Badane są biologia molekularna i chemia biologiczna. Biolog molekularny

1. Wstęp.

Obiekt, zadania i metody biologii molekularnej i genetyki. Wartość "klasycznej" genetyki i genetyki mikroorganizmów w tworzeniu biologii molekularnej i inżynierii genetycznej. Pojęcie genu w genetyce "klasycznej" i molekularnej, jego ewolucji. Wkład metodologii inżynierii genetycznej w rozwoju genetyki molekularnej. Wartość aplikacji Inżynieria genetyczna dla biotechnologii.

2. Baza molekularna dziedziczności.

Koncepcja komórki, jego kompozycja makromolekularna. Charakter materiału genetycznego. Historia dowodów funkcji DNA genetycznego.

2.1. Różne rodzaje kwasów nukleinowych. Funkcje biologiczne kwasy nukleinowe. Struktura chemiczna, struktura przestrzenna i właściwości fizyczne kwasy nukleinowe. Cechy struktury materiału genetycznego PRO - i EUKARAROTES. Uzupełniające pary bazy krzymień Wastsona. Kod genetyczny. Historia rozszyfrowania kodu genetycznego. Główne właściwości kodu: Triplet, kod bez przecinków, degeneracy. Cechy słownika kodów, rodziny Codon, semantyczny i "bezsensownych" kodonów. Cząsteczki pierścieniowe DNA i koncepcja DNA Supermocle. Topoizomery DNA i ich typy. Mechanizmy topoizomerazy działania. Bakterie DNA Giase.

2.2. Transkrypcja DNA. Certyfikat polimerazy RNA, jego podjednostka i struktura trójwymiarowa. Różnorodność czynników Sigma. Promotor genów belki prokary, jej elementy strukturalne. Etapy cyklu transkrypcji. Rozpoczęcie, edukacja "Open Complex", Wydłużenie i zakończenie transkrypcji. Tłumienie transkrypcyjne. Regulacja ekspresji tryptofanu operonu. "Rigiopers". Mechanizmy zakończenia transkrypcji. Ujemne i dodatnie rozporządzenie na transkrypcję. Operon laktozy. Rozporządzenie transkrypcyjne w rozwoju faga lambda. Zasady rozpoznawania białek regulacyjnych DNA (SAR Białka i Represoror Lambda). Cechy transkrypcji w Eukariota. Przetwarzanie RNA w Eukariotach. Tiging, splasy i poliadenylowanie transkryptów. Mechanizmy spotsingu. Rola małych czynników RNA i białka jądrowego. Alternatywne splasy, przykłady.

2.3. Nadawanie, Jej etapy, funkcja rybosoma. Lokalizacja rybosomów w komórce. Rodzaje rybosomów prokariotycznych i eukariotycznych; Ribosomy 70. i 80.. Ribosoma morfologii. Division dla podstronników (podjednostek). Wiązanie zależne do kodonu związku aminoacil-trna w cyklu wydłużania. Interakcja kodu-anty-chodonowa. Udział czynnika EF1 EF1 (EF-TU) w wiązaniu aminoacil-trna z rybosoma. Współczynnik wydłużenia EF1B (EF-TS), jego funkcja, sekwencja reakcji z jego udziałem. Antybiotyki wpływające na etap zabezpieczenia zależnego dla kodonów wiązania aminoacil-trna z rybosomem. Aminoglikosidate antybiotyki (Streptomycyna, Neomycyna, Kanamycyna, Gentamycyna itp.), Mechanizm ich działania. Tetracyls jako inhibitory wiązania aminocyl-trad z rybosomem. Inicjacja tłumaczenia. Główne etapy procesu inicjacji. inicjacji translacji w prokaryotm: czynniki inicjacji translacji kodonów, inicjator, 3 ¢ RNA-RNA, RNA rybosomalnego subcourse i kolejność łańcuchowa Dallarno w mRNA. Inicjacja Tłumaczenia EUCARIOT: Czynniki inicjujące, cykony inicjatorów, 5 ¢ obszarze i inicjacja "końska zależna od CEP). "Wewnętrzny" inicjacja niezależna od CEP w eukariotach. Transpeptydacja. Inhibitory transpeptedycyjne: chloramfenikol, lincomycyna, amizetyna, streptogramy, anisomycyna. Translokacja. Udział czynnika wydłużenia EF2 (EF-G) i GTF. Inhibitory translokacji: kwas fusidyczny, vyomycyna, ich mechanizmy działania. Zakończenie transmisji. Zakończenie kodonów. Czynniki białkowe do zakończenia prokariotów i eukariotów; Dwie klasy czynników wypowiedzenia i mechanizmów ich działania. Regulacja tłumaczenia w prokariotach.

2.4. replikacja DNA i jego kontrola genetyczna. Polimerancje związane z replikacją, charakterystyczną dla ich aktywności enzymatycznej. Dokładność reprodukcji DNA. Rola interakcji sterycznych między parami baz DNA pod replikacją. Polymerazę I, II i III E. coli. Polimeraza Subunita III. Plug replikacja, wątki "prowadzące" i "opóźnione" w przypadku replikacji. Fragmenty świadczenia. Kompleks białkowy w rozwidleniu replikacji. Regulacja inicjacji replikacji w E. Soli. Zakończenie replikacji przez bakterie. Cechy regulacji replikacji plazmidowej. Dwukierunkowa replikacja i replikacja według rodzaju pierścienia walcowego.

