زیست شناسی مولکولی و شیمی بیولوژیکی مورد مطالعه قرار گرفته است. زیست شناس مولکولی

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 برنامه 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 مشخصات 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 آن و چرخه زندگی. 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 پلیمراز واکنش زنجیره ای. 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: دبیرستان, 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.

کمیک در رقابت "Bio / Mol / Text": امروز، لوله آزمایش زیست شناس مولکولی شما را دنیای علمی شگفت انگیز - زیست شناسی مولکولی نگه می دارد! ما با یک سفر تاریخی در مراحل توسعه آن شروع خواهیم کرد، ما از سال 1933 اکتشافات اصلی و آزمایشات را توصیف خواهیم کرد. و همچنین به وضوح در مورد روش های اصلی زیست شناسی مولکولی، که اجازه می دهد ژن های دستکاری شده برای تغییر و تخصیص آنها. ظهور این روش ها به عنوان یک انگیزه قوی به توسعه زیست شناسی مولکولی خدمت کرده است. و حتی نقش بیوتکنولوژی را به یاد داشته باشید و یکی از محبوب ترین موضوعات این منطقه را لمس کرد - ویرایش ژنوم با استفاده از سیستم های CRISPR / CAS.

حمایت عمومی از رقابت و شریک نامزدی "Skoletech" -.

حامی مسابقه این شرکت "DEEM" است: بزرگترین تامین کننده تجهیزات، معرف ها و مواد مصرفی برای تحقیقات و تولید بیولوژیکی.

این شرکت جایزه همدردی مخاطبان را حمایت کرد.

"کتاب" حامی مسابقه - "Alpina non-fikshn"

1. مقدمه. ماهیت زیست شناسی مولکولی

بر اساس زندگی موجودات زنده در سطح ماکرومولکول ها یاد بگیرید. هدف زیست شناسی مولکولی، ایجاد نقش و مکانیسم های عملکرد این ماکرومولکول ها بر اساس دانش ساختارها و خواص آنها است.

از لحاظ تاریخی، زیست شناسی مولکولی در طول توسعه مناطق بیوشیمی مطالعه اسید های نوکلئیک و پروتئین ها شکل گرفته است. در حالی که بیوشیمی متابولیسم را بررسی می کند، ترکیب شیمیایی سلول های زنده، ارگانیسم ها و فرآیندهای شیمیایی که در آنها اجرا می شوند، زیست شناسی مولکولی توجه اصلی بر مطالعه مکانیسم های انتقال، تولید مثل و ذخیره اطلاعات ژنتیکی تمرکز دارد.

و هدف مطالعه زیست شناسی مولکولی، خود اسیدهای نوکلئیک - deoxyribonucleic (DNA)، ریبونوکلئیک (RNA) - و پروتئین ها، و همچنین مجتمع های ماکرومولکولکولی آنها - کروموزوم ها، ریبوزوم ها، سیستم های چند منظوره پروتئین های بیوسنتز و اسیدهای نوکلئیک است. زیست شناسی مولکولی همچنین بر روی اشیاء مطالعه قرار دارد و تا حدی با ژنتیک مولکولی، ویروس شناسی، بیوشیمی و تعدادی از علوم زیستی مرتبط دیگر همخوانی دارد.

2. سفر تاریخی در مراحل توسعه زیست شناسی مولکولی

به عنوان یک جهت جداگانه بیوشیمی، زیست شناسی مولکولی در 30 سالگی قرن گذشته آغاز شد. سپس پس از آن نیاز به درک پدیده زندگی بود سطح مولکولی برای تحقیق در مورد فرایندهای انتقال و ذخیره سازی اطلاعات ژنتیکی. فقط در آن زمان، مشکل زیست شناسی مولکولی در مطالعه خواص، ساختارها و تعامل پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک ایجاد شد.

برای اولین بار اصطلاح "زیست شناسی مولکولی" اعمال شده به 1933 ویلیام آستبوری در طی مطالعه پروتئین های فیبریلر (کلاژن، فیبرین خون، پروتئین های متعاهد عضلات). آستابوری ارتباط بین ساختار مولکولی و ویژگی های فیزیکی، فیزیکی داده های پروتئین را مورد بررسی قرار داد. در ابتدا، وقوع زیست شناسی مولکولی RNA، جزء گیاهان و قارچ ها بود و DNA تنها حیوانات است. یک ب 1935 افتتاح DNA نخود، آندری Belozersky، منجر به ایجاد این واقعیت شد که DNA در هر سلول زنده قرار دارد.

