Что такое молекулярная биология кратко

Обновлено: 02.07.2024

I. Белок - субстрат жизни
Основу жизнедеятельности живых организмов составляют процессы превращения веществ (окисление, восстановление, расщепление, синтез). В течение жизни каждая клетка усваивает и продуцирует различные вещества, строит и обновляет свои структуры, выполняет определенные функции. Основным строительным материалом в клетке является белок (матриксы цитоплазмы, ядра, митохондрий, пластид; мембранные и немембранные органоиды) - это структурные белки.
Особую группу структурных белков составляют сократительные белки, которые формируют опорно-двигательные элементы клетки (микротрубочки, микрофиламенты, микрофибриллы) и определяют движение клеток, деление, фагоцитоз и др. К таким белкам относятся: актин, тубулин, миозин и др. Превращение веществ в клетке осуществляется с помощью ферментов, химической основой которых являются белки. Таким образом, структурная (пластическая) и каталитическая (ферментативная) функции являются главными функциями белка в любой клетке, именно белки определяют и строение клетки и процессы ее жизнедеятельности. Кроме этого, белки выполняют многочисленные функции в клетке и организме (табл. 2).


Белки являются универсальными молекулами и имеют принципиально сходное строение у животных, растений, бактерий и вирусов. Каждый белок в своей первичной структуре представляет собой цепочку аминокислот, соединенных пептидными связями (полипептид). Но в то же время, организмы разных видов различаются своими белками; разные ткани одного и того же организма построены из разных белков (соединительная ткань - коллаген; мышечная ткань - актин, миозин, миоглобин; ногти, волосы - кератин и т.д.); имеются индивидуальные отличия организмов по строению белков - следовательно, белки обладают специфичностью. Специфичность белков обусловлена особенностью первичной структуры. Полипептидные цепи различаются между собой набором аминокислот, последовательностью их расположения и количеством. Разнообразие белков огромно.

II. Нуклеиновые кислоты
В многоклеточном организме клетки дифференцируются и поэтому, клетки одной ткани сходны, а клетки разных тканей различаются по морфологии и функциям. При делении каждая клетка образует себе подобные дочерние клетки (из клеток печени образуются клетки печени; из клеток кожи - клетки кожи). Чтобы синтезировать белки, характерные для данного типа клеток, чтобы воспроизводить себе подобных - необходимо иметь информацию, заключенную в каком-то материальном субстрате, которую: а) можно использовать в процессе жизнедеятельности и б) передавать дочерним клеткам при делении. Это обеспечивает преемственность в строении и функции клеток и организмов в поколениях. Материальным субстратом - носителем генетической информации является ДНК (у некоторых вирусов - РНК). Реализация генетической информации происходит с участием различных РНК (мРНК, тРНК, рРНК). Нуклеиновые кислоты - биополимеры, состоящие из мономеров-нуклеотидов. Любой нуклеотид состоит из трёх частей: углевода, остатка фосфорной кислоты и азотистого основания. Каждая молекула нуклеиновой кислоты - это определённые последовательности нуклеотидов. При соединении нуклеотидов в цепь образуются связи между углеводом и остатком фосфорной кислоты. Углеродный атом в 5 положении рибозы (дезоксирибозы) одного нуклеотида соединяется через фосфатную группу с углеродным атомом в 3 положении сахара предыдущего нуклеотида.
Таким образом, первый нуклеотид в цепи имеет свободный углеродный атом в 5 положении, а последний - в 3 положении (рис. 9), поэтому концы


