Biologia molekularna - biologia molekularna. Reakcja łańcucha polimerazy biologa molekularnej

Biologia molekularna / m ə. l.ɛ doJOT.ʊ l.ər. / Jest to gałąź biologii, w odniesieniu do molekularnej podstawy aktywności biologicznej między biojęcamiami w różnych systemach komórkowych, w tym interakcji między DNA, RNA, białek i ich biosyntezę, a także rozporządzeniem tych interakcji. Napisz B. natura W 1961 r. Astbury opisał biologię molekularną:

Nie tyle techniki jako podejścia, podejście z punktu widzenia tzw. Nauk podstawowych z wiodącym pomysłem na znalezienie poniżej manifestacji na dużą skalę klasycznego biologii dla odpowiedniego planu molekularnego. W szczególności jest zainteresowany formy Cząsteczki biologiczne i [...] głównie trójwymiarowe i strukturalnie - co nie znaczy jednak, że jest to tylko wyjaśnienie morfologii. Musi jednocześnie zbadać geneza i funkcje.

Stosunek do innych nauk biologicznych

Naukowcy w dziedzinie biologii molekularnej stosują określone metody rosnącej biologii molekularnej, ale coraz więcej łączą je z metodami i pomysłami z genetyki i biochemii. Istnieje nie określona linia między tymi dyscyplinami. Jest to pokazane w poniższym schorzeniu, który przedstawia jeden możliwy rodzaj relacji między polami:

• Biochemia jest badaniem chemikaliów i istotnych procesów w żywych organizmach. Biochemici trudno skupić się na ról, funkcjach i strukturach biomoleków. Badanie chemii procesów biologicznych i syntezy modułu aktywnego biologicznie z przykładami biochemii.
• Genetyka jest badaniem wpływu różnic genetycznych w organizmach. Może to często usuwać normalny składnik (na przykład gen). Badanie "mutantów" jest organizowane przez jeden lub więcej elementów funkcjonalnych w odniesieniu do tak zwanego "typu dzikiego" lub normalnego fenotypu. Interakcje genetyczne (epistasis) są często mylone przez proste interpretacje takich badań "nokautów".
• Biologia molekularna Jest to badanie procesów molekularnych replikacji, transkrypcji, tłumaczeń i procesów komórkowych. Główny dogmat biologii molekularnej, gdzie materiał genetyczny jest przepisany w RNA, a następnie przetłumaczony na białko, pomimo rozległym, nadal zapewnia dobry punkt wyjścia do zrozumienia pola. Obraz został zmieniony w świetle pojawiających się nowych ról RNA.

Metody biologii molekularnej

Klonowanie molekularne.

Jedną z najbardziej podstawowych metod biologii molekularnej do badania funkcji białek jest klonowanie molekularne. W tej technice DNA kodujący białko, które jest interesujące sklonowane z reakcją łańcuchową polimerazy (PCR) i / lub enzymy restrykcyjne w plazmidzie (wektor ekspresyjny). Wektor ma 3 charakterystyczne cechy: początek replikacji i witryny wielokrotnego klonowania (MCS) oraz znacznik selektywny, z reguły, z odpornością na antybiotyki. Powyższa witryna z klonowaniem jest terenami promotorowymi i transkrypcjami inicjacji, które regulują ekspresję klonowanego genu. Ten plazmid można włożyć do komórek bakteryjnych lub zwierzęcych. Podawanie DNA do komórek bakteryjnych można wykonać poprzez przekształcenie z absorpcją gołego DNA, koniugacji za pomocą kontaktów międzykomórkowych lub transdukcji przy użyciu wektora wirusowego. Wprowadzenie DNA do komórek eukariotycznych, takich jak komórki zwierzęce, o środkach fizycznych lub chemicznych, nazywa się transfekcją. Dostępne są kilka różnych metod transfekcji, takich jak fosforan transfekcji, elektroporację, mikroinjection i transfekcja liposomalna. Plazmid może być zintegrowany z genomem, który prowadzi do stabilnego transfekcji lub może pozostać niezależny od genomu, zwany procesami transformacji przemijającymi.

Można teraz wyrażać bieżące białka z kodowaniem DNA, obecnie wewnątrz komórki i białek. Różnorodność systemów, takich jak indukowane promotory i specyficzne czynniki sygnalizacyjne komórkowe, które pomogą wyrazić zainteresowanie białka na wysokim poziomie. Duże ilości białka można następnie ekstrahować z komórki bakteryjnej lub eukariotycznej. Białko można sprawdzić pod kątem aktywności enzymatycznej w różnych sytuacjach, białko może być krystalizowane zatem jego struktura trzeciorzędowa może być badana, lub w przemyśle farmaceutycznym, aktywność nowych leków przeciwko białko może być zbadana.

