من او را دوست داشتم و سعی کردم آن را برای توزیع کنم زمان طولانی." ***. در حال حاضر در سال 1950، آستبوری واضح بود که زیست شناسی مولکولی به طور عمده با ساختار و سازگاری ماکرومولکول ها، مطالعه ای که برای درک عملکرد موجودات زنده حیاتی است، مورد توجه قرار گرفته است.

* (biogr. mem روبرو روه SOC، 1963، V. 9، 29.)

** (W. T. Astbury. پیشرفت تجزیه و تحلیل اشعه ایکس از سازه های ارگانیک و فیبر .- طبیعت ،. 1946، v. 157، 121.)

*** (W. T. Astbury. ماجراهای زیست شناسی مولکولی. توماس اسپرینگفیلد، 1952، ص. 3)

در مقابل زیست شناسی مولکولی، در حقیقت، وظایف مشابهی را در مقابل کل زیست شناسی به عنوان یک کل - شناخت ماهیت زندگی و پدیده های اساسی آن، به ویژه، به ویژه، مانند وراث و تنوع، ایستادند. زیست شناسی مولکولی مدرن عمدتا در نظر گرفته شده برای رمزگشایی ساختار و عملکرد ژن ها، مسیرها و مکانیزم ها برای اجرای اطلاعات ژنتیکی موجودات زنده در مراحل مختلف آنتوژنز و در مراحل مختلف خواندن آن است. این طراحی شده است تا مکانیزم های ظریف را برای تنظیم فعالیت ژن ها و تمایز سلول ها باز کند تا ماهیت جهش زایی و پایه های مولکولی فرآیند تکاملی را بیابد.

ایجاد نقش ژنتیکی اسیدهای نوکلئیک

برای تشکیل زیست شناسی مولکولی، اکتشافات زیر بیشترین ارزش را داشتند. در سال 1944، محققان آمریکایی O. Everi، K. Mac-Lodoz (جایزه نوبل، 1923) و M. Mac-Picture نشان داد که مولکول DNA جدا شده از پنوموکوک ها دارای فعالیت های تبدیل است. پس از هیدرولیز این DNA، deoxyribonuclease، فعالیت تبدیل آنها به طور کامل ناپدید شد. بنابراین، متقاعد کننده بود که این DNA با توابع ژنتیکی در سلول و نه یک پروتئین بود.

به خاطر عدالت، لازم به ذکر است که پدیده تحول باکتریایی به طور قابل توجهی زودتر از باز شدن، Mac-Leod و Mac-Picture تشخیص داده شد. در سال 1928، F. Griffith مقاله ای را منتشر کرد که در آن او گفت که پس از افزودن سلول های پنوموکوک غیر قابل تحمل (غیر قابل تنظیم) از سویه های ویروسی کپسول، مخلوط سلولی حاصل از موشها مخرب است. علاوه بر این، سلول های زنده آلوده به این مخلوطی از حیوانات آلوده به این مخلوط در حال حاضر ویروسی بودند و دارای کپسول پلی ساکارید بودند. بنابراین، در این آزمایش، نشان داده شده است که تحت تاثیر برخی از اجزای سلول های کشته شده از سلول های پنوموکوک، یک شکل غیرقابل استفاده از باکتری ها به یک شکل ویروسی شکل کپسول تبدیل می شود. 16 سال بعد، Evere، Mac-CEO و Mac-CEO جایگزین شده در این تجربه، کل سلول های پنوموکوک را کشته اند. ارزش این کشف دشوار است برای بیش از حد. این مطالعه مطالعه اسیدهای نوکلئیک را در بسیاری از آزمایشگاه های جهان تحریک کرد و مجبور به تمرکز توجه دانشمندان در DNA شد.

همراه با کشف همیشه، Mac-Loda و Mac تصویر، در ابتدای 50s، تعداد زیادی از داده های مستقیم و غیر مستقیم در حال حاضر انباشته شده است که اسیدهای نوکلئیک نقش استثنایی در زندگی دارند و عملکرد ژنتیکی را انجام می دهند. این، به ویژه، ماهیت محلی سازی DNA در سلول و داده های R. vendrelli (1948) نشان داد که محتوای DNA بر روی سلول به شدت به طور مداوم به طور مداوم و با درجه فلوتی ارتباط دارد: در سلول های گوشتی haploid از DNA نیمی کمتر از دیپلوئید Somatic. به نفع نقش ژنتیکی DNA، پایداری متابولیک آن نیز شهادت داده شده است. در ابتدای 50s، بسیاری از حقایق متنوع انباشته شده اند که اکثر عوامل موتاژنیک شناخته شده عمدتا بر روی اسیدهای نوکلئیک عمل می کنند و به ویژه در DNA (R. childikiss، 1949؛ Efrussi-Taylor، 1951؛ E. Friz، 1957؛ و غیره.).

اهمیت ویژه ای در ایجاد نقش ژنتیکی اسیدهای نوکلئیک، مطالعه فاژ ها و ویروس های مختلف بود. در سال 1933، D. schlesinger DNA را در باکتریوفاژ از چوب روده یافت. از زمان تخصیص W. Wenni (1935، جایزه نوبل، 1946) ویروس موزاییک تنباکو (VTM) در حالت بلوری آغاز شد مرحله جدید در مطالعه ویروس های گیاهی. در سال 1937 - 1938 کارکنان ایستگاه کشاورزی rotamwed (انگلستان) F. Bouden و N. PIRI نشان داد که بسیاری از ویروس های گیاهی که توسط آنها اختصاص داده شده اند، گلوبولین نیستند، اما ریبونوکلئوتوئیدها هستند و حاوی اسید نوکلئیک به عنوان یک مولفه اجباری هستند. در ابتدای دهه 40، کار شهر Scramma (1940)، Pa Agatova (1941)، میلر و ونلی (1941) منتشر شد (1941)، نشان داد که اصلاح شیمیایی قابل توجه از مولفه پروتئین منجر نمی شود به از دست دادن عفونت VTM. این نشان داد که مولفه پروتئین نمی تواند یک حامل خواص ارثی ویروس باشد، زیرا بسیاری از میکروبیولوژیست ها همچنان در نظر گرفته می شوند. شواهد قابل اثبات در حمایت از نقش ژنتیکی اسید نوکلئیک (RNA) در ویروس های گیاهی در سال 1956 توسط Scramm در Tubingen (آلمان) و X. Frankel-Constant در کالیفرنیا (ایالات متحده آمریکا) بدست آمد. این محققان تقریبا به طور همزمان از VTM RNA اختصاص داده شده و نشان دادند که این آن بود، و نه یک پروتئین، آن را عفونی می کند: به عنوان یک نتیجه از عفونت گیاهان تنباکو از این RNA، آنها تشکیل شده و تولید مثل ذرات طبیعی ویروسی طبیعی است. این به این معنی بود که RNA حاوی اطلاعاتی برای سنتز و مونتاژ تمام اجزای ویروسی، از جمله پروتئین ویروسی است. در سال 1968، I. G. Atabekov متوجه شد که پروتئین نقش مهمی در عفونت گیاهان دارد - ماهیت پروتئین، محدوده گیاهان میزبان را تعیین می کند.

در سال 1957، Frankel Const، برای اولین بار، بازسازی WTM را از اجزای اجزای آن - RNA و پروتئین انجام داد. همراه با ذرات نرمال، او "هیبرید" را مخلوط کرد، که در آن RNA از یک سویه و پروتئین از دیگری بود. وراثت چنین هیبرید ها به طور کامل توسط RNA تعیین می شود و فرزندان ویروس ها متعلق به آن کششی بود که RNA برای به دست آوردن ذرات مخلوط اولیه استفاده شد. آزمایشات بعدی A. Girera، Shuster و Schramma (1958) و ویتن (19666) نشان داد که اصلاح شیمیایی مولکول هسته VTM منجر به ظهور جهش های مختلف این ویروس می شود.

در سال 1970، D. Baltimore و Tehin دریافتند که انتقال اطلاعات ژنتیکی می تواند نه تنها از DNA به RNA رخ دهد، بلکه بر خلاف آن. آنها در برخی از ویروس های حاوی RNA oncogenic (Oncornaviruses) یک آنزیم خاص، به اصطلاح transcriptase معکوس، که قادر به مکمل مدار RNA به سنتز DNA است، یافت می شود. این کشف عمده، امکان درک مکانیسم برچسب گذاری در ژنوم اطلاعات ژنتیکی ویروس های حاوی RNA را فراهم کرد و به طبیعت عمل انکوژنیک آنها به روش جدیدی نگاه کرد.

افتتاح اسید نوکلئیک و مطالعه خواص آنها

اصطلاح نوکلئیک اسید توسط Biochemist آلمان R. Altman در سال 1889 معرفی شد، پس از این ترکیبات در سال 1869 توسط پزشک سوئیس F. Misher افتتاح شد. Misher سلولهای PU را با اسید هیدروکلریک تخلیه کرد و مواد هسته ای تقریبا خالص را در باقی مانده دریافت کرد. این ماده او مشخصه "ماده هسته سلول های سلولی را نام برد و آن را به نام Nuclease نامیده است. از لحاظ خواص آن، هسته به شدت از پروتئین ها متفاوت بود: او بیشتر ترش بود، حاوی گوگرد نیست، اما آن را بسیار فسفر بود، او خوب بود، او خوب بود محلول در قلیایی، اما در اسیدهای رقیق شده حل نشد.

نتایج مشاهدات آنها نسبت به هسته ناشر، F. Goppe Zapeler را برای انتشار در مجله منتشر کرد. ماده توصیف شده بسیار غیر معمول بود (در آن زمان تنها لسیتین از تمام ترکیبات حاوی فسفر بیولوژیکی شناخته شد) که Goppe Zayler اعتقاد به آزمایش های ناشر را باور نکرد، به او این دستنوشته شد و به کارکنان خود، N. Poelosh و N. Lubavin دستور داد برای بررسی نتیجه گیری های خود را در مورد مواد دیگر. کار Misher "در ترکیب شیمیایی سلول های موز" در دو سال بعد منتشر شد (1871). در عین حال، کار کاپاپ زاپلر و کارکنانش درباره ترکیب سلول های PU، اریتروسیت های پرندگان، مارها و سایر سلول ها منتشر شد. در طی سه سال آینده، هسته از سلول های حیوانی و مخمر جدا شده است.

در کار خود، میشید اشاره کرد که مطالعه دقیق از نوکلئیک های مختلف می تواند منجر به ایجاد تفاوت های بین آنها شود، در نتیجه پیش بینی ایده خاصیت اسید های نوکلئیک. Misher کشف شیر ماهی قزل آلا، متوجه شد که هسته در آنها به شکل نمک است و با پروتئین اصلی مرتبط است، که او به نام Protamot نامیده می شود.

در سال 1879، A. Kossel شروع به مطالعه A. Kossel در آزمایشگاه Labpe-Zapeler کرد. در سال 1881، او هیپوکسانتین را از هسته تخصیص داد، اما در آن زمان او هنوز منشاء این بنیاد را تردید کرد و معتقد بود که هیپوکسانین می تواند محصولی از تخریب پروتئین باشد. در سال 1891، در میان محصولات هیدرولیز هسته ای، کازل کشف آدنین، گوانین، اسید فسفریک و یک ماده دیگر با خواص شکر را کشف کرد. برای تحقیق در مورد شیمی اسید نوکلئیک Kososhel در سال 1910، جایزه نوبل اهدا شد.

موفقیت های بیشتر در رمزگشایی ساختار اسیدهای نوکلئیک مربوط به مطالعات P. Levin و کارکنان (1911 - 1934) است. در سال 1911، P. Levin و V. Zhakobs اجزای کربوهیدرات آدنوزین و گوانوزین را شناسایی کردند؛ آنها دریافتند که D-ribose وارد این نوکلئوزید می شود. در سال 1930، لوین نشان داد که یک جزء کربوهیدرات deoxyribonucleoside 2-deoxy-d-ribose است. از کار خود شناخته شده است که اسیدهای نوکلئیک از نوکلئوتید ها، I.E. نوکلئوزید فسفریل شده ساخته شده است. لوین معتقد بود که نوع اصلی ارتباطات در اسیدهای نوکلئیک (RNA) 2 "، 5"، 5 "ارتباطی فسفاتیزتر است. این نمایندگی به اشتباه تبدیل شد. با تشکر از آثار شیمیدان انگلیسی A. Todd (جایزه نوبل، 1957) و کارکنان آن، و همچنین بیوشیمیایی های انگلیسی، R. Markham و J. Smith در اوایل دهه 50 شناخته شده است که نوع اصلی ارتباطات در RNA 3 است "، 5" - ارتباطات فسفودیتر.

