Концепція молекулярна біологія. Молекулярна біологія

МОЛЕКУЛЯРНА БІОЛОГІЯ,детальне вивчення живих клітин та їх складових частин(Органел), що простежує роль окремих ідентифікованих сполук у функціонуванні цих структур. До сфери молекулярної біології відноситься дослідження всіх пов'язаних із життям процесів, таких, як харчування та виділення, дихання, секреція, зростання, репродукція, старіння та смерть. Найважливіше досягнення молекулярної біології – розшифровка генетичного коду та з'ясування механізму використання клітиною інформації, необхідної, наприклад, для синтезу ферментів. Молекулярно-біологічні дослідження сприяють і більш повному розумінню інших процесів життєдіяльності – фотосинтезу, клітинного диханнята м'язової активності.

У молекулярній біології вважають за краще працювати з відносно простими системами, такими, як одноклітинні організми (бактерії, деякі водорості), у яких кількість компонентів порівняно невелика, а отже, і розрізнити їх легше. Але й при цьому потрібні дуже витончені методи для того, щоб точно локалізувати окремі речовини та відрізнити їх від інших.

На основі фізико-хімічних підходів та інструментарію розроблено складні, чутливі прилади та методи, пристосовані для роботи з органічними сполуками живих систем. Метод радіоавтографії заснований на включенні до певних речовин радіоактивних атомів, Т.зв. «радіоактивної мітки», яка дозволяє простежити – за випромінюванням, що випускається – хімічні перетворення цих речовин. Під час вивчення низькомолекулярних речовин застосовують методи, дозволяють об'єднати малі молекули речовини у т.зв. макромолекули досить великі для того, щоб їх можна було спостерігати при великому збільшенні трансмісійного електронного мікроскопа. За дифрацією рентгенівських променіввизначають загальну формумакромолекул, як це було зроблено, наприклад, з дезоксирибонуклеїновою кислотою (ДНК). Для поділу суміші речовин, що різняться за розмірами та хімічним складом, використовують відмінності у швидкості їх пересування в електричному полі (метод електрофорезу) або різну швидкість дифузії в розчиннику, що протікає через нерухому фазу, наприклад папір (метод хроматографії).

За допомогою відповідних ферментів можна визначити нуклеотидну послідовність генів, а за нею – амінокислотну послідовність білків, що синтезуються. Якщо у тварин різних видівблизькі нуклеотидні послідовності генів, що кодують загальні для них білки, наприклад гемоглобін, можна зробити висновок, що в минулому ці тварини мали спільного предка. Якщо ж розбіжності у тому генах великі, то ясно, що розбіжність видів від загального предка сталося набагато раніше. Такі молекулярно-біологічні дослідження відкрили новий підхід до вивчення еволюції організмів.

Важливий внесок у медицину має зробити ідентифікація вірусів за їх складом. З її допомогою можна, наприклад, встановити, що вірус, який викликає ту чи іншу хворобу у людини, гніздиться природним чиномв якійсь дикій тварині, від якої і передається людині хвороба. Якщо у тварин, які є в природі резервуаром даного вірусу, симптоми хвороби не виявляються, то, мабуть, тут діє якийсь механізм імунітету, і тоді виникає нове завдання- Вивчити цей механізм, щоб спробувати включити його в імунну системулюдини.

Для кого?Старшокласники, студенти.
Що дає?Знання засад молекулярної біології.
Викладачі.Завідувач лабораторій молекулярної генетикимікроорганізмів Інституту біології гена РАН, професор Університету Ратгерса (США), професор Сколківського інституту науки та технологій (SkolTech).
Коли?Потрібно уточнювати.
Вартість. 9 000 грн.
Умови участі.Потрібно залишити заявку на участь на сайті.

Біологічні кружки. Московський державний університетім. М.В. Ломоносова.

Для кого? 9-11 класи.
Що дає?Знання з біології, навичка виконання проектних робіт, досвід роботи в лабораторії.
Викладачі.Співробітники біологічного факультету МДУ.
Коли?
Вартість.Потрібно уточнювати.
Умови участі.Потрібно уточнювати.

Біологічне відділення Московської гімназії №1543 на Південному Заході.

Для кого? 7-10 класи.
Що дає?Поглиблені знання біології.
Викладачі.Співробітники МДУ, випускники гімназії.
Коли?Є можливість відстежувати дати початку набору.
Обов'язкові вимогиПотрібно пройти вступні випробування.
Вартість.Безкоштовно (існує добровільний внесок).
Умови участі.Вступ до гімназії на повноцінне навчання.

Школа «Хім Біо Плюс». Російський національний дослідницький медичний університет імені М.І. Пирогова.

Для кого? 10-11 класи.
Що дає?Знання з біології, хімії.
Коли?Набір щорічно, у вересні.
Обов'язкові вимоги. Набір результатів тестування.
Вартість. 10 000 - 75 000 грн. (є пробне заняття).

Академія. "ПостНаука".

Для кого?Школярі, студенти.
Що дає?

• знання у галузі фізики елементарних частинок, хімії, медицини, математики, нейрофізіології, генетики, соціології, комп'ютерних наук;
• знання про те, як наукові розробкизастосовуються у реальному житті.

Викладачі.Висококваліфіковані спеціалісти, вчені.
Коли?Є можливість відстежувати дати набору Вконтактеі Facebook.
Вартість. 9 000 грн.
Умови участі. Необхідно відстежувати потрібний курс. Зареєструватись на курс, оплатити навчання.

Петрозаводськ

STEM-центр Петрозаводського державного університету.

Для кого? 1-11 класи.
Що дає?Навички проектної, науково-дослідної діяльності у галузі програмування, біології, хімії, фізики.
Коли?Є можливість відстежувати дати початку набору.
Вартість.Потрібно уточнювати.
Умови участі.Учні петрозаводських шкіл.

Відкритий університетський ліцей Петрозаводського державного університету.

Для кого? 10 клас.
Що дає?

• технічний напрямок (фізика, математика, інформатика, російська мова);
• медико-біологічне (хімія, біологія, російська).

Коли?Є можливість відстежувати дати початку набору.
Вартість.Потрібно уточнювати.
Умови участі.Громадянство РФ, заява, оплата за навчання.

Майстер-класи

«Будова та функції клітини» – урок у музеї.

Для кого? 14-16 років.
Що дає?

• практичні навички з біології;
• навик роботи з мікроскопом;
• навик проведення експерименту.

Коли?Потрібно уточнювати.
Вартість.Потрібно уточнювати.
Тривалість. 90 хвилин.
Особливі умови відвідин.Останній вівторок місяця – санітарний день.
Як записатись?Залишити заявку на сайті.

"Світ під мікроскопом".

Для кого? 6-16 років.
Що дає?Спостереження мікроорганізмів, будова клітини під мікроскопом.
Коли?Потрібно уточнювати.
Вартість. 200 р.
Тривалість. 1:00.
Особливі умови відвідин.Збірні заняття (для відвідувачів від 6 років) проходять у вихідні дні та дні шкільних канікулза розкладом.
Як записатись?Залишити заявку на сайті.

Урок хімії «Найбільше дивовижна речовинана землі".

Для кого? 14-16 років.
Що дає?

• знання про властивості води;
• навичка проведення лабораторних експериментів.

Коли?Потрібно уточнювати.
Вартість. 16 000 грн. за здвоєну групу по 15 осіб у кожній.
Тривалість. 90 хвилин.

Табори

Московська область

Табір з хімії «Слон та жираф».

