Реферат по молекулярной биологии
Обновлено: 30.06.2024
Исторически молекулярная биология сформировалась в ходе развития направлений биохимии, изучающих биополимеры. В то время как биохимия исследует глобальным образом обмен веществ и биоэнергетику, молекулярная биология уделяет главное внимание изучению способа хранения наследственной информации, механизма ее передачи дочерним клеткам и реализации этой информации. Молекулярная биология - пограничная наука, возникшая на границе биохимии, биоорганической химии, биофизики, орг. химии, цитологии и генетики. Формальной датой возникновения молекулярной биологии считают 1953, когда Д. Уотсон и Ф. Крик установили структуру ДНК и высказали подтвердившееся позже предположение о механизме ее репликации (удвоении), лежащем в основе наследственности. Таким образом были увязаны функции этого биополимера (тот факт, что ДНК-фактор наследственности, установлен в 1944 О. Эйвери) с его химической структурой и свойствами. Важное значение для становления молекулярной биологии как науки имели также работы по изучению молекулярных основ мышечного сокращения (В. А. Энгельгардт и М. И. Любимова, с 1939).
Работа содержит 1 файл
Молекулярная биология (хороший).docx
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, изучает явления жизни на уровне макромолекул в бесклеточных структурах (рибосомы и др.), в вирусах, а также в клетках. Цель молекулярной биологии - установление роли и механизма функционирования этих макромолекул на основе знания их структуры.
Исторически молекулярная биология сформировалась в ходе развития направлений биохимии, изучающих биополимеры. В то время как биохимия исследует глобальным образом обмен веществ и биоэнергетику, молекулярная биология уделяет главное внимание изучению способа хранения наследственной информации, механизма ее передачи дочерним клеткам и реализации этой информации. Молекулярная биология - пограничная наука, возникшая на границе биохимии, биоорганической химии, биофизики, орг. химии, цитологии и генетики. Формальной датой возникновения молекулярной биологии считают 1953, когда Д. Уотсон и Ф. Крик установили структуру ДНК и высказали подтвердившееся позже предположение о механизме ее репликации (удвоении), лежащем в основе наследственности. Таким образом были увязаны функции этого биополимера (тот факт, что ДНК-фактор наследственности, установлен в 1944 О. Эйвери) с его химической структурой и свойствами. Важное значение для становления молекулярной биологии как науки имели также работы по изучению молекулярных основ мышечного сокращения (В. А. Энгельгардт и М. И. Любимова, с 1939).
По истокам своего развития молекулярная биология неразрывно связана с молекулярной генетикой (наука, изучающая структурно функциональную организацию генетического аппарата клеток и механизма реализации наследственной информации), которая продолжает составлять важную часть молекулярной биологии, хотя и сформировалась уже в значительной мере в самостоятельную дисциплину. Именно в этой области были достигнуты результаты, которые способствовали развитию молекулярной биологии и восприятию ее принципов.
Для понимания закономерностей строения нуклеиновых кислот и их поведения в клетке важнейшее значение имеет принцип комплементарности пуриновых и пиримидиновых оснований, установленный в 1953 Уотсоном и Криком. Признание значения пространственных отношений нашло свое выражение также в представлении о комплементарности поверхностей макромолекул и молекулярных комплексов, что является необходимым условием проявления слабых сил – не валентных взаимодействий (водородные связи и др.), действующих лишь на коротких расстояниях и создающих морфологическое разнообразие биологических структур, их функциональную подвижность. Не валентные взаимодействия обусловливают образование фермент-субстратных комплексов, самосборку биологических структур, рибосом, и др.
Важное достижение молекулярной биологии - раскрытие на молекулярном уровне механизма мутаций. Главную роль в нем играют выпадения, вставки и перемещения отрезков ДНК, замены пары нуклеотидов в функционально значимых отрезках генома. Определена важная роль мутаций в эволюции организмов (в СССР инициатором исследований молекулярных основ эволюции был А. Н. Белозерский). Раскрыты молекулярные основы таких генетических процессов у прокариот (бактерии и сине-зеленые водоросли) и эукариот (все организмы, за исключением прокариот), как рекомбинация генетическая - обмен участками хромосом, приводящий к появлению бактерий (вирусов) с новым сочетанием генов. Достигнуты значительные успехи в изучении строения клеточного ядра, в т.ч. хромосом эукариот. Была развита идея о репликоне (элементарная генетическая структура, способная к репликации как единое целое), объясняющая важные аспекты регуляции репликации (Ф. Жакоб и С. Бреннер, 1963). Значительный успех молекулярной биологии - первый химический синтез гена, который осуществил в 1968 X. Корана. Данные о химической природе и тонком строении генов способствовали разработке методов их выделения (впервые осуществлено в 1969 Дж. Беквитом).