لوین نشان داد که اسیدهای نوکلئیک مختلف ممکن است با ماهیت مولکول کربوهیدرات متفاوت باشد: بعضی از آنها حاوی دگزایی ریبوز شکر و دیگران هستند - ریبوز. علاوه بر این، این دو نوع اسید نوکلئیک با استفاده از طبیعت یکی از پایه ها متفاوت بود: در اسیدهای نوکلئیک نوع پنتوزیول حاوی URACIL، و در اسیدهای نوکلئیک نوع deoxyptentotic - Timin. اسید نوکلئیک Deoxypenomic (با توجه به اصطلاحات مدرن، Deoxyribonucleic اسید - DNA) معمولا به راحتی در مقادیر زیادی از تیماس (غدد روغن) گوساله ها جدا می شود. بنابراین، نام اسید thimonucleic را به دست آورد. منبع اسید نوکلئیک نوع پنتوزول (RNA) عمدتا مخمر و گندم اختصاصی بود. این نوع اغلب اسید نوکلئیک مخمر نامیده می شود.

در ابتدای 30 سالگی، ارائه کاملا محکم ریشه داشت، به طوری که اسید نوکلئیک نوع مخمر مشخص شد و اسید تیمونوکلئیک تنها از هسته های سلول های حیوانی مشخص شد. دو نوع اسید نوکلئیک - RNA و DNA - در آن زمان با استفاده از اسیدهای نوکلئیک گیاهی و حیوانی نامیده می شود. با این حال، همانطور که مطالعات قبلی نشان داده شده است، A. N. Belozersky، چنین تقسیم اسید های نوکلئیک غیرقابل انکار است. در سال 1934، Belozersky ابتدا اسید Thimonucleic را در سلول های گیاهی کشف کرد: او نهال های نخود را اختصاص داد و مشخصه های DNA Timin-Pyrimidine را شناسایی کرد. او سپس Timin و گیاهان دیگر (دانه های سویا، لوبیا) را کشف کرد. در سال 1936، A. N. Belozersky و I. I. Dubrovskaya تخصیص DNA آماده شده از نهال های شوروی Castana. علاوه بر این، مجموعه ای از آثار انجام شده در 40 سالگی در انگلستان D. Davidson با کارکنان متقاعد کننده نشان داد که اسید نوکلئیک گیاهی (RNA) در بسیاری از سلول های حیوانی موجود است.

استفاده گسترده از Rosenbeck (1924) واکنش سیتوشیمیایی به DNA و واکنش RNA (1924) (1944) (1944) بر روی RNA بسیار سریع و به طور یکنواخت به حل مسئله محلی سازی ترجیحی این اسیدهای نوکلئیک در سلول، حل شد. معلوم شد که DNA در هسته متمرکز شده است، در حالی که RNA عمدتا در سیتوپلاسم متمرکز است. بعدا متوجه شد که RNA در سیتوپلاسم و هسته موجود است و علاوه بر این، DNA سیتوپلاسمی نشان داده شده است.

همانطور که برای مسئله ساختار اولیه اسید های نوکلئیک، تا اواسط دهه 40، ارائه P. Levin به شدت در علم تاسیس شد، بر اساس آن تمام اسیدهای نوکلئیک توسط یک نوع ساخته می شوند و شامل همان تترانوکلئوتید هستند بلوک ها هر یک از این بلوک ها، به گفته لوین، شامل چهار نوکلئوتید متفاوت است. تئوری تترانوکلئوتید ساختار اسیدهای نوکلئیک عمدتا این biopolymers خاصیت را محروم کرد. بنابراین، تعجب آور نیست که همه مشخصه های پر جنب و جوش در آن زمان تنها با پروتئین ها، ماهیت مونومرهای آن بسیار متنوع تر (20 اسید آمینه) است.

اولین نقض در تئوری ساختار تترانوکلئوتید اسید های نوکلئیک از طریق داده های تحلیلی شیمیدان انگلیسی J. Gullanda (1945 - 1947) شکست خورده است. هنگام تعیین ترکیب اسیدهای نوکلئیک بر پایه نیتروژن، آن را نسبت به پایه پایه equimolar دریافت نکرد، زیرا باید طبق نظریه لوین باشد. در نهایت تئوری تترانوکلئوتید ساختار اسیدهای نوکلئیک به دلیل تحقیق توسط E. Chargaff و کارکنان آن (1949-19951) فرو ریخت. برای جداسازی مبانی از DNA به عنوان یک نتیجه از هیدرولیز اسیدی آن، Chargaff استفاده شده از کروماتوگرافی بر روی کاغذ استفاده می شود. هر یک از این پایگاه ها به طور دقیق اسپکتروفتومتری تعریف شده است. Charguff انحراف معنی داری از نسبت equimolar از پایه های موجود در DNA از ریشه های مختلف را متوجه شد و برای اولین بار قطعا اعلام کرد که DNA دارای یک ویژگی گونه ای است. بنابراین، آن را با مفهوم هژمونی در مورد ویژگی پروتئین در قفس زنده به پایان رسید. تجزیه و تحلیل DNA از ریشه های مختلف، Chargaf کشف و فرموله الگوهای منحصر به فرد ترکیب DNA، شامل در علم به نام قوانین Chargaff. با توجه به این قوانین، در تمامی DNA، صرف نظر از مبدأ، مقدار آدنین برابر با مقدار تيمين (a \u003d t) برابر است، مقدار گوانين برابر با مقدار سيتوزين (r \u003d c)، مقدار آن برابر است PuRines برابر با مقدار پیریمیدین ها (G + A \u003d C + T) پایه هایی با گروه های 6 آمینو برابر با مقدار پایه ها با 6-کتو متقابل (A + C \u003d R + T) است. در عین حال، با وجود چنین مکاتبات شدید کمی، DNA گونه های مختلف از لحاظ نسبت A + T: G + C متفاوت است. در برخی از DNA، تعداد گانیین و سیتوزین بر میزان آدنین و تیمین غلبه می کند (این شارژگا DNA به نام DNA HZ نوع)؛ DNA های دیگر حاوی آدنین و تیمین بیش از گوانین و سیتوزین هستند (این DNA ها به عنوان نوع DNA به نام DNA نامگذاری شدند). داده های DNA به دست آمده توسط Chargaff نقش استثنایی در زیست شناسی مولکولی ایفا می کنند. آنها آنها بود که آنها بر اساس افتتاح ساختار DNA ساخته شده در سال 1953 بود. ج. واتسون و F. Screech.

در سال 1938، W. Astbury و F. Bell، با تجزیه و تحلیل ساختاری اشعه ایکس نشان داد که پایه های پایه در DNA باید عمود بر محور طولانی مولکول باشد و به پشته صفحات دروغین بر روی یکدیگر یادآوری شود. به عنوان تکنیک تجزیه و تحلیل ساختاری اشعه ایکس تا سال 1952 تا 1953 بهبود یافته است. اطلاعات انباشته شده است، که مجاز به قضاوت در طول اتصالات فردی و گوشه های شیب دار است. این امر با بیشترین احتمال امکان ارائه ماهیت جهت گیری حلقه های پنتوزولار در استخوان سوکروفسفات مولکول DNA امکان پذیر بود. در سال 1952، S. Farberg دو مدل DNA سوداگرانه را پیشنهاد کرد که یک مولکول پیچیده یا پیچیده را نشان داد. حداقل مدل احتمالی ساختار DNA در سال 1953 L. Polingom (برنده جایزه نوبل، 1954) و R. Corey پیشنهاد شد. در این مدل، مدارهای DNA سه چرخه یک مارپیچ بلند را تشکیل دادند، میله ای که توسط گروه های فسفات نشان داده شد و پایه در خارج از آن قرار داشت. تا سال 1953، M. Wilkins و R. Franklin نقاشی های X-Ray Ray را از DNA دریافت کردند. تجزیه و تحلیل آنها نشان داد که عدم تطابق کامل مدل های Ferberg، Poling و Corey. با استفاده از داده های Chargaff، مقایسه ترکیب های مختلف مدل های مولکولی مونومرهای فردی و داده های تجزیه و تحلیل اشعه ایکس، J. Watson و F. Creek در سال 1953 به این نتیجه رسیدند که مولکول DNA باید یک مارپیچ ارزان تر باشد. قوانین Chargaff به شدت محدود تعداد ترکیب های مجاز پایگاه های پایه در مدل DNA پیشنهادی را محدود می کنند؛ آنها واتسون و گریه را پیشنهاد کردند که در مولکول DNA باید یک جفت خاص از پایه ها باشد - آدنین با تیمین، و گوانین با سیتوزین. به عبارت دیگر، آدنین در یک مدار DNA همیشه به شدت به Timin در زنجیره دیگری مربوط می شود، و گوانین در یک زنجیر لزوما به سیتوزین مربوط می شود. بدین ترتیب واتسون و کریک اول اهمیت استثنایی اصل ساختار مکمل DNA را تشکیل می دهند، بر اساس آن یک زنجیره DNA دیگر، به این ترتیب، دنباله ای از پایه های یک زنجیره منحصر به فرد، توالی پایه را در دیگری تعیین می کند (مکمل) زنجیر. واضح است که در حال حاضر در ساختار DNA، پتانسیل پخش دقیق آن گذاشته شده است. این مدل ساختار DNA در حال حاضر به طور کلی شناخته شده است. برای رمزگشایی ساختار گریه های DNA، واتسون و ویلکینز در سال 1962 جایزه نوبل اعطا شد.

لازم به ذکر است که ایده مکانیسم بازتولید دقیق ماکرومولکول ها و انتقال اطلاعات ارثی در کشور ما آغاز شده است. در سال 1927، N، K. Koltsov پیشنهاد کرد که در طول تولید مثل سلول ها، بازتولید مولکول ها با بازتولید خودکار اتوکاتالیتیک مولکول های مادر موجود، تولید مثل مولکول ها وجود دارد. درست است، در آن زمان، حلقه ها این ویژگی مولکول DNA را تأمین می کردند، اما مولکول های طبیعت پروتئین، ارزش کارکردی آن پس از آن شناخته نشده بود. با این وجود، اندیشه خود را بر بازتولید اتوکاتالیتیک ماکرومولکول ها و مکانیزم انتقال خواص ارثی، نبوی بود: این ایده اصلی زیست شناسی مولکولی مدرن بود.

A. N. Belozersky، A. S. Spirin، G. N. Zaitseva، B. F. Vanyushin، S. O. Uryson، A. S. S. Antonov و دیگر تحقیقات دراز مدت (1957-1974) ترکیب DNA گوناگون ارگانیسم های مختلف به طور کامل الگوهای کشف شده توسط Chargaff را تایید کرده و مکاتبات کامل را با مدل مولکولی از ساختار DNA پیشنهاد شده توسط واتسون و گریه کامل تایید کرد. این مطالعات نشان داده است که DNA باکتری های مختلف، قارچ ها، جلبک ها، actinomycetes، گیاهان بالاتر، بی مهرگان و مهره داران دارای خاصیت ترکیب هستند. به ویژه تفاوت های به شدت در ترکیب (محتوای زوجین) در میکروارگانیسم ها بیان می شود و به نشانه های مهم تاکسونومیک تبدیل می شود. در گیاهان و حیوانات بالاتر، تغییرات گونه ای در DNA به طور قابل توجهی ضعیفتر می شود. اما این بدان معنا نیست که DNA کمتر مشخص است. علاوه بر ترکیب زمین، خاصیت به طور عمده توسط توالی آنها در زنجیره های DNA تعیین می شود.

همراه با پایگاه های متعارف، پایه های نیتروژن اضافی در ترکیب DNA و RNA یافت شد. بنابراین، در ترکیب DNA گیاهان و حیوانات، سفید (1950) 5-methylcitozin را یافت و D. Dunn و J. Smith (1958) در برخی از آدنین متیل های DNA کشف شد. برای مدت طولانی، متیلیسییتوزین یکی از ویژگی های متمایز مواد ژنتیکی موجودات بالاتر بود. در سال 1968، A. N. Belozersky، B. N. F. Vanyushin و N. Kokurin دریافتند که او همچنین می تواند در باکتری های DNA ملاقات کند.