که در 1940 سال با دستاوردهای عظیم، تأسیس جورج بیدل و ادوارد تاتمومت، رابطه علی بین ژن ها و پروتئین ها بود. فرضیه دانشمندان "یک ژن یک آنزیم است" بر اساس مفهوم است که ساختار خاص پروتئین توسط ژن ها تنظیم می شود. این فرض می کند که اطلاعات ژنتیکی کدگذاری شده توسط یک توالی خاص از نوکلئوتید ها در DNA، که ساختار اولیه پروتئین را تنظیم می کند. بعدها ثابت شد که بسیاری از پروتئین ها یک ساختار کواترنری دارند. در شکل گیری چنین ساختارها، زنجیره های پپتید مختلف شرکت می کنند. بر اساس این، موقعیت ارتباط بین ژنوم و آنزیم تا حدودی تبدیل شد، و در حال حاضر به نظر می رسد مانند "یک ژن یک پلیپپتید است."

که در 1944 زیست شناس آمریکایی اسوالد Everie با همکاران (کالین مولود و مک کرکارتی) ثابت کرد که این ماده باعث تغییر باکتری ها DNA، نه پروتئین است. این آزمایش به عنوان اثبات نقش DNA در انتقال اطلاعات ارثی، عبور از دانش منسوخ شده در مورد ماهیت پروتئین ژن ها بود.

در اوایل دهه 50، فردریک سدگر نشان داد که زنجیره پروتئین یک توالی منحصر به فرد از بقایای اسید آمینه است. که در 1951 و 1952 محقق مجموعه کامل دو زنجیره پلیپپتید - انسولین بول را تعیین کرده است که در (30 آمینو اسید باقی مانده) و ولی (21 آمینو اسید باقی مانده) به ترتیب.

در حدود همان زمان، در 1951–1953 GG، Erwin Chargaff قوانین مربوط به نسبت پایه های نیتروژن در DNA را تشکیل داد. با توجه به این قانون، صرف نظر از تفاوت گونه های موجود در موجودات زنده در DNA، مقدار آدنین (A) برابر با مقدار تيمين (T) است و مقدار گوينين (G) برابر با مقدار سيتوزين برابر است (ج).

که در 1953 سال با نقش ژنتیکی DNA اثبات شده است. جیمز واتسون و فرانسیس کریک بر اساس رادیوگرافی DNA به دست آمده توسط Rosalind Franklin و Maurice Wilkins ساختار فضایی DNA را ایجاد کرده و پیشنهاد بعدی از مکانیسم تکثیر آن (دو برابر شدن) وراثت زیر را ارائه می دهند.

1958 سال - تشکیل سنت مرکزی زیست شناسی مولکولی توسط Francis Cryc: انتقال اطلاعات ژنتیکی در جهت DNA → RNA → پروتئین می رود.

ماهیت Dogma این است که جریان اطلاعاتی خاص از DNA در سلول ها وجود دارد که به نوبه خود یک متن ژنتیکی منبع است که شامل چهار حرف است: A، T، G و C. این در دو برابر ثبت شده است مارپیچ DNA به شکل توالی این نامه ها - نوکلئوتید ها.

این متن رونویسی می شود و فرآیند خود نامیده می شود رونویسی. در طول این فرایند، سنتز RNA رخ می دهد، که با متن ژنتیکی یکسان است، اما با افتخارات: در RNA به جای هزینه های T (URACIL).

این RNA نامیده می شود rNA اطلاعات (irnk)، یا ماتریس (mRNA). پخش IRNNA با استفاده از یک کد ژنتیکی به صورت توالی سه گانه نوکلئوتید انجام می شود. در طول این فرایند، متن اسید نوکلئیک DNA و RNA از متن چهار حرفی در متن بیست و یک گلدان اسید آمینه صورت می گیرد.