полинуклеотидных цепей обозначаются как 5/ и 3/. В молекуле ДНК две полинуклеотидные цепи, они антипараллельны, то есть там, где у одной цепи 5/ конец - у второй - 3/ конец и наоборот.
Принципиально строение ДНК и РНК сходно, но есть и отличия: молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей (РНК - одна цепь), в состав ДНК входит углевод дезоксирибоза (РНК - рибоза), в состав ДНК входят азотистые основания - аденин, тимин, гуанин, цитозин (в РНК вместо тимина входит урацил). Нуклеотиды одной цепи ДНК (РНК) различаются между собой только азотистым основанием. Две цепи нуклеотидов ДНК соединяются водородными связями по правилу комплементарности: А-Т; Г-Ц.
ДНК содержится в ядре клетки, РНК - в ядре (в основном, в ядрышке) и цитоплазме (гиалоплазма, рибосомы). Кроме того, некоторые органоиды имеют собственную ДНК и все виды РНК (митохондрии, пластиды).
ДНК была открыта в 1869 году (Мишер), но только в 1953 году было расшифровано строение этой молекулы (Уотсон и Крик).
Основная биологическая роль ДНК состоит в хранении, передаче и самовоспроизведении наследственной (генетической) информации.
Строение ДНК универсально (принципиально одинаково у всех живых организмов), но разные молекулы ДНК различаются между собой.
Специфичность ДНК зависит от нуклеотидного состава, последовательности нуклеотидов, количества нуклеотидов. Таким образом, от того какие нуклеотиды входят в состав молекулы, как они расположены и сколько их, зависит объём информации и её смысл.
В строении ДНК содержится информация о структуре белков организма и рибонуклеиновых кислот (тРНК, рРНК).
Наследственный аппарат организован по-разному у вирусов, прокариот и эукариот. У вирусов - это может быть молекула ДНК или РНК (различной структурной организации).
У прокариот генетический аппарат представлен двухцепочечной кольцевой молекулой ДНК (нуклеоид, генофор), в которой содержится основная видовая наследственная информация, и плазмоном - совокупностью автономных генетических элементов. Это мелкие кольцевые молекулы ДНК - плазмиды и эписомы, содержащие ограниченную информацию о некоторых признаках данного организма (в плазмидах R находятся гены устойчивости к антибиотикам;эписомы F определяют способность к размножению). Плазмиды и эписомы способны к репликации и перемещению из клетки в клетку при конъюгации.
У эукариот генетический аппарат представлен надмолекулярными структурами - хромосомами, химической основой которых является хроматин (ДНК + белки). Хроматин может быть конденсирован, неактивный - гетерохроматин, или деконденсирован, активный - эухроматин (см. стр. 24). Не вся ДНК эукариот является информативной. Большая часть ее представлена регуляторными последовательностями. Многие участки повторяются в геноме (умеренные и высокие повторы).
Основные различия в организации генетического материала у про- и эукариот сведены в таблицу 3.


III. Генетический код, его характеристика
Смысл генетической информации зашифрован в молекуле ДНК. Генетический код - это система записи генетической информации, которая используется клеткой в процессе жизнедеятельности. Другими словами - это система расположения нуклеотидов в молекуле ДНК,
определяющая последовательность аминокислот в молекуле белка (правило коллинеарности). Единицей генетического кода является триплет нуклеотидов в молекуле ДНК (кодон), который соответств ует одной аминокислоте.
Генетический код характеризуется:
а) универсальностью (другого способа записи генетической информации в природе нет)
б) триплетностью (единица генетического кода - триплет нуклеотидов - кодон)
в) избыточностью (вырожденностью)
г) однозначностью
д) наличием смысловых, терминирующих и инициирующих кодонов.

IV. Реализация генетической информации в клетке
Реализация генетической информации происходит в течение всей жизни клетки в процессе биосинтеза белков, характерных для данного вида организмов (клеток).
Интенсивность биосинтеза белка наибольшая в интерфазе, снижается к началу деления, почти нулевая при делении и возрастает сразу после деления. Биосинтез белка можно разделить на два этапа: транскрипция (происходит в ядре на ДНК) и трансляция (происходит в цитоплазме на рибосомах).
Функциональной единицей, которая участвует в транскрипции, является цистрон - отрезок ДНК состоящий из трёх частей:
а) промотор (около 40 пар последовательностей), с которым связывается фермент РНК-полимераза;
б) последовательности, соответствующие структурному гену;
в) терминальный участок (трейлер), где заканчивается транскрипция.
Биологической сущностью транскрипции является "переписывание" генетической информации с молекулы ДНК на РНК, а химической - синтез молекулы мРНК. Биологической сущностью трансляции является перевод информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот (расшифровка генетического кода), а химической - синтез полипептидной цепочки.
Оба процесса относятся к реакциям матричного синтеза, которые характеризуются: наличием молекулы-образца (матрицы), энергии, специфического фермента, выполнением правила комплементарности и протекают в три этапа (инициация, элонгация, терминация). У прокариот синтезированная мРНК сразу может служить матрицей для трансляции.
У эукариот информативные последовательности структурного гена (экзоны) разделены неинформативными (интроны). Первичный транскрипт включает как экзоны, так и интроны - это незрелая или про-мРНК. Затем начинается процессинг (созревание мРНК), в результате которого удаляются интроны и образуется зрелая мРНК, состоящая только из экзонов. Процессинг состоит из двух этапов: сплайсинга и модификации (рис. 10).


