![]() |
|
|
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯМОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ,
изучает явления жизни на уровне макромолекул (главным образом белков и нуклеиновых
кислот) в бесклеточных структурах (рибосомы и др.), в вирусах, а также в клетках.
Цель МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ б.-установление роли и механизма функционирования этих макромолекул
на основе знания их структуры и свойств. Исторически МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯб. сформировалась
в ходе развития направлений биохимии, изучающих биополимеры. В то время
как биохимия исследует главным образом обмен веществ и биоэнергетику, МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯб.
уделяет главное внимание изучению способа хранения наследств. информации, механизма
ее передачи дочерним клеткам и реализации этой информации. МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ6.-пограничная
наука, возникшая на границе биохимии, биоорганической химии, биофизики,
органическое химии, цитологии и генетики. Формальной датой возникновения МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯб. считают
1953, когда Дж. Уотсон и Ф. Крик установили структуру ДНК и высказали подтвердившееся
позже предположение о механизме ее репликации (удвоении), лежащем в основе
наследственности. Таким образом были увязаны функции этого биополимера (тот факт,
что ДНК-фактор наследствен нести,
установлен в 1944 О. Эйвери) с его химический структурой и свойствами. Важное значение
для становления МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ б. как науки имели также работы по изучению мол. основ мышечного
сокращения (В. А. Энгельгардт и МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ Любимова, с 1939). По истокам своего развития
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ б. неразрывно связана с м о л е к у л я р н о й г е н е т и к о й (наука,
изучающая струкислотурно-функцион. организацию генетич. аппарата клеток и механизма
реализации наследств. информации), которая продолжает составлять важную часть
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ б., хотя и сформировалась уже в значительной мере в самостоят. дисциплину. Именно
в этой области были достигнуты результаты, которые способствовали развитию МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯб.
и восприятию ее принципов. Для понимания закономерностей
строения нуклеиновых кислот и их поведения в клетке важнейшее значение имеет принцип
комплементарности пуриновых и пиримидиновых оснований, установленный
в 1953 Уотсоном и Криком. Признание значения пространств. отношений нашло свое
выражение также в представлении о комплементарности поверхностей макромолекул и
мол. комплексов, что является необходимым условием проявления слабых сил - невалентных
взаимодействие (водородные связи, ван-дер-ваальсовы взаимодействие и др.), действующих лишь
на коротких расстояниях и создающих морфологич. разнообразие биологическое структур,
их функцион. подвижность. Невалентные взаимодействие обусловливают образование фермент-субстратных
комплексов, самосборку биологическое структур, например рибосом, и др. Важное достижение МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ б.-раскрытие
на мол. уровне механизма мутаций. Главную роль в нем играют выпадения,
вставки и перемещения отрезков ДНК, замены пары нуклео-тидов в функционально
значимых отрезках генома. Определена важная роль мутаций в эволюции организмов
(в СССР инициатором исследований мол. основ эволюции был А. Н. Белозерский).
Раскрыты мол. основы таких генетич. процессов у прокариот (бактерии и синезеленые
водоросли) и эукариот (все организмы, за исключением прокариот), как рекомбинация
генетическая - обмен участками хромосом, приводящий к появлению бактерий
(вирусов) с новым сочетанием генов. Достигнуты значительной успехи в изучении
строения клеточного ядра, в том числе хромосом эукариот. Усовершенствование методов
культивирования и гибридизации животных клеток способствовало развитию генетики
со-матич. клеток (клеток тела). Была развита идея о репликоне (элементарная
генетич. структура, способная к репликации как единое целое), объясняющая важные
аспекты регуляции репликации (Ф. Жакоб и С. Бреннер, 1963). Значит. успех МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯб.-первый
химический синтез гена, который осуществил в 1968 X. Корана. Данные о химический природе и
тонком строении генов способствовали разработке методов их выделения (впервые
осуществлено в 1969 Дж. Беквитом). Исследование механизма
биосинтеза белка позволило установить так называемой центральное постулат, характеризующий
движение генетич. информации: ДНК—> матричная рибонуклеи-новая кислота
(мРНК) —> белок (существование мРНК впервые предсказано Белозерским
и А. С. Спириным в 1957). Согласно этому постулату, белок представляет собой
своего рода информац. клапан, препятствующий возвращению информации на уровень
РНК и ДНК. Образование в организме
белков и нуклеиновых кислот осуществляется по типу матричного синтеза, для которого
необходима матрица, или "шаблон",-исходная полимерная молекула,
которая предопределяет последовательность нуклеотидов (аминокислот) в синтезируемой
копии (гипотеза о таком механизме синтеза биополимеров сформулирована в 1928
Н. К. Кольцовым). Такими матрицами являются ДНК при репликации и транскрипции
(синтез мРНК на матрице ДНК), а также мРНК при трансляции (синтезе
белка на матрице мРНК). Важное значение имело открытие обратной транскрипции,
т.е. синтеза ДНК на матрице РНК, которое происходит у онкогенных РНК-содержащих
вирусов с помощью спец. фермента - обратной транскриптазы (X. Темин и Д. Балтимор,
1970). Открытие генетического кода (его концепция сформулирована А. Даунсом
и Г. Гамовым в 1952-54, а расшифровка осуществлена МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ Ниренбергом, X. Маттеи, С. Очоа и Кораной
в 1961-65) позволило установить соотношение последовательности нуклеотидов в
нуклеиновых кислотах с последовательностью аминокислот в белках. Регуляция синтеза
белка наиболее изучена на уровне транскрипции. Для объяснения механизма регуляции
важное значение имеет концепция оперона (совокупность связанных между собой
генов и прилегающих к ним регуляторных участков), разработанная Жакобом и Ж.
Моно в 1959, открытие белков-репрессоров (подавляют транскрипцию гена; см. Регуляторные
белки), аллостерич. регуляции (изменение скорости транскрипции в зависимости
от активности ферментов, участвующих в этом процессе) и регуляции по принципу
обратной связи (см. также Регуляторы ферментов). К сер. 60-х гг. 20 в. утвердилось
представление об универсальности основные черт строения и функции гена как сложной
линейной структуры ДНК, который в результате транскрипции и последующей трансляции
определяет первичную структуру по-липептидной цепи. М.б. рассматривает также
ряд др. вопросов фундаментального и прикладного характера. Большой интерес и
значение имеют исследования репараций (исправлений) повреждений генома,
причиненных коротковолновой радиацией, мутагенами и др. Большую самостоят. область
составляют исследования механизма действия ферментов, основанные на представлениях
о трехмерной структуре белков и роли слабых межмол. взаимодействий. Выяснены
многие дета-ли строения и развития вирусов, в особенности бактериофагов (вирусов
бактерий). Изучение гемоглобинов у лиц, страдающих серповидно-клеточной
анемией и др. гемогло-бинопатиями, положило начало изучению структурной основы
"молекулярных болезней" - врожденных ошибок метаболизма. Важная область МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯб.-генетическая
инженерия, разрабатывающая методы конструирования наследств. структур в
виде молекул рекомбинантных ДНК. Применение методов генетич. инженерии позволило
в короткие сроки выделить многочисленные гены и установить в них последовательность
нуклеотидов. Таким образом были обнаружены мигрирующие генетические элементы
(впервые предсказаны Б. Мак-Клинток в кон. 40-х гг. 20 в.), установлена
мол. природа вариабельности молекул антител, открыта прерывистость в структуре
эукариотич. генов и установлены новые принципы регуляции их активности. На базе
генетич. инженерии стала активно развиваться биотехнология, связанная
с производством пептидов и белков, таких, как человеческие гормон роста, инсулин,
интерфероны и др. Целенаправленное изменение структуры генов и их регуляторных
областей и введение таких генов в бактериальные, животные и растит. клетки позволило
создавать трансгенные организмы, способные вырабатывать новые белки (белковая
инженерия) и придавать новые свойства этим организмам. Для проведения исследований
в МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ б. широко используют физических-химический методы и биологическое эксперименты. Применяют различные
виды хроматографии, ультрацентрифугирование, рентгено-структурный анализ, электронную
микроскопию, ЭПР, ЯМР и изотопные индикаторы, используют также син-хротронное
(магнитно-тормозное) излучение, дифракцию нейтронов, мёссбауэровскую спектроскопию
и лазерную технику. В экспериментах широко применяют модельные системы "ин
витро" и мутагены. Важное практическое значение
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ б. играет в развитии с. х-ва (направленное и контролируемое изменение наследств.
аппарата животных и растений для получения высокопродуктивных пород и сортов),
микробиологическое промышлености (см., например, Микробиологический синтез), в развитии
теоретич. основ различные разделов медицины. Актуальные проблемы МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯб.-исследование
мол. механизмов злокачественного роста клеток, поиск способов предупреждения
наследств. заболеваний, познание механизмов памяти, дальнейшее изучение механизмов
действия ферментов, гормонов, лек. и токсич. веществ.
Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [обратная связь] |
|
Введение в химию окружающей среды. Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей
среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги
заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в
разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности.
Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и
атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на
химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах.
Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии
университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга
читателей.
Химия и технология редких и рассеянных элементов. Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов
химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии
лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во
второй
части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана,
лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В
третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия,
тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание
уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В
технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика
рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов
производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие
составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по
1972 год включительно.
|
|