Исследование механизма биосинтеза белка позволило установить так называемый центральный постулат, характеризующий движение генетической информации: ДНК—> матричная рибонуклеиновая кислота (м РНК) —> белок (существование м РНК впервые предсказано Белозерским и А. С. Спириным в 1957). Согласно этому постулату, белок представляет собой своего рода информационный клапан, препятствующий возвращению информации на уровень РНК и ДНК.
Образование в организме белков и нуклеиновых кислот осуществляется по типу матричного синтеза, для которого необходима матрица, или "шаблон",-исходная полимерная молекула, которая предопределяет последовательность нуклеотидов (аминокислот) в синтезируемой копии (гипотеза о таком механизме синтеза биополимеров сформулирована в 1928 Н. К. Кольцовым). Такими матрицами являются ДНК при репликации и транскрипции (синтез м РНК на матрице ДНК), а также м РНК при трансляции (синтезе белка на матрице м РНК). Важное значение имело открытие обратной транскрипции, т.е. синтеза ДНК на матрице РНК, которое происходит у онкогенных РНК-содержащих вирусов с помощью специального фермента - обратной транскриптазы (X.Темин и Д.Балтимор, 1970). Открытие генетического кода (его концепция сформулирована А. Даунсом и Г. Гамовым в 1952 - 1954, а расшифровка осуществлена М. Ниренбергом,
X. Маттеи, С. Очоа и Кораной в 1961-65) позволило установить соотношение последовательности нуклеотидов в нуклеи
новых кислотах с последовательностью аминокислот в белках. Регуляция синтеза белка наиболее изучена на уровне транскрипции. Для объяснения механизма регуляции важное значение имеет концепция оперона (совокупность связанных между собой генов и прилегающих к ним регуляторных участков), разработанная Жакобом и Ж. Моно в 1959, открытие белков-репрессоров (подавляют транскрипцию гена; см. Регуляторные белки), регуляции по принципу обратной связи (см. также Регуляторы ферментов). К сер. 60-х гг. 20 в. утвердилось представление об универсальности осн. черт строения и ф-ции гена как сложной линейной структуры ДНК, который в результате транскрипции и послед. трансляции определяет первичную структуру полипептидной цепи.
Молекулярная биология рассматривает также ряд других вопросов фундаментального и прикладного характера. Большой интерес и значение имеют исследования репараций (исправлений) повреждений генома, причиненных коротковолновой радиацией, мутагенами и др. Большую самостоятельную область составляют исследования механизма действия ферментов, основанные на представлениях о трехмерной структуре белков и роли слабых взаимодействий. Выяснены многие детали строения и развития вирусов, в особенности бактериофагов (вирусов бактерий). Изучение гемоглобинов у лиц, страдающих серповидно-клеточной анемией и другими гемоглобинопатиями, положило начало изучению структурной основы "молекулярных болезней" - врожденных ошибок метаболизма.
Важная область молекулярной биологии - генетическая инженерия, разрабатывающая методы конструирования наследственных структур в виде молекул рекомбинантных ДНК. Применение методов генетической инженерии позволило в короткие сроки выделить многочисленные гены и установить в них последовательность нуклеотидов. Таким образом были обнаружены мигрирующие генетические элементы (впервые предсказаны Б. Мак-Клинток в конце 40-х гг. 20 в.), установлена молекулярная природа вариабельности молекул антител, открыта прерывистость в структуре эукариотических генов и установлены новые принципы регуляции их активности. На базе генетической инженерии стала активно развиваться биотехнология, связанная с производством пептидов и белков, таких, как человеческие гормон роста, инсулин, интерфероны и др. Целенаправленное изменение структуры генов и их регуляторных областей и введение таких генов в бактериальные, животные и растительные клетки позволило создавать трансгенные организмы, способные вырабатывать новые белки (белковая инженерия) и придавать новые свойства этим организмам.