Трансляция (рис.10)
также состоит из инициации, элонгации и терминации.
Местом трансляции являются рибосомы. В рибосомах есть два активных функциональных центра - пептидильный и аминоацильный. Не работающая рибосома диссоциирована на две субъединицы: малую и большую.
Инициация трансляции начинается со связывания мРНК с малой субъединицей рибосомы, причём необходимо чтобы в её пептидильном центре оказался триплет АУГ - это инициирующий кодон. С этим кодоном связывается тРНК-f-метионин, а затем малая и большая субъединицы рибосомы объединяются. Рибосома готова к работе. В аминоацильном центре рибосомы находится другой триплет нуклеотидов мРНК, с которым может связаться тРНК, имеющая комплементарный антикодон. Когда это произойдёт, то между двумя аминокислотами (одна - f-метионин в пептидильном центре, вторая - в аминоацильном центре) возникает пептидная связь - образуется дипептид, инициация завершилась. Рибосома передвигается по мРНК на один триплет, который оказывается в аминоацильном центре, тРНК из него перемещается в пептидильный центр; она связана с дипептидом, а первая тРНК уходит в цитоплазму. Аминоацильный центр свободен, в нем находится новый кодон, с которым может связаться тРНК с комплементарным антикодоном. Так, передвигаясь по мРНК, рибосома "прочитывает" информацию, переводит её на язык аминокислот и полипептидная цепь наращивается. Это - элонгация. Элонгация происходит до тех пор, пока на пути рибосомы в А-центре не окажется кодон-терминатор. Тогда полипептидная цепь отсоединяется от рибосомы, мРНК тоже отделяется от рибосомы, рибосома диссоциируется на субъединицы, происходит терминация Этапы трансляции (рис.10):
Инициация 1-5. Начало матричного синтеза (трансляции) происходит поэтапно:
1- связывание мРНК с малой (30 S) субъединицей рибосомы
2 - установка в пептидильном центре (Р) инициирующего кодона АУГ (AUG)
3 - связывание тРНК с аминокислотой формил-метионин (тРНК - f-met) с кодоном АУГ (образование инициирующего комплекса)
4 - присоединение большой (50 S) субъединицы рибосомы
5.1-образование комплекса кодон-антикодон в аминоацильном (А) центре
5.2 - образование пептидной связи между формил-метионином и второй аминокислотой(образование дипептида)
5.3 - транспозиция рибосомы (перемещение) по мРНК на один триплет (при этом первая тРНК покидает рибосому, вторая тРНК, с которой связан дипептид, перемещается из А - в Р центр, а в А центре появляется новый кодон).
Элонгация 6 - 9. Углубление и ускорение процесса трансляции, результатом чего является наращивание полипептидной цепи. Состоит из многократно повторяющихся этапов:
6 - транспортировка аминокислот в рибосому с помощью тРНК
7.1-образование комплекса кодон-антикодон в А центре
7.2 - образование пептидной связи между аминокислотами
8 - транспозиция рибосомы по мРНК на один триплет
Терминация 10-11. Окончание трансляции.
10 - появление в А центре после очередной транспозиции рибосомы терминирующего кодона (УАА, УАГ, УГА)
11.1-в Р- центре дестабилизируется и утрачивается связь между тРНК и мРНК
11.2 - полипептид отщепляется от тРНК
11.3 - мРНК покидает рибосому
11.4 - диссоциация рибосомы на субъединицы


V. Репликация ДНК
Самовоспроизведение (ауторепродукция) ДНК называется репликацией. Репликация ДНК происходит перед делением клетки; в результате этого процесса содержание ДНК в клетке удваивается, а так как репликация протекает по правилу комплементарности, то две дочерние молекулы идентичны материнской и друг другу. Следовательно, каждая новая клетка получает информацию в количественном и качественном отношении одинаковую с родительской клеткой. Разъединение двух цепей ДНК у эукариот начинается одновременно в нескольких участках (у прокариот в одном месте). Такой участок называется - репликон (рис. 11а). В эукариотической клетке может быть более 2000 репликонов. Репликация - это реакция матричного синтеза; матрицей служит молекула ДНК, основными ферментами являются ДНК-полимераза, лигаза, рестриктаза.