اسیدهای آمینه طبیعی تنها بیست و نه و نامه در متن اسید نوکلئیک چهار وجود دارد. از این رو، یک ترجمه از الفبای چهار حشره ای به وسیله یک کد ژنتیکی به بیست و یکپارچه تبدیل می شود که در آن هر اسید آمینه مربوط به هر سه نوکلئوتید است. این می تواند از چهار حرف از مجموع 64 ترکیب سه حرفی ساخته شود، به رغم اسیدهای آمینه 20. از این به دنبال آن است که کد ژنتیکی باید دارایی دژنراسیون باشد. با این حال، در آن زمان، کد ژنتیکی مشخص نیست، علاوه بر این، حتی شروع به رمزگشایی نکرد، اما گریه قبلا دگمام مرکزی آن را تشکیل داده است.

با این وجود، اعتماد به نفس وجود دارد که کد باید وجود داشته باشد. در آن زمان ثابت شد که این کد طول عمر دارد. این به این معنی است که به طور خاص سه حرف در اسیدهای نوکلئیک ( کد پستی) آنها هر اسید آمینه را برآورده می کنند. این کدون ها تنها 64 نفر هستند، آنها 20 اسید آمینه را رمزگذاری می کنند. این بدان معنی است که چند کدون به هر اسید آمینه مربوط می شود.

بنابراین، می توان نتیجه گرفت که دگما مرکزی یک فرضیه است که بیان می کند که در سلول جریان اطلاعاتی وجود دارد: DNA → RNA → پروتئین. Creek تمرکز خود را بر محتوای اصلی دگما مرکزی متمرکز کرد: هیچ جریان بازگشت اطلاعات وجود ندارد، پروتئین قادر به تغییر اطلاعات ژنتیکی نیست.

این معنای اصلی دگمات مرکزی است: پروتئین قادر به تغییر و انتقال اطلاعات به DNA (یا RNA) نیست، جریان همیشه تنها در یک جهت می رود.

پس از این، پس از آن، یک آنزیم جدید باز شد، که در فرمول بندی دگما مرکزی شناخته نشد، - معکوس Transcriptaseکه DNA را در RNA ترکیب می کند. آنزیم در ویروس ها باز شد، که در آن اطلاعات ژنتیکی در RNA کدگذاری شده و نه در DNA. چنین ویروس ها Retrovirus نامیده می شود. آنها یک کپسول ویروسی با RNA محصور شده در آن و یک آنزیم خاص دارند. آنزیم و ترانسفورمازاز معکوس، که DNA را بر روی ماتریس این RNA ویروسی سنتز می کند و این DNA پس از آن به عنوان مواد ژنتیکی خدمت می شود پیشرفتهای بعدی ویروس در قفس.

البته، این کشف موجب شوک بزرگ و بسیاری از اختلافات در میان زیست شناسان مولکولی شد، از آنجایی که اعتقاد بر این بود که بر اساس آموزه مرکزی، این نمی تواند باشد. با این حال، گریه بلافاصله توضیح داد که او هرگز گفت که غیر ممکن بود. او فقط گفت که جریان اطلاعات از پروتئین به اسیدهای نوکلئیک هرگز نمی تواند رخ دهد، و در حال حاضر در داخل اسیدهای نوکلئیک هر نوع فرآیند کاملا امکان پذیر است: سنتز DNA بر روی DNA، DNA بر روی RNA، RNA بر روی DNA و RNA بر روی RNA.

پس از تشکیل امور مرکزی، تعدادی از سوالات هنوز هم باقی مانده است: به عنوان الفبای چهار نوکلئوتید، اجزای DNA (یا RNA)، یک الفبای 20 حرفی برای اسیدهای آمینه را که از آن پروتئین ها تشکیل می شود، رمزگذاری می کند؟ ماهیت کد ژنتیکی چیست؟

اولین ایده های مربوط به وجود یک کد ژنتیکی فرموله شده الکساندر Downs ( 1952 G.) و Georgy Gamov ( 1954 G.). دانشمندان نشان داده اند که توالی نوکلئوتید ها باید حداقل سه پیوند داشته باشند. بعدها ثابت شد که چنین توالی شامل سه نوکلئوتید نامیده می شود کتاب (سه قلو) با این وجود، سوال این است که نوکلئوتید ها مسئول ورود به آن هستند که اسیدهای آمینه به مولکول پروتئین تا سال 1961 باز می شود.