Для кого? 9-11 класи.
Коли?Щороку.
Що дає?

• знання з хімії;
• навички роботи з реактивами.

Примітка: навчальні програмизмінюються кожну зміну, тому необхідно уточнювати їх зміст організаторів.
Викладачі.Висококваліфіковані практикуючі медики різних спеціалізацій, професійні біологи, науковці.
Вартість. 32 000 грн.
Умови участі.Потрібно подати заявку на сайті.

Освітній центр "Сіріус". Напрямок «Наука». Зміни "Хімія", "Біологія".

Для кого? 10-17 років.
Що дає?Поглиблене знання профільних предметів, розширення кругозору та особистісний розвиток.
Викладачі.Вчені, педагоги провідних вузів, фізико-математичних та хіміко-біологічних шкіл, тренери національних та регіональних збірних з математики, фізики, хімії та біології.
Коли?Щороку. Можна відстежувати дати набору.
Обов'язкові вимоги Глибокі знанняпрофільних предметів, рівень всеросійських, міжнародних олімпіад
Вартість.Безкоштовно.
Умови участі.Подати заявку на сайт. Можливий конкурсний відбір. Подробиці необхідно уточнювати в організаторів чи відстежувати на сайті.

ВНЗ

Московський державний університет ім. М.В. Ломоносова.

Біологічний факультет.
Рік створення: 1930.
Що дає?
Кваліфікація:

Російський національний дослідницький медичний університет імені М.І. Пирогова.

Кафедра біохімії та молекулярної біології.
Рік створення: 1963.
Що дає?Готує кваліфікованих спеціалістів.
Кваліфікація:спеціаліст, термін навчання – 6 років.

Новосибірськ

Новосибірський державний університет.

Факультет природничих наук. Біологічне відділення. Кафедра молекулярної біології.
Рік створення: 1959.
Що дає?Готує кваліфікованих спеціалістів.
Кваліфікація:бакалавр, термін навчання – 4 роки, магістр – 2 роки.

Онлайн-курси

Російською мовою

"Реальна математика". Електронна школа "Знаніка".

Для кого? 5-9 класи.
Що дає?Поглиблене знання математики.
Коли?В будь-який час.
Викладачі.Кандидати фізико-математичних, педагогічних наук, доценти, професори та викладачі провідних вишів країни.
Умови участі.Потрібна реєстрація.

Віртуальна хімічна лабораторія Марійський державний технічний університет.

Для кого? 8-11 класи.
Що дає?Навичка роботи в хімічній лабораторії, навичка виконання дослідів у режимі реального часу.
Вартість. 3 500 - 9 000 грн.
Умови участі.Оформити замовлення.

Mark Zentrum. Міжнародний освітній онлайн-центр.

Для кого?З 11 років.
Що дає?Програми навчання з біології, хімії, математики, іноземних мов.
Коли?Індивідуальні заняття узгоджуються із викладачем. Групові заняттяпроходять відповідно до розкладу.
Викладачі.Лінгвісти, які практикують викладачі профільних предметів.
Вартість.Пробний урок – безкоштовно. Індивідуальні заняття: один урок - 450-1200 р., Залежно від кількості занять (мінімум п'ять) і від тривалості уроку. Групові заняття: один урок – 280–640 грн.
Вартість занять із іноземної мови. Пробний урок з носієм мови- Платне: 10 євро. Вартість одного заняття: 15–35 євро залежно від тривалості уроку.
Тривалість.Залежить від форми занять. Індивідуальне заняття- 45-90 хвилин, заняття у групі - 90 хвилин, вебінар - 120 хвилин. Перше пробне заняття – 30–40 хвилин.
Умови участі.Заповнити заявку-анкету на пробний урок.
Особливі умови.Необхідні матеріали та підручники надсилаються викладачем у електронному вигляді(є можливість придбати навчальні матеріали у друкованому вигляді).

на англійською

лекція. Surprises and Discovery in Catalysis.

Для кого?Школярі, студенти.
Що дає?Знання про останні досягненняв галузі каталізу.
Викладачі. Erick M. Carreira, професор органічної хімії університету Цюріха.
Коли?В будь-який час.
Вартість.Безкоштовно.

Віртулаб з хімії англійською мовою. Є можливість настроїти російську мову.

Для кого?Школярі.
Що дає?Навичка роботи в лабораторії з сотнями реагентів у режимі реального часу.
Коли?В будь-який час.
Вартість.Безкоштовно.

Детективно-хімічний віртулаб. Розслідування злочину за допомогою знання хімії.

Для кого?Школярі, студенти.
Що дає?Навичка застосування знань з хімії в ігровій формі.
Коли?В будь-який час.
Тривалість квесту. 40-50 хвилин.
Вартість.Безкоштовно.
Умови участі.Завантажити програму на комп'ютер.

Можна сказати, що молекулярна біологія досліджує прояви життя на неживих структурах або системах з елементарними ознаками життєдіяльності (якими можуть бути окремі біологічні макромолекули, їх комплекси чи органели), вивчаючи, як ключові процеси, що характеризують живу матерію, реалізуються за допомогою хімічних взаємодій та перетворень.

Виділення молекулярної біології з біохімії в самостійну галузь науки продиктовано тим, що її головним завданням є вивчення структури та властивостей біологічних макромолекул, що беруть участь у різних процесах, з'ясування механізмів їхньої взаємодії. Біохімія ж займається вивченням власне процесів життєдіяльності, закономірностей їхнього перебігу в живому організмі та перетворень молекул, що супроводжують ці процеси. У кінцевому рахунку, молекулярна біологія намагається відповісти на питання, навіщо відбувається той чи інший процес, тоді як біохімія відповідає на питання де і як з точки зору хімії відбувається аналізований процес.

Історія

Молекулярна біологія як окремий напрямок біохімії почала формуватися в 30-х роках минулого століття. Саме тоді для поглибленого розуміння феномена життя виникла потреба у цілеспрямованих дослідженнях на молекулярному рівніпроцесів зберігання та передачі спадкової інформації у живих організмах. Тоді й визначилося завдання молекулярної біології у вивченні структури, властивостей та взаємодії нуклеїнових кислот та білків. Термін «молекулярна біологія» був вперше вжитий англійським ученим Вільямом Астбері в контексті досліджень, що стосувалися з'ясування залежностей між молекулярною структурою та фізичними та біологічними властивостями білків фібрилярних, таких, як колаген, фібрин крові або скорочувальні білки м'язів.

На зорі виникнення молекулярної біології РНК вважалася компонентом рослин та грибів, а ДНК розглядалася як типовий компонент тваринних клітин. Першим дослідником, що довело, що ДНК міститься в рослинах, був Андрій Миколайович Білозерський, який виділив у 1935 році ДНК гороху. Це відкриття встановило той факт, що ДНК є універсальною нуклеїновою кислотою, яка є в клітинах рослин і тварин.

Серйозним досягненням стало встановлення Джорджем Бідлом та Едуардом Татумом прямий причинно-наслідковий зв'язок між генами та білками. У своїх експериментах вони піддавали клітини нейроспори ( Neurosporacrassa) ретгенівського опромінення, що викликало мутації. Отримані результати показали, що це призводило до зміни властивостей специфічних ферментів.

У 1940 році Альбер Клод виділив з цитоплазми тварин клітин цитоплазматичні РНК-містять гранули, які були меншими за мітохондрій. Він назвав їх мікросом. Згодом при дослідженні структури та властивостей виділених частинок була встановлена ​​їх основна роль у процесі біосинтезу білка. У 1958 році на першому симпозіумі, присвяченому цим частинкам, було прийнято рішення називати ці частки рибосомами.