2.5. Rekombinacja, Jej typy i modele. Ogólna lub homologiczna rekombinacja. DNNA podwójne luki, inicjowanie rekombinacji. Rola rekombinacji w zaspokajaniu poopuszczalni szczelin dwuwymiarowych. Struktura wzgórza w modelu rekombinacji. Enzymologia ogólnej rekombinacji w E. coli. Kompleks RECBCD. RECA białko. Rola palcowania w zapewnieniu syntezy DNA podczas uszkodzenia DNA Replikacja przerywania. Rekombinacja w Eukarot. Enzymy rekombinacji w Eukarot. Rekombinacja specyficzna dla witryny. Różnice w mechanizmach molekularnych rekombinacji ogólnej i specyficznej w miejscu. Klasyfikacja rekombinazy. Rodzaje przestawności chromosomowych przeprowadzonych w rekombinacji specyficznej w miejscu. Rola regulacyjna rekombinacji specyficzna w miejscu w bakteriach. Projektowanie chromosomów wielokomórkowych eukarariotów przy użyciu rekombinacji specyficznej dla witryny fag.

2.6. Reparacja DNA. Klasyfikacja rodzajów reparacji. Bezpośrednia naprawa dimerów tyminiowych i metylowanej guaniny. Teren cięcia. Glikozylaza. Mechanizm naprawienia nieuporowanych nukleotydów (naprawa niedopasowania). Wybierz Uzyskany wątek DNA. SOS-Reparation. Właściwości DNA polimerazu zaangażowanego w Reparacje SOS w Prokaryotm i Eukariota. Idea "adaptacyjnych mutacji" przez bakterie. Reparacja dwuwymiarowych szczelin: homologiczna rekombinacja poopolicjatywny i łącząca niehologiczne końce cząsteczki DNA. Relacja replikacji, rekombinacji i procesów naprawczych.

3. Proces mutacji.

Rola mutantów biochemicznych w tworzeniu teorii jednego genu jest jeden enzym. Klasyfikacja mutacji. Mutacje punktowe i restrukturyzacja chromosomorów, mechanizm ich wykształcenia. Spontaniczna i indukowana mutageneza. Klasyfikacja mutagens. Mechanizm molekularny mutagenezy. Relacja mutagenezy i reparacji. Identyfikacja i wybór mutantów. Tłumienie: intragiczne, międzygrengiczne i fenotypowe.

4. Extomic Elementy genetyczne.

Plazmidy, ich struktura i klasyfikacja. Końcowy czynnik F, jego struktura i koło życia. Rola czynnika F w mobilizowaniu transferu chromosomowego. Tworzenie dawców typu HFR i F ". Mechanizm koniugacji. Bakteriofages, ich struktura i cykl życia. Mieszkańcy i umiarkowane bakteriofages. Lisoches i transdukcja. Ogólna i specyficzna transdukcja. Migrujące elementy genetyczne: transpozycje i są sekwencjami, ich rola wymiana genetycznej. DNA -Transponders w genomach prokaryotism i Eukaryot. IS-sekwencja bakterii, ich strukturę. jest sekwencja jako składnik F-factor bakterii, która określa zdolność przekazywania materiału genetycznego koniugacji. Transpozony z bakterii i organizmów eukariotycznych. Bezpośredni zakaz relacja i replikacyjne mechanizmy transpozycji. przeniesienie widoku poziomego Transposon i ich rola w reassets strukturalnych (pozamaciczna rekombinacja) oraz w ewolucji genomu.

5. Badanie struktury i funkcji genu.

Elementy analizy genetycznej. Test uzupełniający CIS. Mapowanie genetyczne przy użyciu koniugacji, transdukcji i transformacji. Budynek mapy genetyczne.. Cienkie mapowanie genetyczne. Analiza fizyczna struktury genów. Analiza heterodesx. Analiza restrykcyjna. Metody sekwencjonowania. Polimerazowy. reakcja łańcuchowa. Wykrywanie funkcji genu.

6. Regulacja ekspresji genów. Opero i regularna koncepcja. Kontrola na poziomie inicjacji transkrypcji. Promotor, operator i białka regulacyjne. Pozytywna i negatywna kontrola ekspresji genów. Kontrola na poziomie zakończenia transkrypcji. Oppory sterowane katabolitami: modele operonów laktozy, galaktozy, arabiny i maltozy. Operony kontrolowane przez tłumy: Model Tryptofan Opeker. Wielowarstwowa regulacja ekspresji genów. Systemy regulacji globalnych. Reagowanie regulacyjne na stres. Kontrola pocztowa. Transdukcja sigala. Rozporządzenie z udziałem RNA: mały RNA, RNA sensoryczne.

7. Podstawy inżynierii genetycznej. Enzymy restrykcyjne i modyfikacje. Wybór i klonowanie genów. Wektory do klonowania molekularnego. Zasady projektowania rekombinowanego DNA i ich wprowadzenia do komórek odbiorcy. Stosowane aspekty inżynierii genetycznej.

ale). Główna literatura:

1. Watson J., TUZ J., Rekombinowany DNA: Krótki kurs. - M.: Mir, 1986.

2. Geny. - M.: Pokój. 1987.

3. Biologia molekularna: struktura i biosynteza kwasów nukleinowych. / Ed. . - M. Wyższy SK. 1990.

4. - Biotechnologia molekularna. M. 2002.

