Изучение истории и методики исследования молекулярной биологии. Описание первых исследований молекул, изучение структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты, рибонуклеиновой кислоты и белка. Полимеразная цепная реакция, ее разновидности и применение.
Человечество вошло в третье тысячелетие с большим запасом знаний в области наук о жизни и колоссальным потенциалом их практического использования. молекулярный биология белок рибонуклеиновый Современный человек может произвольно и направленно изменять наследственность окружающего его живого мира - бактерий, растений, животных и человека. Появились беспрецедентные возможности технологического прогресса (биотехнология и биоинженерия), открывшего также новые пути в медицине (генная терапия) и сельском хозяйстве (трансгенные, или генетически модифицированные, растения и животные). Мюллисом, удостоенным за это изобретение Нобелевской премии в 1993 г., альтернативный метод анализа геномной ДНК - метод полимеразной цепной реакции (ПЦР). ПЦР дает возможность в течение дня из одной молекулы ДНК получить 100 млрд. сходных по структуре молекул и однозначно «увидеть» нужные участки, а затем проверить генетический материал, экстрагированный из исследуемого клинического образца, на наличие в его составе участка чужеродной или измененной генетической информации.Молекулярная биология использует широкий арсенал биологических, физических и химических методов, как известных ранее, до возникновения дисциплины, так и созданных в процессе ее собственного развития специально для работы с молекулярными объектами. Оценивая молекулярную революция в контексте истории биологии, нетрудно заметить, что рождение молекулярной биологии было кульминацией длительного процесса, который начался с первых наблюдений, сделанных под микроскопом. Однако между молекулами, которые изучали химики, и тонкими структурами, заметными под микроскопом, например, хромосомами, лежала область неизвестного, «мир упущенных измерений», как его называл выдающийся физико-химик Вольфганг Освальд. Однако между молекулами, которые изучали химики, и тонкими структурами, заметными под микроскопом, например, хромосомами, лежала область неизвестного, «мир упущенных измерений», как его называл выдающийся физико-химик Вольфганг Освальд. Азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями по принципу комплементарности: аденин соединяется только с тимином, гуанин - только с цитозином.К их удивлению, у всех белков формула оказалась приблизительно одинаковой: C400H620N100O120, различными были лишь содержание серы и фосфора, присутствовавшие в относительно небольших пропорциях. Поэтому ранние исследования проводили на протеинах, легко очищаемых из яичного белка, крови, а также различных токсинов и пищеварительных соков, получаемых со скотобоен. Техника очистки белка быстро развивалась во время Второй мировой войны в связи с необходимостью получать очищенные белки крови для лечения раненых солдат. Исследования пространственной структуры белка начались в 1910х годах, когда Крик и Мартин показали, что при коагуляции выпадению белка в осадок предшествует другой процесс, денатурация, при которой белок теряет растворимость и ферментативную активность, но приобретает дополнительные химические свойства. Несмотря на то, что роль водородных связей в стабилизации структуры белка в конце концов оказалась незначительной, это не помешало Полингу верно сформулировать представления об основных структурных элементах белка, альфа-спиралях и бета-складках.Молекулярная биология, возникшая во второй половине 20 века, изучает особенности структуры и функций нерегулярных биополимеров - нуклеиновых кислот и белков, обеспечивающих существование биологической формы движения материи, механизмы хранения, передачи и реализации генетической информации. Работы по рентгеноструктурному анализу ДНК, выяснению химического состава нуклеиновых кислот. Создание биспиральной модели молекулы ДНК. Выявление связи между структурой и функцией белков. ПЦР дает возможность в течение дня из одной молекулы ДНК получить 100 млрд. сходных по структуре молекул и однозначно «увидеть» нужные участки, а затем проверить генетический материал, экстрагированный из исследуемого клинического образца, на наличие в его составе участка чужеродной или измененной генетической информации.
Введение
Человечество вошло в третье тысячелетие с большим запасом знаний в области наук о жизни и колоссальным потенциалом их практического использования. молекулярный биология белок рибонуклеиновый
Современный человек может произвольно и направленно изменять наследственность окружающего его живого мира - бактерий, растений, животных и человека.
Появились беспрецедентные возможности технологического прогресса (биотехнология и биоинженерия), открывшего также новые пути в медицине (генная терапия) и сельском хозяйстве (трансгенные, или генетически модифицированные, растения и животные).
Все это возникло на базе революционных прорывов в фундаментальной науке (молекулярная биология), которые затем и породили биотехнологическую революцию.
Эпохальным открытием молекулярной биологии нашего века стал предложенный в 1983 г. американским исследователем Кэрри Б. Мюллисом, удостоенным за это изобретение Нобелевской премии в 1993 г., альтернативный метод анализа геномной ДНК - метод полимеразной цепной реакции (ПЦР).