Для проведения исследований в молекулярной биологии широко используют физико-химические методы и биологические эксперименты. Применяют различные виды хроматографии, ультрацентрифугирование, рентгеноструктурный анализ, электронную микроскопию, ЭПР, ЯМР и изотопные индикаторы, используют также синхротронное (магнитно-тормозное) излучение, дифракцию нейтронов и лазерную технику. В экспериментах широко применяют модельные системы "ин витро" и мутагены.
Важное практическое значение молекулярная биология играет в развитии сельского хозяйства (направленное и контролируемое изменение наследств. аппарата животных и растений для получения высокопродуктивных пород и сортов), микробиологические примеси (см., напр., Микробиологический синтез), в развитии теоретических основ различных разделов медицины. Актуальные проблемы молекулярной биологии - исследование молекулярных механизмов злокачественного роста клеток, поиск способов предупреждения наследств. заболеваний, познание механизмов памяти, дальнейшее изучение механизмов действия ферментов, гормонов.
Обзор
Молекулярный биолог Пробирочка
Автор
Редакторы
Спонсором приза зрительских симпатий выступила компания BioVitrum.
1. Введение. Сущность молекулярной биологии
Молекулярная биология изучает основы жизнедеятельности организмов на уровне макромолекул. Целью молекулярной биологии является установление роли и механизмов функционирования этих макромолекул на основе знаний об их структурах и свойствах.
Исторически молекулярная биология сформировалась в ходе развития направлений биохимии, изучающих нуклеиновые кислоты и белки. В то время как биохимия исследует обмен веществ, химический состав живых клеток, организмов и осуществляемые в них химические процессы, молекулярная биология главное внимание сосредоточивает на изучении механизмов передачи, воспроизведения и хранения генетической информации.
А объектом изучения молекулярной биологии являются сами нуклеиновые кислоты — дезоксирибонуклеиновые (ДНК), рибонуклеиновые (РНК) — и белки, а также их макромолекулярные комплексы — хромосомы, рибосомы, мультиферментные системы, обеспечивающие биосинтез белков и нуклеиновых кислот. Молекулярная биология также граничит по объектам исследования и частично совпадает с молекулярной генетикой, вирусологией, биохимией и рядом других смежных биологических наук.
2. Исторический экскурс по этапам развития молекулярной биологии
Как отдельное направление биохимии, молекулярная биология начала развиваться в 30-х годах прошлого века. Еще тогда возникла необходимость понимания феномена жизни на молекулярном уровне для исследований процессов передачи и хранения генетической информации. Как раз в то время установилась задача молекулярной биологии в изучении свойств, структуры и взаимодействия белков и нуклеиновых кислот.
В 1944 году американский биолог Освальд Эвери с коллегами (Колином Маклеодом и Маклином Маккарти) доказал, что веществом, вызывающим трансформацию бактерий, является ДНК, а не белки. Эксперимент послужил доказательством роли ДНК в передаче наследственной информации, перечеркнув устаревшие знания о белковой природе генов.
В начале 50-х годов Фредерик Сенгер показал, что белковая цепь — уникальная последовательность аминокислотных остатков. В 1951 и 1952 годах ученый определил полную последовательность двух полипептидных цепей — бычьего инсулина В (30 аминокислотных остатков) и А (21 аминокислотный остаток) соответственно.
Примерно в то же время, в 1951–1953 гг., Эрвин Чаргафф сформулировал правила о соотношении азотистых оснований в ДНК. Согласно правилу, вне зависимости от видовых различий живых организмов в их ДНК количество аденина (A) равно количеству тимина (T), а количество гуанина (G) равно количеству цитозина (C).
В 1953 году доказана генетическая роль ДНК. Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик на основе рентгенограммы ДНК, полученной Розалинд Франклин и Морисом Уилкинсом, установили пространственную структуру ДНК и выдвинули подтвердившееся позднее предположение о механизме ее репликации (удвоении), лежащем в основе наследственности.
1958 год — формирование центральной догмы молекулярной биологии Фрэнсисом Криком: перенос генетической информации идет в направлении ДНК → РНК → белок.