Начинается процесс с разрыва водородных связей между азотистыми основаниями ДНК на участке, включающем около 300 пар нуклеотидов - это место называется точка инициации. Так как разъединение цепей ДНК от точки инициации идет вправо и влево одновременно, цепи ДНК антипараллельны, а фермент ДНК-полимераза может работать только в одном направлении (соединяя нуклеотиды от 5 углерода последующего к 3 углероду предыдущего), то синтез дочерних цепей идет по-разному на разных участках одного репликона. Одна цепь - лидирующая, синтезируется непрерывно, а вторая - отстающая, синтезируется фрагментарно (Рис. 11б).
На цепи 3/_5/ рядом с точкой инициации есть особая последовательность нуклеотидов - сайт инициации, на котором синтезируется небольшая молекула РНК (РНК-затравка). У РНК-затравки свободен 3/ - конец, к которому присоединяется первый нуклеотид ДНК, к нему второй и т. д. В результате синтезируется лидирующая дочерняя цепь. На противоположной, антипараллельной цепи (5/-3/) сайта инициации нет и проходит время, пока в


результате разрыва водородных связей обнаружится такой сайт; РНК-затравка синтезируется и от неё в сторону противоположную направлению разъединения ДНК синтезируется небольшой фрагмент дочерней цепи. После разъединения следующего участка молекулы ДНК, следующая молекула РНК-затравка находит свой сайт и синтезируется новый фрагмент дочерней цепи ДНК в направлении 5/ -3/ и т.д. Таким образом, эта цепь синтезируется небольшими фрагментами (фрагменты Оказаки) и отстаёт во времени. На другой половине репликона, где разъединение цепей ДНК идёт в другую сторону, также, в одном направлении дочерняя цепь синтезируется непрерывно, в другом - фрагментарно. Затем рестриктазы вырезают РНК-затравки (одну - из лидирующей цепи и от каждого фрагмента Оказаки на отстающей цепи), ДНК-полимераза достраивает молекулу ДНК на местах вырезанных РНК-затравок, а лигазы соединяют фрагменты в непрерывную цепь. В каждой новой молекуле ДНК одна цепь старая (материнская), а вторая - новая (дочерняя). Такой способ репликации называется полуконсервативным.

VI. Обратная транскрипция
Представление о направлении потока информации в клетке и последо-вательности процессов получило название центральной догмы молекулярной биологии. Передача генетической информации идёт в направлении


Однако, оказалось, что иногда информация может передаваться от РНК к ДНК. Это явление было изучено у вирусов, генетический аппарат которых представлен не ДНК, а РНК. Это группа ретровирусов, к которым относится вирус гриппа, СПИДа и др. Чтобы после внедрения таких вирусов в клетку хозяина их генетическая информация могла быть использована для синтеза вирусных белков, необходимо на вирусной РНК синтезировать ДНК, с последующим встраиванием ее в геном клетки. Этот процесс идёт под контролем фермента ревертазы (обратной транскриптазы) и называется обратной транскрипцией. Таким образом, направление потока генетической информации в клетке в окончательном виде выглядит так:


Открытие явления обратной транскрипции сыграло большую роль в развитии генной инженерии, микробиологии. С помощью ревертаз получают важные лекарственные препараты белковой природы (интерферон, гамма- глобулин и др.), вводя в микробную клетку мРНК человека с информацией о строении этих белков.

