Введение в молекулярную биологию (лекция 1)

1.

Виноходов
Дмитрий Олегович

2.

КАФЕДРА МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ
Дисциплина: Молекулярная биология
Лекция 1
ВВЕДЕНИЕ
В МОЛЕКУЛЯРНУЮ БИОЛОГИЮ
© Виноходов Д. О., 2005-2022

3.

Задачи лекции:
- уяснить положение молекулярной биологии в системе наук;
- структурировать знания о строении объектов молекулярной биологии;
- изучить центральную догму молекулярной биологии;
- разобрать алфавиты, используемые в молекулярной биологии.

4.

Литература
1. Бреслер С. Е. Молекулярная биология. Л.: Наука, 1973.
2. Ашмарин И. П. Молекулярная биология. Л.: ЛГУ, 1977.
3. Спирин А. С. Молекулярная биология. Структура и биосинтез
нуклеиновых кислот. – М.: Высшая школа, 1990.

5.

Альбертс Б. и др. Молекулярная биология клетки. В 3 тт. – М.: Мир, 1994.

6.

Альбертс Б. и др. Молекулярная биология клетки. В 3 тт.
(пятое издание) – 2013.

7.

Альбертс Б. и др. Основы молекулярной биологии клетки
(пятое издание) – 2015.

8.

Alberts B. et al. Molecular Biology of the Cell, Sixth Ed., 2014

9.

Alberts B. et al. Molecular Biology of the Cell, Seventh Ed., 2022

10.

Уровни организации биологических объектов
ПОПУЛЯЦИОННЫЙ
ОРГАНИЗМЕННЫЙ
КЛЕТОЧНЫЙ
экология
НАДМОЛЕКУЛЯРНЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ
OH
CH2
O
OH
OH
O
N
N
NH
N
H
биохимия
NH2
молекулярная
биология
микробиология,
микология,
протозоология,
цитология
ботаника,
зоология,
анатомия

11.

Молекулярная биология – отрасль биологии, исследующая проявления
жизни на надмолекулярном уровне
Направления:
– механизмы хранения, передачи и реализации наследственной
информации (молекулярная генетика);
– процессы превращения энергии в клетках (клеточная энергетика);
– молекулярные механизмы взаимодействия вирусов с клетками
(молекулярная вирусология);
– механизмы иммунных реакций организма (молекулярная
иммунология);
– процессы дифференциации клеток в ходе индивидуального
развития организмов и специализации клеток (молекулярная
биология развития).

12.

Положение молекулярной биологии
в системе биологических дисциплин
БОТАНИКА
ОРГАНИЧЕСКАЯ
ХИМИЯ
ЗООЛОГИЯ
ФИЗИЧЕСКАЯ
ХИМИЯ
МИКОЛОГИЯ
ЦИТОЛОГИЯ
ПРОТОЗООЛОГИЯ
МОЛЕКУЛЯРНАЯ
БИОЛОГИЯ
ВИРУСОЛОГИЯ
БИОХИМИЯ
ТЕОРИЯ
АЛГОРИТМОВ
МИКРОБИОЛОГИЯ
ГЕНОГЕОГРАФИЯ
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ
ИНЖЕНЕРИЯ
МОЛЕКУЛЯРНАЯ
АРХЕОЛОГИЯ
БИОИНФОРМАТИКА
МОЛЕКУЛЯРНАЯ
АНТРОПОЛОГИЯ
ГЕНОМИКА
ТРАНСКРИПТОМИКА
ПРОТЕОМИКА
МЕТАБОЛОМИКА
МИКРОБИОМИКА
МОЛЕКУЛЯРНАЯ
МЕДИЦИНА
КОННЕКТОМИКА

13.

Объекты молекулярной биологии

14.

15.

гликопротеиды
гликолипиды
холестерин
углеводы
периферические
белки
интегральные
белки
филаменты

16.

17.

18.

Определение структуры нуклеиновых кислот
Джеймс Уотсон, Френсис Крик, 1953 г.
1953 год – рождение молекулярной биологии
Нобелевская премия 1962 г.

19.

Формулирование принципа матричного синтеза биополимеров
Николай Константинович Кольцов, 1928 г.

20.

Раскрытие механизма биосинтеза нуклеиновых кислот
Артур Корнберг, Северо Очоа
Нобелевская премия 1959 г.

21.

Раскрытие механизма биосинтеза белков
Френсис Крик, Франсуа Жакоб, Жак Моно
Нобелевская премия 1965 г.

22.

Расшифровка генетического кода
Маршалл Ниренберг, Роберт Холли, Хар Гобинд Корана, 1965 г.
Нобелевская премия 1968 г.

23.

Открытие обратной транскрипции
Говард Темин, Дэвид Балтимор, 1970 г.
Нобелевская премия 1975 г.

24.

Центральная догма молекулярной биологии
репликация
(транскрипция)
РНК
репликация
ДНК
транскрипция
РНК
трансляция
обратная
транскрипция
репарация
прямая трансляция
белок

25.

DNA ( ДНК )
RNA ( РНК )
NH2
NH2
O
O
P
O
N
OH
O
N
CH2
Аденин
N
( A a А )
O
P
N
OH
O
N
N
CH2
O
O
NH
OH
O
N
CH2
N
O
O
CH3
P
Тимин
( T t Т )
O
O
OH
P
N
CH2
O
NH
OH
O
Урацил
O
O
O
N
P
NH
OH
O
N
CH2
N
O
NH2
Гуанин
( G g Г )
P
OH
N
O
N
CH2
O
O
NH2
Гуанин
( G g Г )
NH2
O
OH
N
O
NH2
P
NH
N
CH2
O
N
OH
O
O
O
( U u У )
O
O
O
O
( A a А )
O
O
O
Аденин
N
O
Цитозин
( C c Ц )
O
P
OH
N
OH
O
N
CH2
O
O
OH
O
Цитозин
( C c Ц )

26.

белки ( протеины ) пептиды

27.

Глицин
Gly
Гли
Glycine
G
Аланин
Ala
Ала
Alanine
A
Валин
Val
Вал
Valine
V
Изолейцин
Ile
Иле
Isoleucine
I
Лейцин
Leu
Лей
Leucine
L
Пролин
Pro
Про
Proline
P
Серин
Ser
Сер
Serine
S
Треонин
Thr
Тре
Threonine
T
Цистеин
Cys
Цис
Cysteine
C
Метионин
Met
Мет
Methionine
M
Аспарагиновая кислота
Asp
Асп
asparDic acid
D
Аспарагин
Asn
Асн
asparagiNe
N
Глутаминовая кислота
Glu
Глу
gluEtamic acid
E
Глутамин
Gln
Глн
Q-tamine
Q
Лизин
Lys
Лиз
before L
K
Аргинин
Arg
Арг
aRginine
R
Гистидин
His
Гис
Histidine
H
Фенилаланин
Phe
Фен
Fenylalanine
F
Тирозин
Tyr
Тир
tYrosine
Y
Триптофан
Trp
Три
tWo rings
W

28.

U
C
A
G
U
C
A
G
Phe (F)
Ser (S)
Tyr (Y)
Cys (C)
U
Phe (F)
Ser (S)
Tyr (Y)
Cys (C)
C
Leu (L)
Ser (S)
STOP
STOP
A
Leu (L)
Ser (S)
STOP
Trp (W)
G
Leu (L)
Pro (P)
His (H)
Arg (R)
U
Leu (L)
Pro (P)
His (H)
Arg (R)
C
Leu (L)
Pro (P)
Gln (Q)
Arg (R)
A
Leu (L)
Pro (P)
Gln (Q)
Arg (R)
G
Ile (I)
Thr (T)
Asn (N)
Ser (S)
U
Ile (I)
Thr (T)
Asn (N)
Ser (S)
C
Ile (I)
Thr (T)
Lys (K)
Arg (R)
A
Met (M)
Thr (T)
Lys (K)
Arg (R)
G
Val (V)
Ala (A)
Asp (D)
Gly (G)
U
Val (V)
Ala (A)
Asp (D)
Gly (G)
C
Val (V)
Ala (A)
Glu (E)
Gly (G)
A
Val (V)
Ala (A)
Glu (E)
Gly (G)
G

29.

Синтез гена
Хар Гобинд Корана, 1969

30.

31.

Эукариотическая клетка

32.

Вирусы

33.

Контрольные вопросы:
- какой уровень организации биологических объектов изучает
молекулярная биология?
- объекты каких областей изучает молекулярная биология?
- в каких областях молекулярная биология заимствует инструментарий?
- какими путями передаётся и реализуется генетическая информация?
- какие алфавиты используются в молекулярной биологии?