یک ب 1961 سال مارشال نیرنبرگ همراه با هنریک ماتی از یک سیستم پخش استفاده کرد درونکشتگاهی.. نقش ماتریس ها یک oligonucleotide گرفت. این شامل تنها بقایای uracil بود، و پپتید سنتز شده با آن تنها شامل اسید آمینه فنیل آلانین بود. بنابراین، برای اولین بار، مقدار کدون تنظیم شد: کدون Uuu کدون فنیل آلانین را رمزگذاری می کند. زمینه آنها Har Koran متوجه شد که توالی Ucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucucu، مجموعه ای از اسیدهای آمینه سریین لوسین-سریین Leucine را رمزگذاری می کند. به لطف آثار نیرنبرگ و قرآن، بزرگ و بزرگ، 1965 کد ژنتیک سال کاملا جامد بود. معلوم شد که هر سه گانه یک اسید آمینه خاصی را رمزگذاری می کند. و دستور کدون ها مرتبه اسیدهای آمینه را در پروتئین تعیین می کند.

اصول اصلی عملکرد پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک توسط ابتدای 70 سالگی فرموله شدند. این ضبط شده است که سنتز پروتئین و اسیدهای نوکلئیک بر اساس مکانیزم ماتریس انجام می شود. ماتریس مولکولی اطلاعات رمزگذاری شده در مورد توالی اسیدهای آمینه یا نوکلئوتید را حمل می کند. هنگامی که تکرار یا رونویسی، ماتریس DNA را در هنگام پخش و رونویسی معکوس می کند - IRNK.

بنابراین پیش نیازها برای تشکیل مسیرهای زیست شناسی مولکولی، از جمله مهندسی ژنتیک ایجاد شد. و در سال 1972، پل برگ با همکاران تکنولوژی کلونینگ مولکولی را توسعه داد. دانشمندان اولین DNA نوترکیب را دریافت کردند درونکشتگاهی.. این اکتشافات برجسته پایه ای از جهت جدیدی از زیست شناسی مولکولی تشکیل شده است 1972 سال از زمان تولد مهندسی ژنتیک در نظر گرفته شده است.

3. روش های زیست شناسی مولکولی

موفقیت های عظیمی در مطالعه اسیدهای نوکلئیک، ساختار DNA و بیوسنتز پروتئین منجر به ایجاد تعدادی از روشها شد پراهمیت در پزشکی، کشاورزی و علم به طور کلی.

پس از مطالعه کد ژنتیکی و اصول اساسی ذخیره سازی، انتقال و پیاده سازی اطلاعات ارثی، روش های ویژه برای توسعه بیشتر زیست شناسی مولکولی ضروری است. این روش ها اجازه می دهد دستکاری با ژنها، تغییر و تخصیص آنها را فراهم کند.

ظهور چنین روش هایی در دهه 1970 و 1980 رخ داد. این یک انگیزه بزرگ برای توسعه زیست شناسی مولکولی بود. اول از همه، این روش ها به طور مستقیم به دریافت ژن ها و اجرای آنها در سلول های دیگر موجودات، و حتی با امکان تعیین توالی نوکلئوتید در ژن ها مرتبط است.

3.1 DNA الکتروفورز

DNA الکتروفورز این یک روش اساسی کار با DNA است. الکتروفورز DNA با تقریبا تمام روش های دیگر برای برجسته کردن مولکول های مورد نظر و تجزیه و تحلیل بیشتر نتایج مورد استفاده قرار می گیرد. روش الکتروفورز خود را در ژل برای جدا کردن قطعات DNA در طول استفاده می شود.

قبل یا بعد از ژل الکتروفورز توسط رنگ ها پردازش می شود که قادر به تماس با DNA هستند. رنگ های فلورسنت در نور ماوراء بنفش، یک تصویر از نوار ژل تبدیل می شود. برای تعیین طول قطعات DNA، آنها را می توان با مقایسه مقایسه کرد موز - مجموعه ای از قطعات طول استاندارد که به همان ژل اعمال می شود.