Ще одним важливим кроком у розвитку молекулярної біології стали опубліковані в 1944 дані експерименту Освальда Евері, Коліна МакЛауда і Макліна МакКарті, які показали, що причиною трансформації бактерій є ДНК. Це був перший експериментальний доказ ролі ДНК у передачі спадкової інформації, що розвінчало уявлення, що існувало раніше, про білкову природу генів.

На початку 50-х років Фредерік Сенгер показав, що білковий ланцюг є унікальною послідовністю амінокислотних залишків. Наприкінці 50-х Макс Перуц і Джон Кендрю розшифрували просторову будову перших білків. Вже 2000 року відомі сотні тисяч природних амінокислотних послідовностей і тисячі просторових структур білків.

Приблизно в той же час дослідження Ервіна Чаргаффа дозволили йому сформулювати правила, що описують співвідношення азотистих основ у ДНК (правила свідчать, що незалежно від видових відмінностей у ДНК кількість гуаніну дорівнює кількості цитозину, а кількість аденіну дорівнює кількості теміна), що допомогло надалі зробити найбільший прорив у молекулярній біології та одне з найбільших відкриттіву біології взагалі.

Ця подія відбулася в 1953 році, коли Джеймс Вотсон і Френсіс Крік , ґрунтуючись на роботах Розалінди Франклін і Моріса Уїлкінса рентгено-структурного аналізуДНК встановили двоспіральну структуру молекули ДНК. Це відкриття дозволило відповісти на важливе питання про здатність носія спадкової інформації до самовідтворення та зрозуміти механізм передачі такої інформації. Цими ж вченими було сформульовано принцип комплементарності азотистих основ, що має ключове значення для розуміння механізму утворення надмолекулярних структур. Це принцип, що застосовується тепер для опису всіх молекулярних комплексів, дозволяє описувати та передбачати умови виникнення слабких (невалентних) міжмолекулярних взаємодій, що зумовлюють можливість формування вторинної, третинної тощо. структури макромолекул, протікання самоскладання надмолекулярних біологічних систем, що визначають настільки велику різноманітність молекулярних структур та їх функціональних наборів. Тоді ж, 1953 року виник науковий журнал Journal of Molecular Biology. Його очолив Джон Кендрю, сферою наукових інтересів якого було дослідження структури глобулярних білків (Нобелівська премія 1962 спільно з Максом Перуцем). Аналогічний російськомовний журнал під назвою "Молекулярна біологія" був заснований в СРСР В. А. Енгельгардтом у 1966 році.

У 1958 році Френсіс Крік сформулював т.зв. центральною догмою молекулярної біології: уявлення про незворотність потоку генетичної інформаціївід ДНК через РНК до білків за схемою ДНК→ДНК (реплікація, створення копії ДНК), ДНК→РНК (транскрипція, копіювання генів), РНК→ білок (трансляція, декодування інформації про структуру білків). Ця догма в 1970 році була дещо поправлена ​​з урахуванням накопичених знань, оскільки було відкрито явище зворотної транскрипції незалежно Ховардом Теміном і Девідом Балтімором: був виявлений фермент - ревертаза, що відповідає за здійснення зворотної транскрипції - утворення дволанцюгової ДНК на матриці одноланцюгової РНК вірусів. Слід зазначити, що сувора необхідність потоку генетичної інформації від нуклеїнових кислот до білків досі залишається основою молекулярної біології.

У 1957 році Олександр Сергійович Спірін разом з Андрієм Миколайовичем Білозерським показали, що, при істотних відмінностях у нуклеотидному складі ДНК із різних організмів, склад сумарних РНК подібний. На підставі цих даних вони дійшли сенсаційного висновку про те, що сумарна РНК клітини не може виступати як переносник генетичної інформації від ДНК до білків, оскільки не відповідає їй за своїм складом. Разом з тим вони помітили, що існує мінорна фракція РНК, яка повністю відповідає своєму нуклеотидному складу ДНК і яка може бути істинним переносником генетичної інформації від ДНК до білків. В результаті вони передбачили існування відносно невеликих молекул РНК, які є за будовою аналогами окремих ділянок ДНК і виконують роль посередників при передачі генетичної інформації, що міститься в ДНК, рибосому, де з використанням цієї інформації здійснюється синтез білкових молекул. У 1961 році (С. Бреннер, Ф. Жакоб, М. Месельсон з одного боку і Ф. Гро, Франсуа Жакоб та Жак Моно першими отримали досвідчене підтвердженняіснування таких молекул – інформаційної (матричної) РНК. Тоді ж вони розробили концепцію та модель функціональної одиниці ДНК – оперону, яка дозволила пояснити, як саме здійснюється регуляція експресії генів у прокаріотів. Дослідження механізмів біосинтезу білка та принципів структурної організації та роботи молекулярних машин – рибосом – дозволило сформулювати постулат, що описує рух генетичної інформації, званий центральною догмою молекулярної біології: ДНК – іРНК – білок.

У 1961 році і протягом наступних кількох років Хайнріхом Маттеєм і Маршаллом Ніренбергом, а потім Харом Кораною і Робертом Холлі були проведені кілька робіт з розшифрування генетичного коду, в результаті яких була встановлена ​​безпосередня взаємозв'язок між структурою ДНК і білками, що синтезуються, і визначена послідовність набір амінокислот у білку. Також було отримано дані про універсальність генетичного коду. Відкриття було відзначено нобелівською премією 1968 року.

Для розвитку сучасних уявленьпро функції РНК вирішальним було відкриття РНК, що не кодують, зроблене за результатами робіт Олександра Сергійовича Спіріна спільно з Андрієм Миколайовичем Білозерським 1958 року, Чарльзом Бреннером із співавторами і Солом Шпігельманом 1961 року. Цей вид РНК становлять основну частину клітинних РНК. До некодуючих насамперед відносяться рибосомні РНК.

Серйозний розвиток отримали способи культивування та гібридизації тварин клітин. У 1963 році Франсуа Жакобом і Сіднеєма Бреннером були сформульовані уявлення про реплікона - послідовність генів, що невід'ємно реплікуються, що пояснює важливі аспектирегуляції реплікації генів

У 1967 році в лабораторії А. С. Спіріна було вперше продемонстровано, що форма компактно згорнутої РНК визначає морфологію рибосомної частки.

1968 року було зроблено значне фундаментальне відкриття. Оказаки, виявивши фрагменти ДНК ланцюга, що відстає при дослідженні процесу реплікації, названі на честь її фрагментами Оказаки, уточнила механізм реплікації ДНК.

У 1970 році незалежно Ховардом Теміном і Девідом Балтімором було зроблено значне відкриття: був виявлений фермент - ревертаза, що відповідає за здійснення зворотної транскрипції - утворення дволанцюжкової ДНК на матриці одноланцюгової РНК, що відбувається у онкогенних вірусів, що містять РНК.

Ще одним важливим досягненнямМолекулярної біології стало пояснення механізму мутацій на молекулярному рівні. В результаті серії досліджень було встановлено основні типи мутацій: дуплікації, інверсії, делеції, транслокації та транспозиції. Це дало змогу розглядати еволюційні зміниз погляду генних процесів, дозволило розробити теорію молекулярного годинника, яка застосовується у філогенії.

