Концепции и структура молекулярной биологии

Концептуальные положения молекулярной биологии

Жизнь (с химической точки зрения) - это особый способ существования информации в виде взаимодействующих молекул органических веществ, образующих сложные, динамически уравновешенные и иерархически соподчинённые, открытые молекулярные биосистемы. Эти биосистемы, в свою очередь взаимодействуют между собой на более высоких уровнях. Центральную роль в этих системах играют нуклеиновые кислоты, белки и фосфоорганические соединения (например, АТФ). © 2012-2023 Сазонов В.Ф. © 2012-2023 kineziolog.su

Жизнь на молекулярном уровне - это упорядоченное взаимодействие нуклеиновых кислот, белков и фосфоорганических соединений.

"Жизненная информация" существует на химическом носителе в виде молекул нуклеиновых кислот ДНК и РНК, способных к копированию, и обеспечивается молекулами белка, связанными с основным информационным носителем (нуклеиновыми кислотами) информационным генетическим кодом. В свою очередь, белки, взаимодействуя с нуклеиновыми кислотами и фосфоорганическими соединениями, формируют сложные молекулярные и надмолекулярные открытые системы.

Начинается всё с информационного соответствия между молекулами трёх классов: ДНК, РНК и белков.

Данное определения содержит несколько важных концептуальных критериев жизни.

Критерии жизни

1. Информация как сущность жизни. Понятие "информация" в этом определении является ключевым. Сущностью жизни является информация о строении биосистем. Коротко говоря, жизнь - это особая материальная форма существования информации в виде взаимодействующих биомолекул.

2. Основной носитель "жизненной информации" - нуклеиновые кислоты ДНК и РНК.

3. Реализатор "жизненной информации" - белки (биопротеины). Белки обеспечивают существование нуклеиновых кислот как информационных структур и перенос содержащейся в них информации в ходе построения новых инфорационных структур по их подобию, используя матричный синтез. Сами белки воплощают в себе информацию, содержащуюся в нуклеиновых кислотах, так как нуклеиновые кислоты кодируют строение белков. В отличие от нуклеиновых кислот белки не имеют способности к самовоспроизведению содержащейся в них информации. Однако они имеют способность активно участвовать в химических реакциях и входить в состав сложных надмолекулярных образований.

4. Информационный триплетный код. С помощью генетического триплетного кода информация с нуклеиновых кислот перекодируется и воплощается в структуру белковых молекул. Принцип перекодирования заключается в том, что три мономера нуклеиновой кислоты (т.е. три нуклеотида) соответствуют одному мономеру белка (т.е. одной аминокислоте). Помните, что состав генетического кода указывается для РНК!

5. Сложные открытые системы. Белки, взаимодействуя с нуклеиновыми кислотами, формируют сложные открытые системы, в виде которых существует и поддерживается "жизненная информация" в форме нуклеиновых кислот.

Молекулярная и клеточная биология взаимно дополняют друг друга. Только можно сказать, что первая изучает информационное содержание жизни на уровне взаимодействующих молекул, тогда как вторая - способы и формы реализации этой информации на уровне надмолекулярных систем.

Итак, предметом исследования молекулярной биологии является жизнь в молекулярно-информационном понимании. Отсюда вытекают главные проблемы и направления исследования в молекулярной биологии, а также структура этой научной и учебной дисциплины.

Основные процессы, идущие в организме, от деления клеток до расщепления сахара, овуляции и сна - регулируются определенными веществами или наборами веществ. Поэтому можно сказать, что организм как единое целове существует благодаря хеморегуляции.

Молекулярные уровни жизни

1. Жизнь ДНК, или жизнь Генома

Покой.

Мутация и репарация.

Репликация: инициация, элонгация, терминация.

Формирование хромосомы и хроматина.

Транскрипция.

2. Жизнь РНК, или жизнь Транскриптома

3. Жизнь белков, или жизнь Протеома

4. Жизнь пептидов, или жинь Пептидома

5. Метаболизм органических питательных веществ: белков, жиров, углеводов.

6. Деятельность метаболитов: аминокислоты, витамины.

Что изучает молекулярная биология и какова её структура?

1. Способ существования "жизненной информации" в химическом виде, а именно – в виде молекул ДНК/РНК

1.1. Запись информации. Структура ДНК и обеспечение существование и хранения в ней информации.
1.2. Хранение информации. Обеспечение надёжного сохранения информации и защита от случайных ошибок
1.3. Копирование информации. Размножение этой информации, т. е. копирование и тиражирование (механизмы получения одной копии и множества копий).

1.4. Изменение информации. Механизмы изменения информации в молекулах ДНК.
     1.4.1. Мутации и их варианты.
     1.4.2. Встраивание новых участков (трансдукция)

2. Передача информации между ДНК и РНК, т.е. перенесение информации на новый химический носитель без искажений на основе общего генетического кода (транскрипция РНК на ДНК и обратная транскрипция ДНК на РНК)
2.2. Регуляция транскрипции.

2.3.
2.4.

3. Преобразование транскрибированной молекулы РНК в рабочую форму (процессинг). Виды рабочих РНК

3.1. Процессинг.
3.2. Сплайсинг. 

4. Механизмы деятельности различных видов РНК

4.1.
4.2.
4.3. МикроРНК

5. Перенесение информации с РНК в другую химическую форму – полипептидную, т.е. матричный синтез белка на матрице РНК. Детали этого процесса

5.1. Трансляция. 

6. Преобразование синтезированного полипептида в рабочий белок или пептид

6.1. Сплайсинг.
6.2. Фолдинг. Видео: Фолдинг Фолдинг коротко
6.3. Фосфорилирование.
6.4.

7. Способ существования "жизненной информации" в виде белков. Механизмы деятельности белков Видео: Структура белков

7.1. Функциональные виды белков.
7.2
7.3. Механизмы изменения активности белковых молекул
7.4.

Прионы - "самостоятельные белки"

8. Надмолекулярные белковые структуры. Объединение белков в более крупные надмолекулярные структуры. Функционирование таких структур

8.1.
8.2.
8.3.

9. Механизмы управления в молекулярных системах

10. Молекулярные механизмы регуляции и саморегуляции

11. Молекулярный гомеостаз

12. Молекулярные механизмы адаптации

13. Молекулярная патология. Механизмы нарушений и сбоев

14. Механизмы деструкции. Апоптоз

Молекулярные процессы жизни биомолекул

© 2012-2023 Сазонов В.Ф. © 2012-2023 kineziolog.su