Суть догмы состоит в том, что в клетках имеется определенный направленный поток информации от ДНК, которая, в свою очередь, представляет собой исходный генетический текст, состоящий из четырех букв: A, T, G и C. Он записан в двойной спирали ДНК в виде последовательностей этих букв — нуклеотидов.
Этот текст транскрибируется. А сам процесс называется транскрипцией. В ходе данного процесса происходит синтез РНК, которая является идентичной генетическому тексту, но с отличием: в РНК вместо T стоит U (урацил).
Данная РНК называется информационной РНК (иРНК), или матричной (мРНК). Трансляция иРНК осуществляется при помощи генетического кода в виде триплетных последовательностей нуклеотидов. В ходе этого процесса происходит перевод текста нуклеиновых кислот ДНК и РНК из четырехбуквенного текста в двадцатибуквенный текст аминокислот.
Природных аминокислот существует всего двадцать, а букв в тексте нуклеиновых кислот четыре. Из-за этого происходит перевод из четырехбуквенного алфавита в двадцатибуквенный посредством генетического кода, в котором каждым трем нуклеотидам соответствует какая-либо аминокислота. Так можно сделать из четырех букв целые 64 трехбуквенные комбинации, притом что аминокислот 20. Из этого следует, что генетический код обязательно должен иметь свойство вырожденности. Однако в то время генетический код не был известен, к тому же его даже не начали расшифровывать, но Крик уже сформулировал свою центральную догму.
Тем не менее была уверенность в том, что код должен существовать. К тому времени было доказано, что этот код обладает триплетностью. Это означает, что конкретно три буквы в нуклеиновых кислотах (кодóны) отвечают какой-либо аминокислоте. Этих кодонов всего 64, они кодируют 20 аминокислот. Это означает, что каждой аминокислоте отвечает сразу несколько кодонов.
Таким образом, можно сделать вывод, что центральная догма является постулатом, который гласит о том, что в клетке происходит направленный поток информации: ДНК → РНК → белок. Крик сделал акцент на главном содержании центральной догмы: обратного потока информации происходить не может, белок не способен изменять генетическую информацию.
В этом и заключается основной смысл центральной догмы: белок не в состоянии изменять и преобразовывать информацию в ДНК (или РНК), поток всегда идет лишь в одну сторону.
Спустя время после этого был открыт новый фермент, который не был известен во времена формулировки центральной догмы, — обратная транскриптаза, которая синтезирует ДНК по РНК. Фермент был открыт в вирусах, у которых генетическая информация закодирована в РНК, а не в ДНК. Такие вирусы называют ретровирусами. Они имеют вирусную капсулу с заключенными в нее РНК и специальным ферментом. Фермент и есть обратная транскриптаза, которая синтезирует ДНК по матрице этой вирусной РНК, а эта ДНК потом уже служит генетическим материалом для дальнейшего развития вируса в клетке.
Конечно, данное открытие вызвало большой шок и множество споров среди молекулярных биологов, поскольку считалось, что, исходя из центральной догмы, этого быть не может. Однако Крик сразу объяснил, что он никогда не говорил, что это невозможно. Он говорил лишь то, что никогда не может происходить поток информации от белка к нуклеиновым кислотам, а уже внутри нуклеиновых кислот любого рода процессы вполне возможны: синтез ДНК на ДНК, ДНК на РНК, РНК на ДНК и РНК на РНК.
После формулирования центральной догмы по-прежнему оставался ряд вопросов: как алфавит из четырех нуклеотидов, составляющих ДНК (или РНК), кодирует 20-буквенный алфавит аминокислот, из которых состоят белки? В чем состоит сущность генетического кода?
Первые идеи о существовании генетического кода сформулировали Александр Даунс (1952 г.) и Георгий Гамов (1954 г.). Ученые показали, что последовательность нуклеотидов должна включать в себя не менее трех звеньев. Позднее было доказано, что такая последовательность состоит из трех нуклеотидов, названных кодоном (триплетом). Тем не менее вопрос о том, какие нуклеотиды ответственны за включение какой аминокислоты в белковую молекулу, оставался открытым до 1961 года.