در سال 1964، M. Gold و J. Hurvitz یک کلاس جدید از آنزیم ها را باز کردند که اصلاح طبیعی DNA را انجام می دهند - متیلاسیون آن. پس از آن، کشف واضح بود که جزئی (موجود در مقادیر کم) پایه در حال حاضر بر روی زنجیره پلیوکلئوتید به پایان رسید، به عنوان یک نتیجه از متیلاسیون خاصی از سیتوزین و باقی مانده های آدنین در توالی های خاص بوجود می آید. به طور خاص، طبق گفته B. F. Vanyushina، Ya. I. Burnanova و A. N. Belozersky (1969) متیلایزاسیون آدنین در DNA از چوب روده می تواند در کدون های ترمینال رخ دهد. به گفته A. N. Belozersky و کارکنان (1968 - 1970)، و همچنین M. Meselson (ایالات متحده آمریکا) و V. Arberry (Switzerland) (1965 - 1969)، متیلاسیون به ویژگی های منحصر به فرد DNA و در ترکیب با عمل بخشی از هسته خاص می دهد از مکانیسم پیچیده ای که سنتز DNA را در سلول نظارت می کند. به عبارت دیگر، ماهیت متیلاسیون یک یا چند DNA پیش از آن، سوال این است که آیا می تواند در این سلول ضرب شود.

تقریبا در همان زمان، تخصیص و مطالعه شدید DNA متیلاس و محدود کردن اندونوکلئاز آغاز شد؛ در سال 1969 - 1975 توالی های نوکلئوتیدی که در DNA شناخته شده اند، برخی از این آنزیم ها (X. Boyer، X. Smith، S. Lynn، K. Murray) ایجاد می شود. در هیدرولیز DNA مختلف، آنزیم محدود کننده فاصله های بسیار زیادی را با همان "چسبنده" به پایان می رساند. این باعث می شود که نه تنها برای تجزیه و تحلیل ساختار ژن ها، همانطور که در ویروس های کوچک انجام می شود (D. Natans، S. Adler، 1973 - 1975)، اما همچنین ژانر های مختلف را طراحی می کند. با افتتاح این آنزیم های محدود خاص، مهندسی ژنتیک به یک واقعیت ملموس تبدیل شده است. ساخته شده به ژن های DNA پلاسمید کوچک از منشاء مختلف در حال حاضر به راحتی به سلول های مختلف معرفی شده است. بنابراین، نوع جدیدی از پلاسمید فعال بیولوژیک، مقاومت به برخی از آنتی بیوتیک ها (C. Cohen، 1973)، توسط ژن های ریبوزومی قورباغه ها و Drosophila در پلاسمید های چوب روده معرفی شد (J. Morrow، 1974؛ X. Boyer، D. Hognes، R. Devis، 1974 - 1975). بنابراین، مسیرهای واقعی برای به دست آوردن ارگانیسم های اساسا جدید با مدیریت و تعبیه در استخر ژنی خود، باز هستند. این کشف را می توان به نفع تمام بشریت هدایت کرد.

در سال 1952، سفید و S. Cohen دریافتند که DNA فاژ حتی حاوی یک پایه غیر معمول - 5-oxymethyl extitosis است. بعدها، E. Wolkina و R. Sinsheimer (1954) و کوهن (1956) و کوهن (1956) و کوهن (1956) شروع کردند که بقایای هیجان اکسیمتل می تواند به طور کامل یا تا حدی گلوکزید شود، به عنوان یک نتیجه از آن مولکول DNA فاژ می شود از عمل هیدرولیتیک هسته محافظت می شود.

در اوایل دهه 50، D. Dunna و J. Smith (انگلستان)، S. Vychlohof (USA) و A. Vacra (آلمان) شناخته شده است که بسیاری از آنالوگ های مصنوعی از این زمینه ممکن است در DNA گنجانده شود، گاهی اوقات به 50٪ TIMINE. به عنوان یک قاعده، این جایگزینی منجر به اشتباهات در تکرار، رونویسی DNA و پخش و ظاهر جهش می شود. بنابراین، J. Marmour (1962) دریافت که در DNA برخی از فاژ ها، به جای تيمين، شامل Oxymethyluracyl است. در سال 1963، I. Takahashi و J. Marmour دریافتند که DNA یکی از فاژ ها به جای Timin حاوی Uracil است. بنابراین، یکی دیگر از اصل سقوط کرد که در آن اسیدهای نوکلئیک قبلا جدا شده بودند. از زمان کار P. Levin، اعتقاد بر این بود که ویژگی متمایز DNA Timin و RNA - Uracil است. روشن شد که این علامت همیشه قابل اعتماد نیست، و تفاوت اصلی در ماهیت شیمیایی دو نوع اسید نوکلئیک، همانطور که امروز به نظر می رسد، تنها شخصیت جزء کربوهیدرات را خدمت می کند.

هنگام مطالعه فاژ ها، بسیاری از نشانه های غیر معمول از اسیدهای نوکلئیک آلی باز شد. از سال 1953، اعتقاد بر این بود که تمام DNA ها مولکول های خطی را جنجالی می کنند و RNA تنها تک کشیده می شود. این مقررات در سال 1961 به طور قابل ملاحظه ای تکان خورد، زمانی که R. sinsheimer دریافت کرد که DNA فاژ φ x 174 توسط یک مولکول حلقه تک جریان نشان داده شده است. درست است، پس معلوم شد که در این فرم، این DNA تنها در ذرات فاژ گیاهی وجود دارد و شکل تکراری DNA این فاژ نیز تقلب است. علاوه بر این، معلوم شد که بسیار غیر منتظره است که RNA برخی از ویروس ها می توانند تقلب کنند. این نوع جدید سازمان RNA ماکرومولکولار در سال 1962 توسط P. homatosome، I. Tamm و دیگر محققان در برخی از ویروس های حیوانی و یک ویروس تومور زخم گیاهان کشف شد. به تازگی، V. I. Agol و A. A. Bogdanov (1970) دریافتند که علاوه بر مولکول های RNA خطی نیز مولکول های بسته یا چرخه ای وجود دارد. RNA Juggling Cyclic توسط آنها به ویژه در ویروس انسفالوملوردیت تشخیص داده می شود. با تشکر از آثار X. Devo، L. Tokino، T. I. Tikhonenko، E. I. Budovsky و دیگران (1960 - 1974) ویژگی های اصلی سازمان (تخمگذار) مواد ژنتیکی در باکتریوفاژ ها بود.

در اواخر دهه 50، دانشمند آمریکایی P. doti متوجه شد که در طول گرمایش، DNA denaturation رخ می دهد، همراه با تجزیه پیوند هیدروژن بین جفت پایه و اختلاف بین زنجیرهای مکمل. این فرایند شخصیت انتقال فاز توسط نوع "مارپیچ پیچ و مهره" است و ذوب کریستال ها را یادآوری می کند. بنابراین، فرآیند DNA DNA denaturation حرارتی به نام ذوب DNA نامیده می شود. با خنک کننده آهسته، بازنشستگی مولکول ها رخ می دهد، به همین ترتیب مجددا پیوستن به نیمه مکمل.

اصل بازسازی در سال 1960 توسط J. Marmur و K. Shildkraut مورد استفاده قرار گرفت تا درجه "hybridizability" DNA از میکروارگانیسم های مختلف را تعیین کند. پس از آن، E. بولتون و B. Picture این تکنیک را بهبود بخشید، پیشنهاد روش به اصطلاح سخنرانان به اصطلاح DNA Agar. این روش در مطالعه میزان هماهنگی توالی نوکلئوتیدی DNA های مختلف و روشن شدن خویشاوندی ژنتیکی موجودات مختلف غیر قابل تعویض بود. DNA DNA DNA را در ترکیب با کروماتوگرافی J. Mandela و A. Hershey * شرح داده شده بر روی آلبومین متیل و سانتریفیوژ در گرادیان چگالی باز کنید (این روش در سال 1957 M. M. Meselson، F. و D. Vinogradov توسعه یافته است به طور گسترده ای برای جداسازی، تخلیه و تجزیه و تحلیل زنجیره های DNA مکمل فردی استفاده می شود، به عنوان مثال، V. Shibalski (USA) با استفاده از این تکنیک ها برای جداسازی فاژ DNA Lambda، که در سال های 1967-1967 نشان داده شده است، که ژنتیکی فعال هستند، هر دو زنجیره ای از فاژ است و نه یکی، همانطور که در نظر گرفته شد (S. Spigelman، 1961). لازم به ذکر است که برای اولین بار ایده اهمیت ژنتیکی هر دو زنجیره ای از DNA Lambda Faga در USSR S. E. Bresler (1961) بیان شد.

* (برای کار بر روی ژنتیک باکتری ها و ویروس ها A. Hershi همراه با M. Delbryuk و S. Luria در سال 1969 جایزه نوبل اهدا شد.)

برای درک سازمان و فعالیت عملکردی ژنوم، تعریف یک توالی نوکلئوتیدی DNA از اهمیت اساسی برخوردار است. جستجو برای روش های این تعریف در بسیاری از آزمایشگاه های جهان انجام می شود. در ایالات متحده آمریکا، M. Bir با کارکنان از پایان 50 سالگی، تلاش برای ایجاد توالی DNA با میکروسکوپ الکترونی، اما تا کنون ناموفق است. در اوایل دهه 50، اولین آثار Sinsheimer، Chargaff و دیگر محققان در تخریب آنزیمی DNA شناخته شد که نوکلئوتید های مختلف در مولکول DNA توزیع شده اند، هرچند که از لحاظ داخلی، اما ناهموار است. به گفته شیمیدان انگلیسی K. Barton (1961)، پیریمیدین ها (بیش از 70٪) عمدتا به شکل بلوک های مربوطه متمرکز هستند. A. L. Mazin و B. F. Vanyushin (1968 - 1969) دریافتند که DNA های مختلف دارای درجه های مختلفی از شانس پیریمیدین هستند و در DNA موجودات حیوانی، به طور قابل توجهی به عنوان پایین ترین به بالاترین سطح افزایش می یابد. بنابراین، تکامل ارگانیسم ها در ساختار ژنوم آنها منعکس می شود. به همین دلیل است که برای درک فرایند تکاملی به طور کلی، یک مطالعه تطبیقی \u200b\u200bساختار اسیدهای نوکلئیک اهمیت خاصی دارد. تجزیه و تحلیل ساختار پلیمرهای مهم زیست شناختی و اول از همه، DNA برای حل بسیاری از مسائل خصوصی فیلوژنتیک و طبقه بندی بسیار مهم است.

جالب است که توجه داشته باشید که فیزیولوژیست انگلیسی E. Lankester، که هموگلوبین های مولکول ها را دقیقا 100 سال پیش مطالعه کرد، پیش بینی ایده های زیست شناسی مولکولی، نوشت: "تفاوت های شیمیایی در انواع مختلف و جنس حیوانات و گیاهان مهم است برای روشن شدن تاریخ منشاء آنها، و همچنین تفاوت های شکل آنها. اگر ما به وضوح می توانستیم تفاوت های موجود در سازمان مولکولی و عملکرد ارگانیسم ها را ایجاد کنیم، ما قادر خواهیم بود که منشاء و تکامل موجودات مختلف را درک کنیم تا بر اساس اساس مشاهدات مورفولوژیکی "*. اهمیت مطالعات بیوشیمیایی برای سیستماتیک تأکید کرد V. L. Komarov، که "در قلب هر کس حتی صرفا صرفا" نوشت علائم مورفولوژیکی، بر اساس آن ما طبقه بندی و نصب گونه ها، دقیقا تفاوت های بیوشیمیایی "**.

* (E. R. LANKESTER. Uber Das Vorcommen von هموگلوبین در Den Muskeln der Mollusken und Die Die Deselben در Den Lebrendigen Organismen.- "Pfluger" Sarchiv Fur Die Gesammte Physiol، 1871، BD 4، 319.)

** (V. L. Komarov. انتخاب شده CIT. T. 1. M.L.، انتشارات خانه آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، 1945، ص. 331.)