МОЛЕКУЛЯ́РНАЯ БИОЛО́ГИЯ, изу­ча­ет мо­ле­ку­ляр­ные ос­но­вы жиз­не­дея­тель­но­сти ор­га­низ­мов. Гл. на­прав­ле­ния ис­сле­до­ва­ний свя­за­ны с изу­че­ни­ем ме­ха­низ­мов хра­не­ния, вос­про­из­ве­де­ния и пе­ре­да­чи ге­не­тич. ин­фор­ма­ции. Ис­хо­дя из это­го, осн. объ­ек­та­ми ис­сле­до­ва­ния М. б. яв­ля­ют­ся нук­леи­но­вые ки­сло­ты – де­зок­си­ри­бо­нук­леи­но­вые (ДНК) и ри­бо­нук­леи­но­вые (РНК) – и бел­ки, а так­же их мак­ро­мо­ле­ку­ляр­ные ком­плек­сы – хро­мо­со­мы, ри­бо­со­мы, муль­ти­фер­мент­ные сис­те­мы, обес­пе­чи­ваю­щие био­син­тез нук­леи­но­вых ки­слот и бел­ков. М. б. гра­ни­чит, а по объ­ек­там и ме­то­дам ис­сле­до­ва­ния ча­стич­но сов­па­да­ет с мо­ле­ку­ляр­ной ге­не­ти­кой, ви­ру­со­ло­ги­ей, сис­те­ма­ти­кой ор­га­низ­мов, био­хи­ми­ей, кле­точ­ной био­ло­ги­ей, био­фи­зи­кой, био­ор­га­нич. хи­ми­ей, кри­стал­ло­гра­фи­ей, ком­пь­ю­тер­ным мо­де­ли­ро­ва­ни­ем, био­ин­фор­ма­ти­кой и др. М. б. не толь­ко за­ви­сит от про­грес­са этих на­ук, но и ока­зы­ва­ет су­ще­ст­вен­ное влия­ние на их раз­ви­тие, ста­вя пе­ред ни­ми весь­ма не­три­ви­аль­ные за­да­чи.

Живые существа состоят из химических элементов так же, как и неживые, поэтому молекулярный биолог изучает, как молекулы взаимодействуют друг с другом в живых организмах, чтобы выполнять жизненные функции.

Молекулярные биологи проводят эксперименты по изучению структуры, функции, обработки, регуляции и эволюции биологических молекул и их взаимодействий друг с другом, обеспечивая понимание того, как устроена жизнь, на микроуровне.

молекулярная биология

Хотя в каждом живом существе - множество видов молекул, большинство молекулярных биологов сосредотачиваются на генах и белках. Белки выполняют огромное количество функций в живых клетках, а гены содержат информацию, необходимую для производства большего количества белков.

Молекулярная биология изучает молекулярные механизмы, лежащие в основе таких процессов, как репликация, транскрипция, трансляция и функции клеток. Один из способов описать основы молекулярной биологии - сказать, что это касается понимания того, как гены транскрибируются в РНК и как затем РНК транслируется в белок. Однако эта упрощенная картина в настоящее время пересматривается и уточняется в связи с новыми открытиями, касающимися роли РНК.

Молекулярная биология, биохимия и генетика: различия

Молекулярная биология имеет много общего с двумя смежными науками: биохимией и генетикой. Все эти дисциплины изучают, как организмы работают на молекулярном уровне. Однако каждая из них ориентирована на разные области и имеет разные приложения.

Биохимия. Она часто уделяет больше внимания другим молекулам, чем белкам, а также нуклеиновым кислотам и химическим эффектам, которые происходят, когда присутствуют большие количества вещества (например, воздействие ядов). Кроме того, биохимия использует множество методов, основанных на исследованиях органической химии.

Генетика уделяет особое внимание наследуемым чертам и тому, как изменения генетического кода влияют на организм. Этот акцент на наследственности означает, что генетику лучше всего изучать на уровне популяции, что делает ее гораздо более масштабной областью, чем молекулярная биология.

Молекулярная биология , пожалуй, наиболее известна своим уникальным набором лабораторных методов. Молекулярные биологи широко используют:

Эти методы облегчают сбор, выделение и количественное определение представляющих интерес молекул.

молекулярная биология

Для изучения структуры белков и нуклеиновых кислот используются различные методы, такие как рентгеновская кристаллография. Многие молекулярные биологи широко используют компьютерное моделирование в своей работе. Современные методы, особенно разработанные для генетики, также меняют курс молекулярно-биологических исследований.

Молекулярная биология - это большая и развивающаяся область, важность которой еще предстоит полностью осознать. Еще больше достижений в медицине, экологии и других областях станут результатом исследований молекулярной биологии.

Гене́тика (от греч. γενητως — порождающий, происходящий от кого-то) — наука о законах наследственности и изменчивости организмов.

Биология развития — раздел современной биологии, изучающий процессы индивидуального развития (онтогенеза) организма.