Reakcja łańcuchowa polimerazy

MacroCeules blotting and bada

Warunki północny , zachód i orientalny Blotting dostaje się z tego, co pierwotnie był żartem biologii molekularnej, która rozgrywała się w terminie Sarewnet. Po tej technice opisanej przez Edwin Southern dla zmieszanej hybrydyzacji DNA. Patricia Thomas, deweloper RNA - blotting, który był następnie znany jako północny - Blotling. , Nie tak naprawdę używaj tego terminu.

Sauternibotting.

Nazwany na cześć jego wynalazcy, biolog Edwin South, a następnie Sarew - Bot jest metodą badania na obecność określonej sekwencji DNA w próbce DNA. Próbki DNA przed lub po enzymu restrykcyjnym (RESTRTICTASIS) trawienia są oddzielone elektroforeza w żelu, a następnie przeniesiony do membrany przy użyciu blotowania przy użyciu działania kapilarnego. Membrana jest następnie narażona na oznaczoną sondę DNA, która ma sekwencję podstawową, aby dodać sekwencję na temat zainteresowania DNA. Southern blotting jest mniej szeroko stosowany w laboratorium naukowym ze względu na zdolność innych metod, takich jak PCR, aby wykryć sekwencje specyficzne dla DNA z próbek DNA. Kombony te są nadal używane do niektórych zastosowań, takich jak pomiar transgenu liczby kopii na myszy transgenicznych lub w inżynierii genu linii nokautowych komórek macierzystych.

Północny Blotling.

Północna mapa blotów.

Blotting East.

Badania kliniczne i metody leczenia wynikające z biologii molekularnej są częściowo objęte terapią genową. Zastosowanie biologii molekularnej lub biologii komórek molekularnych podejść w medycynie jest obecnie nazywany lekiem molekularnym. Biologia molekularna odgrywa również ważną rolę w rozumieniu edukacji, działań i przepisów różnych części komórek, które mogą być stosowane do skutecznego docelowego docelowych leków, diagnostyki choroby i zrozumieć fizjologię komórki.

dalsze czytanie

• Cohen, SN, Chang, NKD, Boyer, H. & Heling, RB Budowa biologicznie funkcjonalnych bakteryjnych plazmidów in vitro. .

31.2

Dla przyjaciół!

odniesienie

Biologia molekularna wzrosła z biochemii w kwietniu 1953 roku. Jego wygląd jest związany z nazwiskami Jamesa Watsona i Franciszka, który otworzył strukturę cząsteczki DNA. Odkrycie było możliwe dzięki badaniu genetyki, bakterii i biochemii wirusów. Zawód biolog molekularny nie jest powszechny, ale dziś jego rola w nowoczesnym społeczeństwie jest bardzo duża. Duża liczba chorób, w tym manifestacja na poziomie genetycznym, wymaga, naukowcy znaleźć rozwiązania tego problemu.

Opis aktywności

Wirusy i bakterie stale mutują, co oznacza, że \u200b\u200bosoba przestaje pomagać lekom i chorobom stają się trudne. Zadaniem biologii molekularnej jest wydostanie się z tego procesu i opracowanie nowego lekarstwa na choroby. Naukowcy pracują zgodnie z dobrze zdefiniowanym schemacją: blokując przyczyny choroby, eliminację mechanizmów dziedzicznych i ułatwiają warunki pacjenta. Istnieje wiele centrów, klinik i szpitali na świecie, gdzie biologowie molekularne pomagają pacjentom rozwijać nowe leczenia.

Obowiązki pracy

Obowiązki biologa molekularnego obejmują badanie procesów wewnątrz komórki (na przykład zmiany w DNA w rozwoju nowotworów). Również eksperci badają cechy DNA, ich wpływ na cały organizm i oddzielną komórkę. Takie badania są przeprowadzane, na przykład na podstawie PCR (reakcji łańcuchowej polimerazy), co pozwala na analizę organizmu na zakażenia, choroby dziedziczne i określić relacje biologiczne.

Cechy wzrostu kariery

Zawód biolog molekularny jest dość obiecujący w swojej dziedzinie, a dziś twierdzi, że pierwsze miejsca w rankingu zawodów medycznych przyszłości. Nawiasem mówiąc, biolog molekularny niekoniecznie cały czas pozostanie w tej dziedzinie. Jeśli istnieje pragnienie zmiany generowania klas, może przekwalifikować się do menedżerów sprzedaży sprzętu laboratoryjnego, rozpocząć rozwijanie instrumentów do różnych badań lub otwarcie Twojej firmy.