A. V. Blagoveshchensky و S. L. Ivanov هنوز در 20S اولین گام در کشور ما برای روشن کردن برخی از مسائل تکامل و سیستماتیک ارگانیسم ها بر اساس تجزیه و تحلیل تطبیقی \u200b\u200bترکیب بیوشیمیایی خود را (نگاه کنید به CH. 2). تجزیه و تحلیل مقایسه ساختارهای پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک در حال حاضر به طور فزاینده ای برای سیستماتیک قابل ملاحظه است (نگاه کنید به فصل 21). این روش زیست شناسی مولکولی اجازه می دهد نه تنها برای روشن شدن موقعیت گونه های فردی در سیستم، بلکه اصول طبقه بندی ارگانیسم ها را به روش جدیدی هدایت می کند و گاهی اوقات کل سیستم را به طور کلی تجدید نظر می کند، زیرا این اتفاق افتاد مثال، با سیستماتیک میکروارگانیسم ها. بدون شک، در آینده، تجزیه و تحلیل ساختار ژنوم یک مکان مرکزی در شیمی درمانی موجودات زنده را اشغال می کند.

اهمیت زیادی برای تشکیل زیست شناسی مولکولی، رمزگشایی از روش های تکثیر و رونویسی DNA بود (نگاه کنید به فصل 24).

پروتئین بیوسنتز

یک تغییر مهم در حل مسئله بیوسنتز پروتئین با موفقیت در مطالعه اسیدهای نوکلئیک همراه است. در سال 1941، T. Kasperson (سوئد) و در سال 1942، J. برادر، توجه به این واقعیت است که در بافت با سنتز پروتئین فعال، افزایش مقدار RNA حاوی افزایش مقدار RNA است. آنها نتیجه گرفتند که اسیدهای ریبونوکلئیک نقش تعیین کننده ای در سنتز پروتئین ایفا می کنند. در سال 1953، E. Gale و D. Fox، به نظر می رسد که شواهد مستقیم از مشارکت مستقیم RNA را در بیوسنتز پروتئین دریافت کرده است: بر اساس داده های آنها، ریبونوکلئاز به طور قابل توجهی سرکوب اسید آمینه در لیزات سلول های باکتریایی را کاهش داد. V. Alfrei، M. Delhi و A. Mirsky (1953) در هموگلوبین های کبدی به دست آمد. بعدها، E. Gale حاضر به دادن ایده درست در مورد نقش RNA پیشرو در سنتز پروتئین، به اشتباه اعتقاد بر این است که فعال شدن سنتز پروتئین در سیستم سلول بدون سلول تحت تاثیر برخی از مواد دیگر طبیعت ناشناخته بود. در سال 1954، P. شاهزاده، D. Litlfield، R. B. Hesin-Lurie و دیگران نشان دادند که فعال ترین فعال ترین اسید آمینه ها در بخش های RNA غنی از ذرات زیر سلولی رخ می دهد - Micros. P. امضای و E. Keller (1953 - 1954) دریافتند که گنجاندن اسیدهای آمینه به طور قابل توجهی در حضور کسر سوپرناتانت در شرایط بازسازی ATP تشدید شد. P. Sichevitz (1952) و M. Chogland (1956) از پروتئین پروتئین سوپرناتانت (PH 5) جدا شده بود، که مسئول تحریک شدید ورود اسیدهای آمینه در میکروم ها بود. همراه با پروتئین های سوپرناتانت، یک کلاس خاص از RNA وزن مولکولی کم کشف شد، که اکنون RNA حمل و نقل (TRNA) نامیده می شود. در سال 1958، چگلند و انتخاب، و همچنین P. Berg، R. Svit و F. آلن و بسیاری از محققان دیگر دریافتند که آنزیم خاص، ATP و TRNA خاص آنها برای فعال کردن هر اسید آمینه مورد نیاز بود. روشن شد که tRNA تنها توسط عملکرد آداپتورها انجام شد، I.E. دستگاه هایی که بر روی ماتریس هسته ای (IRNK) یافت می شوند، محل اسید آمینه مربوطه در مولکول پروتئین تشکیل شده است. این مطالعات به طور کامل فرضیه آداپتور F. Creek (1957) را تایید کرده است که وجود آداپتورهای polynucleotide را در سلول پیش بینی کرده است، لازم است برای ترتیب صحیح بقایای اسید آمینه پروتئین سنتز شده در ماتریس هسته ای. در حال حاضر بسیاری از دانشمندان فرانسوی F. Shapvil (1962) در آزمایشگاه F. Lipman (جایزه نوبل، 1953) در ایالات متحده بسیار شوخ طبعی و به صراحت نشان داد که محل آمینو اسید در مولکول پروتئین سنتز به طور کامل تعیین می شود tRNA خاص، که به آن متصل است. فریزر آداپتور گریه در آثار چغندل و انتخابی توسعه یافت.

تا سال 1958، مراحل اصلی سنتز پروتئین شناخته شد: 1) فعال سازی اسیدهای آمینه با آنزیم خاص از "pH 5 از کسر" در حضور ATP به منظور تشکیل آمینوسیالاتلیات؛ 2) پیوست اسید آمینه فعال به یک tRNA خاص با انتشار آدنوزین مونوفسفات (AMP)؛ 3) ترکیبی از aminoacyl-tRNA (tRNA، بارگذاری شده با اسید آمینه) با میکروسوم ها و وارد شدن اسیدهای آمینه در پروتئین انتشار TRNA. Chogland (1958) اشاره کرد که در مرحله آخر سنتز پروتئین، گوانگئوزینتفسفات (GTF) مورد نیاز است.

حمل و نقل RNA و سنتز ژن

پس از تشخیص tRNA، جستجوی فعال برای تجزیه و تعیین توالی نوکلئوتیدی آغاز شد. بیوشیمی آمریکایی R. هالی بزرگترین مزایای را به دست آورد. در سال 1965، ساختار آلانین تری را از مخمر تاسیس کرد. با کمک ریبونوکلئاز (Guanilla rna-AzA و Pancreatic RNA-AZA)، هالی مولکول اسید نوکلئیک را به چند قطعه تقسیم کرد که در هر یک از آنها یک توالی نوکلئوتیدی تعیین شده و سپس دنباله ای از کل مولکول TRNA آلانین را بازسازی کرد. این مسیر تجزیه و تحلیل توالی نوکلئوتیدی به روش بلوک نامگذاری شد. شایستگی هالی عمدتا در این واقعیت بود که او آموخته است که مولکول RNA را نه تنها به قطعات کوچک تقسیم کند، بلکه بسیاری از آنها به او، بلکه بر روی قطعات بزرگ (محله ها و نیمه ها) نیز انجام می شود. این به او فرصتی داد تا قطعات کوچک کوچک را به درستی جمع کند و به همین ترتیب توالی کامل نوکلئوتیدی کل مولکول TRNA را بازسازی کرد (جایزه نوبل، 1968).

این پذیرش بلافاصله در بسیاری از آزمایشگاه های جهان به تصویب رسید. در طول دو سال آینده در اتحاد جماهیر شوروی و خارج از کشور، یک ساختار اولیه چندین TRNA رمزگشایی شد. A. A. Baev (1967) و کارکنان ابتدا دنباله ای از نوکلئوتید ها را در TRNA دریچه مخمر ایجاد کردند. تا به امروز، بیش از دوازده TRNA مختلف متفاوت مورد مطالعه قرار گرفته است. یک نوع رکورد در تعیین توالی نوکلئوتیدی در کمبریج F. Senger و Brownley تاسیس شده است. این محققان یک روش شگفت آور ظریف برای جداسازی oligonucleotides را توسعه داده اند و توالی RNA به اصطلاح 5 S (ریبوزومی) را از سلول های چوب روده (1968) نصب کرده اند. این RNA شامل 120 بقایای نوکلئوتید است و بر خلاف tRNA، حاوی پایگاه های اضافی جزئی نیست، که به طور قابل توجهی تجزیه و تحلیل توالی نوکلئوتید را تسهیل می کند و به نقاط مرجع منحصر به فرد قطعات فردی مولکول کمک می کند. در حال حاضر، به لطف استفاده از روش سنگر و براونی، کار با موفقیت به منظور بررسی توالی RNA ریبوزومی طولانی و برخی از RNA ویروسی در آزمایشگاه J. ebel (فرانسه) و دیگر محققان، به طور موفقیت آمیزی ترویج می شود.

A. A. BAEV و کارکنان (1967) دریافتند که TRNA ولین در نیمه تخریب ساختار ماکرومولکولار خود را در محلول بازسازی می کند و با وجود نقص در ساختار اولیه، فعالیت عملکردی مولکول اولیه (بومی) را دارد. این رویکرد بازسازی ماکرومولکول های برش پس از از بین بردن قطعات خاص است - معلوم شد که بسیار امیدوار کننده است. در حال حاضر به طور گسترده ای برای پیدا کردن نقش عملکردی بخش های فردی TRNA خاص استفاده می شود.

در سال های اخیر، موفقیت بزرگ در به دست آوردن آماده سازی کریستالی از tRNA فردی به دست آمده است. در حال حاضر در چندین آزمایشگاه در ایالات متحده و انگلستان موفق به ساخت بسیاری از trna. این امر امکان بررسی TRNA را با تجزیه و تحلیل ساختاری اشعه ایکس انجام داد. در سال 1970، R. سمت نخستین رادیوگرافی و مدل های سه بعدی چندین TRNA را ایجاد کرد که توسط وی در دانشگاه ویسکانسین ایجاد شده است. این مدل ها به تعیین محلی سازی سایت های فعال فردی فعال در TRNA کمک می کند و اصول اساسی عملکرد این مولکول ها را درک می کنند.

مهمترین اهمیت برای افشای مکانیزم سنتز پروتئین و حل مسئله خاصیت این فرایند، رمزگشایی ماهیت کد ژنتیکی بود (نگاه کنید به فصل 24)، که بدون اغراق، می تواند به عنوان فتح پیشرو در نظر گرفته شود علم طبیعی XX قرن.

افشای R. holly از ساختار اصلی TRNA به آثار شهر قرآن * (ایالات متحده آمریکا) بر روی سنتز الیگونوکلئوتید ها منجر شد و آنها را به مسیر سنتز یک ساختار بیولوژیکی خاصی فرستاد - مولکول DNA رمزگذاری tRNA آلانیک. اولین مراحل سنتز شیمیایی الیگونوکلئوتید کوتاه تقریبا 15 سال پیش در سال 1970 به پایان رسید. برای اولین بار توسط ابتکار ژن. قرآن و کارکنان او ابتدا از نوکلئوتید های فردی توسط مواد شیمیایی با قطعات کوتاه با طول 8 تا 12 باقی مانده نوکلئوتید سنتز شدند. این قطعات با یک توالی نوکلئوتید داده شده، قطعات مکمل خود به خود شاداب را با همپوشانی در 4 تا 5 نوکلئوتید تشکیل داده اند. سپس این قطعات به پایان رسید به ترتیب مورد نظر به طور متناوب به پایان رسیدن به پایان به پایان با استفاده از آنزیم لیگاز DNA. بنابراین، در مقایسه با تکثیر مولکول های DNA، به گفته A. Cornberg ** (به فصل 24 مراجعه کنید)، قرآن موفق به ایجاد یک مولکول DNA آزاد طبیعی با توجه به یک برنامه از پیش تعیین شده مطابق با توالی tRNA توصیف شد توسط هالی به طور مشابه، کار بر روی سنتز ژن های دیگر (M. N. Kolosov، 3. A. Shabarova، D. G. Knorre، 1970 - 1975) در حال انجام است.

* (برای تحقیق در مورد کد ژنتیک، شهر قرآن و M. Nirereberg در سال 1968 جایزه نوبل اعطا شد.)

** (برای باز شدن پلیمراز و سنتز DNA A. Kornberg، و برای سنتز RNA S. Ochoa در سال 1959 جایزه نوبل اهدا شد.)

میکروسوم ها، ریبوزوم ها، پخش

در اواسط دهه 50، اعتقاد بر این بود که مرکز سنتز پروتئین در سلول میکروسوم است. اصطلاح Microsome ابتدا در سال 1949 توسط A. Claude معرفی شد تا کسری از گرانول های کوچک را تعیین کند. بعدا معلوم شد که کل مقدار یک میکروسون، متشکل از غشاها و گرانول ها، مسئول سنتز پروتئین بود، اما تنها ذرات ریبونوروپروتئید کوچک. این ذرات در سال 1958 Rbosomes R. Roberts نامیده می شوند.