پروتئین های فلورسنت

در مطالعه ارگانیسم های یوکاریوتی، پروتئین های فلورسنت به عنوان ژنهای Márkers مورد استفاده قرار می گیرند. ژن اولین پروتئین فلورسنت سبز ( پروتئین فلورسنت سبز، GFP) از Jellyfish اختصاص داده شده است aqeuorea ویکتوریا.، پس از آن آنها به موجودات مختلف معرفی شدند. پس از ژنهای پروتئین های فلورسنت دیگر رنگ ها جدا شدند: آبی، زرد، قرمز. برای دریافت پروتئین ها با خواص مورد علاقه، چنین ژن ها به صورت مصنوعی اصلاح شدند.

به طور کلی، مهمترین ابزار برای کار با مولکول DNA آنزیم هایی هستند که تعدادی از تحولات DNA را در سلول ها انجام می دهند: DNA پلیمراز, لیگاز DNA و محدود کردن (محدودیت اندونوکلئاز).

ترانسژینز

ترانسژینز این انتقال ژن ها از یک ارگانیسم به دیگری نامیده می شود. و چنین موجودات نامیده می شود ترانس ژنیک.

آماده سازی پروتئین نوترکیب فقط با استفاده از روش انتقال ژن ها به سلول های میکروارگانیسم ها به دست می آید. اساسا، چنین آماده سازی پروتئین ها تداخل, انسولینبرخی از هورمون های پروتئین، و همچنین پروتئین برای تولید ردیف واکسن.

در موارد دیگر، کشت سلولی از یوکاریوت ها یا حیوانات ترانس ژنیک استفاده می شود بیشتر از، گاو که پروتئین های مورد نظر را در شیر نشان می دهد. بنابراین، آنتی بادی ها، عوامل انعقادی خون و سایر پروتئین ها به دست می آید. روش ترانسفوژنز برای به دست آوردن گیاهان کشت شده مقاوم به آفات و علف کش ها استفاده می شود و با کمک میکروارگانیسم های ترانس ژنیک، تصفیه فاضلاب.

علاوه بر موارد فوق، فن آوری های ترانس ژنیک در تحقیقات علمی ضروری است، زیرا توسعه زیست شناسی با استفاده از روش های اصلاح و انتقال ژن ها سریعتر می شود.

محدود کردن

توالی های شناخته شده متقارن هستند، بنابراین تمام انواع شکاف ها می توانند در وسط چنین توالی یا با تغییر در یک یا هر دو رشته مولکول DNA رخ دهند.

هنگامی که تقسیم هر DNA را محدود می کند، توالی در انتهای قطعات یکسان خواهد بود. آنها قادر به اتصال دوباره به دلیل اینکه آنها دارای مناطق مکمل هستند.

با استفاده از داده های توالی دوخت، یک مولکول تک به دست می آید لیگاز DNA. با توجه به این، ممکن است قطعات دو DNA مختلف را ترکیب کنید و DNA نوترکیب را دریافت کنید.

3.2. pcr

این روش بر اساس توانایی DNA پلیمراز برای نگه داشتن موضوع دوم DNA در موضوعات تکمیلی و همچنین فرآیند تکثیر DNA در سلول است.

3.3. توالی DNA

توسعه سریع روش توالی اجازه می دهد تا به طور موثر شناسایی ویژگی های ارگانیسم تحت مطالعه در سطح ژنوم آن. مزیت اصلی این فن آوری های ژنومیک و پس از آن، افزایش توانایی مطالعه و مطالعه ماهیت ژنتیکی بیماری های انسانی به منظور انجام اقدامات لازم برای پیشبرد و جلوگیری از بیماری ها است.

با توجه به تحقیقات عمده، ممکن است داده های لازم در مورد ویژگی های ژنتیکی مختلف گروه های مختلف افراد را بدست آورند، در نتیجه روش های پزشکی را توسعه می دهند. به همین دلیل، شناسایی بدهی های ژنتیکی به بیماری های مختلف امروز فوق العاده است.