Biolog molekularny jest badaczem w dziedzinie medycyny, której misję polega na tym, że nie ma znaczenia, w zbawieniu ludzkości z niebezpiecznych chorób. Wśród takich chorób, na przykład onkologii, dziś stała się jedną z głównych przyczyn śmiertelności na świecie, tylko trochę gorsza od lidera - choroby sercowo-naczyniowe. Nowe metody wczesnej diagnozy onkologii raka, zapobiegania i leczeniu raka są priorytetem współczesnej medycyny. Biologowie molekularne w dziedzinie onkologii rozwijają się przeciwciała i rekombinowane (genetycznie zaprojektowane) białka do wczesnej diagnozy lub ukierunkowanej dostarczania leków w organizmie. Specjaliści tej kuli wykorzystują najbardziej zaawansowane osiągnięcia nauki i technologii do tworzenia nowych organizmów i substancji organicznych w celu dalszego wykorzystania ich w działaniach badawczych i klinicznych. Wśród sposobów stosujących biologów molekularnych - klonowanie, transfekcji, zakażenia, reakcji łańcuchowej polimerazy, geny sekwencjonowania i innych. Jedna z firm zainteresowanych biologów molekularnych w Rosji, Plarzeniem LLC. Organizacja zajmuje się wytwarzaniem przeciwciał do diagnozowania chorób onkologicznych. Takie przeciwciała są stosowane głównie do określenia rodzaju nowotworu, jego pochodzenia i złośliwości, czyli zdolność do przerzutów (rozprzestrzeniania się na inne części ciała). Przeciwciała są stosowane do cienkich sekcji badaniem tkanki, po czym są wiążące do komórek z niektórymi białkami - markerami, które są obecne w komórkach nowotworowych, ale są nieobecne w zdrowiu i odwrotnie. W zależności od wyników badania wyznaczono dalsze traktowanie. Wśród klientów Plarzenie są nie tylko medyczni, ale także instytucjami naukowymi, ponieważ przeciwciała mogą być wykorzystywane do rozwiązywania problemów badawczych. W takich przypadkach można wykonać unikalne przeciwciała, zdolne do komunikowania się z badaniem białka, w określonym zadaniu na specjalne zamówienie. Inny obiecujący obszar badań Spółki jest ukierunkowany (cel) dostarczanie leków w organizmie. W tym przypadku przeciwciała są wykorzystywane jako transport: dzięki ich pomocy leki są dostarczane bezpośrednio do dotkniętych narządów. Tak więc leczenie staje się bardziej wydajne i ma mniej negatywne konsekwencje dla organizmu niż na przykład chemioterapię, która dotyka nie tylko raka, ale także inne komórki. Oczekuje się, że zawód biologa molekularnego w nadchodzących dziesięcioleciach będzie coraz bardziej popularne: ze wzrostem średniej długości życia osoby, liczba chorób onkologicznych wzrośnie. Wczesna diagnoza guzów i innowacyjnych metod leczenia przy pomocy substancji uzyskanych przez biologów molekularnych uratuje życie i poprawi swoją jakość ogromnej liczbie osób.

Biologia molekularna, Nauka, która posiada swoje zadanie, znajomość natury zjawisk życia poprzez studiowanie obiektów biologicznych i systemów na poziomie zbliżającym się molekularnym, aw niektórych przypadkach osiągnięcie tego limitu. Ostatecznym celem jest dowiedzieć się, jak iw jakim stopniu charakterystyczne przejawy życia, takie jak dziedziczność, odtwarzanie siebie podobne, biosyntezę białek, pobudliwości, wzrostu i rozwoju, przechowywania i transfer informacji, transformację energii, mobilności itp. Do struktury, właściwości i interakcji cząsteczek biologicznie ważnych substancji, przede wszystkim dwie główne klasy biopolimerów o wysokiej masie cząsteczkowej - białka i kwasy nukleinowe. Charakterystyczna cecha M. B. - Badanie zjawisk życia na nie mieszkalne lub tych, którzy są nieodłącznymi w najbardziej prymitywnych objawach życia. Są to formacje biologiczne z poziomu komórkowego i poniżej: organelle subkomórkowe, takie jak izolowane jądra komórek, mitochondria, rybosomy, chromosom, membrany komórkowe; Dalsze - systemy stojące na granicy żywego i nieożywionego natury - wirusów, w tym bakteriofages, a kończąc z cząsteczkami najważniejszych składników żywej materii - kwasy nukleinowe i białek.

Fundacja, na której opracowano M. B, został położony przez takie nauki, jak genetyka, biochemia, fizjologia procesów elementarnych itp. Według początków jego rozwoju, M. B. nierozerwalnie związane z genetyką molekularną, która nadal ma ważną rolę

Charakterystyczna cecha M. B. jest jego trójwymiarowością. Istota M. b. Oglądanie M. Peruza do interpretacji funkcji biologicznych w koncepcjach struktury molekularnej. M. b. Jego zadanie, aby uzyskać odpowiedzi na pytanie "Jak," z istotą roli i udziałem całej konstrukcji cząsteczki, a do pytań "dlaczego" i "dlaczego", dowiedz się z jednej strony, związek między Właściwości cząsteczki (ponownie, przede wszystkim, białka i kwasy nukleinowe) oraz funkcje przeprowadzane przez niego, a z drugiej strony rolę takich indywidualnych funkcji w ogólnym kompleksie manifestacji życia.

Najważniejsze osiągnięcia biologii molekularnej. Nie jest to pełna lista tych osiągnięć: ujawnienie struktury i mechanizmu funkcji biologicznej DNA, wszystkie rodzaje RNA i Ribosomy, ujawnienie kodu genetycznego; Otwarcie odwrotnej transkrypcji, tj. Syntezę DNA na macierzy RNA; badanie mechanizmów funkcjonowania pigmentów układu oddechowego; Otwarcie struktury trójwymiarowej i jego funkcjonalnej roli w działaniu enzymów, zasada syntezy matrycy i mechanizmów biosyntezy białkowych; Ujawnienie struktury wirusów i mechanizmów ich replikacji, podstawowej i częściowo, struktury przestrzennej przeciwciał; Izolacja poszczególnych genów, substancji chemicznych, a następnie biologicznej (enzymatycznej) syntezy genów, w tym człowieka, z komórki (in vitro); Przeniesienie genów z jednego organizmu do drugiego, w tym w ludzkich komórkach; szybko rozszyfrował strukturę chemiczną rosnącej liczby pojedynczych białek, głównie enzymów, a także kwasów nukleinowych; Wykrywanie zjawisk "samodzielnego montażu" pewnych biologicznych przedmiotów ciągłej złożoności, od cząsteczek kwasu nukleinowego i przenoszenie do enzymów wielokomponentów, wirusów, rybosomów itp.; Filmowanie alkoholu i innych podstawowych zasad regulacji funkcji i procesów biologicznych.

Zadania biologii molekularnej. Wraz z ważnymi zadaniami M. B. (Znajomość ustawodawstwa "Uznawania", samozasłużone i integracji) Obecny kierunek poszukiwania naukowego najbliższej przyszłości jest rozwój metod, które umożliwiają rozszyfrować strukturę, a następnie trójwymiarową organizację przestrzenną o wysokim molekularnym nukleice kwasy. Wszystkie najważniejsze metody, z których stosowanie pod warunkiem, że pojawienie się i sukcesy M. b., Zostały zaproponowane i opracowane przez fizycy (ultrawiracja, analiza strukturalna rentgenowska, mikroskopia elektronowa, jądrowa rezonans magnetyczny itp.). Prawie wszystkie nowe podejścia do eksperymentalnych fizycznych (na przykład stosowanie komputera, synchrotronu lub hamulca, promieniowania, technologii laserowej itp.) Otwórz nowe możliwości dla dogłębnej badania problemów M. B. Wśród najważniejszych zadań praktycznych natury odpowiedź, na którą oczekuje się od M. b., W pierwszej kolejności występuje problem z fundamentami molekularnymi wzrostu złośliwego wzrostu, a następnie ścieżki ostrzegawcze i być może pokonując choroby dziedziczne - " Choroby molekularne ". O wielkiej wagi będzie wyjaśnić podstawy molekularne katalizy biologicznej, tj. Działania enzymów. Wśród najważniejszych współczesnych kierunków M. B. Pragnienie rozszyfrowania mechanizmów molekularnych palnika, toksycznych i leków, a także dowiedzieć się części struktury molekularnej i funkcjonowanie takich struktur komórek, jak biologiczne membrany związane z rozporządzeniem procesów penetracji i pojazdów substancji . Bardziej odległe cele M. b. - Znajomość natury procesów nerwowych, mechanizmów pamięci itp. Jedną z ważnych wyłaniających się sekcji M. b. - T. N. Inżynieria genetyczna, która umieszcza swoje zadanie ukierunkowane na działanie w urządzeniu genetycznym (genomie) organizmów żywych, począwszy od mikrobów i niższej (pojedynczej komórki) i kończąc osobę (w tym drugim przypadku, przede wszystkim, w celu obróbki radykalnej chorób dziedzicznych i korekty wad genetycznych).

Najważniejsze kierunki MB:

- Genetyka molekularna - Badanie strukturalnej i funkcjonalnej organizacji aparatu genetycznego komórek i mechanizmu wdrażania dziedzicznych informacji

- wirusologia molekularna - badanie mechanizmów molekularnych interakcji wirusów z komórek

- Immunologia molekularna - badanie wzorców odpowiedzi immunologicznych ciała

- Biologia molekularna rozwoju - badanie pojawienia się odmian komórek w trakcie indywidualnego rozwoju organizmów i specjalizacji komórek

Głównymi przedmiotami badań są wirusy (w tym bakteriofages), komórki i struktury subkomórkowe, makrocząsteczki, organizmy wielokomórkowe.