مطالعات کلاسیک ریبوزوم های باکتریایی توسط A. Tisier و J. Watson در سال های 1958 - 1959 برگزار شد. ریبوزوم های باکتریایی تا حدودی کوچکتر از گیاه و حیوانات بودند. J. Littleton (1960)، M. Clark (1964) و E. N. Sveta (1966) نشان داد که ریبوزوم های کلرپلاست های گیاهان بالاتر و میتوکندری متعلق به نوع باکتریایی هستند. A. Tisier و دیگران (1958) دریافتند که ریبوزوم ها توسط دو واحد نابرابر حاوی یک مولکول RNA جدا شده اند. در اواخر دهه 50، اعتقاد بر این بود که هر مولکول RNA ریبوزومی شامل چندین قطعه کوتاه است. با این حال، A. S. spirin در سال 1960 ابتدا نشان داد که RNA در زیرمجموعه های زیرزمینی توسط یک مولکول مداوم نشان داده شده است. D. Waller (1960)، تقسیم پروتئین های ریبوزومی با استفاده از الکتروفورز در ژل نشاسته، متوجه شد که آنها بسیار ناهمگن هستند. در ابتدا، بسیاری از داده های Waller را شک داشتند، زیرا به نظر می رسید که پروتئین ریبوزوم باید به عنوان مثال، به عنوان مثال، پروتئین VTM همگن باشد. در حال حاضر، به عنوان یک نتیجه از تحقیق توسط D. Waller، R. tratu، P. traub و دیگر بیوشیمیست ها شناخته شده اند که بیش از 50 به طور کامل در ساختار پروتئین ها به طور کامل متفاوت از ذرات ریبوزوم بود. A. S. spirina در سال 1963، برای اولین بار برای اعزام زیرمجموعه های ریبوزومی امکان پذیر بود و نشان می داد که ریبوزوم ها به طور فشرده ریبونوکلئوپروتپرتیک پیچ خورده اند که در شرایط خاص می تواند مستقر شود. در سال 1967 - 1968 M. nomura به طور کامل یک زیرمجموعه فعال بیولوژیکی از RNA ریبوزومی و پروتئین را بازسازی کرده و حتی چنین ریبوزوم هایی را که در آن پروتئین و RNA متعلق به میکروارگانیسم های مختلف بود، دریافت کرد.

تا امروز، نقش RNA ریبوزومی نامشخص است. فرض بر این است که این ماتریس خاص منحصر به فرد است، که در آن، در شکل گیری یک ذره ریبوزومی، یک مکان دقیق تعریف شده هر یک از بسیاری از پروتئین های ریبوزومی (A. S. SPIRIN، 1968) را پیدا می کند.

A. Rich (1962) کشف شده از چندین ریبوزوم که توسط IRNN Thread متصل می شوند، کشف شد. این مجتمع ها به عنوان پولیسم نامیده می شدند. تشخیص سیاست ها غنی و واتسون (1963) مجاز به بیان این فرض است که سنتز زنجیره پلیپپتید بر روی ریبوزوم رخ می دهد، که در طول زنجیره IRNK حرکت می کند. همانطور که ریبوزوم ها در طول زنجیره IRNN در ذرات ترویج می شوند، اطلاعات و تشکیل زنجیره پلیپپتید پروتئین انجام می شود و ریبوزوم های جدید به طور متناوب به پایان خوانده شده READ IRNK پیوستند. از این Richa و Watson، آن را به دنبال آن بود که مقدار سلول در سلول شامل تولید انبوه پروتئین به طور مداوم خواندن ماتریس در چندین ریبوزوم در یک بار.

به عنوان یک نتیجه از تحقیق M. Nirenberg، S. Ochua، F. Lipman، Korana و دیگران در سال 1963 - 1970. معلوم شد که همراه با IRNA، ریبوزوم ها، ATP و آمینواسيل TRNA در فرایند انتقال تعداد زیادی از عوامل متنوع را تشکیل می دهند و فرآیند پخش خود را می توان به صورت مشروط به سه مرحله تقسیم کرد - شروع، در واقع پخش و خاتمه داد.

شروع ترجمه به معنی سنتز اول پیوند پپتید در مجتمع ریبوزوم - پلی کانلوتید ماتریس - آمینوسیل-تجارت است. نه aminoacyl-trna، اما formylmethionyl-trna، چنین فعالیت های ابتکاری را دارد. این ماده برای اولین بار در سال 1964 توسط F. Senger و K. نشانگر اختصاص داده شد. S. Barencher و K. مارکر (1966) نشان داد که عملکرد اولیه فرمیلمتیونیل TRNA به دلیل افزایش وابستگی آن به مرکز پپتید ریبوزوم بود. برای شروع پخش، برخی از عوامل شروع پروتئین نیز بسیار مهم هستند، که در آزمایشگاه های S. ochoa، F. Gro و سایر مراکز تحقیقاتی برجسته شده اند. پس از تشکیل اولین اتصال پپتید در ریبوزوم، پخش خود را آغاز می کند، به عنوان مثال، افزودن پیوستگی آمینواسیل به انتهای C-end polypeptide آغاز می شود. بسیاری از جزئیات فرایند پخش توسط K. Monroe و J. Bishop (انگلستان)، I. Rykhlik و F. Shorm (جمهوری چک)، F. Lipman، M. Baretcher، V. Gilbert (USA) و دیگر محققان مورد مطالعه قرار گرفتند. در سال 1968، A. S. sciprin، برای توضیح مکانیسم کار ریبوزوم، فرضیه اصلی را پیشنهاد کرد. مکانیسم درایو ارائه تمام حرکات فضایی TRNA و IRNN در طول پخش، باز شدن دوره ای و بسته شدن زیرمجموعه های ریبوزوم است. پایان پخش در ماتریس قابل خواندن که حاوی کدون های خاتمه است، کدگذاری شده است. همانطور که S. Breenner (1965 - 1967) نشان داد، چنین کدون ها عمق UAA، UAG و UGA هستند. M. Capinchi (1967) همچنین عوامل خاصی را فزاینده پروتئین نشان داد. A. S. sciprin و L. P. Gavrilova سنتز به اصطلاح "غیر تخمیر" پروتئین در ریبوزوم ها (1972 تا 1975) را بدون مشارکت عوامل پروتئینی توصیف کرد. این کشف برای درک مبدأ و تکامل بیوسنتز پروتئین مهم است.

مقررات فعالیت ژن ها و پروتئین ها

پس از مشکل خاصیت سنتز پروتئین در ابتدا در زیست شناسی مولکولی، مشکل تنظیم سنتز پروتئین ها، یا همان تنظیم فعالیت ژن ها است.

غیر یکنواختی عملکردی سلول ها و مجازات های مرتبط با آن و فعال شدن ژن ها به مدت طولانی توجه ژنتیک را جلب کرده اند، اما تا همین اواخر، مکانیزم واقعی برای کنترل فعالیت ژنتیکی ناشناخته بود.

اولین تلاش برای توضیح فعالیت های نظارتی ژن ها با مطالعه پروتئین های هیستونیک همراه بود. بیشتر همسر Stadman * در ابتدای 40s قرن XX. آنها این ایده را بیان کردند که هیستون هایی بود که می توانست نقش مهمی در این پدیده ایفا کند. در آینده، آنها اولین اطلاعات واضح را در مورد تفاوت های شیمیایی پروتئین های هیستون دریافت کردند. در حال حاضر تعداد واقعیت های شهادت به این فرضیه، هر سال به طور فزاینده ای افزایش می یابد.

* (E. Stedman، E. Stedman. پروتئین های پایه هسته سلول .- phylosoph. ترانس. روی SOC لندن، 1951، v. 235، 565 - 595.)

در عین حال، تعداد بیشتری از داده ها صحبت می کنند، تنظیم فعالیت ژن یک فرایند بسیار پیچیده تر از یک تعامل ساده ژن های ژن ها با مولکول های پروتئین هیستون است. در سال 1960 - 1962 در آزمایشگاه، RB hesin-lurie یافت شد که ژن های فاژ شروع به خواندن بالادست می کنند: ژنهای فاژ T2 را می توان به زودی تقسیم کرد، عملکرد آن در اولین دقیقه عفونت سلول های باکتریایی رخ داد و دیر شد ، شروع به ساخت IRNK پس از اتمام ژنهای اولیه.

در سال 1961، زیست شناسی فرانسوی F. Jacob و J. Mono یک طرح برای تنظیم فعالیت ژن را پیشنهاد کردند که نقش استثنایی در درک مکانیسم های نظارتی سلول را در همه ایفا کرد. با توجه به طرح یعقوب و مونو، در DNA، علاوه بر ژن های ساختاری (اطلاعات)، هنوز هم Gemments-regulators و اپراتورهای ژنها وجود دارد. ژن-تنظیم کننده سنتز یک ماده خاص را رمزگذاری می کند - سرکوبگر، که می تواند به هر دو به القایی و اپراتور ژن پیوست شود. ژنراتور با ژنهای ساختاری متصل است و ژن دنده در فاصله ای از آنها فاصله دارد. اگر هیچ الکلی در محیط وجود ندارد، به عنوان مثال، لاکتوز، سرکوب کننده سنتز شده توسط ژن رگولاتور به ژن اپراتور متصل می شود و مسدود کردن آن، عملکرد کل اپرون را مسدود می کند (بلوک ژن های ساختاری همراه با مدیران اپراتور ) تشکیل آنزیم تحت این شرایط رخ نمی دهد. اگر القاء (لاکتوز) در محیط به نظر می رسد، پس از آن محصول تنظیم کننده ژنتیکی - سرکوبگر با لاکتوز همراه است و بلوک را از ژن ژنراتور حذف می کند. در این مورد، کار ژن ساختاری کدگذاری سنتز آنزیم ممکن است، و آنزیم (لاکتوز) در محیط به نظر می رسد.

طبق گفته یعقوب و مونو، این طرح مقررات مربوط به تمام آنزیم های انطباقی قابل استفاده است و ممکن است هر دو در طول سرکوب رخ دهد، زمانی که تشکیل آنزیم با افزایش بیش از محصول واکنش و در حین القاء سرکوب می شود، زمانی که بستر به سنتز کمک می کند آنزیم برای تنظیم مقررات فعالیت ژنهای یعقوب و مونو، جایزه نوبل در سال 1965 جایزه گرفت.

در ابتدا، این طرح به نظر می رسید بیش از حد به نظر می رسید. با این حال، بعدا معلوم شد که تنظیم ژن ها بر این اصل نه تنها در باکتری ها، بلکه در سایر موجودات موجود است.

از سال 1960، یک مکان قابل توجه در زیست شناسی مولکولی توسط مطالعه سازمان ژنوم و ساختار کروماتین در ارگانیسم های یوکاریوتی (J. Bonner، R. Ritted، V. Olfry، P. Walker، Yu. S. Chentsov ، Ib Zbarsky و دیگران.) و با مقررات رونویسی (A. Mirsky، P. Georgiev، M. Burnistil، D. Gall، R. Tsanguev، R. I. Salganik). برای مدت طولانی، ماهیت ناشناخته و بحث برانگیز از سرکوبگر وجود داشت. در سال 1968، M. Ptashne (ایالات متحده آمریکا) نشان داد که سرکوبگر پروتئین است. او او را در آزمایشگاه جی واتسون برجسته کرد و متوجه شد که سرکوبگر، در واقع، وابستگی به القاء (لاکتوز) دارد و در عین حال "ژنراتور ژنراتور لاک" را به رسمیت می شناسد و به طور خاص با آن ارتباط برقرار می کند.

در 5 تا 7 سال گذشته، داده ها بر روی حضور یک سلول مدیریت دیگری از فعالیت ژن - پروموتر به دست آمد. معلوم شد که در محله با سایت اپراتور، که محصول پیوست شده است، سنتز شده در یک ماده جنسی کنترل شده - پروتئین سرکوبگر، یک منطقه دیگر وجود دارد که باید به اعضای سیستم نظارتی فعالیت ژنی مربوط شود . مولکول آنزیم پلیمراز RNA به این منطقه متصل است. شناخت متقابل یک دنباله منحصر به فرد از نوکلئوتید ها در DNA و پیکربندی خاصی از پروتئین پلیمراز RNA باید در بخش تبلیغاتی رخ دهد. اثربخشی تشخیص بستگی به اجرای فرایند خواندن اطلاعات ژنتیکی با این توالی ژن های اپرا مجاور پروموتر دارد.