چنین روش هایی به طور گسترده ای تقریبا در سراسر جهان، از جمله در روسیه قابل اجرا است. به دلیل پیشرفت علمی، چنین روش هایی به طور کلی به تحقیقات پزشکی و فعالیت های پزشکی معرفی می شود.

4. بیوتکنولوژی

بیوتکنولوژی - نظم و انضباط، که امکان استفاده از ارگانیسم های زنده یا سیستم های آنها را برای حل وظایف تکنولوژیکی بررسی می کند و همچنان ایجاد موجودات زنده با خواص لازم توسط مهندسی ژنتیک است. بیوتکنولوژی روش های شیمی، میکروبیولوژی، بیوشیمی و البته زیست شناسی مولکولی را اعمال می کند.

جهت اصلی توسعه بیوتکنولوژی (اصول فرایندهای بیوتکنولوژی به تولید تمام صنایع معرفی می شود):

1. ایجاد و تولید انواع جدید غذا و خوراک حیوانات.
2. دریافت و مطالعه سویه های جدید میکروارگانیسم ها.
3. حذف انواع جدید گیاهان، و همچنین ایجاد ابزار برای محافظت از گیاهان از بیماری ها و آفات.
4. استفاده از روش های بیوتکنولوژی برای نیازهای محیط زیست. چنین روش های بیوتکنولوژی برای پردازش دفع زباله، تصفیه فاضلاب، استفاده از توانبخشی هوا و خاک استفاده می شود.
5. تولید ویتامین ها، هورمون ها، آنزیم ها، سرم پزشکی. بیوتکنولوژیان داروهای بهبود یافته را توسعه دادند که قبلا غیر قابل درمان بودند.

دستاورد بزرگ بیوتکنولوژی مهندسی ژنتیک است.

مهندسی ژنتیک - مجموعه ای از فن آوری ها و روش های تولید RNA نوترکیب و مولکول های DNA، جداسازی ژن های فردی از سلول ها، انجام دستکاری ها با ژنها و معرفی آنها به سایر ارگانیسم ها (باکتری ها، مخمر، پستانداران). چنین ارگانیسم ها قادر به تولید محصولات نهایی با خواص لازم و اصلاح شده هستند.

روش های مهندسی ژنتیک به منظور ساخت ترکیب های جدید، قبلا موجود در ژنهای طبیعت، هدف قرار می گیرند.

صحبت کردن در مورد دستاوردهای مهندسی ژنتیک، غیرممکن است که موضوع کلونینگ را تحت تاثیر قرار دهد. کلونینگ - این یکی از روش های بیوتکنولوژی است که برای به دست آوردن فرزندان مشابه موجودات مختلف با کمک یک تولید مثل قدرتمند استفاده می شود.

به عبارت دیگر، کلونینگ را می توان به عنوان فرآیند ایجاد نسخه های ژنتیکی یکسان از بدن یا سلول ها نشان داد. و ارگانیزم های کلون شده مشابه هستند یا نه تنها با نشانه های خارجی، بلکه در محتوای ژنتیکی نیز یکسان هستند.

گوسفند غیر آزمایش شده در سال 1966 اولین پستاندار کلون شد. این به علت پیوند هسته سلول های سوماتیک در پلاسمای تخم مرغ تخم مرغ به دست آمد. دالی یک کپی ژنتیکی از سلول کولر اهدا کننده گوسفند بود. در شرایط طبیعی، فرد از یک تخم مرغ بارور تشکیل شده و نیمی از مواد ژنتیکی را از دو والدین دریافت کرده است. با این حال، با کلونینگ، مواد ژنتیکی از سلول یک فرد گرفته شد. اول، Zigota کرنل را حذف کرد که در آن DNA خود واقع شده است. پس از آن هسته از قفس حذف شد فرد بزرگسال گوسفند و او را در این هسته Zigo محروم وارد کرد و سپس او را به یک فرد بالغ در رحم پیوند داد و فرصتی برای رشد و توسعه فراهم کرد.

با این وجود، تمام تلاش های کلونینگ موفق نشد. به طور موازی با کلونینگ دالی، آزمایش بر روی جایگزینی DNA توسط 273 سلول تخم مرغ انجام شد. اما در یک مورد، ممکن بود به طور کامل توسعه و رشد یک حیوان بزرگسال بزرگسال. پس از دالی، دانشمندان سعی کردند کلون و سایر انواع پستانداران را کلون کنند.

یکی از انواع مهندسی ژنتیک آنهاست ویرایش ژنوم

ابزار Crispr / Cas بر اساس عنصر سیستم حفاظتی ایمنی باکتری ها است که دانشمندان برای اجرای هر گونه تغییر در DNA حیوانات یا گیاهان اقتباس شده اند.

Crispr / Cas یکی از روش های بیوتکنولوژی دستکاری ژن های فردی در سلول ها است. بسیاری از کاربردهای فوق العاده ای از این تکنولوژی وجود دارد. Crispr / CAS به محققان اجازه می دهد تا عملکرد ژن های مختلف را پیدا کنند. برای انجام این کار، به سادگی ژن مورد مطالعه را از DNA بریزید و کشف کنید که کدام عملکرد بدن تحت تاثیر قرار گرفته است.

مقداری برنامه های کاربردی عملی سیستم های:

1. کشاورزی. با توجه به سیستم های CRISPR / CAS، محصولات کشاورزی می تواند بهبود یابد. یعنی آنها را خوشمزه تر و مغذی تر، و همچنین مقاوم در برابر حرارت. ممکن است گیاهان و سایر ویژگی ها را بدهد: به عنوان مثال، از ژن آلرژن (بادام زمینی یا فندق) از آجیل (بادام زمینی یا فندق) بریزید.
2. پزشکی، بیماری های ارثی. دانشمندان هدف از استفاده از Crispr / CA را برای از بین بردن ژنوم جهش انسان، به دلیل اینکه بیماری هایی مانند کم خونی سلول داسی شکل می تواند توسعه یابد، مانند Crispr / CAS، شما می توانید توسعه HIV را متوقف کنید.
3. درایو ژن Crispr / Cas می تواند نه تنها ژنوم یک حیوان یا گیاه را تغییر دهد، بلکه یک جنون از گونه ها نیز تغییر می کند. این مفهوم به عنوان شناخته شده است "درایو ژن". هر ارگانیسم زنده نیمی از ژن ها را به فرزندان خود انتقال می دهد. اما استفاده از Crispr / Cas می تواند احتمال انتقال ژن را به 100٪ افزایش دهد. این مهم است به منظور نشان دادن مورد نظر سریعتر در سراسر جمعیت گسترش یابد.

دانشمندان سوئیس به طور قابل توجهی بهبود یافته و مدرن سازی روش ویرایش ژنوم Crispr / CAS، به این ترتیب توانایی های خود را گسترش می دهند. با این وجود، دانشمندان تنها می توانند یک ژن را در یک زمان با استفاده از سیستم CRISPR / CAS تغییر دهند. اما در حال حاضر محققان دانشکده فنی پیشرفته سوئیس Zurich یک روش را توسعه دادند که ممکن است به طور همزمان 25 ژن را در سلول تغییر دهد.

برای جدیدترین تکنیک متخصصان از آنزیم Cas12A استفاده کردند. ژنتیک برای اولین بار در تاریخ با موفقیت کلون شده میمون ها. "مکانیک محبوب";

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. متخصصین این حوزه بیشترین استفاده را دارند دستاوردهای مدرن علم و فناوری برای ایجاد ارگانیسم های جدید و مواد آلی به منظور استفاده بیشتر از استفاده بیشتر از آنها در فعالیت های تحقیقاتی و بالینی استفاده می شود. 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 همچنین موسسات علمیاز آنجا که آنتیبادی ها می توانند برای حل وظایف تحقیق استفاده شوند. در چنین مواردی، آنتی بادی های منحصر به فرد را می توان انجام داد، قادر به تماس با پروتئین تحت مطالعه تحت وظیفه خاص با سفارش خاص 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.

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 المپیک تمام روسیه زیست شناسی 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 شرکت کردم مرحله شهرداری (البته، تقریبا تقریبا تمام موضوعات، به عنوان تنها دانشجویانی بود 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. من به طور غیر منتظره ای ضعیف، مرزی، که از طریق آن معلوم شد، به ثمر رساند مرحله منطقه ای. 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 ورود. 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.