На початку 1970-х були сформульовані основні принципи функціонування нуклеїнових кислот і білків у живому організмі. Було встановлено, що білки та нуклеїнові кислотив організмі синтезуються за матричним механізмом, молекула-матриця несе у собі зашифровану інформацію про послідовність амінокислот (у білку) або нуклеотидів (у нуклеїновій кислоті). При реплікації (подвоєння ДНК) або транскрипції (синтезі іРНК) такою матрицею служить ДНК, при трансляції (синтезі білка) або зворотній транскрипції – іРНК.

Таким чином, були створені теоретичні передумови для розвитку прикладних напрямів молекулярної біології, зокрема генетичної інженерії. У 1972 році Пол Берг, Герберт Боєр та Стенлі Коен розробили технологію молекулярного клонування. Тоді ними вперше було отримано у пробірці рекомбінантну ДНК. Ці визначні експерименти заклали основи генетичної інженерії, а цей рік вважається датою народження цього наукового спрямування.

У 1977 році Фредерік Сенгер, і незалежно Аллан Максам та Уолтер Гілберт розробили різні методивизначення первинної структури (секвенування) ДНК Метод Сенгер, так званий метод обриву ланцюга, є основою сучасного методу секвенування. Принцип секвенування заснований на використанні мічених основ, що виступають як термінатори циклічної реакції секвенування. Цей метод набув широкого поширення завдяки можливості швидко проводити аналіз.

1976 р. – Фредерік. Сенгер розшифрував нуклеотидну послідовність ДНК фага φΧ174 завдовжки 5375 нуклеотидних пар.

1981 - серповидноклітинна анемія стає першою генетичною хворобою, що діагностується за допомогою аналізу ДНК.

1982-1983 відкриття каталітичної функції РНК в американських лабораторіях Т. Чека і С. Олтмана змінило уявлення про виняткову роль білків. За аналогією з каталітичними білками – ензимами, каталітичні РНК були названі рибозимами.

1987 Кері Мюллез відкрив полімеразну ланцюгову реакцію, завдяки якій можливо штучно значно збільшити кількість молекул ДНК в розчині для подальшої роботи. На сьогоднішній день це один із найбільш важливих методів молекулярної біології, що застосовується при дослідженні спадкових та вірусних захворювань, при вивченні генів та при генетичному встановленні особистості та встановленні спорідненості тощо.

У 1990 році одночасно трьома групами вчених був опублікований метод, що дозволяв швидко отримувати в лабораторії синтетичні функціонально активні РНК (штучні рибозими або молекули, що взаємодіють із різними лігандами – аптамери). Цей метод отримав назву "еволюція в пробірці". А невдовзі після цього, 1991-1993 року в лабораторії А.Б. Четверина була експериментально показана можливість існування, зростання та ампліфікації молекул РНК у формі колоній на твердих середовищах.

У 1998 році практично одночасно Крейг Мелло і Ендрю Фаєр описали механізм, що спостерігався раніше при генних експериментах з бактеріями і квітами механізм РНК-інтерференції, при якому невелика дволанцюжкова молекула РНК призводить до специфічного придушення експресії гена

Відкриття механізму РНК-інтерференції має дуже важливе практичного значення для сучасної молекулярної біології. Це широко використовується в наукових експериментах як інструмент для «вимикання», тобто придушення експресії окремих генів. Особливий інтерес викликаний тим, що цей спосіб дозволяє здійснювати оборотне (тимчасове) придушення активності генів, що вивчаються. Ведуться дослідження можливості застосування цього явища для лікування вірусних, пухлинних, дегенеративних та метаболічних захворювань. Слід зазначити, що у 2002 року було відкрито мутанти віруси поліомієліту, здатні уникати РНК-интерференции, тому потрібно ще копітка робота з розробки справді ефективних методів лікування з урахуванням цього явища.

У 1999-2001 роках кількома групами дослідників визначено з роздільною здатністю від 5,5 до 2,4 ангстрем структуру бактеріальної рибосоми.

Предмет

Досягнення молекулярної біології у пізнанні живої природи важко переоцінити. Великих успіхів вдалося досягти завдяки вдалій концепції досліджень: складні біологічні процесирозглядаються з позиції окремих молекулярних системщо дозволяє застосовувати точні фізико-хімічні методи дослідження. Це також залучило в цю галузь науки багато великих умів із суміжних напрямів: хімії, фізики, цитології, вірусології, що також благотворно вплинуло на масштаби та швидкість розвитку наукових знаньв цій області. Такі значні відкриття, як визначення структури ДНК, розшифровка генетичного коду, штучна спрямована модифікація геному, дозволили значно глибше зрозуміти специфіку процесів розвитку організмів та успішно вирішувати численні найважливіші фундаментальні та прикладні наукові, медичні та соціальні завдання, які ще недавно вважалися нерозв'язними.

Предметом вивчення молекулярної біології є в основному білки, нуклеїнові кислоти та молекулярні комплекси ( молекулярні машини) на їх основі та процеси, в яких вони беруть участь.

Нуклеїнові кислоти є лінійними полімерами, що складаються з нуклеотидних ланок (з'єднань п'ятичленного цукру з фосфатною групою при п'ятому атомі циклу і однієї з чотирьох азотистих основ), з'єднаних між собою складноефірним зв'язком фосфатних груп. Таким чином, нуклеїнова кислота - це пентозофосфатний полімер з азотистими основами як бічні замісники. Хімічний складланцюжка РНК відрізняється від ДНК тим, що перша складається з п'ятичленного циклу вуглеводу рибози, тоді як друга - дегідрокслільованого похідного рибози - дезоксирибози. При цьому просторово ці молекули різняться кардинально, оскільки РНК - це гнучка одноланцюжкова молекула, тоді як ДНК - це дволанцюжкова молекула.

Білки - це лінійні полімери, що є ланцюжками альфа-амінокислот, з'єднаних між собою пептидним зв'язком, звідки їхня друга назва - поліпептиди. До складу природних білків входить безліч різних амінокислотних ланок - у людини до 20 - що визначає широке розмаїття функціональних властивостей цих молекул. Ті чи інші білки беруть участь майже в кожному процесі в організмі та виконують безліч завдань: відіграють роль клітинного будівельного матеріалу, забезпечують транспорт речовин та іонів, каталізують хімічні реакції, - цей список дуже довгий. Білки утворюють стійкі молекулярні конформації різного рівня організації (вторинні та третинні структури) та молекулярні комплекси, що ще більше розширює їх функціонал. Ці молекули можуть мати високу специфічність до виконання будь-яких завдань завдяки утворенню складної просторової глобулярної структури. Велика різноманітність білків забезпечує постійний інтерес вчених до цього виду молекул.

Сучасні уявлення про предмет молекулярної біології засновані на узагальненні, висунутому вперше в 1958 Френсісом Криком як центральна догма молекулярної біології. Суть її полягала у твердженні, що генетична інформація у живих організмах проходить суворо певні етапи реалізації: копіювання з ДНК у ДНК вході успадкування, із ДНК у РНК, та був з РНК у білок, причому зворотний перехід не здійснимо. Це твердження було справедливе лише від частини, тому згодом центральна догма була виправлена ​​з огляду на нові дані, що відкрилися.

на Наразівідомо кілька шляхів реалізації генетичного матеріалу, що представляють різні послідовності здійснення трьох видівіснування генетичної інформації: ДНК, РНК та білок. У дев'ятій можливих шляхахреалізації виділяють три групи: це три загальні перетворення (general), що здійснюються в нормі в більшості живих організмів; три особливі перетворення (special), що здійснюються в деяких вірусах або в особливих лабораторних умовах; три невідомі перетворення (unknown), здійснення яких, як вважається, неможливе.

До загальних перетворень відносяться наступні шляхиреалізації генетичного коду: ДНК-ДНК (реплікація), ДНК-РНК (транскрипція), РНК-білок (трансляція).

Для здійснення передачі спадкових ознакбатькам необхідно передати нащадкам повноцінну молекулу ДНК. Процес, завдяки якому з урахуванням вихідної ДНК то, можливо синтезована її точна копія, отже, може бути переданий генетичний матеріал, називається реплікацією. Він здійснюється спеціальними білками, які розплутують молекулу (випрямляють її ділянку), розплітають подвійну спіраль і з допомогою ДНК-полимеразы створюють точну копію вихідної молекули ДНК.

Для забезпечення життєдіяльності клітини їй необхідно постійно звертатися до генетичного коду, закладеного у подвійній спіралі ДНК. Однак ця молекула занадто велика і неповоротка для застосування її як безпосереднього джерелагенетичного матеріалу для безперервного синтезу білка Тому в ході реалізації інформації, закладеної в ДНК, є посередницька стадія: синтез іРНК, що є невеликою одноланцюжковою молекулою, комплементарною певному відрізку ДНК, що кодує деякий білок. Процес транскрипції забезпечується РНК-полімеразою та факторами транскрипції. Отримана молекула може бути легко доставлена ​​у відділ клітини, відповідальний за синтез білка - рибосому.

Після потрапляння та РНК у рибосому настає заключна стадіяреалізації генетичної інформації При цьому рибосома зчитує з іРНК генетичний код триплетами, що називаються кодонами і синтезує на основі інформації, що отримується, відповідний білок.

У результаті спеціальних перетворень генетичний код реалізується за схемою РНК→РНК (реплікація), РНК→ДНК (зворотна транскрипція), ДНК→белок (пряма трансляція). Реплікація такого виду реалізується у багатьох вірусах, де здійснюється ферментом РНК-залежної РНК-полимеразой. Аналогічні ферменти знаходяться і в клітинах еукаріотів, де вони пов'язані з процесом РНК-глушення (silencing). Зворотна транскрипція виявлена ​​в ретровірусах, де вона здійснюється під дією ферменту зворотної транскриптази, а також в деяких випадках в клітинах еукаріотів, наприклад, при теломерном синтезі. Пряма трансляція здійснюється лише у штучних умовах в ізольованій системі поза клітиною.

Будь-який із трьох можливих переходів генетичної інформації з білка в білок, РНК чи ДНК вважається неможливим. Випадок впливу пріонів на білки, в результаті якого утворюється аналогічний пріон, умовно можна було б віднести до реалізації генетичної інформації білок→білок. Тим не менш, формально він таким не є, оскільки не торкається амінокислотної послідовності в білку.

Цікавою є історія виникнення терміна «центральна догма». Оскільки слово догма в загальному випадкуозначає твердження, яке не підлягає сумніву, а саме слово має явний релігійний підтекст, вибір його як опис наукового фактуне зовсім правомірний. За визнанням самого Френсіса Крика, то була його помилка. Він хотів надати що висувається теорії більшої значимості, виділити її і натомість інших теорій і гіпотез; навіщо вирішив використати це величне, з його уявленню, слово, не розуміючи його істинного сенсу. Назва ця, однак, прижилася.

Молекулярна біологія сьогодні

Бурхливий розвиток молекулярної біології, постійний інтерес до досягнень у цій галузі з боку суспільства та об'єктивна важливість досліджень призвели до виникнення великої кількості великих науково-дослідних центрів молекулярної біології у всьому світі. Серед найбільших слід згадати такі: лабораторія молекулярної біології у Кембриджі, Королівський інститут у Лондоні – у Великій Британії; інститути молекулярної біології у Парижі, Марселі та Страсбурзі, Пастерівський інститут – у Франції; відділи молекулярної біології в Гарвардському університетіі Массачусетському технологічному інституті, університеті в Берклі, Каліфорнійському технологічному інституті, в Рокфеллерівському університеті, в інституті охорони здоров'я в Бетесді - в США; інститути Макса Планка, університети в Геттінгені та Мюнхені, Центральний інститут молекулярної біології в Берліні, інститути в Єні та Халлі – у Німеччині; Каролінський інститут у Стокгольмі у Швеції.

У Росії її провідними центрами у цій галузі є Інститут молекулярної біології ім. В.А.Енгельгардта РАН, Інститут молекулярної генетики РАН, Інститут біології гена РАН, Інститут фізико-хімічної біології ім. А. Н. Білозерського МДУ ім. М.В.Ломоносова, Інститут біохімії ім. А.Н.Баха РАН та Інститут білка РАН у Пущині.

Сьогодні область інтересів молекулярних біологів охоплює широкий спектр фундаментальних наукових питань. Як і раніше провідну роль займає вивчення структури нуклеїнових кислот та біосинтезу білка, дослідження будови та функцій різних внутрішньоклітинних структур, та клітинних поверхонь. Також важливими напрямами досліджень є вивчення механізмів рецепції та передачі сигналів, молекулярних механізмів транспорту сполук усередині клітини а також з клітини зовнішнє середовищеі назад. Серед основних напрямів наукового пошуку в галузі прикладної молекулярної біології однією з пріоритетних є проблема виникнення та розвитку пухлин. Також дуже важливим напрямом, вивченням якого займається розділ молекулярної біології - молекулярна генетика, є вивчення молекулярних основ виникнення спадкових захворювань, та вірусних захворювань, наприклад, СНІДу, а також розробка способів їх попередження та, можливо, лікування генетично. Широке застосування знайшли відкриття та розробки молекулярних біологів у судовій медицині. Справжня революція в галузі ідентифікації особистості була зроблена в 80-х роках вченими з Росії, США та Великобританії завдяки розробці та впровадженню у повсякденну практику методу «геномної дактилоскопії» - встановлення особистості ДНК. Дослідження в цій галузі не припиняються і досі, сучасні методидозволяють встановлювати особистість із ймовірністю помилки одна мільярдна відсотка. Вже зараз триває активна розробка проекту генетичного паспорта, що, як передбачається, дозволить значно знизити рівень злочинності.

Методологія

Сьогодні молекулярна біологія має у своєму розпорядженні великий арсенал методів, що дозволяють вирішувати найпередовіші і найскладніші завдання, що стоять перед вченими.

Одним із найпоширеніших методів у молекулярній біології є гель-електрофорез, який вирішує завдання поділу суміші макромолекул за розміром або зарядом. Майже завжди після поділу макромолекул у гелі застосовується блоттінг, метод, що дозволяє переносити макромолекули з гелю (сорбувати) на поверхню мембрани для зручності подальшої роботи з ними, зокрема гібридизації. Гібридизація - формування гібридної ДНК з двох ланцюгів, що мають різну природу, - метод, що відіграє важливу роль у фундаментальних дослідженнях. Він застосовується для визначення комплементарнихвідрізків у різних ДНК (ДНК різних видів), з його допомогою відбувається пошук нових генів, з його допомогою було відкрито РНК інтерференцію, яке принцип ліг в основу геномної дактилоскопії.

Велику роль у сучасній практицімолекулярно-біологічних досліджень грає метод секвенування - визначення послідовності нуклеотидів у нуклеїнових кислотах та амінокислот у білках.

Сучасну молекулярну біологію неможливо уявити без методу полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР). Завдяки цьому методу здійснюється збільшення кількості (ампліфікація) копій деякої послідовності ДНК, щоб дозволяє отримати з однієї молекули достатня кількістьречовини для подальшої роботи з ним Аналогічний результат досягається технологією молекулярного клонування, в якій нуклеотидна послідовність впроваджується в ДНК бактерії (живих систем), після чого розмноження бактерій призводить до необхідного результату. Цей підхід технічно значно складніший, проте дозволяє одночасно отримувати результат експресії нуклеотидної послідовності, що досліджується.

Також у молекулярно-біологічних дослідженнях широко застосовуються методи ультрацентрифугування (для поділу макромолекул. великих кількостей), клітин, органел), методи електронної та флуоресцентної мікроскопії, спектрофотометричні методи, рентгеноструктурний аналіз, авторадіографія, тощо.

Завдяки технічного прогресуі науковим дослідженнямв галузі хімії, фізики, біології та інформатики сучасне обладнаннядозволяє виділяти, вивчати та змінювати окремі гени та процеси, до яких вони залучені.

МОЛЕКУЛЯРНА БІОЛОГІЯ МОЛЕКУЛЯРНА БІОЛОГІЯ

вивчає осн. властивості та прояви життя на молекулярному рівні. Найважливішими напрямками М. б. є дослідження структурно-функціональної організації генетичного апарату клітин та механізму реалізації спадкової інформації (молекулярна генетика), дослідження мовляв. механізмів взаємодії вірусів з клітинами (молекулярна вірусологія); вивчення закономірностей імунних реакцій організму (молекулярна імунологія); дослідження появи різноякісності клітин у ході індивідуального розвиткуорганізмів та спеціалізації клітин (М. б. розвитку) і т. д. М. б. виділилася з біохімії та сформувалася як самостійна наука у 50-х роках. Народження М. б. часто відносять до 1953, коли була опублікована робота Дж. Вотсона і Ф. Крику про просторову структуру молекули ДНК (т.з. подвійної спіралі), причому біол. функція цієї молекули була пов'язана з її хіміч. будовою (ще в 1944 О. Ейвері з співр. встановив, що ДНК є носієм спадщин, інформації). У становленні М. б. зіграли велику рольідеї та методи класичної генетики, мікробіології, вірусології, використання досягнень точних наук – фізики, хімії, математики, кристалографії, особливо рентгено-структурний аналіз). основ. об'єктами дослідження в М. б. є віруси, у т. ч. бактеріофаги, клітини та субклітинні структури (ядра, мітохондрії, рибосоми, хромосоми, клітинні мембрани), а також макромолекули (білки, нуклеїнові к-ти). Наиб, великі досягнення М. б.- розшифровка структури деяких білків і встановлення зв'язку між їх структурою і функцією (М. Перуц, Дж. Кендрю, Ф. Сенгер, К. Анфінсен та ін), визначення структури і механізму біол. функції нуклеїнових к-ті рибосом (Дж. Вотсон, ф. Крик, Р. Холлі та ін), розшифровка генетич. коду (М. Ніренберг, С. Очоа), відкриття зворотної транскрипції (X. Темін, Д. Балтімор), механізму осн. етапів біосинтезу білкової молекули (Ф. Крик, Ф. Жакоб, Ж. Mono) та нуклеїнових к-т (А. Корнберг, С. Очоа), встановлення структури вірусів та механізмів їх реплікації, розробка методів генетичної інженерії (П. Берг, В Арбер, Г. О. Сміт, Д. Натане), синтез гена (X. Корану) та ін Рад. вченим належить формулювання принципу матричного синтезу біополімерів (Н. К. Кольцов), формування основ суч. біоенергетики та мехапохімії (В. А. Енгельгардт), доказ існування ДНК у вищих рослин (Н. А. Білозерський), створення вірусогенетич. теорії виникнення раку (Л. А. Зільбер), встановлення послідовності нуклеотидів у транспортній РНК (А. А. Баєв), відкриття та вивчення інформосом (А. С. Спірін) та ін. М. б. має важливе практичне значення у розвитку с. х-ва (спрямоване та контрольоване зміна спадкового апарату тварин і рослин для отримання високопродуктивних порід та сортів), мікробіологічної промисловості (бактеріальний синтез біологічно активних поліпептидів та білків, амінокислот та ін) та як теоретич. основа разл. розділів медицини (вірусологія, імунологія та ін). Перед М. б. стоять завдання вирішення проблем мовляв. основ злоякісного зростання, попередження спадкових захворювань, з'ясування молекулярних основ каталізу, дії гормонів, токсичність. та лікарських речовин, пізнання механізмів пам'яті, природи нервових процесів. Велике значення набуває розвитку генної інженерії, що дозволяє цілеспрямовано оперувати генетич. апаратом тваринних організмів. М. б. разом з біохімією, біофізикою, біоорганічною хімією часто поєднують в один загальний напрямок - фізико-хімічну біологію.

.(Джерело: «Біологічний енциклопедичний словник.» Гол. ред. М. С. Гіляров; Редкол.: А. А. Бабаєв, Г. Г. Вінберг, Г. А. Заварзін та ін - 2-ге вид., виправл. - М: Рад. Енциклопедія, 1986.)

Розділ біології, що вивчає структури та процеси, властиві живим організмам, на рівні молекул. Молекулярна біологія прагне пояснити найважливіші явища життєдіяльності (спадковість, мінливість, зростання, розвиток, рух, обмін речовин та енергії, чутливість, імунітет та ін.) будовою, властивостями та взаємодією організмів, що входять до складу хімічних речовин. У кожному організмі у кожний момент його існування проходить величезна кількість біохімічних реакцій, в яких беруть участь молекули великі та малі, прості та складні, органічні та неорганічні. Всі ці реакції суворо упорядковані і, залежно від умов та потреб організму, піддаються налаштуванню та регулюванню. Вирішальна роль організації цих процесів належить двом класам великих молекул – білкамі нуклеїновим кислотам. Ці біополімери і є головним об'єктом дослідження в молекулярній біології.
З самого початку молекулярна біологія розвивалася як наукова область, споріднена насамперед біохімії та біофізиці, а також генетиці, мікробіології, вірусології. У 30-40-ті роки. 20 ст. для встановлення просторової структуринайважливіших білків стали застосовувати рентгеноструктурний аналіз, який зіграв згодом вирішальну роль й у встановленні будови ДНК. Впровадження у роки у біологію методів та ідей фізики і хімії заклало основи у розвиток «молекулярного» напрями. Багато в чому його майбутні успіхи визначив інтерес фізиків та хіміків до проблеми спадковості. У 1944 р. вийшла книга одного із творців квантової механіки Е. Шредінгера «Що таке життя? З погляду фізика», що містила короткий викладоснов генетики Багатьма представниками точних наук цю роботу сприйняли як заклик зосередити зусилля на вирішенні загадки «речовини спадковості».
Через 9 років Дж. Вотсон та Ф. Крик вирішили це завдання. На час виходу їх статті (квітень 1953 р.), у якій пропонувалася модель молекули ДНК (т.зв. подвійна спіраль), прийнято відносити народження молекулярної біології. Модель Вотсона-Кріка яскраво виражала головну спрямованістьнової науки: біологічні функції макромолекули можна пояснити її структурою (див. Дезоксирибонуклеїнові кислоти). При цьому молекулярний рівень (дволанцюгові ДНК) логічно пов'язувався з субклітинним (реплікація). хромосом), клітинним ( мітоз, мейоз) та організмовим (спадкування ознак).
Близький підхід зустрічався й у ранніх роботах. Ще 1927 р. Н.К. Кільціввисловив гіпотезу про «спадкових молекулах», здатних відтворюватися шляхом матричного синтезу, а В.А. Енгельгардту в 1939 р. вдалося пов'язати будову м'язових білків зі своїми роллю в м'язовому скороченні. Проте лише після «подвійної спіралі» почався бурхливий розвиток молекулярної біології, що стала лідером природознавства. Окрім численних конкретних досягнень (розшифровка генетичного коду, розкриття механізмів біосинтезу білка, просторової структури ферментів та інших білків, будови та ролі в клітинних процесах біологічних мембрані т.д.), молекулярна біологія виявила деякі загальні принципи, на основі яких здійснюються різні біологічні процеси. Так, комплементарність взаємодіючих молекул (їх взаємодоповнюваність, взаємна відповідність як «ключа та замку»), що призводить до утворення нековалентних хімічних зв'язківміж ними, лежить в основі процесів, що вимагають біологічної специфічності (виборчості, «впізнавання»), починаючи від синтезу ДНК і білків і закінчуючи утворенням комплексів між ферментом та субстратом, антитілом та антигеном, самозбиранням вірусних частинок та цитоскелета. Так само принцип матричного синтезу використовується клітинами не одноразово, а на різних етапахреалізації генетичної інформації.
У квітні 2003 р. вченими всього світу відзначався піввіковий ювілей «подвійної спіралі» та молекулярної біології. У нашій країні фундамент у розвиток цього напрями закладено працями академіків В.А. Енгельгардта (1894-1984), О.М. Білозерського (1905-1972), А.А. Баєва (1903/04-1994).

.(Джерело: «Біологія. Сучасна ілюстрована енциклопедія.» Гол. ред. А. П. Горкін; М.: Росмен, 2006.)

Дивитись що таке "МОЛЕКУЛЯРНА БІОЛОГІЯ" в інших словниках:

Досліджує основні властивостіта прояви життя на молекулярному рівні. З'ясовує, яким чином і якою мірою зростання та розвиток організмів, зберігання та передача спадкової інформації, перетворення енергії в живих клітинах та ін. Великий Енциклопедичний словник

Сучасна енциклопедія

МОЛЕКУЛЯРНА БІОЛОГІЯ, біологічне вивченнябудови та функціонування МОЛЕКУЛ, з яких складаються живі організми. До основних сфер вивчення відносяться фізичні та Хімічні властивостібілків і нуклеїнових кислот, таких як ДНК. Див. також… … Науково-технічний енциклопедичний словник

Розділ біол., який досліджує основні властивості та прояви життя на молекулярному рівні. З'ясовує, яким чином і якою мірою зростання та розвиток організмів, зберігання та передача спадкової інформації, перетворення енергії в живих клітинах і… Словник мікробіології

молекулярна біологія- - Тематики біотехнології EN molecular biology ... Довідник технічного перекладача

Молекулярна біологія- МОЛЕКУЛЯРНА БІОЛОГІЯ, досліджує основні властивості та прояви життя на молекулярному рівні. З'ясовує, яким чином і якою мірою зростання та розвиток організмів, зберігання та передача спадкової інформації, перетворення енергії в живих клітинах і… Ілюстрований енциклопедичний словник

Цей термін має й інші значення, див. Молекулярна біологія (журнал). Молекулярна біологія біологічних наук, що вивчають механізми зберігання, передачі та реалізації генетичної інформації, будову та функції… … Вікіпедія

Наука, що ставить своїм завданням пізнання природи явищ життєдіяльності шляхом вивчення біологічних об'єктів і систем на рівні, що наближається до молекулярного, а в ряді випадків і досягає цієї межі. Кінцевою метою при цьому… Велика Радянська Енциклопедія

Вивчає явища життя на рівні макромолекул (гл. обр. білків та нуклеїнових до т) у безклітинних структурах (рибосоми та ін), у вірусах, а також у клітинах. Мета М. б. встановлення ролі та механізму функціонування цих макромолекул на основі… … Хімічна енциклопедія

Досліджує основні властивості та прояви життя на молекулярному рівні. З'ясовує, яким чином і якою мірою зростання та розвиток організмів, зберігання та передача спадкової інформації, перетворення енергії в живих клітинах та інші явища. Енциклопедичний словник

МОЛЕКУЛЯРНА БІОЛОГІЯпізньолат. molecula, зменшувальне від лат. moles маса; біологія) - медико-біологічна наука, що вивчає явища життя на рівні біологічних макромолекул - білків та нуклеїнових кислот, таких простих систем, як безклітинні структури, віруси і як межа - на рівні клітини. Більша частинатаких об'єктів є неживою чи наділеною елементарними проявами життя. Положення М. б. в системі біол, наук визначається уявленнями про структурні рівні живої матерії, тобто еволюційно сформовані форми життя, що починаються з пребіотичних ступенів і закінчуються складними системами: малі органічні молекули - макромолекули - клітина і субклітинні структури - організм і т. д., відповідно до яких будуються і рівні пізнання. Історично М. би. сформувалася в результаті дослідження біологічних макромолекул, через що М. б. сприймається як розділ біохімії (див.). М. б. є разом з тим прикордонною наукою, що виникла на стику біохімії, біофізики, органічної хімії, цитології та генетики. Ідея М. б. полягає у розкритті елементарних механізмів основних процесів життєдіяльності – спадковості (див.), мінливості (див.), Руху та ін. – через дослідження біол, макромолекул. Молекулярно-біол. уявлення знайшли благодатний ґрунтособливо в генетиці - виникла молекулярна генетика (див.), І саме тут були досягнуті результати, які сприяли розвитку М. б. та визнання її принципів. Уявлення М. б. мають евристичну (пізнавальну) цінність, тому що на всіх рівнях розвитку живої матерії існують і діють біол, макромолекули – білки (див.) та нуклеїнові кислоти (див.). З цієї причини межі М. б. важко визначні: вона виявляється всепроникною наукою.

Сама назва "молекулярна біологія" належить англ. кристалограф Астбері (W. Т. Astbury). Формальною датою виникнення М. б. вважають 1953 р., коли Дж. Вотсон і Ф. Крик встановили структуру ДНК і висловили припущення, що підтвердилося пізніше, про механізм її реплікації, що лежить в основі спадковості. Але принаймні з 1944 р., починаючи з робіт Ейвері (О. Th. Avery), накопичувалися факти, що вказували на генетичну роль ДНК; Н. К. Кольцов висловив ідею про матричний синтез у вельми ясній формі ще 1928 р.; Вивчення молекулярних основ м'язового скорочення почалося з робіт В. А. Енгельгардта та М. Н. Любимової, опублікованих у 1939-1942 р.р. М. б. розвивалася також у сфері еволюційного вчення та систематики. У СРСР ініціатором вивчення нуклеїнових к-т та досліджень з молекулярних основ еволюції був А. Н. Білозерський.

Відмінна риса М. б. полягає у характері спостережень, у її методичних прийомахта побудову експерименту. М. б. змусила біологів по-новому подивитись матеріальну основу життєдіяльності. Для молекулярно-біол. Досліджень характерне зіставлення біол, функцій з хім. та фіз. характеристиками (властивостями) біополімерів і особливо з їхньою просторовою будовою.

Для розуміння закономірностей будови нуклеїнових к-т та їх поведінки у клітині найважливіше значеннямає принцип комплементарності основ у двотяжових структурах нуклеїнових к-т, встановлений у 1953 р. Дж. Уотсоном і Ф. Криком, Визнання значення просторових відносин знайшло своє вираження в уявленні про комплементарність поверхонь макромолекул та молекулярних комплексів, що становить необхідна умовапрояви слабких сил, що діють лише на коротких дистанціях і сприяють створенню морфолу, різноманітності біол. структур, їх функціональної рухливості Ці слабкі силиберуть участь в утворенні комплексів типу фермент - субстрат, антиген - антитіло, гормон - рецептор і т. п., в явищах самоскладання біол, структур, напр, рибосом, в освіті пар азотистих основ у молекулах нуклеїнових к-т і тому подібних процесах.

М. б. звернула увагу біологів на прості об'єкти, що стоять біля кордонів життя, ввела в арсенал біол, досліджень ідеї та точні методи хімії та фізики. Мутаційний процес отримав тлумачення на молекулярному рівні як випадання, вставка та переміщення відрізків ДНК, заміна пари азотистих основ у функціонально значущих відрізках геному (див. Мутація). Явлення мутагенезу (див.) були, тобто переведені на хім. мова. Завдяки методам М. б. були розкриті молекулярні основитаких генетичних процесіву прокаріотів, як рекомбінація (див.), трансдукції (див.), трансформація (див.), трансфекція, сексдукція. Досягнуто значних успіхів у вивченні будови хроматину та хромосом еукаріотів; удосконалення методів культивування та гібридизації тварин клітин створило можливість розвитку генетики соматичних клітин (див.). Регуляція реплікації ДНК знайшла своє вираження уявленні про реплікона Ф. Жакоба і Бреннера (S. Brenner).

В області біосинтезу білка було встановлено так зв. центральний постулат, що характеризує такий рух генетичної інформації: ДНК -> інформаційна РНК -> білок. Згідно з цим постулатом, білок є свого роду інформаційним клапаном, що перешкоджає поверненню інформації на рівень РНК та ДНК. У процесі розвитку М. б. в 1970 р. Теміном (H. Temin) і Балтімором (D. Baltimore) було відкрито явище зворотної транскрипції (у природі синтез ДНК відбувається у онкогенних РНК-вірусів за допомогою спеціального ферменту - зворотної транскриптази). Синтези білків та нуклеїнових к-т відбуваються за типом матричних синтезів, Для їх протікання необхідна матриця (шаблон) - вихідна полімерна молекула, яка зумовлює послідовність нуклеотидів (амінокислот) в синтезованої копії. Такими матрицями при реплікації та транскрипції є ДНК та при трансляції - інформаційна РНК. Генетичний код (див.) формулює спосіб «запису» спадкової інформації в інформаційній РНК, іншими словами, він узгодить послідовність нуклеотидів у нуклеїнових к-тах та амінокислот у білках. З біосинтезом білка пов'язана транскрипція - синтез інформаційних РНК на матриці ДНК, що каталізується РНК-полімераз; трансляція - синтез білка на пов'язаної з рибосомою інформаційної РНК, що протікає за дуже складним механізмом, в якому беруть участь десятки допоміжних білків і транспортні РНК(Див. Рибосоми). Регуляція білкового синтезу найбільш вивчена на рівні транскрипції і сформульована в поданні Ф. Жакоба і Моно (J. Monod) про оперон, білки-репресори, алостеричний ефект, позитивну і негативну регуляцію. Різнорідним за своїм змістом та ще менш завершеним, ніж попередні, розділом М. б. є цілий рядпроблем фундаментального та прикладного характеру. До них відноситься репарація пошкоджень геному, завданих короткохвильовою радіацією, мутагенами та іншими впливами. Велику самостійну область становлять дослідження механізму дії ферментів, засновані на уявленнях про тривимірну структуру білків та роль слабких хім. взаємодій. М. б. з'ясувала багато деталей будови та розвитку вірусів, особливо бактеріофагів. Вивчення гемоглобінів в осіб, які страждають на серповидно-клітинну анемію (див.) та інші гемоглобінопатії (див.), започаткувало вивчення структурної основи «молекулярних хвороб», вроджених «помилок» метаболізму (див. Спадкові хвороби). Найпізніша гілка М. б. - генна інженерія (див.) - Розробляє методи конструювання спадкових структуру вигляді молекул рекомбінантної ДНК.

У молекулярно-біол. дослідах знаходять застосування різні способи хроматографії (див.) та ультрацентрифугування (див.), рентгеноструктурний аналіз (див.), електронна мікроскопія (див.), молекулярна спектроскопія (електронний парамагнітний та ядерний магнітний резонанс). Розпочато використання синхротронного (магнітно-гальмового) випромінювання, дифракції нейтронів, мессбауерівської спектроскопії, лазерної техніки. В експериментах широко застосовуються модельні системи, одержання мутацій. Використання радіоактивних і (щонайменше) важких ізотопів становить М. б. звичайний аналітичний метод, як і застосування математичних методів і ЕОМ. Якщо раніше молекулярні біологи орієнтувалися гол. обр. на фіз. методи, створені на дослідження полімерів небиол. походження, то зараз спостерігається все посилюється тенденція до використання хім. методів.

Для розвитку М. б. в СРСР велике значеннямала постанову ЦК КПРС та Ради Міністрів СРСР «Про заходи щодо прискорення розвитку молекулярної біології та молекулярної генетики та використання їх досягнень у народному господарстві», опубліковане 20 травня 1974 р. Дослідження координуються Міжвідомчою науково-технічною радою з проблем молекулярної біології та молекулярної Ради Міністрів СРСР та АН СРСР, Науковою радою з проблем молекулярної біології АН СРСР, аналогічними порадами АН союзних республікта галузевих академій. Видається журнал «Молекулярна біологія» (з 1967 р.) та реферативний журнал з тією ж назвою. Дослідження з М. б. ведуться в інститутах АН СРСР, АМН СРСР, республіканських академій наук, Головмікробіопрому, у вищих навчальних закладах країни. У соціалістичних країнах працюють багато лабораторій такого профілю. У Європі діють Європейська молекулярно-біологічна організація (ЕМБО), Європейська молекулярно-біологічна лабораторія (ЕМБЛ) у Гейдельберзі, Європейська молекулярно-біологічна конференція (ЕМБК). Працюють великі спеціалізовані лабораторії у США, Франції, Великій Британії, ФРН та інших країнах.

Спеціальні періодичні видання, присвячені проблемам М. б., за кордоном: Journal of Molecular Biology, Nucleic Acids Research, Molecular Biology Reports, Gene.

Огляди за М. б. публікуються в серії "Молекулярна біологія" ВІНІТІ, "Progress in Nucleic Acids Research and Molecular Biology", "Progress in Biophysics and Molecular Biology", "Annual Rewiew of Biochemistry", виданнях "Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Bio".

Бібліографія:Ашмарін І. П. Молекулярна біологія, Л., 1977; Білозерський А. Н. Молекулярна біологія новий щабельпізнання природи, М., 1970; Бреслер С. Е. Молекулярна біологія, Л., 1973; Кільцов Н. К. Спадкові молекули, Бюлл. Моск. про-ва випробувань. природи, отд. біол., т. 70, ст. 4, с. 75, 1965; Жовтень та наука, під ред. А.П. Александрова та ін, с. 393, 417, М., 1977; Северин С. Є. Сучасні проблеми фізико-хімічної біології, у кн.: 250 років Академії наук СРСР, с. 332, М., 1977; Уотсон Дж. Молекулярна біологія: гена, пров. з англ., М., 1978; Енгельгардт Ст А. Молекулярна біологія, в кн.: Розвиток біол, в СРСР, під ред. Б. Є. Биховського, с. 598, М., 1967.