5. Spin Ribosomy i biosynteza białkowa. - m.: Liceum, 1986.

b). Dodatkowa literatura:

1. Hafin Genome. - M.: Nauka. 1984.

2. Inżynieria genetyczna Rybchin. - SPB.: SPBSTU. 1999.

3. Geny patrupieńskie. - M.: Science, 2000.

4. Nowoczesna mikrobiologia. Prokariot (w 2 tty). - M.: Mir, 2005.

5. M. Piosenkarka, P. Berg. Geny i genomy. - M.: Mir, 1998.

6. Przekąski inżynierskie. - Nowosybirsk: Od SIB. Univ., 2004.

7. Biologia Stepanova. Struktura i funkcja białek. - M.: V. Sh., 1996.

Komiks na konkursie "bio / mol / tekst": Dziś rurka testowa biologa molekularna będzie prowadzić świat niesamowitej nauki - biologii molekularnej! Zaczniemy od zabytkowej wycieczki na etapach rozwoju, opiszemy główne odkrycia i eksperymenty od 1933 roku. I wyraźnie opowiadaj o głównych metodach biologii molekularnej, co pozwoliło na manipulowane geny do zmiany i przeznaczenia ich. Pojawienie się tych metod służyło jako silny impuls do rozwoju biologii molekularnej. A nawet pamiętaj o rolę biotechnologii i dotknął jednego z najpopularniejszych tematów w tej dziedzinie - edycja genomu za pomocą systemów CRISPR / CAS.

Sponsor ogólny konkurencji i partnera nominacji "Skoltech" -.

Sponsor konkursu jest firma "Deem": największy dostawca sprzętu, odczynników i materiałów eksploatacyjnych do badań biologicznych i produkcji.

Firma sponsorowała nagrodę sympatii publiczności.

"Book" Sponsor konkurencji - "Alpina Non-Fikshn"

1. Wstęp. Istota biologii molekularnej

Poznaj podstawę życia organizmów na poziomie makrocząsteczek. Celem biologii molekularnej jest ustanowienie roli i mechanizmów funkcjonowania tych makrocząskich na podstawie wiedzy o ich strukturach i właściwościach.

Historycznie biologia molekularna utworzyła podczas opracowywania obszarów biochemii badanie kwasów nukleinowych i białek. Podczas gdy biochemia eksploruje metabolizm, skład chemiczny Żywych komórek, organizmów i procesów chemicznych realizowanych w nich, biologia molekularna Główna uwaga skupia się na badaniu mechanizmów transmisji, reprodukcji i przechowywania informacji genetycznej.

A przedmiotem studiów biologii molekularnej są same kwasy nukleinowe - dezoksyrybonukleinowego (DNA), rybonukleinowy (RNA) - i białka, a także ich kompleksy makrocząsteczkowe - chromosomy, rybosomy, systemy dostarczające multimenza biosyntezy białka i kwasów nukleinowych. Biologia molekularna również granicza na temat obiektów badania i częściowo zbiega się z genetyką molekularną, wirusologią, biochemiczną i szeregiem innych powiązanych nauk biologicznych.

2. Historyczna wycieczka na etapach rozwoju biologii molekularnej

Jako odrębny kierunek biochemii biologia molekularna rozpoczęła się rozwijać w latach 30. XX wieku. Potem była potrzeba zrozumienia fenomenu życia poziom molekularny W przypadku badań nad procesami transmisji i przechowywania informacji genetycznej. Właśnie w tym czasie problem biologii molekularnej ustanowiono w badaniu właściwości, struktur i interakcji białek i kwasów nukleinowych.

Po raz pierwszy zastosowano termin "biologia molekularna" 1933 william Astbury podczas badania białek fibrylarnych (kolagen, fibrynę krwi, zamawiające białka mięśni). Astbury badano związek między strukturą molekularną a biologicznymi, fizycznymi cechami danych białkowych. Początkowo występowanie biologii molekularnej RNA uznano za składnik roślin i grzybów, a DNA jest tylko zwierzętami. A B. 1935 Otwarcie DNA Grochu, Andrei Belozersky, doprowadziło do ustanowienia faktu, że DNA jest zawarta w każdej żywej komórce.

W 1940 Rok o kolosalnym osiągnięciu był ustanowienie George'a Bidle'a i Eduard Tatemom, związek przyczynowy między genesami i białkami. Hipoteza naukowców "Jeden gen jest jednym enzymem" opierał się na koncepcji, że konkretna struktura białka jest regulowana przez geny. Zakłada to informacja genetyczna Zakodowany przez specjalną sekwencję nukleotydów w DNA, co reguluje podstawową strukturę białek. Później udowodniono, że wiele białek ma konstrukcję czwartorzędową. W tworzeniu takich konstrukcji biorą udział różne łańcuchy peptydowe. Na tej podstawie, stanowisko komunikacji między genomem i enzymu nieco przekształcone, a teraz brzmi jak „jeden gen jest jeden polipeptyd”.

W 1944 Amerykański biolog Oswald Everie z kolegami (Colin Mcleeod i Mclin McCarthy) okazał się, że substancja powodującym transformację bakterii jest DNA, a nie białko. Eksperyment służył jako dowód roli DNA w przeniesieniu dziedzicznych informacji, przekraczając nieaktualną wiedzę o charakterze białka genów.

We wczesnych latach 50. Frederick Sayger wykazał, że łańcuch białkowy jest wyjątkową sekwencją reszt aminokwasowych. W 1951 i 1952 Uczotowy ustalił pełną sekwencję dwóch łańcuchów polipeptydowych - insulina byka W (30 reszt aminokwasowych) i ALE (Odpowiednio 21 reszt aminokwasowych).

Mniej więcej w tym samym czasie 1951–1953 GG, Erwin Chargaff sformułował zasady dotyczące stosunku baz azotów w DNA. Zgodnie z regułą, niezależnie od różnic gatunkowych w organizmach żyjących w ich DNA, ilość adeniny (A) jest równa ilości tymina (T), a ilość guaniny (G) jest równa wysokości cytozyny (DO).

W 1953 Rok został udowodniony przez genetyczną rolę DNA. James Watson i Francis Creek na podstawie radiogramu DNA uzyskanych Rosalindę Franklina i Maurice Wilkins ustalone struktury przestrzennej DNA i przedstawiono w później sugestię mechanizm jego replikację (podwojenie) bazowego dziedziczność.

1958 Rok - utworzenie centralnego dogmat biologii molekularnej Francisa Cryc: przekazywanie informacji genetycznej przechodzi w kierunku dna → RNA → białka.

Istotą dogmatu jest to, że istnieje pewien skierowany przepływ informacji z DNA w komórkach, co z kolei jest źródłem tekstem genetycznym składającym się z czterech liter: A, T, G i C. Jest rejestrowany w podwójnym spirala DNA w postaci sekwencji tych liter - nukleotydów.

Ten tekst jest transkrybowany. I sam proces jest nazywany transkrypcja. Podczas tego procesu pojawia się synteza RNA, która jest identyczna z tekstem genetycznym, ale z wyróżnieniem: w RNA zamiast tego kosztuje U (Uracil).

Ten RNA jest nazywany informacje RNA. (irnk.) lub. matryca (mRNA.). Nadawanie Irnna odbywa się przy użyciu kodu genetycznego w postaci sekwencji trójciągowych nukleotydów. Podczas tego procesu, tekst kwasów nukleinowych DNA i RNA z tekstu trzyliterowe w tekście dwadzieścia BUKIETÓW aminokwasów następuje.

Naturalne aminokwasy istnieją tylko dwadzieścia i liter w tekście kwasów nukleinowych cztery. Z tego powodu translacja z alfabetu czterech buggy jest brana do dwudziestu wycięcia za pomocą kodu genetycznego, w którym każdy aminokwas odpowiada każdemu trzem trzem nukleotydowi. Może to być wykonane z czterech liter w sumie 64 kombinacji trzyliterowym mimo Aminokwasy 20. Wynika z tego, że kod genetyczny musi mieć właściwość degeneracji. Jednak w tym czasie kod genetyczny nie był znany, poza tym nawet nie zaczywiście rozszyfrować, ale krzyk już sformułował swój centralny dogmat.

Niemniej jednak był pewność, że kod powinien istnieć. W tym czasie udowodniono, że ten kod miał trwość. Oznacza to, że specjalnie trzy litery w kwasach nukleinowych ( codeewise.) Spełniają każdego aminokwasu. Te kodony są tylko 64, kodują 20 aminokwasów. Oznacza to, że kilka kodonów odpowiada każdemu aminokwasowi.

Tak więc, można stwierdzić, że centralny dogmat jest postulatem, co wskazuje, że komórki nie jest skierowany przepływ informacji: DNA → RNA → białka. Creek skupił się na głównej zawartości centralnego dogmatu: Nie może być przepływu powrotu informacji, białko nie jest w stanie zmienić informacji genetycznych.

Jest to główne znaczenie centralnego dogmy: Białko nie jest w stanie zmienić i przekształcić informacji w DNA (lub RNA), przepływ zawsze idzie tylko w jednym kierunku.

Po tym po tym otworzono nowy enzym, który nie był znany w preparacie Dogmatu, - odwróć transkryptazęktóry syntetyzuje DNA na RNA. Enzym został otwarty w wirusach, w których informacje genetyczne są zakodowane w RNA, a nie w DNA. Takie wirusy nazywa się retroirus. Mają wirusową kapsułkę z zamkniętym RNA i specjalnym enzymem. Enzym i odwrotnej transkryptazy, która syntetyzuje DNA na matrycy RNA tego wirusa, i ten DNA był następnie materiałem genetycznym dalszy rozwój Wirus w klatce.

Oczywiście, to odkrycie spowodowało duży szok i wiele sporów wśród biologów molekularnych, ponieważ wierzono, że w oparciu o centralny dogmat, to nie może być. Jednak krzyk natychmiast wyjaśnił, że nigdy nie powiedział, że to niemożliwe. Mówił tylko, że przepływ informacji z białka do kwasów nukleinowych nigdy nie może wystąpić, a już wewnątrz kwasów nukleinowych każdego rodzaju procesów są całkiem możliwe: synteza DNA na DNA, DNA na RNA, RNA na DNA i RNA na RNA na RNA.

Po sformułowaniu centralny dogmat szereg pytań pozostawała: w alfabecie czterech nukleotydów elementy DNA (lub RNA) kodujący alfabetu 20 się do aminokwasów, z których składają się białka? Jaka jest istota kodu genetycznego?

Pierwsze pomysły na temat istnienia kodu genetycznego sformułowanego Aleksandra Downs ( 1952 G.) I Georgy Gamov ( 1954 SOL.). Naukowcy wykazali, że sekwencja nukleotydów powinna zawierać co najmniej trzy linki. Później udowodniono, że taka sekwencja składa się z trzech nukleotydów codon. (tryplet). Niemniej jednak pytanie, których nukleotydki są odpowiedzialne za włączenie, które aminokwasy do cząsteczki białka pozostały otwarte do 1961 roku.

A B. 1961 Rok Marshall Nirenberg wraz z Henrich Mattei użył systemu transmisji in vitro.. Rola matryc wziął oligonukleotyd. Składał się tylko z pozostałości uracyl, a peptyd zsyntetyzowany z nim obejmował tylko aminokwas fenyloalaniny. Tak więc po raz pierwszy ustawiono wartość kodonową: Codon UUU koduje fenyloalaninę. Pole im Har Koranu okazało się, że sekwencja kodująca jest Ucucucucucucucucucucucucuserie aminokwasów seryny leucyna, seryna leucyny. Przez i duże dzięki dzieł Nirenberga i Koranu, 1965 Rok kod genetyczny był całkowicie stały. Okazało się, że każda trójka koduje pewien aminokwas. A zamówienie kodonów określa kolejność aminokwasów w białku.

Główne zasady funkcjonowania białek i kwasów nukleinowych zostały sformułowane przez początek lat 70-tych. Został on rejestrowany, że synteza białek i kwasy nukleinowe są przeprowadzane zgodnie z mechanizmem matrycy. Matryca cząsteczki niesie zakodowane informacje o sekwencji aminokwasów lub nukleotydów. Podczas replikacji lub transkrypcji Matrix służy DNA podczas nadawania i odwrotnej transkrypcji - Irnk.

Zatem powstały warunki wstępne do tworzenia kierunków biologii molekularnej, w tym inżynierii genetycznej. W 1972 r. Paul Berg z kolegami opracował technologię cząsteczkową klonowanie. Naukowcy otrzymali pierwszy rekombinowany DNA in vitro.. Te zaległe odkrycia utworzyły podstawę nowego kierunku biologii molekularnej i 1972 Rok od daty urodzenia inżynierii genetycznej uważa się.

3. Metody biologii molekularnej

Kolosowe sukcesy w badaniu kwasów nukleinowych, struktura biosyntezy DNA i białka doprowadziła do utworzenia wielu metod bardzo ważne W medycynie, rolnictwie i nauce jako całość.

Po zbadaniu kodu genetycznego i podstawowych zasad przechowywania, transferu i wdrażania informacji dziedzicznych, specjalne metody stały się niezbędne do dalszego rozwoju biologii molekularnej. Metody te umożliwiłyby manipulacje z genesami, zmienić i przeznaczyć je.

Pojawienie się takich metod wystąpiło w latach 70. i 80. XX wieku. Dało to ogromny impuls rozwoju biologii molekularnej. Po pierwsze, takie sposoby są związane bezpośrednio do otrzymania genów i ich stosowanie w komórkach z innych organizmów, a nawet z możliwością określenia sekwencji nukleotydów genów.

3.1. Elektroforeza DNA.

Elektroforeza DNA. Jest to podstawowa metoda pracy z DNA. Elektroforeza DNA jest używana wraz z prawie wszystkimi innymi metodami, aby podświetlić pożądane cząsteczki i dalszą analizę wyników. Sama metoda elektroforezy w żelu służy do oddzielania fragmentów DNA.

Pre-lub po żelu elektroforezy przetwarzane przez barwniki, które są w stanie skontaktować się z DNA. Barwniki fluorescencyjne w świetle ultrafioletowym, okazuje się obraz pasków żelowych. Aby określić długości fragmentów DNA, można je porównać z mróz - Zestawy fragmentów standardowych długości, które są stosowane do tego samego żelu.

Białka fluorescencyjne

W badaniu organizmów eukariotycznych białka fluorescencyjne są obsługiwane jako geny-márkers. Gen pierwszego zielonego białka fluorescencyjnego ( zielone białko fluorescencyjne, GFP) przydzielony od meduzy Aqeuorea Victoria., po czym zostały wprowadzone do różnych organizmów. Po na białym tle geny fluorescencyjnych białek innych kolorów: niebieski, żółty, czerwony. Aby uzyskać białka o interesujących właściwościach, takie geny zostały zmodyfikowane sztucznie.

Ogólnie rzecz biorąc, najważniejsze narzędzia do pracy z cząsteczką DNA są enzymami, które przeprowadzają szereg transformacji DNA w komórkach: DNA polimeraza, Ligase DNA. i ograniczać (endonukleazy restrykcyjne.).

Transgenereza

Transgenereza Nazywa się to transferami genów z jednego organizmu do drugiego. A takie organizmy są nazywane transgeniczny.

Rekombinowane preparaty białkowe są łączone przez sposób przenoszenia genów do komórek mikroorganizmów. Zasadniczo takie preparaty białkowe są interferony, insulinaNiektóre hormony białkowe, a także białka do produkcji rzędu szczepionek.

W innych przypadkach stosuje się kultury komórkowe eukariotów lub zwierząt transgenicznych, więcej niż, Bydło, które podkreśla pożądane białka w mleku. W ten sposób uzyskuje się przeciwciała, czynniki krzepnięcia krwi i inne białka. Metoda transgenezy jest wykorzystywana do uzyskania roślin uprawnych odpornych na szkodniki i herbicydy oraz przy pomocy transgenicznych mikroorganizmów, oczyszczanie ścieków.

Oprócz powyższych technologie transgeniczne są niezbędne w badaniach naukowych, ponieważ rozwój biologii występuje szybciej przy użyciu metod modyfikowania i przenoszenia genów.

Ograniczać

Uznane sekwencje są symetryczne, dlatego wszystkie rodzaje szczelin mogą wystąpić w środku takiej sekwencji, lub z przesunięciem w jednym lub obu nici cząsteczki DNA.

Podczas podziału dowolnego ograniczenia DNA sekwencja na końcach fragmentów będzie taka sama. Będą w stanie połączyć się ponownie, ponieważ mają obszary uzupełniające.

Możliwe jest uzyskanie pojedynczej cząsteczki przez szycie danych sekwencji za pomocą Ligase DNA.. Z tego powodu możliwe jest połączenie fragmentów dwóch różnych DNA i odbierać rekombinowany DNA.

3.2. PCR.

Metoda opiera się na zdolności polimeraz DNA, aby utrzymać drugi wątek DNA na gwintach uzupełniających, jak również proces replikacji DNA w komórce.

3.3. sekwencjonowanie DNA

Szybki rozwój metody sekwencjonowania pozwala skutecznie zidentyfikować cechy organizmu w ramach studiów na poziomie jego genomu. Główną zaletą takich technologii genomowych i post -genomicznych jest zwiększenie zdolności do nauki i badania genetycznego charakteru chorób ludzkich w celu podjęcia niezbędnych środków z wyprzedzeniem i uniknąć chorób.

Ze względu na poważne badania, możliwe jest uzyskanie niezbędnych danych na różnych cechach genetycznych różnych grup ludzi, rozwijając tym samym metody medycyny. Z tego powodu identyfikacja zobowiązań genetycznych do różnych chorób jest obecnie ogromna.

Takie metody są powszechnie stosowane prawie na całym świecie, w tym w Rosji. Ze względu na postęp nauki, takie metody są wprowadzane do badań medycznych i praktyki medycznej jako całości.

4. Biotechnologia

Biotechnologia - Dyscyplina, która badania możliwość wykorzystania organizmów żywych lub ich systemów do rozwiązywania zadań technologicznych i nadal tworzących żywych organizmów z niezbędnymi właściwościami przez inżynierię genetyczną. Biotechnologia stosuje metody chemii, mikrobiologii, biochemii i, oczywiście biologii molekularnej.

Główne kierunki rozwoju biotechnologii (zasady procesów biotechnologicznych wprowadzane są do produkcji wszystkich branż):

1. Tworzenie i produkcja nowych rodzajów żywności i pasz.
2. Odbiór i badanie nowych szczepów mikroorganizmów.
3. Usunięcie nowych odmian roślin, a także stworzenie środków do ochrony roślin przed chorobami i szkodnikami.
4. Wykorzystanie metod biotechnologii dla potrzeb ekologii. Takie metody biotechnologii są wykorzystywane do przetwarzania usuwania odpadów, oczyszczanie ścieków, stosowanej rehabilitacji powietrza i gleby.
5. Produkcja witamin, hormonów, enzymów, sera medycyny. Biotechnology rozwijają ulepszone narkotyki, które były wcześniej uważane za nieuleczalne.

Duże osiągnięcie biotechnologii jest inżynieria genetyczna.

Inżynieria genetyczna - zbiór technologii i sposobów wytwarzania rekombinowanych cząsteczek RNA i DNA, oddzielenie poszczególnych genów z komórek, przeprowadzając manipulacje z genesami i wprowadzając je do innych organizmów (bakterii, drożdży, ssaków). Takie organizmy są zdolne do wytwarzania produktów końcowych z niezbędnymi, zmodyfikowanymi właściwościami.

Metody inżynierii genetycznej mają na celu konstruowanie nowych, wcześniej nie istniejących kombinacji genów w naturze.

Mówiąc o osiągnięciach inżynierii genetycznej, niemożliwe nie wpływa na temat klonowania. Klonowanie - Jest to jedna z metod biotechnologii, używana do uzyskania identycznych potomków różnych organizmów za pomocą potężnej reprodukcji.

Innymi słowy, klonowanie może być reprezentowany jako proces tworzenia genetycznie identycznych kopii ciała lub komórek. A sklonowane organizmy są podobne lub w ogóle są identyczne nie tylko przez zewnętrzne znaki, ale także na treści genetyczne.