Упоминания в литературе

По структуре, свойствам и проявлениям индивидуальной жизни в биологии выделяют морфологию и анатомию (изучает формы и строение организмов), физиологию (анализирует функции живых организмов, их взаимную связь и зависимость от внешних и внутренних условий), генетику (изучает закономерности наследственности и изменчивости организмов), биологию развития (изучает закономерности индивидуального развития организмов), эволюционное учение (исследует закономерности исторического развития органического мира), экологию (изучает образ жизни растений и животных в их взаимосвязи с условиями окружающей среды). Химические реакции и физико-химические процессы в живых организмах, а также химический состав и физическую структуру биологических систем на всех уровня организации изучают биохимия и биофизика. Установить закономерности, незаметные при описании единичных процессов и явлений, позволяет биометрия, т.е. совокупность приемов планирования и обработки результатов биологических исследований методами математической статистики. Жизненные явления на молекулярном уровне изучает молекулярная биология .

Около 300 лет назад благодаря мастерству и любознательности Антони ван Левенгука человечество узнало о существовании микроорганизмов. И лишь еще через 100 лет, в результате гениальных открытий Луи Пастера стала проясняться их роль как действующего начала многих пищевых производств, история которых уходит в глубокую древность. На фоне впечатляющих достижений физики и химии первой половины ХХ в. успехи микробиологии в послепастеровский период выглядели более чем скромными. Между тем именно в это время была создана микробиологическая промышленность и освоено получение разнообразных веществ, в том числе и лекарственных препаратов – антибиотиков, стероидных гормонов и вакцин. Но только в настоящее время в результате использования современных физических и физико-химических методов, а также благодаря успехам смежных биологических дисциплин, таких как молекулярная биология и генетическая инженерия, наука о микробах взяла реванш и стала одной из бурно развивающихся областей естествознания.

Связанные понятия (продолжение)

Вирусология — раздел микробиологии, изучающий вирусы, их морфологию, физиологию, генетику, а также эволюцию вирусов и вопросы экологии. Медицинская и ветеринарная вирусология прежде всего рассматривают вирусы, поражающие человека и животных, изучает их роль в развитии инфекционных и онкологических заболеваний, определяет способы диагностики, терапии и профилактики вирусных заболеваний.

Молекуля́рная гене́тика — область биологии на стыке молекулярной биологии и генетики. По сути является одним из разделов молекулярной биологии.

Биотехноло́гия — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии.

Эволюцио́нная биоло́гия — раздел биологии, изучающий происхождение видов от общих предков, наследственность и изменчивость их признаков, размножение и разнообразие форм в ходе эволюционного развития. Развитие отдельных видов обычно рассматривается в контексте глобальных преобразований флор и фаун, как компонентов биосферы. Эволюционная биология начала оформляться в качестве раздела биологии с широким признанием идей об изменчивости видов во второй половине XIX века.

История биологии исследует развитие биологии — науки, изучающей фундаментальные (наиболее общие) свойства и законы эволюционного развития живых существ. Предметом истории биологии являются выявление и обобщённый анализ основных событий и тенденций в развитии биологического знания.

Микробиология (греч. μικρος — малый, лат. bios — жизнь) — наука, предметом изучения которой являются микроскопические существа, называемые микроорганизмами (микробами) (включающими в себя: Одноклеточные организмы, Многоклеточные организмы и Бесклеточные), их биологические признаки и взаимоотношения с другими организмами, населяющими нашу планету. В область интересов микробиологии входит их систематика, морфология, физиология, биохимия, эволюция, роль в экосистемах, а также возможности практического.

Популяцио́нная гене́тика, или генетика популяций, — раздел генетики, изучающий распределение частот аллелей и их изменение под влиянием движущих сил эволюции: мутагенеза, естественного отбора, дрейфа генов и потока генов. Также принимаются во внимание пространственная структура популяции и субпопуляционные структуры. Популяционная генетика пытается объяснить процессы адаптации и видообразования и является одной из основных составляющих синтетической теории эволюции. На формирование популяционной.

Иммуноло́гия (от лат. immunis — свободный, освобождённый, избавленный от чего-либо + греч. λόγος — знание) — медико-биологическая наука, изучающая реакции организма на чужеродные структуры (антигены): механизмы этих реакций, их проявления, течение и исход в норме и патологии, а также разрабатывающая методы исследования и лечения.

Биоорганическая химия — наука, которая изучает связь между строением органических веществ и их биологическими функциями. Объектами изучения являются биологически важные природные и синтетические соединения, такие как биополимеры, витамины, гормоны, антибиотики, феромоны, сигнальные вещества, биологически активные вещества растительного происхождения, а также синтетические регуляторы биологических процессов (лекарственные препараты, пестициды и др.). Как самостоятельная наука сформировалась во второй.