А в 1961 году Маршалл Ниренберг вместе с Генрих Маттеи использовали систему для трансляции in vitro. В роли матрицы взяли олигонуклеотид. В его состав входили только остатки урацила, а пептид, синтезированный с него, включал только аминокислоту фенилаланин. Таким образом впервые было установлено значение кодона: кодон UUU кодирует фенилаланин. Поле них Хар Корана выяснил, что последовательность нуклеотидов UCUCUCUCUCUC кодирует набор аминокислот серин—лейцин—серин—лейцин. По большому счету, благодаря работам Ниренберга и Кораны, к 1965 году генетический код был полностью разгадан. Выяснилось, что каждый триплет кодирует определенную аминокислоту. А порядок кодонов определяет порядок аминокислот в белке.
Главные принципы функционирования белков и нуклеиновых кислот сформулировали к началу 70-х годов. Было зафиксировано, что синтез белков и нуклеиновых кислот осуществляется по матричному механизму. Молекула-матрица несет закодированную информацию о последовательности аминокислот или нуклеотидов. При репликации или транскрипции матрицей служит ДНК, при трансляции и обратной транскрипции — иРНК.
Так были созданы предпосылки для формирования направлений молекулярной биологии, в том числе и генной инженерии. А в 1972 году Пол Берг с коллегами разработал технологию молекулярного клонирования. Ученые получили первую рекомбинантную ДНК in vitro. Эти выдающиеся открытия легли в основу нового направления молекулярной биологии, а 1972 год с тех пор считается датой рождения генной инженерии.
3. Методы молекулярной биологии
Колоссальные успехи в изучении нуклеиновых кислот, строении ДНК и биосинтеза белка привели к созданию ряда методов, имеющих большое значение в медицине, сельском хозяйстве и науке в целом.
После изучения генетического кода и основных принципов хранения, передачи и реализации наследственной информации для дальнейшего развития молекулярной биологии стали необходимы специальные методы. Эти методы позволили бы проводить манипуляции с генами, изменять и выделять их.
Появление таких методов произошло в 1970–1980-х годах. Это дало огромный толчок развитию молекулярной биологии. В первую очередь, эти методы напрямую связаны с получением генов и их внедрением в клетки других организмов, а еще с возможностью определения последовательности нуклеотидов в генах.
3.1. Электрофорез ДНК
Электрофорез ДНК является базовым методом работы с ДНК. Электрофорез ДНК применяется вместе почти со всеми остальными методами для выделения нужных молекул и дальнейшего анализа результатов. Сам метод электрофореза в геле используется для разделения фрагментов ДНК по длине.
Предварительно или после электрофореза гель обрабатывается красителями, которые способны связаться с ДНК. Красители флуоресцируют в ультрафиолетовом свете, получается картина из полос в геле. Для определения длин фрагментов ДНК их можно сравнить с мáркерами — наборами фрагментов стандартных длин, которые наносятся на тот же гель.
Флуоресцентные белки
При исследовании эукариотических организмов в качестве генов-мáркеров сподручно использовать флуоресцентные белки. Ген первого зеленого флуоресцентного белка (green fluorescent protein, GFP) выделили из медузы Aqeuorea victoria, после чего внедрили в различные организмы. После выделяли гены флуоресцентных белков других цветов: синих, желтых, красных. Чтобы получить белки с интересующими свойствами, такие гены были модифицированы искусственно.
Вообще, важнейшими инструментами для работы с молекулой ДНК являются ферменты, осуществляющие ряд превращений ДНК в клетках: ДНК-полимеразы, ДНК-лигазы и рестриктазы (рестрикционные эндонуклеазы).
Трансгенез
Трансгенезом называется перенос генов из одного организма в другой. А такие организмы называются трансгенными.
Рекомбинантные белковые препараты как раз получают методом переноса генов в клетки микроорганизмов. В основном такими белковыми препаратами являются интерфероны, инсулин, некоторые белковые гормоны, а также белки для производства ряда вакцин.
В иных случаях применяют клеточные культуры эукариот или трансгенных животных, по большей степени, скот, который выделяет нужные белки в молоко. Таким образом получают антитела, факторы свертывания крови и другие белки. Метод трансгенеза используют для получения культурных растений, устойчивых к вредителям и гербицидам, а при помощи трансгенных микроорганизмов очищают сточные воды.
