Молекулярная биология
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ – область науки, занимающаяся исследованием биополимеров, их компонентов и комплексов, структуры и функции генов и геномов.
Область исследования:
1. Физико-химия биополимеров, их компонентов и комплексов.
2. Геномы, их структура и функция.
3. Биосинтез нуклеиновых кислот и белка.
4. Молекулярная биология клетки.
5. Молекулярная энзимология.
6. Молекулярная вирусология и антивирусные вещества.
7. Генная, белковая и клеточная инженерия.
8. Биоинформатика.
Отрасли наук:
химические науки (за исследования с преобладанием химических аспектов фундаментальных разработок),
физико-математические науки (за исследования с преобладанием физико–математических аспектов фундаментальных разработок),
биологические науки (за исследования с преобладанием биологических аспектов фундаментальных разработок),
медицинские науки (за исследования, ориентированные на прикладное использование результатов в медицине),
сельскохозяйственные науки (за исследования, ориентированные на прикладное использование результатов в сельском хозяйстве).
Молекулярная биология. Программа обучения
Современные теоретические и практические задачи молекулярной биологии. Важнейшие достижения. Методы молекулярной биологии. Основы генетической инженерии: рестрикционный анализ, клонирование, гибридизация, определение нуклеотидных последовательностей ДНК и РНК, химический синтез генов. Создание искусственных генетических программ. Структура геномов прои эукариот. Уникальные и повторяющиеся гены. Гомеозисные гены. Неядерные геномы. ДНК митохондрий и хлоропластов. Сателлитная ДНК. ДНК-содержащие вирусы и фаги. Банки нуклеотидных последовательностей, программа “Геном человека”. Геномная дактилоскопия. Генетически детерминируемые болезни. Подвижные генетические элементы и эволюция геномов. Структура хроматина. Полиморфизм ДНК. Репликация различных ДНК и ее регуляция. Теломерные последовательности ДНК. Повреждения и репарация ДНК. Структура транскриптонов и регуляция транскрипции у прои эукариот. Процессинг РНК. Сплайсинг и его виды. Рибозимы. Обратная транскрипция. РНК-сордержащие вирусы. Молекулярные основы канцерогенеза. Онкогены. Связь структуры и функции белков. Белковая инженерия. Внеклеточный синтез белков. Межмолекулярные взаимодействия и их роль в функционировании живых систем. Молекулярные основы эволюции, дифференцировки развития и старения. Молекулярные механизмы регуляции клеточного цикла. Программируемая клеточная гибель.
Теоретические вопросы:
1. Нуклеиновые кислоты. ДНК. Первичная структура ДНК. Сателлитная ДНК. Отличия структуры геномов прои эукариот. ДНК-содержащие вирусы и фаги. Репликация ДНК, основные принципы репликации.
2. Молекулярная биология белков. Разнообразие структур и функций белков. Эволюция структуры белков. Трансляция. Современные представления о структуре рибосом. Прокариотический и эукариотический типы рибосом.
Практические вопросы:
Решение задач на самокопирование ДНК, кодирование белков, декодирование молекул ДНК.
Задачи по молекулярной биологии - примеры:
1. В молекуле ДНК на долю цитозиновых нуклеотидов приходится 18%. Определить процентное содержание других нуклеотидов, входящих в молекулу ДНК.
2. Определить аминокислотный состав полипептида, который кодируется последовательностью и-РНК: ЦЦА ЦЦУ ГГУ УУУ ГГЦ .
3. Ферменты, осуществляющие репликацию ДНК, движутся со скоростью 0,6 мкм в мин. Сколько времени понадобится для удвоения ДНК в хромосоме, имеющей 500 репликонов, если длина каждого репликона 60 мкм?
4. Исследования показали, что 34% от общего числа нуклеотидов и-РНК приходится на гуанин, 18% - на урацил, 28% - на цитозин, 20% - на аденин. Определить процентный состав азотистых оснований двухцепочечной ДНК, слепком с которой является указанная и-РНК.
5. Участок молекулы белка имеет строение: про-лиз-гис-вал-тир. Сколько возможных вариантов строения фрагмента молекулы ДНК кодирует эту часть молекулы белка?
6. Большая из двух цепей белка инсулина (цепь В) начинается со следующих аминокислот: фен-вал-асп-глу-гис-лей. Напишите последовательность нуклеотидов молекулы ДНК, хранящих информацию об этом участке белка.
7. Участок гена имеет следующее строение: ЦГГ ЦГЦ ТЦА ААА ТЦГ... Укажите строение соответствующего участка того белка, информация о котором содержится в данном гене. Как отразится на строении белка удаление из гена 4-гo нуклеотида?
8. Антикодоны молекул т-РНК содержат следующие нуклеотиды: АГУ ГЦА ЦГУ УАГ ААА УУА... Определите последовательность аминокислот, доставляемых в рибосому данными молекулами т-РНК.
9. Сложный белок состоит из четырёх полипептидных цепей, количество аминокислот в каждой из них: 116, 134, 162, 148. Какова длина оперона, кодирующего данный белок, если его функциональная часть содержит 372 нуклеотида? Размер одного нуклеотида 0,34 нм.
10. Содержание нуклеотидов в цепи и-РНК составляет: цитозин – 20%, аденин – 25 %, урацил – 23 %, гуанин — 32%. Определите процентный состав нуклеотидов участка молекулы ДНК, являющейся матрицей для этой и-РНК.