Генетическая инжене́рия (генная инженерия) — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами, введения их в другие организмы и выращивания искусственных организмов после удаления выбранных генов из ДНК. Генетическая инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, генетика, микробиология.

Медицинская генетика — область медицины, наука, которая изучает явления наследственности и изменчивости в различных популяциях людей, особенности проявления и развития нормальных и патологических признаков, зависимость заболеваний от генетической предрасположенности и условий окружающей среды.

Синтети́ческая биоло́гия (англ. synthetic biology) — новое научное направление в биологии, занимающееся проектированием и созданием биологических систем с заданными свойствами и функциями, в том числе и тех, которые не имеют аналогов в природе.

Эпигенетика (др.-греч. ἐπι- — приставка, обозначающая пребывание на чём-либо или помещение на что-либо) — в биологии, в частности в генетике — представляет собой изучение закономерностей эпигенетического наследования — изменения экспрессии генов или фенотипа клетки, вызванных механизмами, не затрагивающими последовательности ДНК. Эпигенетические изменения сохраняются в ряде митотических делений соматических клеток, а также могут передаваться следующим поколениям. Примерами эпигенетических изменений.

Геном человека — совокупность наследственного материала, заключённого в клетке человека. Человеческий геном состоит из 23 пар хромосом, находящихся в ядре, а также митохондриальной ДНК. Двадцать две аутосомы, две половые хромосомы Х и Y, а также митохондриальная ДНК человека содержат вместе примерно 3,1 млрд пар оснований.

Физиоло́гия (от др.-греч. φύσις — природа и λόγος — слово) — наука о сущности живого, жизни в норме и при патологиях, то есть о закономерностях функционирования и регуляции биологических систем разного уровня организации, о пределах нормы жизненных процессов и болезненных отклонений от неё (см. патофизиология).

Нуклеи́новая кислота (от лат. nucleus — ядро) — высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.

Структурная биология — раздел молекулярной биологии, биохимии и биофизики, занимающийся изучением структуры биологических макромолекул, в частности белков и нуклеиновых кислот.

Биоинженерия или биологическая инженерия — направление науки и техники, развивающее применение инженерных принципов в биологии и медицине.

Секвенирование биополимеров (белков и нуклеиновых кислот — ДНК и РНК) — определение их аминокислотной или нуклеотидной последовательности (от лат. sequentum — последовательность). В результате секвенирования получают формальное описание первичной структуры линейной макромолекулы в виде последовательности мономеров в текстовом виде. Размеры секвенируемых участков ДНК обычно не превышают 100 пар нуклеотидов (next-generation sequencing) и 1000 пар нуклеотидов при секвенировании по Сенгеру. В результате.

Нобелевская премия по физиологии или медицине (швед. Nobelpriset i fysiologi eller medicin) — высшая награда за научные достижения в области физиологии или медицины, ежегодно присуждается Шведской королевской академией наук в Стокгольме.

Дезоксирибонуклеи́но кислота́ (ДНК) — макромолекула (одна из трёх основных, две другие — РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов.

Иммунохимия — раздел иммунологии; изучает химические основы иммунитета. Основные проблемы — изучение строения и свойств иммунных белков — антител, природных и синтетических антигенов, а также выявление закономерностей взаимодействия между этими главными компонентами иммунологических реакций у разных организмов.

Модельные организмы — организмы, используемые в качестве моделей для изучения тех или иных свойств, процессов или явлений живой природы. Модельные организмы интенсивно изучаются, причем одна из причин этого — надежда на то, что открытые при их изучении закономерности окажутся свойственны и другим более или менее похожим организмам, в том числе и человеку. Часто модельные организмы используются в тех случаях, когда проведение соответствующих исследований на человеке невозможно по техническим или этическим.

Гено́м — совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма. Геном содержит биологическую информацию, необходимую для построения и поддержания организма. Большинство геномов, в том числе геном человека и геномы всех остальных клеточных форм жизни, построены из ДНК, однако некоторые вирусы имеют геномы из РНК.

О́бщая биоло́гия (англ. General Biology, нем. Allgemeine Biologie) — наука (научная дисциплина, биологическая область знания, а также соответствующая учебная дисциплина), изучающая основные и общие для всех организмов закономерности жизненных явлений. Задача общей биологии — выявление и объяснение общего, одинаково верного для всего многообразия организмов, общие закономерности развития природы, сущность жизни, её формы и развитие. Так как общая биология включает в себя ряд других самостоятельных.