Помимо всего перечисленного, трансгенные технологии незаменимы в научных исследованиях, ведь развитие биологии происходит быстрее с применением методов модификации и переноса генов.
Рестриктазы
Распознаваемые рестриктазами последовательности являются симметричными, поэтому всякого рода разрывы могут происходить либо в середине такой последовательности, либо со сдвигом в одной или обеих нитях молекулы ДНК.
При расщеплении любой ДНК рестриктазой, последовательности на концах фрагментов будут одинаковыми. Они смогут снова соединяться, поскольку имеют комплементарные участки.
Получить единую молекулу можно, сшив данные последовательности при помощи ДНК-лигазы. За счет этого возможно объединять фрагменты двух разных ДНК и получать рекомбинантные ДНК.
3.2. ПЦР
В основе метода лежит способность ДНК-полимераз достраивать вторую нить ДНК по комплементарной нити так же, как при процессе репликации ДНК в клетке.
3.3. Секвенирование ДНК
Стремительное развитие метода секвенирования позволяет эффективно определять особенности исследуемого организма на уровне его генома. Главным преимуществом таких геномных и постгеномных технологий является увеличение возможностей исследования и изучения генетической природы заболеваний человека, для того чтобы заранее принять необходимые меры и избежать болезней.
За счет крупных исследований возможно получать необходимые данные о различных генетических характеристиках разных групп людей, тем самым развивая методы медицины. Из-за этого выявление генетической расположенности к различным заболеваниям сегодня пользуется огромной популярностью.
Подобные методы широко применимы практически во всем мире, в том числе и в России. Из-за научного прогресса происходит внедрение таких методов в медицинские исследования и медицинскую практику в целом.
4. Биотехнология
Биотехнология — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов или их систем для решения технологических задач, а еще создания живых организмов с нужными свойствами путем генной инженерии. Биотехнология применяет методы химии, микробиологии, биохимии и, конечно же, молекулярной биологии.
Основные направления развития биотехнологии (принципы биотехнологических процессов внедряют в производство всех отраслей):
- Создание и производство новых видов продуктов питания и кормов для животных.
- Получение и изучение новых штаммов микроорганизмов.
- Выведение новых сортов растений, а также создание средств для защиты растений от болезней и вредителей.
- Применение методов биотехнологии для нужд экологии. Такие методы биотехнологии используют для переработки утилизации отходов, очистки сточных вод, отработанного воздуха и санации почв.
- Изготовление витаминов, гормонов, ферментов, сывороток для нужд медицины. Биотехнологи разрабатывают усовершенствованные лекарственные препараты, которые ранее считались неизлечимыми.
Крупным достижением биотехнологии является генная инженерия.
Генная инженерия — совокупность технологий и методов получения рекомбинантных молекул РНК и ДНК, выделения отдельных генов из клеток, осуществление манипуляций с генами и введение их в другие организмы (бактерий, дрожжи, млекопитающих). Такие организмы способны производить конечные продукты с нужными, измененными свойствами.
Методы генной инженерии направлены на конструирование новых, ранее не существовавших сочетаний генов в природе.
Говоря о достижениях генной инженерии, невозможно не затронуть тему клонирования. Клонирование — это один из методов биотехнологии, применяемый для получения идентичных потомков различных организмов при помощи бесполого размножения.
Иными словами, клонирование можно представить как процесс создания генетически идентичных копий организма или клетки. А клонированные организмы похожи или вовсе идентичны не только по внешним признакам, но и по генетическому содержанию.
Небезызвестная овечка Долли в 1966 году стала первым клонированным млекопитающим. Она была получена за счет пересадки ядра соматической клетки в цитоплазму яйцеклетки. Долли являлась генетической копией овцы-донора ядра клетки. В естественных условиях особь формируется из одной оплодотворенной яйцеклетки, получив по половине генетического материала от двух родителей. Однако при клонировании генетический материал взяли из клетки одной особи. Сначала из зиготы удалили ядро, в котором находится сама ДНК. После чего извлекли ядро из клетки взрослой особи овцы и имплантировали его в ту лишенную ядра зиготу, а затем ее пересадили в матку взрослой особи и предоставили возможность для роста и развития.