ПЦР дает возможность в течение дня из одной молекулы ДНК получить 100 млрд. сходных по структуре молекул и однозначно «увидеть» нужные участки, а затем проверить генетический материал, экстрагированный из исследуемого клинического образца, на наличие в его составе участка чужеродной или измененной генетической информации.
«Эта реакция проста в исполнении: нужны лишь пробирка, несколько простых реагентов и источник тепла. Препарат ДНК, который необходимо копировать может быть чистым, а может представлять собой сложную смесь различных биологических веществ.
В качестве источника ДНК подходит и человеческий волос, и биоптат ткани, и капля засохшей крови, обнаруженная на месте преступления, и мозг мумии, и даже тело мамонта, пролежавшего 40 000 лет в вечной мерзлоте. За годы, прошедшие со времени открытия полимеразной цепной реакции, она нашла применение во всех отраслях биологии: опубликовано более 1000 работ, в которых была использована эта реакция.
Идея ее так проста, что, учитывая значение ПЦР для развития биологических исследований, многим теперь кажется невероятным, что никто не додумался до нее раньше, хотя уже много назад все необходимые для проведения этой реакции компоненты были доступны.»
В данной работе я рассмотриваю механизм полимеразной цепной реакции (механизм амплификации ДНК в искусственных условиях), физические явления, лежащие в основе ПЦР - анализа (эффект Пельтье), а также важнейшие области применения полимеразной цепной реакции.
Цель: Изучить методы молекулярной биологии.
Задачи: Изучить этапы развития молекулярной биологии;
Изучить исследования структур ДНК и РНК;
Рассмотреть первые исследования структуры белка.
Вывод
Молекулярная биология, возникшая во второй половине 20 века, изучает особенности структуры и функций нерегулярных биополимеров - нуклеиновых кислот и белков, обеспечивающих существование биологической формы движения материи, механизмы хранения, передачи и реализации генетической информации.
Идентификация ДНК как носителя генетической информации.
Работы по рентгеноструктурному анализу ДНК, выяснению химического состава нуклеиновых кислот.
Доказательство универсальности ДНК в животном и растительном мире. Создание биспиральной модели молекулы ДНК.
Расшифровка структуры ряда белков. Выявление связи между структурой и функцией белков.
Становление основного постулата молекулярной генетики: ДНК > РНК > белок. Выявление основных этапов биосинтеза белков и принципов его регуляции. Расшифровка генетического кода.
Химический синтез гена. Изучение структурной организации рибосомы. Выяснение основных механизмов синтеза нуклеиновых кислот.
Открытие обратной транскрипции. Исследование первичной структуры ДНК. Получение рекомбинантных ДНК.
Открытие сплайсинга, рибозимов и аутосплайсинга. Мобильные генетические элементы.
Изучение молекулярной организации мембран. Возникновение белковой инженерии и инженерной энзимологии.
Современные аспекты: проект «Геном человека», расшифровка структур геномов, создание банка генов, геномная дактилоскопия, полимеразная цепная реакция, изучение молекулярных основ эволюции, адаптации, биоразнообразия, канцерогенеза и др.).
ПЦР дает возможность в течение дня из одной молекулы ДНК получить 100 млрд. сходных по структуре молекул и однозначно «увидеть» нужные участки, а затем проверить генетический материал, экстрагированный из исследуемого клинического образца, на наличие в его составе участка чужеродной или измененной генетической информации.
«Эта реакция проста в исполнении: нужны лишь пробирка, несколько простых реагентов и источник тепла.
Препарат ДНК, который необходимо копировать может быть чистым, а может представлять собой сложную смесь различных биологических веществ. В качестве источника ДНК подходит и человеческий волос, и биоптат ткани, и капля засохшей крови, обнаруженная на месте преступления, и мозг мумии, и даже тело мамонта, пролежавшего 40 000 лет в вечной мерзлоте.
За годы, прошедшие со времени открытия полимеразной цепной реакции, она нашла применение во всех отраслях биологии: опубликовано более 1000 работ, в которых была использована эта реакция.
Идея ее так проста, что, учитывая значение ПЦР для развития биологических исследований, многим теперь кажется невероятным, что никто не додумался до нее раньше, хотя уже много назад все необходимые для проведения этой реакции компоненты были доступны».
Список литературы
1. Глик Б., Пастренак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение - Москва: Мир, 2002.
2. Сингер М., Берг П. Гены и геномы - Москва: Мир, 1998.
3. Щелкунов С. Н. Генетическая инженерия - Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004
4. В мире Науки (Scientific American). Июнь № 6 1990 г
5. Трофимова Т. И. Курс физики. Москва: Высшая школа, 2002
6. Стильбанс Л. С. Физика полупроводников. Москва, 1967.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
