МОЛЕКУЛАРНА ГЕНЕТИКА
МОЛЕКУЛАРНА ГЕНЕТИКА (късна лат. молекула, умалителна от лат. молове маса; генетика) - раздел от генетиката, предмет на който е изследването на наследственото определяне на биол, функционира на молекулярно ниво. Методите на М. се използват при диагностицирането на някои наследствени човешки заболявания, както и при селекцията на високопродуктивни щамове на микроорганизми (например при производството на антибиотици). М. г. Отваря перспективи за насочени промени в природата на организмите. Благодарение на успехите на М. се появи нова област на биологията - генно инженерство (виж), възможностите на разрязване са толкова широки, че направиха възможно принуждаването на бактериите да синтезират пептидни хормони от животински произход, например брадикинин, и дори човешки хормон - инсулин. Мутационните системи, разработени от М. г. Широко се използват за откриване на мутагенната активност на антропогенни фактори на околната среда: лекарства, хранителни добавки, пестициди, използвани в земеделието и др. Успехът на М. г. позволява систематично търсене на антимутагенни вещества., антирадиационни и противоракови лекарства и антивирусни агенти.
Появата на М. g се насърчава от открития, направени в четири, до известна степен, независими области на биологията.
1. Доказателство за сложната структура на гена (вж.) Благодарение на работата, започната у нас в края на 20-те - началото на 30-те години. 20-ти век училище А. С. Серебровски.
2. Установяване на ролята на гените от J. Beadl и Tatum (E. L. Tatum) в синтеза на специфични протеинови ензими.
3. Доказателство за генетичната роля на нуклеиновите киселини и установяването на структурата на дезоксирибонуклеиновата киселина от J. Watson и F. Irik през 1953 г. (вж. Дезоксирибонуклеинови киселини), което даде възможност да се формулира хипотеза за метода на записване на наследствената информация и размножаването му на молекулярно ниво.
4. Доказателство за решаващата роля на първичната структура (т.е. последователността на аминокиселинните остатъци в полипептидната верига) при формирането на вторичната и третичната структура на протеина и по този начин в проявата на специфична ензимна активност; за първи път е убедително доказан от Ф. Сандър през 1957 г. и потвърден през същата година от В. М. Инграм.
Началото на развитието на М. като раздел от биологията (вж.) Трябва да бъде свързано с интегрирането на научните изследвания в изброените области. Това обединение се състоя в средата на 50-те години. 20-ти век и доведоха до идеята, че гените съответстват на части от ДНК молекулата, в които първичната структура на ензимните протеини е кодирана от редуващи се двойки нуклеотиди.
Нарушенията на редуването на нуклеотидни двойки в гена - мутациите водят до промяна в първичната структура на кодирания от тях протеин и др. повлияват дейността му.
Преди това методологичната основа на М. g беше изследването на анормални протеини - продукти на мутантни гени. Началото на този вид изследвания в медицината е поставено чрез изследване на абнормни хемоглобини в наследствени анемии. Анализът на първичната структура на променените протеини позволи да се локализират точно мутационните промени в структурните гени. По-нататъшно развитие на М. г. доведе до възможността за директно изследване на структурата на ДНК на отделни гени. За това се използва набор от методи, които генното инженерство оперира. Това са клониране на рекомбинантна ДНК, картографиране на гени с помощта на рестрикционни ендонуклеази, хибридизация с индивидуална информация
РНК или техните копия. Използването на тези методи позволи да се определи точно положението и големината на нарушенията в глобиновите гени при таласемии и подобни наследствени заболявания.
Едно от постиженията на М. е потвърждение на предположението, че генът е единица за наследствена информация (вж.). В края на 50-те. 20-ти век Бензър (S. Benzer) използва цис-транстест, предложен през 1951 г. от Е. Луис, за да определи алеличността на мутациите. В съответствие с този тест две свързани мутации са хетерозиготни в две позиции една спрямо друга: в цис позиция (латински цис една до друга), когато и двете мутации идват в хибрид от един от родителите, в резултат на което те са на една от двете хомоложни хромозоми и в транс позицията (лат. trans through), когато мутациите идват в хибрид от различни родители, в резултат на което те са на различни хомоложни хромозоми. Ако две мутации показват цис-транс ефект, а именно, че са в цис позиция, причиняват нормален или див фенотип, а ако са в транс позиция, мутант фенотип на хибрид, тогава те се отнасят към една функционална единица (цистрон) . Ако изследваните мутации не показват цис-транс ефект и в двете конфигурации причиняват див фенотип, тогава те се отнасят към различни функционални единици (цистрони).
Въпреки това, откриването на междуаллелното допълване, същността на разфасовката се състои във възстановяването на дивия фенотип, когато две алелни мутации се комбинират в транс позицията, всяка от които самата (в хомозигота или в хаплоиден) мутант фенотип, доведе до заключението, че критерият за алелизъм (вж. Алели), както и критерият за рекомбинация, е относителен. Строгото определяне на принадлежността на мутациите към едни и същи или различни гени се превърна в трудна задача, но в никакъв случай безнадеждна .
М. изследва метод за записване на генетична информация (вж. Генетичен код), както и генетичен контрол на такива процеси като редупликация (вж. Репликация), рекомбинация (вж.), Възстановяване, транскрипция (вж.). Тя изучава узряването и модификацията на продуктите на транскрипцията и транслацията (виж), синтеза на полипептидни вериги върху матрицата на пратеника РНК (тРНК). М. изучава също генетичния контрол на пост-транслационната модификация на полипептидите и последващото формиране на кватернерната структура на протеини и мултиензимни комплекси (вж. Ензими) .