Тем не менее не все попытки клонирования оказывались удачными. Параллельно с клонированием Долли эксперимент по замене ДНК был проведен на 273 других яйцеклетках. Но только в одном случае смогло полноценно развиться и вырасти живое взрослое животное. После Долли ученые пробовали клонировать и другие виды млекопитающих.
Одним их видов генной инженерии является редактирование генома.
Инструмент CRISPR/Cas базируется на элементе иммунной защитной системы бактерий, который ученые приспособили для внедрения каких-либо изменений в ДНК животных или растений.
CRISPR/Cas является одним из биотехнологических методов манипулирования отдельными генами в клетках. Существует огромное множество применений такой технологии. CRISPR/Cas позволяет исследователям выяснять функцию разных генов. Для этого нужно просто вырезать исследуемый ген из ДНК и изучить, какие функции организма были затронуты.
Некоторые практические применения системы:
Швейцарские ученые значительно усовершенствовали и модернизировали метод редактирования генома CRISPR/Cas, тем самым расширив его возможности. Тем не менее ученые могли модифицировать только один ген за раз, используя CRISPR/Cas-систему. Но сейчас исследователи Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали метод, с помощью которого возможно одновременно модифицировать 25 генов в клетке.
Для новейшей методики специалисты использовали фермент Cas12a, а не фермент Cas9, применяемый в большинстве методов CRISPR/Cas.
Строение и физико-химические свойства ДНК. Характеристика В-формы спирали ДНК.
Альтернативные формы двойной спирали ДНК. Характеристика Z-формы ДНК и ее биологическое значение.
Суперспирализация ДНК. Характеристика ДНК-топоизомераз.
Нуклеосомное строение хроматина. Эухроматин и гетерохроматин.
Характеристика ДНК-полимераз E . coli .
Характеристика ДНК-полимераз эукариот.
Структура вилки репликации. Характеристика белков, принимающих участие в репликации у E . coli .
Теломераза, механизм репликации концов линейных хромосом.
Репликация кольцевых молекул ДНК: образование тетта-структуры (θ), D-петли и
репликация по типу катящегося кольца.
Регуляция инициации репликации у E . coli . Структура участка старта репликации (ori C), участие белков Dna A, DnaB, DnaC и DnaG в процессе инициации.
Интеграция фага лямбда в бактериальную хромосому (сайт-специфическая рекомбинация), механизм работы интегразы.
Модель гомологичной рекомбинации: образование структур Холлидея, гетеродуплексов, миграция ветви и разрешение образовавшихся структур.
Роль белков RecA, Rec BCD и Ruv ABC при рекомбинации у E . coli .
Роль рекомбинации в пострепликативной репарации.
Эксцизионная репарация с помощью белков комплекса uvrABC.
Прямая репарация тиминовых димеров и алкилированных оснований.
Репарация неправильно спаренных оснований с помощью комплекса белков MutHLS.
Характеристика IS-элементов и транспозонов бактерий: структура и механизм перемещения.
Структура и механизм перемещения Ty-элементов дрожжей.
Структура и механизм перемещения copia -элементов дрозофилы.
Структура и механизм перемещения LINЕ- и SINE-элементов.
Структура и механизм перемещения Ac- и Ds-элементов кукурузы.
Особенности структуры РНК-полимеразы E . coli : кор-фермент и холофермент, роль отдельных субъединиц.
Стадии транскрипционного цикла у прокариот: инициация, элонгация, терминация.
Структура бактериального промотора и механизм его распознавания РНК-полимеразой.
Регуляция транскрипции прокариот на примере лактозного оперона: роль белка-репрессора и активатора.
Транскрипция генов эукариот с помощью РНК-полимеразы I: синтезируемые молекулы, структура промотора и последовательность сборки комплекса инициации транскрипции.
Транскрипция генов эукариот с помощью РНК-полимеразы II: синтезируемые молекулы, структура промотора и последовательность сборки комплекса инициации транскрипции.
Транскрипция генов эукариот с помощью РНК-полимеразы III: синтезируемые молекулы, структура промотора и последовательность сборки комплекса инициации транскрипции.
Аттенюация транскрипции триптофанового оперона.
Модификация 5' и 3'-концов молекул мРНК, тРНК (процессинг первичных транскриптов).
