Краткий обзор курса «Молекулярная биология»

Часть 1

Термин «молекулярная биология» был введен Фрэнсисом Криком для удобства обозначения своей деятельности. Он называл себя «смесью биохимика, биофизика, кристаллографа и генетика».

Современными учеными молекулярная биология определяется, как наука о механизмах хранения, воспроизведения, передачи и реализации генетической информации, о структуре и функциях нерегулярных биополимеров – нуклеиновых кислот и белков.

В 1945 году началось бегство ученых из области физики в биологию, после бомбежки Хиросимы и Нагасаки. В 1947 году нобелевский лауреат в области физики Эрвин Шредингер написал книгу о физике биологических процессов «Что такое жизнь с точки зрения физика?» Она привлекла в биологию многих математиков и физиков.

Этапы развития молекулярной биологии:

Первый романтический период: 1830 – 1944 гг.

Тридцатые годы девятнадцатого века можно считать началом молекулярной биологии, т.к. именно тогда был введен в эксплуатацию электронный микроскоп, позволяющий следить за вирусами, в частности, бактериофагами, которые современная наука определяет, как инфекционную ДНК, упакованную в белковую оболочку - капсид. Это -  наиболее эффективные из внутриклеточных паразитов и очень удобный для исследований объект.

Макс Дельбрюк и Сальвадор Лурия (см. академический период) занимались изучением фагов и вирусов.

В 1864 г. в бюллетени естественнонаучных испытателей были опубликованы законы Менделя.

Фридрих Мишер (1844-1895) – швейцарский физиолог, гистолог и биолог. Учился в Базеле, Геттингене, Тюбингене и Лейпциге, в 1871 г. приват-доцент, в 1872 г. — профессор физиологии в Базеле. Научные исследования Фридриха Мишера касаются изучения химического состава клеток гноя (при чем он впервые открыл главную составную часть ядер, названную им нуклеином (1968г.), строения и состава ядер в желтке куриного яйца, физиологии спинного мозга, состава сперматозоидов лосося (открытие вещества протамин), образа жизни рейнского лосося (изменения в химическом и анатомическом составе разных органов во время образования оварий), движений при дыхании, отношения между высотой над морем и составом крови.

1902 г. – год рождения генетики.

В 1928 г. Фредерик Гриффит открыл явление трансформации. Он иньецировал мышам две формы пневмококков (вирусов, вызывающих пневмонию) – R и S (от англ. rough и smooth), причем оригинально патогенна только S – форма, т.к. она обладает внешней белковой оболочкой (капсидом), а R – форма не имеет капсида за счет того, что у нее нет необходимого для его построения фермента – дегидрогеназы. Опыт Ф. Гриффита состоял в том, что мышам вводились убитые пастеризацией S – формы и живые непатогенные R – формы, позже в крови погибших мышей обнаружили патогенные пневмококки. Данное явление ученый обозначил, как трансформацию – приобретение одним организмом свойств другого.

В 1940 г. Джордж Уэлс Бидл – американский генетик, создатель основополагающих трактатов по биохимии и генетике и Эдуард Татум сформулировали гипотезу «один ген – один фермент», что такое ген в физико-химическом плане в этот период еще не знали.

В 1944 г. Освальд Эйвери, Колин Мак Леод и Маклин Мак Карти продолжили опыт Ф. Гриффита – они выделили «Нуклеиновую кислоту дезоксирибозного типа» и назвали ее основным действующим началом трансформирующего экстракта пневмококка. Эксперимент состоял в том, что S – форму пневмококка разделили на белки, нуклеиновую кислоту и сахара. Начало, обеспечивающее трансформацию пневмококков, подвергли элементарному химическому анализу, результаты оказались очень схожи с известными для ДНК, оптические и электрофоретические свойства также совпадали. При экстрагировании белков и липидов не происходило утраты трансформирующей активности, трипсин и химотрипсин также не оказывали на нее влияния, как и рибонуклеаза, но при добавлении дезоксирибонуклеазы трансформирующая активность вещества терялась. Эта работа считается вехой в истории молекулярной биологии, с которой начинается новый период в этой науке. До открытия О. Эйвери и его коллег считалось, что генетическую информацию несут хромосомные белки.

Второй романтический период 1944 – 1953 гг.

Была доказана генетическая роль ДНК.

В 1951 г. Роджер Хериот предположил, что вирус бактериофаг Т2 не проникает в клетку, а действует, как маленький шприц для инъекций.