Nie przetestowany jagnięcina Dolly w 1966 roku stała się pierwszym sklonowanym ssakiem. Uzyskano z powodu przeszczepu rdzenia komórki somatycznej w osoczu jajka. Dolly była genetyczną kopią komórki Coder Darczyńców Owce. W warunkach naturalnych jednostka powstaje z jednego zapłodnionego jaja, otrzymując połowę materiału genetycznego od dwóch rodziców. Jednak z klonowaniem materiał genetyczny został pobrany z komórki jednej osoby. Po pierwsze, Zigota usunęła jądro, w którym sama DNA znajduje się. Po którym jądro usunięto z klatki osoba dorosła Owce i wszczepione go w tym pozbawionym jądrze zigo, a potem została przeszczepiona do osoby dorosłej w macicy i zapewniła okazję do wzrostu i rozwoju.

Niemniej jednak nie wszystkie próby klonowania okazały się sukcesem. Równolegle z klonowaniem Dolly, eksperyment na wymianę DNA przeprowadzono przez 273 inne komórki jaj. Ale w jednym przypadku możliwe było pełne rozwijanie i rosnąć żywego dorosłego zwierzęcia. Po Dolly naukowcy próbowali klonować i inne rodzaje ssaków.

Jednym z ich rodzajów inżynierii genetycznej jest edycja genomu.

Narzędzie CRISPR / CAS opiera się na elemencie układu ochronnego immunologicznego bakterii, których naukowcy dostosowali się do wdrożenia wszelkich zmian w DNA zwierząt lub roślin.

CRISPR / CAS jest jedną z biotechnologicznych metod manipulowania poszczególnymi genami w komórkach. Istnieją ogromne wiele zastosowań takich technologii. CRISPR / CAS pozwala naukowcom znaleźć funkcję różnych genesów. Aby to zrobić, po prostu przeciąć badany gen z DNA i poznaj, które funkcje organizmu zostały dotknięte.

Trochę praktyczne zastosowania Systemy:

1. Rolnictwo. Ze względu na systemy CRISPR / CAS można poprawić uprawy rolnicze. Mianowicie spraw, by były bardziej smaczne i pożywne, a także odporne na ciepło. Możliwe jest zapewnienie roślin i innych właściwości: na przykład, wyciąć gen alergen (orzechowy lub orzechowy).
2. Medycyna, choroby dziedziczne. Naukowcy mają cel zastosowania CRISPR / CAS, aby usunąć z ludzkiego genomu mutacji, dzięki czemu choroby, takie jak niedokrwistość komórek sierpowych, takich jak CRISPR / CAS, możesz zatrzymać rozwój HIV.
3. Napęd genowy. CRISPR / CAS może zmienić nie tylko genom pojedynczego zwierzęcia lub rośliny, ale także Oryfunda gatunku. Ta koncepcja jest znana jako "Dysk Gene". Każdy żywy organizm przenosi pół genów do jego potomstwa. Ale stosowanie CRISPR / CAS może zwiększyć prawdopodobieństwo transferu genu do 100%. Jest to ważne, aby pożądany znak szybciej rozprzestrzenił się w całej populacji.

Szwajcarscy naukowcy znacznie poprawili i zmodernizowali metodę edycji genomu CRISPR / CAS, rozszerzając tym samym jego możliwości. Niemniej jednak naukowcy mogli modyfikować tylko jeden gen na raz przy użyciu systemu CRISPR / CAS. Ale teraz badacze Szwajcarskiej Szkoły Technicznej Zurych opracowali metodę, z którą możliwe jest jednocześnie modyfikować 25 genów w komórce.

Dla najnowsza technika Specjaliści używali enzymu Cas12a. Genetyka po raz pierwszy w historii pomyślnie sklonowała małpy. "Popularna mechanika";

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 używają najbardziej nowoczesne osiągnięcia Nauka i technologia tworzenia nowych organizmów i substancje organiczne W celu dalszego wykorzystania ich dalszego wykorzystania 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 medyczne, ale także instytucje naukowe.Ponieważ przeciwciała mogą być wykorzystywane do rozwiązywania zadań badawczych. W takich przypadkach można wykonać unikalne przeciwciała, zdolne do kontaktu z badaniem białka, pod szczególnym zadaniem Przez 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.

wywiad

Sergei Pirogov - Uczestnik przygotowań do biologii biologii organizowanej przez "Elephant and Giraffe" w 2012 roku
Zwycięzca Międzynarodowego Universiade na biologii
Zwycięzca Lomonosov Olympiad
Zwycięzca sceny regionalnej All-Rosyjska Olympiada Biologia w 2012 r
Naucz się Moskwy Uniwersytetu Państwowego. M.v. Lomonosov na wydziale biologicznym: Departament Biologii Molekularnej, na 6. kursie. Działa w laboratorium biochemicznego genetyki zwierząt Instytutu Genetyki Molekularnej.

- Seryozha, jeśli czytelnicy mają pytania, będą mogli je zapytać?

Tak, oczywiście możesz zadawać pytania przynajmniej natychmiast. W tej dziedzinie:

Kliknij, aby zadać pytanie.

- Zacznijmy od szkoły, wydawało się, że nie jesteś szkołą SuperCourse?

Studiowałem w bardzo słabej szkole szkolnej Moskwy, taka przeciętna szkoła. To prawda, że \u200b\u200bmieliśmy wspaniały nauczyciel na MHC, dzięki czemu mieliśmy dużą nominalną "sztuki historycznej" orientacji szkoły.

- A co z biologią?

Mieliśmy bardzo starszą starszą biologię, głuchy i ostrą kobietę, którą wszyscy bali się. Ale miłość do jej obiektu nie dodała. Od mojego dzieciństwa byłem pasjonatem biologii, od pięciu lat. Czytałem wszystko, głównie lubię anatomię i zoologię. Tak więc przedmioty szkolne istniały równolegle z własnymi interesami. Wszystkie zmieniły olimpiady.

- Powiedz mi więcej o tym.

W 7. klasie po raz pierwszy wziąłem udział etap miejski (Oczywiście prawie prawie wszystkie przedmioty, ponieważ był jedynym uczniem, którego nauczyciele mieli podstaw do wysyłania). I stał się zwycięzcą biologii. Wtedy szkoła zareagowała na to jako zabawna, ale nie zbyt interesująca fakt.

- Czy pomoże ci w szkole?

Pamiętam, że pomimo genialnego badania, często uzyskano od nauczyciela na biologii czwartych z żołnierzami takimi jak "na figurze cięcia żarówki korzenia powinno być malowane brązowy, a nie szary". Wszystko to było dość przygnębiające. W 8. klasie znowu poszedłem na olimpiady, ale z jakiegoś powodu nie wysłałem mnie na biologii. Ale stał się zwycięzcą i nagrodą dla innych przedmiotów.

- Co było w klasie 9?

W klasie 9 nie poszedł na etap okręgowy. Nieoczekiwanie zdobyłem słabą, granicę, która okazała się etap regionalny. Miał potężną siłą motywującą - świadomość tego, jak bardzo się okazuje, nie wiem, ile osób, wszystko to wie (ilu ludzi w skali kraju nawet bałem się wyobrazić).

- Powiedz mi, jak się przygotowałeś.

Intensywna niezależna lekcja, naloty na księgarniach i tysiące ubiegłorocznych zadań były efektem gojenia. Zdobyłem jeden z największych punktów dla teorii (co było również całkowicie nagłe), poszedł do praktycznego etapu ... i zawiodłem go. W tym czasie nadal nie wiedziałem o istnieniu praktycznego etapu.

- Czy Olympiada na ciebie wpłynęła?

Moje życie zmieniło radykalnie. Dowiedziałem się o wielu innych olimpijach, szczególnie kochał SKO. Następnie wiele pokazało dobrych wyników, niektórzy wygrali, dzięki Lomonosovowi, otrzymał prawo do wejścia bez egzaminów. Równolegle wygrałem Olimpiady na temat historii sztuki, do której byłem nierównomiernie oddychającym i tak dalej. To prawda, że \u200b\u200bnie był przyjazny z praktycznych wycieczek. W 11 klasie, wciąż dostałem się do ostatniego etapu, ale fortuna nie była korzystna i tym razem nie miałem czasu, aby wypełnić matrycę reakcji etapu teoretycznego. Ale nie ma zbytnio się martwić.

- Spotkałeś się z wieloma olympodiami?

Tak, wciąż wierzę, że mam szczęście z kręgiem moich rówieśników, całkiem rozszerzył moje horyzonty. Inną stroną olimpiady, oprócz motywacji, bardziej harmonijnie studiuje tematem był znajomych z Olympiadonami. Już w tym czasie zauważyłem, że komunikacja horyzontalna jest czasami bardziej przydatna niż pionowa - z nauczycielami na opłatach.

- Jak wszedłeś na uniwersytet? Wybierz Wydział?

Po klasie 11 wszedłem do BioFak MSU. Większość moich potem towarzyszy dokonała wyboru na korzyść FBB, ale wtedy roli priorytetowej odgrywa fakt, że nie stał się zwycięzcą Osteros. Musiałbym więc wziąć egzamin wewnętrzny w matematyce, a zwłaszcza w szkole - najwyższy kocham znacznie więcej - nie byłem silny. W szkole było bardzo słabe przygotowanie (nawet nie przygotowaliśmy się do prawie całości). Pod względem zainteresowania, to chyba, ostatecznie możesz dojść do każdego wyniku, niezależnie od miejsca przyjazdu. Następnie okazało się, że istnieje wiele absolwentów FBI, którzy poruszali się najlepiej mokrą biologii, a odwrotnie - wiele dobrych bioinformatycznych rozpoczęło się z kochankami. Chociaż w tym momencie wydawało mi się, że kontyngent nie był przykładem słabszego FBBSH. W tym z pewnością się myłem.

Czy wiedziałeś?

ciekawy

Czy wiedziałeś?

ciekawy

W obozie słonia i żyrafa znajdują się zmiany biochemii i biologii molekularnej, gdzie uczniowie z doświadczonymi nauczycielami z Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego są eksperymentami, a także przygotowują się do olimpiadów.

© Wywiad Prewen Denis Grabies. Zdjęcia uprzejmie zapewniały Sergey Piroggers.