Молекулярная биология и функционирование биологических систем

Информационное управление клеточными процессами

=== Скачать файл ===

Часть IV. Новейшие направления биологических исследований

Предмет и задачи молекулярной биологии и медицинской генетики, основные этапы развития

Молекул я рная биол о гия, наука, ставящая своей задачей познание природы явлений жизнедеятельности путём изучения биологических объектов и систем на уровне, приближающемся к молекулярному, а в ряде случаев и достигающем этого предела. Конечной целью при этом является выяснение того, каким образом и в какой мере характерные проявления жизни, такие, как наследственность, воспроизведение себе подобного, биосинтез белков, возбудимость, рост и развитие, хранение и передача информации, превращения энергии, подвижность и т. Таковыми являются биологические образования от клеточного уровня и ниже: Разграничение здесь возможно лишь на основе учёта применяемых методов и по принципиальному характеру используемых подходов. Фундамент, на котором развивалась М. По истокам своего развития М. Задачи биохимии в основном ограничиваются констатацией участия тех или иных химических веществ при определённых биологических функциях и процессах и выяснением характера их превращений; ведущее значение принадлежит сведениям о реакционной способности и об основных чертах химического строения, выражаемого обычной химической формулой. Между тем, как было подчёркнуто Л. Полингом , в биологических системах и проявлениях жизнедеятельности основное значение должно быть отведено не главновалентным связям, действующим в пределах одной молекулы, а разнообразным типам связей, обусловливающих межмолекулярные взаимодействия электростатическим, ван-дер-ваальсовым, водородным связям и др. Конечный результат биохимического исследования может быть представлен в виде той или иной системы химических уравнений, обычно полностью исчерпываемой их изображением на плоскости, т. Перуцем в том, чтобы истолковать биологические функции в понятиях молекулярной структуры. Решающую роль приобретают взаимное расположение атомов и их группировок в общей структуре макромолекулы, их пространственные взаимоотношения. Это касается как отдельных, индивидуальных, компонентов, так и общей конфигурации молекулы в целом. Именно в результате возникновения строго детерминированной объёмной структуры молекулы биополимеров приобретают те свойства, в силу которых они оказываются способными служить материальной основой биологических функций. Такой принцип подхода к изучению живого составляет наиболее характерную, типическую черту М. Огромное значение исследований биологических проблем на молекулярном уровне предвидел И. Павлов , говоривший о последней ступени в науке о жизни — физиологии живой молекулы. Астбери в приложении к исследованиям, касавшимся выяснения зависимостей между молекулярной структурой и физическими и биологическими свойствами фибриллярных волокнистых белков, таких, как коллаген, фибрин крови или сократительные белки мышц. Криком в Кембридже Великобритания была раскрыта трёхмерная структура дезоксирибонуклеиновой кислоты ДНК. Это позволило говорить о том, каким образом детали данной структуры определяют биологические функции ДНК в качестве материального носителя наследственной информации. В принципе, об этой роли ДНК стало известно несколько раньше в результате работ американского генетика О. Эйвери с сотрудниками см. Молекулярная генетика , но не было известно, в какой мере данная функция зависит от молекулярного строения ДНК. Это стало возможным лишь после того, как в лабораториях У. Кендрю установил трёхмерную структуру миоглобина , а в последующие годы это было сделано М. Перуцем в отношении гемоглобина. Были сформулированы представления о различных уровнях пространственной организации макромолекул. Первичная структура — это последовательность отдельных звеньев мономеров в цепи образующейся молекулы полимера. Для белков мономерами являются аминокислоты , для нуклеиновых кислот — нуклеотиды. Линейная, нитевидная молекула биополимера в результате возникновения водородных связей обладает способностью определённым образом укладываться в пространстве, например в случае белков, как показал Л. Полинг, приобретать форму спирали. Это обозначается как вторичная структура. О третичной структуре говорят, когда молекула, обладающая вторичной структурой, складывается далее тем или иным образом, заполняя трёхмерное пространство. Наконец, молекулы, обладающие трёхмерной структурой, могут вступать во взаимодействие, закономерно располагаясь в пространстве относительно друг друга и образуя то, что обозначается как четвертичная структура; её отдельные компоненты обычно называемые субъединицами. Наиболее наглядным примером того, как молекулярная трёхмерная структура определяет биологические функции молекулы, служит ДНК. Она обладает строением двойной спирали: Такая структура создаёт оптимальные условия для важнейших биологических функций ДНК: При делении клетки нити двойной спирали ДНК, служащей в качестве матрицы, или шаблона, расплетаются и на каждой из них под действием ферментов синтезируется комплементарная новая нить. В результате этого из одной материнской молекулы ДНК получаются две совершенно тождественные ей дочерние молекулы см. Так же и в случае гемоглобина оказалось, что его биологическая функция — способность обратимо присоединять кислород в лёгких и затем отдавать его тканям — теснейшим образом связана с особенностями трёхмерной структуры гемоглобина и её изменениями в процессе осуществления свойственной ему физиологической роли. При связывании и диссоциации O 2 происходят пространственные изменения конформации молекулы гемоглобина, ведущие к изменению сродства содержащихся в нём атомов железа к кислороду. Одна из важнейших черт живых объектов — их способность тонко регулировать все проявления жизнедеятельности. Он заключается в способности веществ низкой молекулярной массы — т. В свете представлений М. Именно представление о потоке информации, внесённое в учение о живом мире развитием М. Важнейшие достижения молекулярной биологии. Стремительность, размах и глубину влияния М. Два внутренне связанных условия определили это революционизирующее воздействие. С одной стороны, решающую роль сыграло обнаружение возможности изучения важнейших проявлений жизнедеятельности в простейших условиях, приближающихся к типу химических и физических экспериментов. С другой стороны, как следствие указанного обстоятельства, имело место быстрое включение значительного числа представителей точных наук — физиков, химиков, кристаллографов, а затем и математиков — в разработку биологических проблем. В своей совокупности эти обстоятельства и обусловили необычайно быстрый темп развития М. Вот далеко не полный перечень этих достижений: Вместе с тем необходимо учитывать, что в естественных условиях в клетке, ткани, органе и целом организме мы имеем дело с системами возрастающей степени усложнённости. Такие системы образуются из компонентов более низкого уровня путём их закономерной интеграции в целостности, приобретающие структурную и функциональную организацию и обладающие новыми свойствами. Поэтому по мере детализации познаний о закономерностях, доступных раскрытию на молекулярном и примыкающих уровнях, перед М. Отправной точкой здесь служит исследование сил межмолекулярных взаимодействий — водородных связей, ван-дер-ваальсовых, электростатических сил и т. Её следует рассматривать как одну из главных частей уже упоминавшегося потока информации. Сюда относятся, например, образование многокомпонентных белков из их субъединиц, образование вирусов из их составных частей — белков и нуклеиновой кислоты, восстановление исходной структуры рибосом после разделения их белковых и нуклеиновых компонентов и т. Речь идёт о том, чтобы выяснить, какие сочетания аминокислот — в молекулах белков или нуклеотидов — в нуклеиновых кислотах взаимодействуют между собой при процессах ассоциации индивидуальных молекул с образованием комплексов строго специфичного, наперёд заданного состава и строения. Сюда относятся процессы образования сложных белков из их субъединиц; далее, избирательное взаимовоздействие между молекулами нуклеиновых кислот, например транспортными и матричными в этом случае существенно расширило наши сведения раскрытие генетического кода ; наконец, это образование многих типов структур например, рибосом, вирусов, хромосом , в которых участвуют и белки, и нуклеиновые кислоты. Эту область рассматривают как принадлежащую к числу фундаментальных проблем для всей биосферы. Наряду с указанными важными задачами М. В данное время это достигнуто в отношении общего плана трёхмерной структуры ДНК двойной спирали , но без точного знания её первичной структуры. Быстрые успехи в разработке аналитических методов позволяют с уверенностью ждать достижения указанных целей на протяжении ближайших лет. Здесь, разумеется, главные вклады идут от представителей смежных наук, в первую очередь физики и химии. Все важнейшие методы, использование которых обеспечило возникновение и успехи М. Почти все новые физические экспериментальные подходы например, использование ЭВМ, синхротронного, или тормозного, излучения, лазерной техники и др. В числе важнейших задач практического характера, ответ на которые ожидается от М. Большое значение будет иметь выяснение молекулярных основ биологического катализа, т. К числу важнейших современных направлений М. Более отдалённые цели М. Один из важных формирующихся разделов М. О более обширных вмешательствах в генетическую основу человека речь может идти лишь в более или менее отдалённом будущем, т. В отношении микробов, растений, а возможно, и с. Они основаны на уже достигнутых успехах: Организация исследований по молекулярной биологии. Количество их быстро возрастает. В СССР первый специализированный институт М. Молекулярной биологии институт ; затем были образованы: Наряду с отдельными научно-исследовательскими центрами возникли организации более широкого масштаба. В Западной Европе возникла Европейская организация по М. ЕМБО , в которой участвует свыше 10 стран. В СССР при институте молекулярной биологии в создан научный совет по М. Им выпущена обширная серия монографий по важнейшим разделам М. В дальнейшем научные советы по М. За сравнительно короткий срок в СССР вырос значительный отряд исследователей в области М. Из числа ведущих учёных, принявших деятельное участие в становлении и развитии М. Введение в молекулярную биофизику, М. Развитие биологии в СССР, М. Процессы инактивации и восстановления, пер.

Новости копейска происшествия сегодня видео

Крем депилятор для рук отзывы

Ганнибал 1 сезон сколько серий

Детская в мансарде фото

Источники информационных ресурсов

Можно ли делать пилингво время

Правила эксплуатации судовых технических средств и конструкций

Комсомольская 47 б балаково на карте

Бела краткое содержание

Москва сити россия

Жвачка для рук в леонардо

Развивающиеся игры для детей