Механизм сплайсинга пре-мРНК в ядре: определение границ интронов, роль аденилового (А) нуклеотида, находящегося в районе точки ветвления, реакции трансэтерификации.
Характеристика сплайсосомы: ее структурные компоненты, механизм функционирования.
Аутосплайсинг на примере рРНК тетрахимены: инициация процесса, последовательные стадии процесса, рибозим L-19 РНК.
Процессинг рРНК у прокариот и эукариот.
Процессинг тРНК у эукариот.
Транспортные РНК: первичная, вторичная и третичная структура, механизм функционирования.
Аминоацилирование тРНК: механизм действия аминоацил-тРНКсинтетаз.
Механизм инициации трансляции у прокариот.
Механизм инициации трансляции у эукариот.
Механизм элонгации и терминации трансляции у прокариот и эукариот.
Особенности синтеза белка, имеющего N-сигнальную последовательность: транслокация белка в полость эндоплазматического ретикулума, СРП-частица и ее рецептор.
Молекулярные шапероны семейства Hsp 60.
Молекулярные шапероны семейства Hsp 70.
Похожие документы:
Курс: 1 Семестр: 2 Объем часов 90 (2 кредита) Астана 2010
Список тем рефератов для зачета по курсу лекций "проблемы современной биологии" для студентов 1 курса кафедра антропологии
. Н.А., Каменский А.А. Биология: Полный курс общеобразовательной средней школы: . База знаний по биологии человека. Учебник по молекулярной биологии человека, биохимии . систем. Темы рефератов: 1.История развития биологии. 2.Биология в системе .
Программа факультативного курса согласована с программами по физике, химии, биологии, астрономии, обществоведению. Читается курс в то время, когда происходит систематическое повторение и обобщение учебного материала в процессе подготовки к выпускным экзаменам.
. курса согласована с программами по физике, химии, биологии, астрономии, обществоведению. Читается курс . связей по предметам естественнонаучного цикла. Примерные темы рефератов . Развитие квантовой химии, молекулярной биологии. Современная космология .
Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.
Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов
Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит
Бесплатные доработки и консультации
Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки
Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа
Техподдержка 7 дней в неделю
Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему
Строгий отбор экспертов
Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы ![]()
Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован
Работа выполнена досрочно,но не были проставлены ссылки которые дожны быть.Замечания исправлены.В целом отзыв положительный!
Спасибо, заказала у автора две работы, одна была выполнена за несколько дней до срока, другая - на день раньше срока. Работы медицинской тематики, написаны отлично, придраться не к чему.
Последние размещённые задания
Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн
Решение задач, теоретические основы электротехники
Срок сдачи к 31 мар.
Контрольная, Деловой этикет
Срок сдачи к 17 мар.
Лабораторная, Языки программирования
Срок сдачи к 27 февр.
Требуется проверка на АП Вуз
Другое, Управление ресурсами проекта
Срок сдачи к 27 февр.
Срок сдачи к 1 мая
Контрольная, безопасность жизнедеятельности
Срок сдачи к 17 мар.
Реферат, уголовное право
Срок сдачи к 5 мар.
право и организация социального обеспечения
Отчет по практике, отчет по учебной практике
Срок сдачи к 3 мар.
Решение задач, Информатика
Срок сдачи к 15 апр.
Решение задач, Маркетинг
Срок сдачи к 14 мар.
12 вариант на странице 84 узнать стоимость работы
Курсовая, матероловединие и термическая обработка метала
Срок сдачи к 27 февр.
Срок сдачи к 5 мар.
Влияние детско-родительских отношений на становление личности детей
Срок сдачи к 5 мар.
выполнить курсовую работу по теории ландшафтной архитектуры
Срок сдачи к 10 мар.
Тема " Групповая проектная деятельность как форма развития навков.
Курсовая, Педагогика и психология
Срок сдачи к 1 мар.
Ответ на защиту лаб. раб.
Ответы на билеты, безопасность жизнедеятельности
Срок сдачи к 2 мар.
Реферат, Правоохранительная деятельность
Срок сдачи к 5 мар.
Решить два задания по ТДУ
Решение задач, теория дискретных устройств
Срок сдачи к 4 мар.
Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.
Читайте также: