Молекуля́рная биоло́гия — комплекс биологических наук, изучающих механизмы хранения, передачи и реализации генетической информации , строение и функции сложных высокомолекулярных соединений, составляющих клетку : нерегулярных биополимеров ( белков и нуклеиновых кислот ) .

Смежные дисциплины

Возникнув как биохимия нуклеиновых кислот , молекулярная биология пережила период бурного развития собственных методов исследования, которыми теперь отличается от биохимии. К ним, в частности, относятся методы генной инженерии , клонирования , искусственной экспрессии и нокаута генов . Поскольку ДНК является материальным носителем генетической информации, молекулярная биология значительно сблизилась с генетикой , и на стыке образовалась молекулярная генетика , являющаяся одновременно разделом генетики и молекулярной биологии. Так же, как молекулярная биология широко применяет вирусы как инструмент исследования, в вирусологии для решения своих задач используют методы молекулярной биологии. Для анализа генетической информации привлекается вычислительная техника, в связи с чем появились новые направления молекулярной генетики, которые иногда считают особыми дисциплинами: биоинформатика , геномика и протеомика . С другой стороны, поскольку ДНК является материальным носителем генетической информации о белках , то молекулярная биология включает анализ вариабельности индивидуальных белков (существование аллелей ) и большого числа процессов, протекающих с их участием в соответствии с многообразием их функций.

История развития

Молекулярная биология исторически появилась как раздел биохимии. Датой рождения молекулярной биологии принято считать апрель 1953 года , когда в английском журнале « Nature » была опубликована статья Джеймса Д. Уотсона и Фрэнсиса Крика с предложением пространственной модели молекулы ДНК. Основанием для построения этой модели послужили работы по рентгеноструктурному анализу , в которых участвовали также Морис Х. Ф. Уилкинсон и Розалинда Франклин .

Это основополагающее открытие было подготовлено длительным этапом исследований генетики и биохимии вирусов и бактерий .

В 1928 году Фредерик Гриффит впервые показал, что экстракт убитых нагреванием болезнетворных бактерий может передавать признак патогенности неопасным бактериям. Исследование трансформации бактерий в дальнейшем привело к очистке болезнетворного агента, которым, вопреки ожиданиям, оказался не белок , а нуклеиновая кислота . Сама по себе нуклеиновая кислота не опасна, она лишь переносит гены, определяющие патогенность и другие свойства микроорганизма.

В 50-х годах XX века было показано, что у бактерий существует примитивный половой процесс, они способны обмениваться внехромосомной ДНК, плазмидами . Открытие плазмид, как и трансформации , легло в основу распространённой в молекулярной биологии плазмидной технологии . Ещё одним важным для методологии открытием стало обнаружение в начале XX века вирусов бактерий, бактериофагов . Фаги тоже могут переносить генетический материал из одной бактериальной клетки в другую. Заражение бактерий фагами приводит к изменению состава бактериальной РНК . Если без фагов нуклеотидный состав РНК сходен с составом ДНК бактерии, то после заражения РНК становится больше похожа на ДНК бактериофага. Тем самым было установлено, что структура РНК определяется структурой ДНК. В свою очередь, скорость синтеза белка в клетках зависит от количества РНК-белковых комплексов. Так была сформулирована центральная догма молекулярной биологии : ДНК ↔ РНК → белок.

Дальнейшее развитие молекулярной биологии сопровождалось как развитием её методологии, в частности, изобретением метода определения нуклеотидной последовательности ДНК ( У. Гилберт и Ф. Сенгер , Нобелевская премия по химии 1980 года), так и новыми открытиями в области исследований строения и функционирования генов (см. История генетики ). К началу XXI века были получены данные о первичной структуре всей ДНК человека и целого ряда других организмов, наиболее важных для медицины, сельского хозяйства и научных исследований, что привело к возникновению нескольких новых направлений в биологии: геномики, биоинформатики и др.

См. также

Примечания

Литература

• Стент Г. , Кэлиндар Р. Молекулярная генетика / Пер. с англ.: Ю. Н. Зографа и др.; Под ред. С. И. Алиханяна . — 2-е изд. — М. : Мир , 1981. — 648 с. — 13 500 экз.
• Сингер М., Берг П. Гены и геномы: В 2 т. — М. : Мир , 1998. Т. 1. 373 с. Т. 2. 391 с.
• Патрушев Л. И. Экспрессия генов. — М. : Наука , 2000. — ISBN 5-02-001890-2 .
• Дж. Хаггис, Д. Михи, А. Мюир, К. Робертс, П. Уокер. Введение в молекулярную биологию. — М. : Мир , 1967. — 434 с.
• Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T. Molecular Cloning. — 1989.

Ссылки

• .