علاوه بر طرح یعقوب و مونو توضیح داده شده، مکانیسم های نسل دیگری در سلول وجود دارد. F. Jacob و S. Brenner (1963) دریافتند که تنظیم تکثیر DNA باکتریایی توسط غشای سلولی تعریف شده است. کارشناسان یعقوب (1954) بر القاء مخالف های مختلف، متقاعد شده اند که تحت تاثیر عوامل مختلف جهش زایی، تکرار انتخابات ژن برنامه آغاز می شود و تکرار ژنوم میزبان مسدود می شود. در سال 1970، F. Bell گزارش داد که مولکول های کوچک DNA را می توان به سیتوپلاسم هسته منتقل کرد و در حال حاضر در آنجا رونویسی شده است.

بنابراین، تنظیم فعالیت ژنها را می توان در سطح تکثیر، رونویسی و پخش انجام داد.

موفقیت قابل توجهی در مطالعه تنظیم مقررات نه تنها سنتز آنزیم ها، بلکه فعالیت آنها نیز به دست می آید. پدیده تنظیم فعالیت آنزیم ها در سلول در دهه 1950 A. Novik و L. Szilllard نشان داده شد. Ushubarger (1956) دریافت که در سلول یک روش بسیار منطقی برای سرکوب فعالیت آنزیم توسط محصول نهایی زنجیره واکنش بازخورد وجود دارد. همانطور که توسط J. Mono، J. Shange، F. Jacob، A. Padi و دیگر محققان (1956 - 1960) تأسیس شد، تنظیم فعالیت آنزیم را می توان با اصل آلوستریک انجام داد. آنزیم یا یکی از زیر واحد های آن، به جز وابستگی به بستر، دارای وابستگی به یکی از محصولات زنجیره ای واکنش است. تحت تاثیر چنین سیگنال محصول، آنزیم سازگاری آن را تغییر می دهد که فعالیت آن را از دست می دهد. به عنوان یک نتیجه، کل زنجیره ای از واکنش های آنزیمی در همان ابتدا خاموش می شود. در نقش مهمی از تغییرات سازگاری در پروتئین در واکنش های آنزیمی و در یک حس خاص و برای حضور یک اثر آلتورهتیک، D. Weem و R. Woodward (1952؛ جایزه نوبل، 1965).

ساختار و عملکرد پروتئین ها

به عنوان یک نتیجه از T. Osborne، Gofmeister، A. Gürbera، F. Schulz و بسیاری دیگر در پایان قرن نوزدهم. بسیاری از حیوانات و پروتئین های گیاهی در کریستالی به دست آمد. در حدود همان زمان، وزن مولکولی برخی از پروتئین ها با کمک روش های مختلف فیزیکی نصب شد. بنابراین، در سال 1891 A. Sabaneyev و N. Alexandrov گزارش دادند که وزن مولکولی Ovalbumin 14،000 است؛ در سال 1905، E. reid دریافت که وزن مولکولی هموگلوبین برابر با 48000 است. ساختار پلیمری پروتئین ها در سال 1871 G. glazulotz و D. Gaberman افشا شد. ایده ارتباط پپتید از بقایای اسید آمینه های فردی در پروتئین ها توسط T. Kurtius (1883) بیان شد. تراکم شیمیایی اسید آمینه (E. Shaal، 1871؛ Schiff، 1897؛ L. Balbiano و D. Tracati، 1900) و سنتز هتروپلیمپپتید (E. Fisher، 1902 - 1907، جایزه نوبل، 1902) منجر به توسعه اساسی شد اصول ساختار شیمیایی پروتئین ها.

اولین آنزیم کریستال (اورهزا) در سال 1926 به دست آمد. J. Samner (جایزه نوبل، 1946)، و در سال 1930 J. Northropp (جایزه نوبل، 1946) پپسین بلورین را دریافت کرد. پس از این آثار مشخص شد که آنزیم ها دارای طبیعت پروتئین هستند. در سال 1940، M. kunitz یک RNA-AZU بلورین را اختصاص داد. تا سال 1958، بیش از 100 آنزیم کریستالی قبلا شناخته شده بود و بیش از 500 آنزیم اختصاص داده شده در فرم غیر بلوری. آماده سازی داروهای بسیار خالص پروتئین های فردی به رمزگشایی ساختار اولیه و سازمان ماکرومولکوپی کمک کرد.

اهمیت زیادی برای توسعه زیست شناسی مولکولی به طور کلی، ژنتیک انسانی، به ویژه کشف L. Polingom (1940) هموگلوبین غیر طبیعی، جدا شده از اریتروسیت های افراد مبتلا به بیماری های شدید ارثی - کم خونی سلول داسی شکل. در سال 1955 - 1957 V. ingram از روش اثر انگشت استفاده شده توسط F. Senger (لکه های تشکیل شده توسط پپتیدهای فردی در طول کروماتوگرافی کاغذی) برای تجزیه و تحلیل محصولات هیدرولیز هموگلوبین با قلیایی و تریپسین استفاده شد. در سال 1961، Ingram گزارش داد که هموگلوبین از هموگلوبین طبیعی تنها با طبیعت یک باقی مانده از اسید آمینه متفاوت است: در هموگلوبین طبیعی در موقعیت هفتم زنجیره، باقی مانده از اسید گلوتامیک و در هموگلوبین S - باقی مانده از والین است. به این ترتیب به طور کامل تایید شد (1949)، فرض بر این که کم خونی سلول داسی شکل یک بیماری از طبیعت مولکولی است. تغییر ارثی در تنها یک بقایای اسید آمینه در هر نیمی از ماکرومولکول هموگلوبین منجر به این واقعیت می شود که هموگلوبین توانایی به راحتی در غلظت کم اکسیژن را از دست می دهد و شروع به کریستال می کند که منجر به نقض ساختار سلول می شود. این مطالعات به وضوح نشان داد که ساختار پروتئین یک توالی آمینو اسید کاملا تعریف شده است که در ژنوم کدگذاری شده است. بر اساس ارزش منحصر به فرد ساختار اولیه پروتئین در شکل گیری یک ترکیب منحصر به فرد بیولوژیکی فعال ماکرومولکول، کار K. anfinsen (1951) را نشان داد. Anfinsen نشان داد که ماکاسطه های فعال زیست شناختی گیاهی از ریبونوکلئاز پانکراس از پیش تعیین شده توسط یک توالی اسید آمینه از پیش تعیین شده است و دوباره می تواند به صورت خود به خود رخ دهد، زمانی که گروه های SH سیستئین اکسید شده برای تشکیل دیسولفاید در مکان های به شدت تعریف شده از زنجیره پپتید آنزیم.

تا به امروز، مکانیزم عمل تعداد زیادی از آنزیم ها به طور دقیق مورد مطالعه قرار گرفته است و ساختار بسیاری از پروتئین ها تعیین می شود.

در سال 1953، F. Senger یک توالی آمینو اسید از انسولین ایجاد کرد. : این پروتئین شامل دو زنجیره پلیپپتید متصل شده توسط دو سطح دیسولفید است. یکی از زنجیرهای حاوی تنها 21 بقایای اسید آمینه است و دیگر 30 باقی مانده است. برای رمزگشایی ساختار این پروتئین نسبتا ساده، سنگر حدود 10 سال را صرف کرد. در سال 1958، برای این مطالعه فوق العاده، او جایزه نوبل را به دست آورد. پس از ایجاد V. Stein و S. Murom (1957) از آنالایزر اتوماتیک اسید آمینه، شناسایی محصولات هیدرولیز جزئی پروتئین ها به طور قابل توجهی شتاب شد. در سال 1960، استین و مور قبلا گزارش کرده اند. آنها توانستند دنباله ریبونوکلئاز را تعیین کنند، زنجیره پپتید که توسط 124 بقایای آمینو اسید نشان داده شده است. در همان سال، در آزمایشگاه Scramma در Tubingen (آلمان) F. Ander و دیگران، توالی آمینو اسید را در پروتئین VTM شناسایی کردند. سپس توالی آمینو اسید در میوگلوبین (A. Edmunson) و α- و β- زنجیره ای از هموگلوبین یک فرد (Brownitzer، E. schröder، و غیره)، لیزوزیم از یک پروتئین تخم مرغ مرغ (Jullah، D. Keyfield) در سال 1963، F. Shorm و B. Keyl (جمهوری چک) یک دنباله ای از اسیدهای آمینه را در مولکول Chymotrysinogen ایجاد کرد. در همان سال، توالی آمینو اسید تریپسینوژن (F. Shorm، D. Walch) تعیین شد. در سال 1965، K. Takahashi ساختار اولیه ریبونوکلئاز T1 را تاسیس کرد. سپس توالی آمینو اسید هنوز در چند پروتئین تعریف شده است.

همانطور که شناخته شده است، اثبات نهایی صحت تعیین یک ساختار یا یک ساختار دیگر، سنتز آن است. در سال 1969، R. Merifield (ایالات متحده آمریکا) ابتدا سنتز شیمیایی ریبونوکلئاز پانکراس را انجام داد. با کمک یک روش سنتز توسعه یافته توسط آن بر روی یک حامل جدا شده از جامد، Merofield یک اسید آمینه را به زنجیره ای متصل کرد، با توجه به توالی که توسط Stein و Murom توصیف شد. در نتیجه، او یک پروتئین دریافت کرد که در کیفیت آن با ریبونوکلئاز پانکراس مشابه بود. برای افشای ساختار ریبونوکلئاز V. Stein، S. Muru و K. Anfinsenu جایزه نوبل را در سال 1972 جایزه گرفت. این سنتز پروتئین طبیعی، دیدگاه های بلندپروازانه را باز می کند، که نشان دهنده امکان ایجاد هر پروتئین با توجه به توالی برنامه ریزی شده است.

از مطالعات پراش اشعه ایکس، W. Astbury (1933)، به این ترتیب، زنجیرهای پپتید مولکول های پروتئینی پیچیده و یا به شدت به شدت گذاشته شد. از آن زمان، بسیاری از نویسندگان فرضیه های مختلفی در مورد روش های تخمگذار زنجیره های پروتئین را بیان کردند، اما تا سال 1951، تمام مدل ها به عنوان سازه های جنایی باقی مانده بودند که داده های تجربی را برآورده نمی کردند. در سال 1951، L. Poling و R. Corey مجموعه ای از کار درخشان را منتشر کردند، که در آن تئوری ساختار ثانویه پروتئین ها در نهایت فرموله شده بود - نظریه α-helix. همراه با این، همچنین شناخته شده است که پروتئین ها یک ساختار سوم دیگر دارند: α-helix از زنجیره پپتید می تواند به گونه ای خاص فرموله شده، تشکیل یک ساختار نسبتا جمع و جور.

در سال 1957، J. Kendrew و کارکنان او ابتدا یک مدل سه بعدی ساختار میوگلوبین را ارائه کردند. این مدل چندین سال پیش تصفیه شده بود، در حالی که در سال 1961 هیچ کار نهایی با مشخصه ساختار فضایی این پروتئین وجود نداشت. در سال 1959، M. Perutz و کارکنان ساختار سه بعدی هموگلوبین را تاسیس کردند. محققان بیش از 20 سال صرف کردند (اولین رادیوگرافی هموگلوبین توسط یک حقیقت در سال 1937 به دست آمد). از آنجا که مولکول هموگلوبین شامل چهار واحد واحد است، پس از رمزگشایی سازمان خود، به این ترتیب ساختار پروتئین کواترنری را برای اولین بار توصیف کرد. برای کار بر تعریف ساختار سه بعدی پروتئین های کنفرانس و یک بسته در سال 1962، جایزه نوبل اعطا شد.

ایجاد یک مدل فضایی ساختار هموگلوبین اجازه داده است. رویکرد برای درک مکانیسم عملکرد این پروتئین، که شناخته شده است انتقال اکسیژن در سلول های حیوانی است. در سال 1937، F. gaurovitz به این نتیجه رسید که تعامل هموگلوبین با اکسیژن، هوا باید با تغییر ساختار پروتئین همراه باشد. در دهه 60، PuerTC و کارکنان او پس از اکسیداسیون آن، تغییر قابل ملاحظه ای از زنجیره های هموگلوبین را کشف کردند که ناشی از تغییر اتم های آهن به علت اتصال به اکسیژن است. بر این اساس، ایده هایی درباره "تنفس" ماکرومولکول های پروتئین تشکیل شد.

در سال 1960، D. Phillips و کارکنان آن شروع به مطالعات پراش اشعه ایکس از مولکول های لیزوزیم کردند. تا سال 1967، دقیق تر یا دقیق تر برای ایجاد جزئیات سازمان این پروتئین و محلی سازی اتم های فردی در مولکول آن بود. علاوه بر این، فیلیپس ماهیت دلبستگی لیزوزیم را به سوبسترا (traiacetylglucosamine) یافت. این باعث شد تا مکانیزم کار این آنزیم را بازسازی کند. بنابراین، شناخت ساختار اولیه و سازمان ماکرومولکولار نه تنها برای ایجاد ماهیت مراکز فعال بسیاری از آنزیم ها، بلکه به طور کامل مکانیسم عملکرد این ماکرومولکول ها را به طور کامل اعلام کرد.

استفاده از روش های میکروسکوپ الکترونی کمک به افشای اصول سازمان ماکرومولکولی از چنین تشکیلات پروتئین پیچیده مانند نخ های کلاژن، فیبرینوژن، فیبرهای انقباضی عضلات و غیره در اواخر دهه 50، مدل های دستگاه انقباضی عضلانی پیشنهاد شد. افتتاح V. A. Engelhardt و M. N. Lyubamova (1939) فعالیت ATP-Azine از میوزین، به منظور درک مکانیسم کاهش عضلانی، استثنایی بود. این به این معنی بود که مبنای انقباض عضلانی تغییر خواص فیزیکوشیمیایی و سازمان ماکرومولکولی پروتئین انقباضی تحت تاثیر اسید تیفوسیک آدنوزین (نگاه کنید به فصل 11).

برای درک اصول مونتاژ ساختارهای زیستی، مطالعات ویروسی ضروری بود (به فصل 25 مراجعه کنید).

مشکلات حل نشده

موفقیت های اساسی در زیست شناسی مولکولی مدرن به طور عمده به عنوان یک نتیجه از مطالعه اسیدهای نوکلئیک به دست می آید. با این وجود، حتی در این زمینه، همه مشکلات مجاز نیستند. از تلاش های بزرگ، به ویژه، رمزگشایی کل توالی نوکلئوتیدی ژنوم را رمزگذاری می کند. این مشکل به طور غیر مستقیم به مشکل DNA ناهمگونی ارتباط دارد و نیاز به توسعه روش های جدید تقسیم بندی و جداسازی مولکول های فردی از کل ماده ژنتیکی سلول دارد.

تا کنون، تلاش ها عمدتا بر مطالعه جداگانه ای از پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک متمرکز بود. در سلول، این پلیمرهای biopolymers به \u200b\u200bطور جداگانه با یکدیگر ارتباط دارند و عمدتا به شکل nucleoproteis عمل می کنند. بنابراین، در حال حاضر با وضوح خاص، نیاز به مطالعه تعامل پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک ظاهر شد. مشکل تشخیص توسط پروتئین های بخش های خاصی از اسیدهای نوکلئیک به جلو پیش می رود. مراحل پیش از این برای مطالعه چنین تعاملی این پلیمرهای پلیمری مشخص شده اند، بدون اینکه درک کامل ساختار و عملکرد کروموزوم ها، ریبوزوم ها و سایر ساختارها غیر قابل تصور باشد. بدون این، غیرممکن است که تنظیم فعالیت ژن را نیز درک کنیم و در نهایت اصول عملیات بدن را رمزگشایی کنیم. پس از آثار یعقوب و مونو، برخی از داده های جدید در مورد معنای نظارتی غشاها در سنتز مواد هسته ای ظاهر شدند. این وظیفه مطالعات عمیق تر از نقش غشا را در تنظیم تکرار DNA قرار می دهد. به طور کلی، مشکل تنظیم فعالیت ژن ها و فعالیت های سلولی به طور کلی یکی از مهمترین مشکلات زیست شناسی مولکولی مدرن است.

وضعیت فعلی بیوفیزیک

در ارتباط نزدیک با مشکلات زیست شناسی مولکولی، بیوفیزیک توسعه یافت. علاقه به این زمینه زیست شناسی تحریک شده، از یک طرف، نیاز به مطالعه جامع از عمل بر بدن نسل های مختلف از تابش، از سوی دیگر - نیاز به مطالعه پایه های فیزیکی و فیزیکوشیمیایی پدیده های زندگی رخ می دهد سطح مولکولی.

دریافت اطلاعات دقیق در مورد ساختارهای مولکولی و فرآیندهای ساخته شده در آنها به علت استفاده از روش های فیزیکوشیمیایی ظریف جدید امکان پذیر شد. بر اساس دستاوردهای الکتروشیمی، امکان بهبود روش اندازه گیری پتانسیل های بیوالکتریک، استفاده از الکترودهای یون های یون (Eisenman، B. P. Nikolsky، Khuri، 50 - 60s) بود. طیف سنجی مادون قرمز (با استفاده از دستگاه های لیزر) به طور فزاینده ای در عمل، که اجازه می دهد تا تغییرات سازگاری در پروتئین ها را بررسی کند (I. Carpenters، 1940). اطلاعات ارزشمند همچنین یک روش رزونانس پارامغناطیس الکترونی (E. K. Zavoisk، 1944) و یک روش بیوسیم (B. N. Tarusov et al.، 1960) را فراهم می کند که به ویژه اجازه می دهد تا حمل و نقل الکترون را در فرایندهای اکسیداتیو قضاوت کند.

توسط 50s، بیوفیزیک یک موقعیت جامد را تسخیر می کند. نیاز به تهیه متخصصان واجد شرایط وجود دارد. اگر در سال 1911 در اروپا تنها در دانشگاه پای، در مجارستان، وزارت بیوفیزیک بود، تا سال 1973 چنین بخش هایی در تقریبا تمام دانشگاه های بزرگ وجود دارد.

در سال 1960، جامعه بین المللی بیوفیزیک ها سازمان یافته بود. در اوت سال 1961، اولین کنگره بین المللی بیوفیزیک در استکهلم برگزار شد. کنگره دوم در سال 1965 در پاریس برگزار شد، سوم - در سال 1969 در بوستون، چهارم - در سال 1972 در مسکو برگزار شد.

در بیوفیزیک، تمایز روشن بین دو محتوای مختلف در محتوای بیوفیزیک مولکولی و بیوفیزیک سلولی حفظ می شود. این تمایز دریافت و بیان سازمانی: بخش های جداگانه ای از این دو جهت بیوفیزیک ایجاد می شود. در دانشگاه مسکو، اولین بخش بیوفیزیک در سال 1953 در دانشکده زیست خاك تاسیس شد، کمی بعد، وزارت بیوفیزیک در دانشکده فیزیکی ظاهر شد. با توجه به همان اصل، بخش ها در بسیاری از دانشگاه های دیگر سازماندهی شدند.

مولکولی بیوفیزیک

در سال های اخیر، اتصال بیوفیزیک مولکولی با زیست شناسی مولکولی به طور فزاینده ای تقویت شده است، و گاهی اوقات دشوار است تعیین کنید که در آن مرز پارتیشن بین آنها عبور می کند. در وقوع کلی بر مشکل اطلاعات ارثی، چنین همکاری بیوفیزیک با زیست شناسی مولکولی اجتناب ناپذیر است.

جهت اصلی در کار تحقیق، مطالعه فیزیک اسید نوکلئیک - DNA و RNA است. استفاده از روش های فوق و بالاتر از تمام تجزیه و تحلیل ساختاری اشعه ایکس، به تجزیه ساختار مولکولی اسیدهای نوکلئیک کمک کرد. در حال حاضر مطالعات فشرده برای مطالعه رفتار این اسیدها در راه حل ها در حال انجام است. توجه ویژه به انتقال های متداول "مارپیچ پیچ و مهره"، با تغییرات ویسکوزیته، شاخص های نوری و الکتریکی مورد مطالعه قرار می گیرد. در ارتباط با مطالعه مکانیزم های mutagenesis، مطالعات در حال توسعه بر روی مطالعه اثر تابش یونیزه بر رفتار اسید های نوکلئیک در محلول ها، و همچنین اقدامات تابش بر روی ویروس ها و فاضلاب اسید نوکلئیک است. اثر تابش اشعه ماوراء بنفش در معرض تجزیه و تحلیل جامع قرار گرفت، برخی از بخش های طیفی که به عنوان شناخته شده، به خوبی توسط اسیدهای نوکلئیک جذب می شوند. بخش بزرگی از چنین مطالعاتی، تشخیص رادیکال های فعال اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها را با رزونانس پارامغناطیس الکترونی اشغال می کند. با استفاده از این روش، وقوع یکپارچگی کل خود مرتبط است.

مشکل رمزگذاری اطلاعات DNA و RNA و انتقال آن در سنتز پروتئین مدتهاست به بیوفیزیک مولکولی علاقمند بوده است و فیزیک بارها و بارها ملاحظات خاصی را در مورد این موضوع بیان کرده است (E. schrödinger، Gamov). رمزگشایی کد ژنتیکی، مطالعات متعدد نظری و تجربی را بر ساختار اسپلیکس DNA، مکانیسم لغزش و پیچاندن موضوعات آن برای مطالعه نیروهای فیزیکی دخیل در این فرایندها ایجاد کرد.

کمک های قابل توجهی به بیوفیزیک مولکولی دارای زیست شناسی مولکولی در مطالعه ساختار مولکول های پروتئینی با استفاده از تجزیه و تحلیل ساختاری اشعه ایکس است که ابتدا در سال 1930 توسط J. Bernal اعمال شد. این نتیجه از استفاده از روش های فیزیکی در ترکیب با بیوشیمیایی (روش های آنزیمی) یک ترکیب مولکولی و دنباله ای از اسیدهای آمینه در تعدادی از پروتئین ها باز شد.

مطالعات میکروسکوپی الکترونی مدرن که نشان دهنده حضور سیستم های غشایی پیچیده در سلول ها و ارگاند های آن بود، تلاش های خود را برای درک ساختار مولکولی خود تحریک کرد (فصل های 10 و 11 را ببینید). ترکیب شیمیایی غشاها و به ویژه خواص لیپید های آنها مورد مطالعه قرار گرفته است. مشخص شد که دومی قادر به تمرکز و واکنش های اکسیداسیون زنجیره ای غیر آنزیمی هستند (یو. A. Vladimirov و F. F. Litvin، 1959؛ B. N. Tarusov et al.، 1960؛ I. Ivanov، 1967) منجر به اختلال در توابع غشا می شود. برای مطالعه ترکیب غشا شروع به استفاده از روش ها کرد مدل سازی ریاضی (V. TS. Presman، 1964 - 1968؛ M. M. Sheemyakin، 1967؛ یو. A. Ovchinnikov، 1972).

بیوفیزیک سلولی

یک رویداد مهم در تاریخ بیوفیزیک، تشکیل در 50 ثانیه ایده های روشن در مورد ترمودینامیک فرایندهای بیولوژیکی بود، زیرا در نتیجه فرضیه ها در نهایت در مورد امکان تشکیل انرژی مستقل در سلول های زنده تخلیه شد، بر خلاف قانون دوم از ترمودینامیک. درک اقدامات این قانون در سیستم های بیولوژیکی با معرفی دانشمند بلژیک I. Prigogin (1945) * به ترمودینامیک بیولوژیکی مفهوم سیستم های باز که با یک محیط خارجی انرژی و ماده مبادله می شود، مرتبط است. Prigogin نشان داد که آنتروپی مثبت در سلول های زنده در گردش خون تشکیل شده است، به ترتیب، قانون دوم ترمودینامیک. معادلات معرفی شده توسط آنها تعیین شرایطی را که تحت آن دولت به اصطلاح ثابت ثابت می شود (همچنین یک تعادل پویا نامیده می شود)، که در آن مقدار انرژی آزاد (غیر نوتروفی) به سلول هایی می رسد که غذا را برای جریان آن جبران می کند و آنتروپی مثبت نمایش داده می شود. این کشف ایده ای بزرگ از اتصال جداگانه ای از محیط بیرونی و داخلی سلول ها را تقویت کرده است. این آغاز یک مطالعه واقعی از سیستم های ترمودینامیک از "سیستم های زنده"، از جمله روش مدل سازی (A. Barton، 1939؛ A. G. Pasynsky، 1967) مشخص شد.