Мутагенез — внесение изменений в нуклеотидную последовательность ДНК (мутаций). Различают естественный (спонтанный) и искусственный (индуцированный) мутагенез.

Нейробиология — наука, изучающая устройство, функционирование, развитие, генетику, биохимию, физиологию и патологию нервной системы. Изучение поведения является также разделом нейробиологии, которая всё сильнее проникает в сферы психологии и другие науки.

Бактериоло́гия — наука о бактериях; раздел микробиологии, изучающий бактерии. Подразделяется на ряд подразделов.

Есте́ственный отбо́р — основной эволюционный процесс, в результате действия которого в популяции увеличивается число особей, обладающих максимальной приспособленностью (наиболее благоприятными признаками), в то время, как количество особей с неблагоприятными признаками уменьшается. В свете современной синтетической теории эволюции естественный отбор рассматривается как главная причина развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов. Естественный отбор — единственная известная.

Генети́ческая ка́рта — схема взаимного расположения структурных генов, регуляторных элементов и генетических маркеров, а также относительных расстояний между ними на хромосоме (группе сцепления). Метод построения генетических карт называется генетическим картированием.

Радиобиология, или радиационная биология — наука, изучающая действие ионизирующих и неионизирующих излучений на биологические объекты (биомолекулы, клетки, ткани, организмы, популяции). Особенностью этой науки является строгая измеряемость воздействующего фактора, что обусловило развитость математических методов исследования. Другой особенностью радиобиологии является востребованность её прикладных приложений — в медицине и в радиационной защите.

Протозоология — раздел зоологии, изучающий одноклеточных животных простейших (амёба, инфузории и другие).

Нейтральная теория молекулярной эволюции — теория, утверждающая, что подавляющее число мутаций на молекулярном уровне носит нейтральный по отношению к естественному отбору характер. Как следствие, значительная часть внутривидовой изменчивости (особенно в малых популяциях) объясняется не действием отбора, а случайным дрейфом мутантных аллелей, которые нейтральны или почти нейтральны.

Паразитология — комплексная биологическая наука, изучающая явление паразитизма, биологию и экологию паразитов, а также вызываемые ими заболевания и меры борьбы с паразитами.

Генети́ческий код (англ. Genetic code) — совокупность правил, согласно которым в живых клетках последовательность нуклеотидов (ген и мРНК) переводится в последовательность аминокислот (белок). Собственно перевод (трансляцию) осуществляет рибосома, которая соединяет аминокислоты в цепочку согласно инструкции, записанной в кодонах мРНК. Соответствующие аминокислоты доставляются в рибосому молекулами тРНК. Генетический код всех живых организмов Земли един (имеются лишь незначительные вариации), что.

Упоминания в литературе (продолжение)

15) Дж. Уотсон (американский ученый) и Ф. Крик (английский ученый) – в 1953 году расшифровывают структуру ДНК. Это привело к раскрытию генетического кода, давшего толчок развитию молекулярной биологии , а в дальнейшем и генной инженерии.

Известно, что наличие каталитических свойств и способности нуклеиновых кислот самокопироваться открыли С. Олтмэн и Т Чек. Что же удалось доказать двум лауреатам Нобелевской премии? Напомним некоторые сведения из молекулярной биологии .

Новым перспективным направлением комплексных исследований палеоантропологических находок является палеогенетика. Современные методы молекулярной биологии позволяют выделять и анализировать следы древней ДНК, которые сохраняются в костных останках. Все большее распространение получает анализ митохондриальной ДНК. Результаты этих работ помогают реконструировать историю возникновения вида Homo sapiens, пути расселения и миграций отдельных народов. Другое направление исследований связано с анализом ДНК, специфичных для половых хромосом, что позволяет установить половую принадлежность останков в случаях, когда классические методы антропологии применить невозможно. Результаты этих работ позволяют реконструировать половую структуру древних популяций.

В то же время последние 20 лет земледельческая наука сделала революционные прорывы в области органического земледелия. Не только простые садоводы, но и агрономы, которые учились 20 лет назад, не могут понять современные статьи в научных журналах по почвенной микробиологии, почвоведению и экологии почв, так как они базируются на новейших открытиях в смежных науках – генетике, молекулярной биологии и т. д.

Читайте также: