Proučava se molekularna biologija i biološka kemija. Molekularni biolog

1. Uvod.

Objekt, zadatke i metode molekularne biologije i genetike. Vrijednost "klasične" genetike i genetike mikroorganizama u formiranju molekularne biologije i genetskog inženjeringa. Koncept gena u "klasičnoj" i molekularnoj genetici, njegova evolucija. Doprinos metodologije genetskog inženjeringa u razvoju molekularne genetike. Vrijednost primjene Genetski inženjering za biotehnologiju.

2. Molekularna baza nasljednosti.

Koncept ćelije, njegov makromolekularni sastav. Priroda genetskog materijala. Povijest dokaza o funkciji genetske DNA.

2.1. Razne vrste nukleinskih kiselina. Biološke funkcije nukleinske kiseline. Kemijska struktura, prostorna struktura i fizička svojstva nukleinske kiseline. Značajke strukture genetskog materijala Pro - i eukariote. Komplementarni parovi Wastson-vriznih baza. Genetski kod. Povijest dešifriranja genetskog koda. Glavna svojstva koda: triplet, kod bez zareza, degeneracija. Značajke kodovnog rječnika, obitelji kodona, semantičke i "besmislene" kodone. DNA prstenaste molekule i koncept superpioppementa DNA. Topoizomeri DNA i njihove vrste. Mehanizmi djelovanja topoizomeraze. DNA Girase bakterije.

2.2. DNA transkripcija. Cijena polimeraze RNA, njegova podjedinica i trodimenzionalna struktura. Različiti sigma čimbenici. Promotor prokary beam gena, njegovih strukturnih elemenata. Faze ciklusa transkriptora. Inicijacija, obrazovanje "otvorenog kompleksa", izduženja i prestanka transkripcije. Pretplata. Regulacija ekspresije opetrona triptofana. "Ribopers". Mehanizmi prestanka transkripcije. Negativna i pozitivna regulacija transkripcije. Laktoza operon. Regulacija transkripcije u razvoju Lambda faga. Načela prepoznavanja DNA regulatornih proteina (SAR proteina i reprezens Fage Lambda). Značajke transkripcije u eukarioti. Obrada RNA u eukariotima. Tiging, splaziranje i poliadenilacija transkripata. Mehanizmi sploča. Uloga malih nuklearnih RNA i čimbenika proteina. Alternativni splazing, primjeri.

2.3. Emitiranje, Njezine faze, ribosoma funkcija. Lokalizacija ribosoma u ćeliji. Prokariotski i eukariotski tipovi ribosoma; Ribosomi od 70-ih i 80-ih. Morfologija ribosoma. Odjel za subdjela (podjedinice). Kodonska vezanja aminocil-trna u kodonu u ciklusu izduženja. Code-anti-chodon interakcija. Sudjelovanje EF1 EF1 (EF-TU) faktor u vezanju aminocil-trna s ribosomom. Faktor EF1B izduženja (EF-TS), njegova funkcija, slijed reakcija sa svojim sudjelovanjem. Antibiotici koji utječu na fazu vezanog kodona ovisno o aminocil-trnom s ribosomom. Aminoglicidat antibiotici (streptomicin, neomicin, kanamicin, gentamicin, itd.), Mehanizam njihovog djelovanja. Tetracikle kao aminoacil-trad vezanja vezanja s ribosomom. Inicijacija prevođenja. Glavne faze procesa inicijacije. Prevođenje uvođenje u prokaryotm: inicijacije čimbenicima inicijatora kodona, 3 ¢ RNA-RNA RNA ribosomske subcourse i sekvenca lanac Dallarno u mRNA. Inicijacija prevođenja eukariot: faktori za inicijacije, inicijatorske kodone, 5 ¢-franslated područje i CEP-ovisne "inicijacije" krajnje ". "Unutarnje" inicijacije neovisne o cepima u eukariotama. Transpeptidacija. Inhibitori transppeptidacije: kloramfenikol, linkomicin, amizetin, streptogramini, anizomicin. Translokacija. Sudjelovanje faktora EF2 izduženja (EF-G) i GTF. Inhibitori translokacije: Fusidna kiselina, vyomicin, njihovi mehanizmi djelovanja. Prestanak emitiranja. Završava kodone. Čimbenici proteina za prestanak prokariota i eukariota; Dvije klase faktora raskida i mehanizmi njihovog djelovanja. Regulacija prijevoda u prokariotima.

2.4. Replikacija DNA i genetsku kontrolu. Polimeri su uključene u replikaciju, karakteristične za njihovu enzimsku aktivnost. Točnost reprodukcije DNA. Uloga steričkih interakcija između parova DNA baza pod replikacijom. Polimeraza I, II i III E. coli. Podjedinica polimeraze III. Priključite replikaciju, "vodeće" i "zaostajanje" niti pri replikaciji. Fragmenti odredbe. Kompleks proteina u vili za replikaciju. Regulacija inicijacije replikacije na E. Soli. Prestanak replikacije bakterija. Značajke regulacije replikacije plazmida. Dvosmjerna replikacija i replikacija prema vrsti kotrljanja prstena.

2.5. Rekombinacija, Njezine vrste i modeli. Opće ili homologne rekombinacije. DNK dvostruke praznine, pokretanje rekombinacije. Uloga rekombinacije u post-solikativnoj reparaciji dvodimenzionalnih praznina. Struktura brda u modelu rekombinacije. Enzimologija ukupne rekombinacije na E. coli. RECBCD kompleks. Protein reca. Uloga prstiju u osiguravanju sinteze DNA tijekom oštećenja DNA prekida replikaciju. Rekombinacija u eukarotu. Enzimi rekombinacije u eukarotu. Rekombinacija specifična za web-lokaciju. Razlike u molekularnim mehanizmima opće i specifične rekombinacije. Klasifikacija rekombinaze. Vrste kromosomskih prerasporeda provedenih na rekombinaciji specifične za odredište. Regulatorna uloga rekombinacije specifične za web-lokaciju u bakterijama. Projektiranje kromosoma višestanih eukariota korištenjem rekombinacije faga specifične za odredište.

2.6. Reparacija DNA. Klasifikacija vrsta reparacije. Izravna reparacija timinskih dimera i metiliranog gvanina. Rezanja. Glikozilaza. Mehanizam za reparaciju nesparenih nukleotida (neusklađenost reparacija). Odaberite resporrednu DNK navoj. SOS-reparacija. Svojstva DNA polimeraz uključene u SOS-reparacije u Prokariotmu i eukarioti. Ideju o bakterijama "prilagodljive mutacije". Reparacija dvodimenzionalnih praznina: homologna post-solarativna rekombinacija i kombiniranje ne-homolognih krajeva molekule DNA. Odnos replikacije, rekombinacije i procesa popravka.

3. proces mutacije.

Uloga biokemijskih mutanata u formiranju teorije jednog gena je jedan enzim. Klasifikacija mutacija. Točke mutacije i kromosomsko restrukturiranje, mehanizam njihovog obrazovanja. Spontana i inducirana mutageneza. Klasifikacija mutagena. Molekularni mehanizam mutageneze. Odnos mutageneze i reparacije. Identifikacija i odabir mutanta. Suzbijanje: intragensko, intergrengično i fenotipsko.

4. IZVRTSKI genetski elementi.

Plazmidi, njihova struktura i klasifikacija. Konačni faktor f, njezina struktura i životni ciklus, Uloga faktora F u mobiliziranju kromosomskog prijenosa. Formiranje donora tipa Hfr i F”Mehanizam konjugacija bakteriofaga, njihova struktura i životnog ciklusa Villageless i umjerena bakteriofage Lisoches i transdukciju opće i specifične transdukcije Migracija genetske elemente...... Transposoni, a sekvence, njihove uloge u genetski razmjene. DNA -Transponders u genomima prokaryotism i eukaryot. IS-sekvenca bakterija, njihova struktura. IS-sekvenca kao komponenta F-faktora bakterije, koji određuje mogućnost prijenosa genetskog materijala u konjugacije. transposoni od bakterija i eukariotskih organizama. Izravna ne-odnos i replikativnoga mehanizmi prenošenja. Pogled horizontalna transposon prijenos i njihova uloga u strukturnim reassets (izvanmaternične rekombinacije) te u evoluciji genoma.

5. Proučavanje strukture i funkcije gena.

Elementi genetske analize. Test CIS-trans. Genetsko mapiranje pomoću konjugacije, transdukcije i transformacije. Zgrada genetske karte, Tanko genetsko mapiranje. Fizikalna analiza strukture gena. Heteroduesx analiza. Restrikcijska analiza. Metode sekvenciranja. Polimerazičan lančana reakcija, Otkrivanje funkcije gena.

6. Regulacija ekspresije gena. Opere i redoviti koncept. Kontrolu na razini inicijacije transkripcije. Promotor, operator i regulatorni proteini. Pozitivna i negativna kontrola ekspresije gena. Kontrolirati na razini prestanka transkripcije. Kvari s kontroliranim katabolitom: modeli laktoze, galaktoze, arapske i maltose. Rukolovi koji kontroliraju atenuator: model Opeker-a triptofan. Multivalentna regulacija ekspresije gena. Globalni sustavi regulacije. Regulatorni odgovor na stres. Kontrola postwalla. Transdukcija Sigala. Regulacija s sudjelovanjem RNA: mala RNA, senzorna RNA.

7. Osnove genetskog inženjeringa. Ograničenja enzimi i modifikacije. Odabir i kloniranje gena. Vektori za molekularno kloniranje. Načela za projektiranje rekombinantne DNA i njihovo uvođenje stanica primatelja. Primijenjeni aspekti genetskog inženjeringa.

ali). Glavna literatura:

1. Watson J., Tuz J., Rekombinantna DNA: Kratki tečaj. - m.: Mir, 1986.

2. Geni. - M.: Mir. 1987.

3. Molekularna biologija: struktura i biosinteza nukleinskih kiselina. / Ed. , - M. Viši SHK. 1990.

4. - Molekularna biotehnologija. M. 2002.

5. Spin ribosomi i biosinteza proteina. - M: Srednja škola, 1986.

b). Dodatna literatura:

1. Hesin genom. - M.: Znanost. 1984.

2. genetsko inženjerstvo Rybchina. - Spb.: Spbstu. 1999.

3. Parushev geni. - m.: Znanost, 2000.

4. Moderna mikrobiologija. Prokariote (u 2 tt.). - m.: Mir, 2005.

5. M. Singer, P. Berg. Geni i genomi. - m.: Mir, 1998.

6. grickalice inženjerstva. - Novosibirsk: iz SIB-a. Univ., 2004.

7. Stepanov biologija. Struktura i funkcija proteina. - M: V. Sh., 1996.

Strip na natjecanju "Bio / Mol / Text": Danas će vas molekularna biologska epruveta zadržati svijet nevjerojatne biologije znanosti - molekularne biologije! Počet ćemo s povijesnim izletom u fazama njegovog razvoja, opisati glavna otkrića i eksperimente od 1933. godine. I jasno govoriti o glavnim metodama molekularne biologije, koja je omogućila manipuliranim genima da se promijene i dodjeljuju ih. Pojava ovih metoda služio je kao snažan poticaj razvoju molekularne biologije. Čak i zapamtite ulogu biotehnologije i dotaknuli jednu od najpopularnijih tema na ovom području - uređivanje genoma pomoću CRISPR / CAS sustava.

Opći sponzor natjecanja i partnera nominacije "Skoltech" -.

Sponzor natjecanja je tvrtka "deem": najveći dobavljač opreme, reagensa i potrošnog materijala za biološka istraživanja i proizvodnje.

Tvrtka je sponzorirala nagradu simpatije publike.

"Knjiga" sponzor natjecanja - "Alpina non-fikshn"

1. Uvod. Bit molekularne biologije

Naučite osnovu životnog vijeka organizama na razini makromolekula. Cilj molekularne biologije je utvrditi ulogu i mehanizme za funkcioniranje tih makromolekula na temelju znanja o njihovim strukturama i nekretninama.

Povijesno gledano, molekularna biologija nastala je tijekom razvoja područja biokemije koja proučava nukleinske kiseline i proteine. Dok biokemija istražuje metabolizam, kemijski sastav Žive stanice, organizmi i kemijski procesi implementirani u njima, molekularna biologija Glavna se pozornost usredotočuje na proučavanje prijenosnih mehanizama, reprodukciju i pohranjivanje genetskih informacija.

I predmet proučavanja molekularne biologije je nukleinska kiselina sama - deoksiribonukleinska (DNA), ribonukleinska (RNK) - i proteini, kao i njihove makromolekularni kompleksi - kromosoma, ribosoma, multimenza sustavi pružaju biosinteze proteina i nukleinskih kiselina. Molekularna biologija i graniči na objektima studije i djelomično poklapa s molekularne genetike, virologije, biokemije i niz drugih srodnih bioloških znanosti.

2. Povijesni izlet u faze razvoja molekularne biologije

Kao poseban smjer biokemije, molekularna biologija počela je razvijati u 30-im godina prošlog stoljeća. Tada je tada postojala potreba za razumijevanjem fenomena života molekularna razina Za istraživanje o prijenosu i skladišnim procesima genetskih informacija. U to vrijeme, problem molekularne biologije uspostavljen je u proučavanju svojstava, struktura i interakcije proteina i nukleinskih kiselina.

Prvi put se pojam "molekularna biologija" primijenila 1933 william Astbury tijekom proučavanja fibrilarnih proteina (kolagena, krvne fibrine, ugovaranje proteina mišića). Astbury je proučavao vezu između molekularne strukture i bioloških karakteristika podataka proteina. Isprva se pojava molekularne biologije RNA smatrala komponentom biljaka i gljivica, a DNA je samo životinje. A B. 1935 Otvaranje DNK graška, Andrei Belogyky, dovelo je do uspostave činjenice da je DNA sadržana u svakoj živoj ćeliji.

U 1940 Godina s kolosalnim postignućem bila je uspostava Georgea Dallica i Eduard Tatomma, uzročni odnos između gena i proteina. Hipoteza znanstvenika "jedan gen je jedan enzim" temeljio se na konceptu da je specifična struktura proteina regulirana genima. To pretpostavlja genetske informacije Kodiran posebnim nizom nukleotida u DNA, koji regulira primarnu strukturu proteina. Kasnije je dokazano da mnogi proteini imaju kvaternu strukturu. U formiranju takvih struktura sudjeluju različiti peptidni lanci. Na temelju toga, položaj komunikacije između genoma i enzim bio je pomalo transformiran, a sada zvuči kao "jedan gen je jedan polipeptid."

U 1944 Američki Biolog Oswald Everie sa suradnicima (Colin McLeeod i McLin McCarthy) Pokazalo se da je tvar uzrokuje transformaciju bakterija DNA, a ne proteina. Eksperiment je bio dokaz o ulozi DNA u prijenosu nasljednih informacija, prelazeći zastarjelo znanje o prirodi proteina gena.

U ranim 50-ima, Frederick Sayger je pokazao da je lanca proteina jedinstvena sekvenca aminokiselinskih ostataka. U 1951 i 1952 Znalac je odredio puni slijed dvaju polipeptidnih lanca - bik inzulina U (30 aminokiselinskih ostataka) i ALI (21 aminokiselinski ostaci), respektivno.

Otprilike u isto vrijeme, u 1951–1953 GG, Erwin chargaff formulirao je pravila o omjeru dušičnih baza u DNA. Prema pravilu, bez obzira na različitosti vrsta u živim organizmima u DNK, u iznosu od adenina (a) je jednaka visini timina (T), te iznos guanin (G) jednaka količini citozina (C).

U 1953 Godina je dokazana genetskom ulogom DNA. James Watson i Francis Creek na temelju DNK snimkama dobivenim Rosalind Franklin i Maurice Wilkins osnovana prostornu strukturu DNA i iznijela kasnije prijedlog mehanizma njegove replikacije (dubliranje) temeljne nasljedstvo.

1958 Godina - formiranje središnje dogme molekularne biologije Francis Cryc: Prijenos genetskih informacija ide u smjeru DNA → RNA → Protein.

Suština dogmi je da postoje neki usmjeren protok podataka iz DNA u stanicama, što, zauzvrat, je izvor genetski tekst koji se sastoji od četiri slova. A, T, G i C je snimljen u dvostruko DNA spirala u obliku sekvencija ovih slova - nukleotida.

Ovaj tekst je prepisani. I sam proces se zove transkripcija, Tijekom tog procesa dolazi do sinteze RNA, koja je identična genetskim tekstu, ali s počastima: u RNA umjesto da košta u (uracil).

Ova RNA se zove informacije RNA (irnk.), ili matrica (mrna.). Emitiranje Irna se provodi pomoću genetskog koda u obliku tripletnih sekvenci nukleotida. Tijekom tog procesa, tekst DNA nukleinske kiseline i RNA od četiri slova teksta u tekstu od dvadeset buketa odvija se.

Prirodne aminokiseline postoje samo dvadeset i slova u tekstu nukleinske kiseline četiri. Zbog toga se prijevod iz četverostruke abecede uzima u dvadeset i zabilježen genetskim kodom u kojem bilo koja aminokiselina odgovara svakom triju nukleotidu. To mogu biti izrađene od četiri slova ukupno 64 kombinacije tri slova, bez obzira na amino kiseline 20. Iz toga slijedi da je genetski kod mora imati svojstvo degeneracije. Međutim, u to vrijeme genetski kod nije bio poznat, osim toga, nije ni počeo dešifrirati, ali je krik već formulirao svoju središnju dogmu.

Ipak, postojalo je povjerenje da kodeks bi trebao postojati. Do tada je dokazano da je ovaj kod imao trostruku duljinu. To znači da je to specifično tri slova u nukleinskim kiselinama ( kodeks) Oni ispunjavaju bilo koju aminokiselinu. Ovi kodoli su samo 64, kodiraju 20 aminokiselina. To znači da nekoliko kodona odgovara svakoj aminokiseliji.

Dakle, može se zaključiti da je središnja dogma postulat, koji navodi da je u ćeliji postoji usmjereni protok informacija: DNA → RNA → Protein. Creek se usredotočio na glavni sadržaj središnje dogme: ne može biti povratnog toka informacija, protein ne može promijeniti genetičke informacije.

To je glavno značenje središnje dogme: protein ne može promijeniti i transformirati informacije u DNA (ili RNA), protok uvijek ide samo u jednom smjeru.

Nakon toga, nakon toga je otvoren novi enzim, koji nije bio poznat u formulaciji središnje dogme, - reverzna transkriptazakoji sintetizira DNA na RNA. Enzim je otvoren u virusima, u kojima se genetski podaci kodiraju u RNA, a ne u DNA. Takvi se virusi nazivaju retrovirusom. Imaju virusnu kapsulu s RNA zatvorenom u njoj i poseban enzim. Enzim i reverzna transkriptaza, koji sintetizira DNA na matrici ove virusne RNA, a ova DNA se zatim služi kao genetski materijal za daljnji razvoj Virus u kavezu.

Naravno, ovo otkriće je izazvalo veliki šok i mnoge sporove među molekularnim biolozima, jer se smatralo da se, na temelju središnje dogme, to ne može biti. Međutim, krik je odmah objasnio da nikada nije rekao da je to nemoguće. samo da je protok informacija iz proteina na nukleinske kiseline nikada ne bi mogao doći do Govorio je, a već u nukleinskim kiselinama bilo koje vrste procesa su sasvim moguće: sintezu DNA na DNA, DNA na RNA RNA na DNA i RNA u RNA.

Nakon formulacije središnjeg dogmi broj pitanja i dalje ostao: kao abecede četiri nukleotida, dijelovi DNA (ili RNA), kodira 20 slova pisma za aminokiseline od kojih se sastoje proteini? Što je bit genetskog koda?

Prve ideje o postojanju genetskog koda formulirali su Aleksandru ( 1952 G.) i Georgy Gamov ( 1954 G.). Znanstvenici su pokazali da slijed nukleotida treba uključivati \u200b\u200bnajmanje tri veze. Kasnije je dokazano da se takav slijed sastoji od tri nukleotida kodon (trojstvo). Ipak, pitanje od kojih nukleotidi su odgovorni za uključivanje kojih aminokiseline do molekule proteina ostala je otvorena do 1961. godine.

A B. 1961 Godina Maršall Nirenberg zajedno s Henrich Mattei koristio je sustav emitiranja in vitro., Uloga matrica uzela je oligonukleotid. Sastojao se od samo ostataka uracila, a peptid sintetiziran s njom uključivao je samo aminokiselinu fenilalanina. Tako je po prvi put postavljena vrijednost kodona: uuu kodon kodira fenilalanin. Područje njima Har Kurana otkrili da je sekvenca koja kodira Ucucucucucucucucucucucucuje niz amino kiselina serina leucin-leucina serin. I veliki, zahvaljujući djelima Nirenberga i Kur'ana, 1965 Godina Genetski kod bio je potpuno čvrst. Pokazalo se da svaki triplet kodira određenu aminokiselinu. A redoslijed kodona određuje redoslijed aminokiselina u proteinima.

Glavna načela funkcioniranja proteina i nukleinskih kiselina formulirana je početkom 70-ih. Zabilježeno je da se sinteza proteina i nukleinske kiseline provode u skladu s matričnim mehanizmom. Matrica molekula nosi kodirane informacije o sekvenci aminokiselina ili nukleotida. Kada replikacija ili transkripcija, matrica služi DNA kada se emitiraju i obrnute transkripciju - IRNK.

Tako su stvoreni preduvjeti za formiranje smjerova molekularne biologije, uključujući genetski inženjering. A 1972. Paul Berg s kolegama razvio je tehnologiju molekularne kloniranja. Znanstvenici su primili prvu rekombinantnu DNK in vitro., Ta su izvanredna otkrića formirala osnovu novog smjera molekularne biologije i 1972 Godine od datuma rođenja genetskog inženjeringa se razmatra.

3. Metode molekularne biologije

Kolosalni uspjesi u proučavanju nukleinskih kiselina, struktura DNA i biosinteze proteina dovela je do stvaranja brojnih metoda velika važnost U medicini, poljoprivredi i znanosti u cjelini.

Nakon proučavanja genetskog koda i osnovnih načela skladištenja, prijenosa i provedbe nasljednih informacija, posebne metode postale su potrebne za daljnji razvoj molekularne biologije. Ove metode bi omogućile manipulacije genima, promjenom i dodijelili ih.

Pojava takvih metoda dogodila se 1970-ih i 1980-ih. To je dalo ogroman poticaj razvoju molekularne biologije. Prije svega, ove metode su izravno povezani s primitka gena i njihove provedbe u stanicama drugih organizama, pa čak i uz mogućnost određivanja slijeda nukleotida u genima.

3.1. Elektroforeza DNA

Elektroforeza DNA To je osnovna metoda rada s DNA. DNA elektroforeza se koristi zajedno s gotovo svim drugim metodama za označavanje željenih molekula i daljnje analize rezultata. Metoda elektroforeze u gelu koristi se za odvajanje fragmenata DNA duljine.

Gel pre-ili nakon elektroforeze se obrađuje boje koje mogu kontaktirati DNA. Fluorescentne boje u ultraljubičastom svjetlu, ona ispada sliku gel traka. Odrediti duljine DNA fragmenata, mogu se usporediti s skuša - skupove fragmenata standardnih duljina koji se primjenjuju na isti gel.

Fluorescentni proteini

U proučavanju eukariotskih organizama, fluorescentni proteini se rukuje kao geni-márkers. Gen prvog zelenog fluorescentnog proteina ( zeleni fluorescentni protein, GFP) dodijeljena od meduže Aqeuorea Victoria., nakon čega su uvedeni u različite organizme. Nakon što su izolirani geni fluorescentnih proteina drugih boja: plava, žuta, crvena. Da biste dobili proteine \u200b\u200bs svojstvima interesa, takvi su geni umjetno modificirani.

Općenito, najvažniji alati za rad s DNA molekulom su enzimi koji provode brojne DNA transformacije u stanicama: DNA polimeraza, DNA ligaza i ograničiti (ograničenje endonukleaze).

Transgeneza

Transgeneza To se naziva prijenos gena iz jednog organizma u drugi. I takvi se organizmi nazivaju transgen.

Rekombinantni proteinski pripravci su dobiveni metodom prijenosa gena u microorganizme stanice. U osnovi, takvi proteinski pripravci su interferoni, inzulinNeki proteinski hormoni, kao i proteini za proizvodnju retka cjepiva.

U drugim slučajevima koriste se stanične kulture eukariota ili transgenskih životinja, više od, Stoka koja naglašava željene proteine \u200b\u200bu mlijeku. Tako se dobivaju antitijela, čimbenici koagulacije krvi i drugi proteini. Postupak transgeneza se koristi za dobivanje biljaka otpornih uređeni na štetočine i herbicida, te uz pomoć mikroorganizama transgenih pročišćava otpadne vode.

Osim navedenih, transgeničke tehnologije su neophodne u znanstvenim istraživanjima, jer se razvoj biologije događa brže koristeći metode za mijenjanje i prijenos gena.

Ograničiti

Priznate sekvence su simetrične, stoga se mogu pojaviti sve vrste praznina u sredini takve sekvence, ili s pomicanjem u jednom ili oba niti molekule DNA.

Prilikom cijepanja bilo koje DNA restriktaza, slijed na krajevima fragmenata bit će isti. Oni će se moći ponovno povezati jer imaju komplementarna područja.

Moguće je dobiti jednu molekulu pomoću konzu DNA ligaza, Zbog toga je moguće kombinirati fragmente dvije različite DNA i primati rekombinantnu DNA.

3.2. Pcr

Metoda se temelji na sposobnosti DNA polimeraz da drže drugu DNK navoj na komplementarne niti, kao i postupak replikacije DNA u stanici.

3.3. DNA sekvenciranje

Brz razvoj metode sekvencioniranja omogućuje učinkovito identificiranje značajki organizma u studiju na razini njegovog genoma. Glavna prednost takvih genomskih i post-težinskih tehnologija je povećanje sposobnosti učenja i proučavanja genetske prirode ljudskih bolesti kako bi se potrebne mjere unaprijed i izbjegli bolesti.

Zbog velikih istraživanja moguće je dobiti potrebne podatke o različitim genetskim karakteristikama različitih skupina ljudi, čime se razvijaju metode medicine. Zbog toga je identifikacija genetskih obveza prema raznim bolestima danas ogromna.

Takvi postupci su široko primjenjivi gotovo diljem svijeta, uključujući u Rusiji. Zbog znanstvenog napretka, takve metode uvedene su u medicinska istraživanja i medicinsku praksu u cjelini.

4. Biotehnologija

Biotehnologija - disciplina, koja proučava mogućnost korištenja živih organizama ili njihovih sustava za rješavanje tehnoloških zadataka, te još uvijek stvaranje živih organizama s potrebnim svojstvima genetski inženjering. Biotehnologija primjenjuje metode kemije, mikrobiologiju, biokemiju i, naravno, molekularna biologija.

Glavni smjerovi razvoja biotehnologije (načela biotehnoloških procesa uvedena su u proizvodnju svih industrija):

1. Stvaranje i proizvodnja novih vrsta hrane i hrane za životinje.
2. Potvrdu i proučavanje novih sojeva mikroorganizama.
3. Uklanjanje novih sorti biljaka, kao i stvaranje sredstava za zaštitu biljaka od bolesti i štetočina.
4. Korištenje biotehnoloških metoda za potrebe ekologije. Takve metode biotehnologije koriste se za obradu odlaganja otpadnih voda, obrade otpadnih voda, korištenog zrak i rehabilitaciju tla.
5. Proizvodnja vitamina, hormona, enzima, sera medicine. Biotehnolozi razvijaju poboljšane lijekove koji su prethodno smatrani neizlječivim.

Veliko postizanje biotehnologije je genetski inženjering.

Genetski inženjering - zbirka tehnologija i metoda za proizvodnju rekombinantnih RNA i DNA molekula, odvajanje pojedinih gena iz stanica, izvođenje manipulacija s genima i uvodeći ih na druge organizme (bakterije, kvasca, sisavci). Takvi organizmi mogu proizvoditi konačne proizvode s potrebnim, modificiranim svojstvima.

Metode genetskog inženjeringa usmjerene su na izgradnju novih, prethodno postojećih kombinacija gena u prirodi.

Govoreći o postignućima genetskog inženjeringa, nemoguće je ne utjecati na temu kloniranja. Kloniranje - To je jedna od metoda biotehnologije, koja se koristi za dobivanje identičnih potomka različitih organizama uz pomoć snažne reprodukcije.

Drugim riječima, kloniranje se može predstavljati kao proces stvaranja genetski identičnih primjeraka tijela ili stanica. A klonirani organizmi su slični ili su uopće identični ne samo vanjskim znakovima, već i na genetski sadržaj.

Nepostavljena janjetina Dolly 1966. postala je prvi klonirani sisavac. Dobiveno je zbog suzgrene transplantacije somatske stanice u plazmi jajeta. Dolly je bila genetska kopija stanica donora ovce. U prirodnim uvjetima, pojedinac se formira iz jednog oplođenog jajeta, nakon što je dobio pola genetskog materijala od dva roditelja. Međutim, s kloniranjem, genetski materijal je uzet iz ćelije jednog pojedinca. Prvo, zigota je izvadila jezgru u kojoj se nalazi DNA. Nakon čega je kernel uklonjen iz kaveza odrasli pojedinac Ovce i implantirali su ga u onu lišenu cigo jezgru, a zatim je presađena na odrasle osobe u maternici i pružila priliku za rast i razvoj.

Ipak, nisu se pokazali svi pokušaji kloniranja uspješni. Paralelno s kloniranjem dolly, eksperiment na zamjeni DNA proveden je 273 ostale jajne stanice. Ali u jednom slučaju, bilo je moguće u potpunosti razviti i rasti živu odraslu životinju. Nakon Dolly, znanstvenici su pokušali klonirati i druge vrste sisavaca.

Jedan od njihovih vrsta genetskog inženjeringa je uređivanje genoma.

CRISPR / CAS alat temelji se na elementu imunološkog zaštitnog sustava bakterija, koje su znanstvenici prilagodili za provedbu bilo kakvih promjena u DNK životinja ili biljaka.

CRISPR / CAS je jedan od biotehnoloških metoda manipuliranja pojedinih gena u stanicama. Postoje ogromne mnoge primjene takve tehnologije. CRISPR / CAS omogućuje istraživačima da saznaju funkciju različitih gena. Da biste to učinili, jednostavno izrežite proučavani gen iz DNA i istražite koje su pogođene funkcije tijela.

Neki praktične aplikacije Sustavi:

1. Poljoprivreda. Zbog CRISPR / CAS sustava se mogu poboljšati poljoprivredne kulture. Naime, učinite ih ukusnijim i hranjivim, kao i otpornom na toplinu. Moguće je dati biljke i druga svojstva: na primjer, izrezati matice (kikiriki ili lješnjaka) gen alergena.
2. Lijek, nasljedne bolesti. Znanstvenici imaju cilj primjene CRISPR / CAS-a za uklanjanje genoma humanog mutacije, zbog čega se mogu razviti bolesti kao što su anemija srpastih stanica, kao što je CRISPR / CAS, možete zaustaviti razvoj HIV-a.
3. Genski pogon. CRISPR / CAS može promijeniti ne samo genomat jedne životinje ili biljke, već i genoufanding vrste. Ovaj koncept je poznat kao "Gene Drive", Svaki živo organizam prenosi pola gena na njegovo potomstvo. Ali korištenje CRISPR / CAS-a može povećati vjerojatnost prijenosa gena na 100%. To je važno kako bi se željeni znak brže proširio u cijeloj populaciji.

Švicarski znanstvenici su se značajno poboljšali i modernizirali metodu uređivanja CRISPR / CAS genoma, čime se širi svoje sposobnosti. Ipak, znanstvenici su mogli mijenjati samo jedan gen u isto vrijeme koristeći CRISPR / CAS sustav. Ali sada su istraživači Švicarske Tehničke škole Zurich razvili metodu s kojom je moguće istovremeno mijenjati 25 gena u ćeliji.

Za najnoviju tehniku Stručnjaci su koristili CAS12A enzim. Genetika po prvi put u povijesti uspješno su klonirale majmune. "Popularna mehanika";

Molekularni biolog je istraživač u području medicine, čiji se misija ne sastoji, ne mnogo, u spasenju čovječanstva od opasnih bolesti. Među takvim bolestima, na primjer, onkologija, danas je postala jedan od glavnih uzroka smrtnosti na svijetu, samo malo inferiornog od vođe - kardiovaskularnih bolesti. Nove metode za ranu dijagnozu onkologije raka, prevenciju i liječenje raka su prioritet moderne medicine. Molekularni biolozi u području onkologije razvijaju antitijela i rekombinantne (genetski dizajnirane) proteine \u200b\u200bza ranu dijagnozu ili ciljanu isporuku lijekova u tijelu. Stručnjaci ove sfere koriste najviše moderna postignuća Znanost i tehnologija za stvaranje novih organizama i organske tvari Kako bi dodatno koristili daljnju uporabu u istraživačkim i kliničkim aktivnostima. Među metodama koje koriste molekularne biologe - kloniranje, transfekciju, infekcije, polimeraze lančane reakcije, sekvenciranje gena i drugih. Jedna od tvrtki zainteresiranih za molekularne biologe u Rusiji, Praobiomed LLC. Organizacija se bavi proizvodnjom antitijela za dijagnosticiranje onkoloških bolesti. Takva antitijela se uglavnom koriste za određivanje vrste tumora, njegovog podrijetla i malignog, to jest, sposobnost metastaza (proširila se na druge dijelove tijela). Antitijela se primjenjuju na tanke dijelove tkiva u studiji, nakon čega se vežu za stanice s određenim proteinima - markeri, koji su prisutni u tumorskim stanicama, ali su odsutni u zdravoj i obrnuto. Ovisno o rezultatima studije, imenovan je daljnji tretman. Među pratiti klijentima nisu samo medicinski, nego i znanstvene institucijeBudući da se antitijela mogu koristiti za rješavanje istraživačkih zadataka. U takvim slučajevima mogu se napraviti jedinstvena antitijela, sposobna kontaktirati protein u studiju, pod određeni zadatak Posebnom nalogom. Još jedno obećavajuće područje istraživanja tvrtke je ciljano (ciljno) isporuku lijekova u tijelu. U ovom slučaju, antitijela se koriste kao prijevoz: s njihovim pomoći lijekovi se isporučuju izravno na zahvaćene organe. Prema tome, liječenje postaje učinkovitije i ima manje negativne posljedice za tijelo nego, na primjer, kemoterapiju, koja utječe ne samo raka, nego i druge stanice. Očekuje se da će se profesija molekularnog biologa u nadolazećim desetljećima biti sve popularnije: s povećanjem prosječnog očekivanog životnog vijeka osobe, broj onkoloških bolesti će se povećati. Rana dijagnoza tumora i inovativne metode liječenja uz pomoć tvari dobivenih molekularnim biolozima spasit će život i poboljšati njegovu kvalitetu velikom broju ljudi.

intervju

Sergej Pirogov - sudionik priprema za biologiju biologije koju organizira "slon i žirafa" u 2012. godini
Dobitnik međunarodnog univerziade o biologiji
Pobjednik Olimpijada Lomonosova
Pobjednik regionalne faze Sve-ruska olimpijada Biologija u 2012. godini
Naučite Moskovskom državnom sveučilištu. T Lomonosov na biološkom fakultetu: Odjel za molekularnu biologiju, na 6. tečaju. Radi u laboratoriju biokemijske genetike životinja Instituta za molekularnu genetiku.

- Seryozha, ako čitatelji imaju pitanja, oni će ih moći pitati?

Da, naravno, možete postaviti pitanja barem odmah. U ovom polju:

Kliknite da biste postavili pitanje.

- Počnimo s školom, jeste li se činilo da nijedna škola?

Proučavao sam na vrlo slaboj školskoj školi u Moskvi, tako prosječnu školu. Istina, imali smo divan učitelj na MHC-u, zahvaljujući kojem smo imali veliku nominalnu "umjetničku povijesnu" orijentaciju škole.

- Što je s biologijom?

Imali smo vrlo staru staru biologiju, gluhu i oštroj ženi, koju su se svi bojali. Ali ljubav prema njezinoj temi nije dodala. Od moje djetinjstva bio sam strastven prema biologiji, od pet godina. Sve sam pročitao sve, uglavnom se sviđa anatomija i zoologija. Tako su školski predmeti postojali paralelno s mojim interesima. Svi su promijenili Olimpijske igre.

- Reci mi više o tome.

U 7. razredu, prvi put sam sudjelovao općinska pozornica (Naravno, gotovo gotovo sve predmete, kao što je to bio jedini student koji su učitelji imali razloge za slanje). I postao pobjednik biologije. Tada je škola reagirala kao smiješnu, ali ne i previše zanimljivu činjenicu.

- Je li vam pomoglo u školi?

Sjećam se da je unatoč briljantnoj studiji, često se dobila od učitelja na biologiji četvrti s vojnicima poput "na lik rezanja žarulje korijena trebaju biti oslikana smeđa, a ne siva." Sve je to bilo prilično depresivno. U 8. razredu ponovno sam otišao na Olimpijadu, ali iz nekog razloga nisam mi poslao biologiju. Ali postao je pobjednik i nagrada za druge predmete.

- Što je bilo u razredu?

U 9. razredu nisu otišli u pozornicu okruga. Tamo sam neočekivano postigao slab, granični, koji se ispostavilo da je prošao regionalna faza, Imala je snažnu motivirajuću snagu - svijest o tome koliko se ispostavi da ne znam koliko ljudi, sve to zna (koliko se takvih ljudi na ljestvici zemlje čak bojao zamisliti).

- Reci mi kako se pripremaš.

Intenzivna neovisna lekcija, racije na knjižare i tisuće prošlogodišnjih zadataka bili su učinak iscjeljivanja. Postigao sam jednu od najvećih točaka za teoriju (koja mi je bila u potpunosti iznenada), otišao u praktičnu pozornicu ... i propao ga. U to vrijeme još uvijek nisam znao o postojanju praktične pozornice.

- Je li vas olimpijada utjecala?

Moj se život radikalno promijenio. Naučio sam o mnogim drugim Olimpijskim igrama, posebno voljenim SKO-u. Nakon toga, mnogi su pokazali dobre rezultate, neki su osvojili, zahvaljujući Lomonosov, primili pravo na ulazak bez ispita. Paralelno s, osvojio sam Olimpijadu o povijesti umjetnosti, na koje sam neravnomjerno disao i tako dalje. Istina, nije bilo prijateljsko s praktičnim ture. U 11. razredu, još uvijek imam do završne faze, ali Fortune nije bila povoljna i ovaj put nisam imao vremena ispuniti matricu teoretske faze odgovora. Ali to je dopušteno da se ne brine mnogo za praktično.

- Sreli ste se s mnogim olimpodikom?

Da, još uvijek vjerujem da sam bio vrlo sretan s krugom mojih vršnjaka, prilično proširio moje horizonte. Još jedna strana Olimpijskih igara, osim motivacije, skladno proučavaju subjekt je poznanstvo s olimpijadama. Već sam u to vrijeme primijetio da je horizontalna komunikacija ponekad korisna od vertikalnih - s nastavnicima na optužbama.

- Kako ste ušli na sveučilište? Odaberite fakultet?

Nakon 11. razreda ušao sam u bioš na MSU. Samo većina mojih tada drugačije je napravio izbor u korist FBB-a, ali tada je prioritetna uloga odigrala činjenica da nisam postao pobjednik Ostersa. Tako bih trebala preuzeti interni ispit u matematici, iu njemu, osobito u školi - najviše sam volio mnogo više - nisam bio jak. A u školi je postojala vrlo slaba priprema (nismo se ni pripremali za gotovo cijelu). Što se tiče interesa, onda pretpostavljam da, u konačnici, možete doći do bilo kojeg rezultata, bez obzira na mjesto primitka. Nakon toga, ispostavilo se da postoji mnogo diplomiranih studenata FBI-a koji su se kretali po mogućnosti mokri biologiju, i obrnuto - mnoge dobre bioinformatike započele su ljubavnicima. Iako je u tom trenutku činilo mi se da kontingent nije bio kao primjer slabije FBbsh. U to sam zasigurno postao pogrešan.

Dali si znao?

zanimljiv

Dali si znao?

zanimljiv

U logoru slona i žirafa nalaze se smjene na biokemiju i molekularnoj biologiji, gdje su učenici s iskusnim učiteljima iz Moskovskog državnog sveučilišta eksperimenti, a također se pripremaju za olimpijada.

© Intervju PUND DENIS RAKES. Fotografije su ljubazno pod uvjetom dargejski piroggers.