* (نظریه کلی سیستم های باز ابتدا L. Bertalafi را در سال 1932 به جلو فرستاد)

با توجه به اصل اساسی بیوترمودینامیک، پیش نیاز برای وجود زندگی در توسعه فرایندهای بیوشیمیایی آن ثابت است، زیرا اجرای آن هماهنگی میزان واکنش های متابولیک متعدد ضروری است. بر اساس ترمودینامیک های بیوفیزیک جدید، یک جهت که عوامل خارجی و داخلی را تعیین می کند که این هماهنگی واکنش ها را تضمین می کند و پایدار می شود. در طول دو دهه گذشته، نقش مهمی در حفظ وضعیت ثابت سیستم مهارکننده ها و به ویژه آنتی اکسیدان ها (B. N. Tarusov و A. I. Zhuravlev، 1954، 1958) نشان داده شده است. ثابت شده است که قابلیت اطمینان از توسعه بیماران بستری به عوامل محیطی بیرونی (درجه حرارت) و خواص فیزیکوشیمیایی محیط سلول مرتبط است.

اصول مدرن Biotermodynamics مجاز به ارائه تفسیر فیزیکی و شیمیایی مکانیسم سازگاری. با توجه به اطلاعات ما، سازگاری با شرایط محیط خارجی می تواند تنها زمانی رخ دهد که بدن بتواند لوازم امدادی را در توسعه زیستی ایجاد کند واکنش های شیمیایی (B. N. Tarusov، 1974). این سوال در مورد توسعه روش های جدید مطرح شد که اجازه می دهد تا دولت ثابت را به طور غیرمستقیم ارزیابی کند و اختلالات احتمالی آن را پیش بینی کند. معرفی فرآیندهای سازگاری بیولوژیکی از اصول سایبرنتیک سیستم های خودتنظیمی به شدت سود می برد. روشن شد که برای حل مسئله ثبات دولت ثابت، ثبت نام عوامل به اصطلاح ناخوشایند، به ویژه واکنش های اکسیداسیون لیپید غیر آنزیمی مرتبط است. به تازگی، مطالعات فرآیندهای تولید مثل در فازهای لیپید سلول های زنده و افزایش محصولات رادیکال فعال که نقض عملکرد نظارتی غشا هستند، افزایش می یابد. منبع اطلاعات در مورد این فرآیندها به عنوان تشخیص رادیکال های پراکسیدان فعال و پراکسیداسیون Biolypid (A. Tappel، 1965؛ I. I. Ivanov، 1965؛ E. B. Burlakova، 1967 و دیگران) است. برای تشخیص رادیکال ها، biohemoluminescence ناشی از لیپید سلول های زنده در طول نوترکیب آنها استفاده می شود.

بر اساس نمایندگی های فیزیکوشیمیایی بر پایداری دولت ثابت، ایده های بیوفیزیکی در مورد سازگاری گیاهان برای تغییرات در شرایط محیط خارجی به عنوان نقض سیستم های آنتی اکسیدان مهار کننده (BN Tarusov، Ya. E. Doskokoch، BM Kitlaev ، Amghaverdiev، 1968 - 1972). این فرصت را برای ارزیابی چنین خواص مانند مقاومت یخ زده و مقاومت در برابر نمک، و همچنین پیش بینی های مناسب در انتخاب گیاهان کشاورزی باز کرد.

در دهه 50، یک درخشش بیش از حد افتتاح شد - اشیاء بیولوژیکی بیولوژیکی و مادون قرمز در بخش های قابل مشاهده و مادون قرمز طیف (B. N. Tarusov، A. I. Zhuravlev، A. I. Polyvoda). این امر به عنوان یک نتیجه از توسعه روش های ثبت نام جریان های نور فوق العاده پلاستیکی با کمک ضرب کننده های فوتوالکترونیک (L. A. Ketsky، 1934) امکان پذیر شد. به عنوان نتیجه واکنش های بیوشیمیایی که در سلول زنده اتفاق می افتد، Biochemoluminescence به شما اجازه می دهد تا فرایندهای مهم اکسیداتیو را در مدارهای انتقال الکترون بین آنزیم ها قضاوت کنید. کشف و مطالعه Biochemoluminescence دارای نظریه بزرگ و ارزش عملی. بنابراین، B. N. Tarusov و یو. B. Kudryashov توجه داشته باشید بزرگترین نقش محصولات اکسیداسیون اسیدهای چرب اشباع نشده در مکانیسم وقوع بیماری های پاتولوژیک، توسعه تحت تاثیر تابش یونیزاسیون، در طول سرطان زایی و سایر نقض ها توابع عادی سلول ها.

در 50 سالگی، به دلیل توسعه سریع فیزیک هسته ای از بیوفیزیک، رادیو بوتیولوژی از هم جدا شد، بررسی اثر بیولوژیکی تابش یونیزه. به دست آوردن ایزوتوپ های رادیواکتیو مصنوعی، ایجاد سلاح های هسته ای هسته ای، راکتورهای اتمی و توسعه سایر اشکال استفاده عملی از انرژی اتمی که با تمام وضوح حفاظت از ارگانیسم ها از اثرات مضر اشعه یونیزاسیون، توسعه، تولید می شود پایه های نظری پیشگیری و درمان بیماری اشعه. برای انجام این کار، ابتدا لازم بود که بدانیم کدام مولفه های سلول و ارتباطات متابولیسم بیشتر آسیب پذیر هستند.

هدف مطالعه بیوفیزیک و رادیواکتیولوژی، روشن شدن ماهیت واکنش های شیمیایی اولیه ناشی از بسترهای زنده تحت تاثیر انرژی تابش بود. در اینجا نه تنها برای درک مکانیسم های این پدیده، بلکه همچنین قادر به تأثیر بر روند تغییر انرژی فیزیکی به مواد شیمیایی، کاهش ضریب عمل "مفید" آن است. این آثار در این جهت بر روی مطالعه مدرسه N. N. Semenov (1933) در اتحاد جماهیر شوروی و د. Khinchelwood (1935) در انگلستان گذاشته شد.

یک مکان بزرگ در مطالعات رادیوگرافی، مطالعه میزان مقاومت تابش موجودات مختلف موجودات را انجام داد. مشخص شد که افزایش مقاومت رادیویی (به عنوان مثال، جوندگان کویر) به علت فعالیت آنتی اکسیدانی بالا لیپید ها است. غشاهای سلولی (M. Chang et al.، 1964؛ N. K. Ogryzov و همکاران، 1969). معلوم شد که در شکل گیری خواص آنتی اکسیداتیو این سیستم ها، توکوفرول ها، ویتامین K و تزیین (I. Ivanov et al.، 1972) نقش مهمی ایفا می کنند. در سال های اخیر توجه زیادی به مطالعه مکانیسم های موتاژنز وجود دارد. برای این منظور، اثر تابش یونیزه بر رفتار اسیدهای نوکلئیک و پروتئین های in vitro، و همچنین در ویروس ها و فاژ ها (A. Gustafson، 1945 - 1950) مورد مطالعه قرار گرفته است.

مبارزه برای افزایش بیشتر بهره وری حفاظت شیمیایی، جستجو برای مهارکننده های کارآمد تر و اصول مهار، در این راستا، وظایف اصلی بیوفیزیک ها باقی می ماند.

مطالعه حالت های هیجانی Biopolymers، که تعیین فعالیت شیمیایی بالا آنها پیشرفته است. با موفقیت، مطالعه ای از ایالت های هیجان انگیز ناشی از مرحله اولیه فرآیندهای فتووبیولوژیک - فتوسنتز و بینایی بود.

بنابراین، سهم جامع در درک فعال شدن اولیه مولکول گیاهان گیاهان ساخته شده است. اهمیت زیادی از انتقال (مهاجرت) انرژی حالت های هیجان شده بدون از دست دادن از رنگدانه های فعال به سایر زیربناها ایجاد شده است. نقش مهمی در توسعه این ایده ها توسط آثار نظری A. n. terenina (1947 و بالاتر) انجام شد. A. A. Krasnovsky (1949) باز و بررسی واکنش بازدهی فتوشیمیایی برگشت پذیر کلروفیل و آنالوگ های آن را باز کرد. در حال حاضر اعتقاد عمومی وجود دارد که در آینده نزدیک ممکن است فتوسنتز را در شرایط مصنوعی بازتولید کند (نگاه کنید به فصل 5).

بیوفیزیک ها همچنان به افشای ماهیت انقباض عضلانی و مکانیسم های تحریک عصبی و برگزاری ادامه می دهند (به فصل 11 مراجعه کنید). بررسی مکانیزم های انتقال از حالت هیجان انگیز به حالت عادی نیز مرتبط است. دولت هیجان زده در حال حاضر به عنوان یک نتیجه از واکنش کاپاتالیستی خودرو و ترمز در نظر گرفته می شود - به عنوان یک نتیجه از بسیج شدید فعالیت آنتی اکسیدانی مهار کننده در نتیجه بازسازی مولکولی در چنین ترکیباتی مانند توکوفرول (II Ivanov، O. Rolz، 1966 ؛ یا kolz، 1970).

مهمترین مسئله رایج بیوفیزیک، دانش ویژگی های فیزیکی و شیمیایی کیفی ماده زندگی است. چنین خواص مانند توانایی زندگی بیوپلیمرهای زنده به طور انتخابی پتاسیم را متصل می کند یا جریان الکتریکی را به صورت قطبی می کند، حتی با دقت دقیق تر از بدن، حفظ نمی شود. بنابراین، بیوفیزیک سلولی همچنان به شدت معیارها و روش های یک مطالعه طول عمر ماده زندگی را توسعه می دهد.

علیرغم جوانان زیست شناسی مولکولی، موفقیت های حاصل از آن در این زمینه واقعا غرق می شود. برای یک دوره نسبتا کوتاه، ماهیت ژن و اصول اساسی سازمان، تولید و عملیات آن تاسیس شده است. علاوه بر این، نه تنها تولید مثل ژن های in vitro انجام شد، بلکه برای اولین بار یک سنتز کامل ژن خود را تکمیل کرد. کد ژنتیکی به طور کامل رمزگشایی شده است و مهمترین مسئله بیولوژیکی خصوصیات بیوسنتز پروتئین مجاز است. مسیرهای اصلی و مکانیسم های تشکیل پروتئین در سلول شناسایی و مورد بررسی قرار گرفتند. ساختار اولیه بسیاری از مولکول های آداپتور خاص حمل و نقل، انجام ترجمه ماتریس های نوکلئیک به توالی اسید آمینه پروتئین سنتز شده، به طور کامل تعیین می شود. دنباله اسید آمینه بسیاری از پروتئین ها به طور کامل رمزگشایی شده و ساختار فضایی برخی از آنها نصب شده است. این امر امکان پذیر است که اصل و جزئیات عملکرد مولکول های آنزیم را پیدا کند. سنتز شیمیایی یکی از آنزیم ها ریبونوکلئاز است. اصول اساسی سازمان ذرات زیر سلولی مختلف، بسیاری از ویروس ها و فاژ ها و روش های اصلی زیست زایی خود را در سلول حل می کنند. رویکردهای باز برای درک راه های تنظیم فعالیت ژنها و روشن کردن مکانیسم های نظارتی فعالیت های حیاتی. در حال حاضر یک لیست ساده از این اکتشافات نشان می دهد که نیمه دوم قرن XX است. با پیشرفت بزرگی از زیست شناسی مشخص شد، که اول از همه موظف است مطالعه عمیق ساختارها و توابع ماکرومولکول های ضروری زیست شناختی - اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها.

دستاوردهای زیست شناسی مولکولی در حال حاضر در حال حاضر در عمل استفاده می شود و میوه های ملموس را در پزشکی، کشاورزی و برخی از صنایع به ارمغان می آورد. شکی نیست که بازگشت این علم هر روز افزایش خواهد یافت. با این حال، نتیجه اصلی باید در نظر گرفته شود که تحت تاثیر موفقیت زیست شناسی مولکولی، اعتماد به نفس در وجود امکانات نامحدود در راه افشای اسرار صمیمی ترین زندگی تقویت شده است.

در آینده، ظاهرا، روش های جدید تحقیق در مورد شکل بیولوژیکی حرکت از موضوع باز خواهد شد - با سطح مولکولی زیست شناسی به یک سطح اتمی تبدیل خواهد شد. با این حال، در حال حاضر هیچ محقق تنها وجود ندارد که واقعا بتواند توسعه زیست شناسی مولکولی را حتی برای 20 سال آینده پیش بینی کند.