Molekularna biologija

Izvor: Bionet Škola
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Molekularna biologija (biohemijska genetika) je savremena biologija koja objašnjava osnovne procese života, njihovu prirodu i povezanost. Predmet izučavanja ove nauke je molekularna osnova različitih bioloških fenomena i procesa. U živim sistemima, prirodu i specifičnost svakog procesa određuju geni, pa je zadatak molekularne biologije da tumačenjem regulacije i aktivnosti gena objasni procese metabolizma. Ova grana biologije treba da utvrdi početne procese razvića osobina na molekularnom nivou, tj. iz čega su geni sastavljeni, kako se reprodukuju i koji su primarni proizvodi funkcije gena.

Molekularna biologija objašnjava molekulske procese života, njihovu prirodu i povezanost. Predmet njenog istraživanja je struktura i uloga bioloških makromolekula dezoksiribonukleinske kiseline (DNK), ribonukleinske kiseline (RNK) i proteina. Pored toga, molekularna biologija se bavi povezanošću  strukture sa funkcijom samih tih biomolekula kao i njihovim međusobnim vezama. U užem smislu ona proučava nukleinske kiseline, molekularnu strukturu i funkcije gena kao i procese replikacije, transkripcije, translacije i dr.

Danas znamo da su nosioci i realizatori razvića osobina nukleinske kiseline i proteini. Zastupljeni su u svim živim bićima pa čak i u virusima. U strukturi nukleinskih kiselina (DNK i RNK) zapisane su genetičke informacije u vidu programa odgovornog za razvoj, opstanak i razmnožavanje živih organizama. Osim što su nosioci naslednih informacija, nukleinske kiseline su i prenosioci tih informacija. DNK prenosi genetičke informacije iz generacije u generaciju (sa roditelja na potomke), a RNK ih prenosi kroz samu ćeliju. Proteini su realizatori tog naslednog programa, jer su njima određene osobine nekog organizma.

U živim sistemima, prirodu i specifičnost svakog procesa određuju geni, pa je zadatak molekularne biologije da tumačenjem regulacije i aktivnosti gena objasni procese metabolizma. Ova grana biologije treba da utvrdi početne procese razvića osobina na molekularnom nivou, tj. iz čega su geni sastavljeni, kako se reprodukuju i koji su primarni proizvodi funkcije gena. Povezana je i prepliće se sa biohemijom i molekularnom genetikom. Međutim, biohemija se više bavi strukturom i funkcijom proteina i drugih bioloških molekula kao i njihovim metaboličkim putevima, a molekularna genetika nasleđivanjem u jedinkama i populacijama.

Danas se molekularna biologija i genetika intenzivno razvijaju i primenjuju u različitim sferama života. Prema tome se mogu uporediti jedino sa informacionim tehnologijama.

Molekularna biotehnologija

Zahvaljujući saznanjima do kojih se došlo u molekularnoj biologiji razvijen je novi oblik tehnologije, molekularna biotehnologija ili popularno genetički inženjering. Savremena biološka nauka ne može se zamisliti bez istraživanja na molekulskom nivou i genetičkog inženjeringa. Genetički inženjering se bavi manipulacijom genima i genetičkim materijalom i omogućava različite kombinacije, od zamene gena do stvaranja organizma sa određenom genskom kombinacijom. Ova metoda omogućava napredak drugih nauka kao što su medicina, veterina, poljoprivreda, šumarstvo, farmacija i dr.

Istorijski razvoj

Molekularna biologija je relativno mlada nauka. Izraz molekularna biologija prvi je upotrebio matematičar Viver još 1833. godine, dok je kao nauka priznata tek 1962. g.Počela je da se razvija tridesetih godina 20. veka, da bi tek 30 godina kasnije i formalno bila priznata kao nauka. Tada je definisan predmet istraživanja ove nauke. Zajedno sa genetikom omogućila je otkrivanje nekih tajni života.

  • 1930. god. romantičarski period (Max Delbrük i Salvador Luria)
  • 1945 - 1953. DNK je nosilac naslednih informacija (Avery, Hershey i Chase)
  • 1953 - 1963g. dogmatski period - Votson i Krik (Watson i Crick)
  • od 1962. do danas.

Dogmatski period

Period od 1953-1963. naziva se dogmatski period u razvoju molekularne biologije. Tada je ustanovljen način prenošenja genetičke informacije od DNK do proteina, odnosno definisana je centralna dogma molekularne biologije (1958.). U ovom periodu dominiraju naučnici Votson i Krik. Krik je idejni tvorac centralne dogme iako je na njenom definisanju radio veći broj naučnika.

Period do 1962. do danas

Početkom sedamdesetih godina 20. veka, 1972. godine, američki biohemičar Paul Berg je u eksperimentalnim uslovima dobio prvi hibridni DNK molekul od delova virusne i bakterijske DNK. Za to otkriće je 1980. godine dobio Nobelovu nagradu za hemiju.

Simboličnim početkom molekularne biotehnologije smatra se zajednički rad Herberta Bojera i Stenli Koena na formiranju gena koji se sastojao od delova DNK dva različita živa organizma. Oni su u eksperimentalnim uslovima uspeli da stvore bakterije koje su otporne na dva antibiotika.

Prvi veliki uspeh u korišćenju genetičkog inženjeringa je uspeh švajcarskih naučnika da ljudski gen za interferon (protein) ugrade u bakteriju. Tako bakterije ''proizvode'' velike količine ovog retkog humanog proteina. 1982. godine na sličan način počinje proizvodnja humanog insulina, leka za dijabetes koji se i danas koristi.

Danas se, u oblasti molekularne biologije i genetike, najviše istražuje nekoliko širokih oblasti: regulacija rada gena (ekspresija gena), razviće (ontogeneza) organizama i kao najaktuelnija i najbrojnija su istraživanja molekulske osnove kancera i mogućnosti lečenja tih oboljenja genskom terapijom.

Reading.gif
Za više podataka pogledati Osnovna dogma molekularne biologije

Literatura

  • Dumanović, J, marinković, D, Denić, M: Genetički rečnik, Beograd, 1985.
  • Kosanović, M, Diklić, V: Odabrana poglavlja iz humane genetike, Beograd, 1986.
  • Lazarević, M: Ogledi iz medicinske genetike, Beograd, 1986.
  • Marinković, D, Tucić, N, Kekić, V: Genetika, Naučna knjiga, Beograd
  • Matić, Gordana: Osnovi molekularne biologije, Zavet, Beograd, 1997.
  • Prentis S: Biotehnologija, Školska knjiga, Zagreb, 1991.
  • Ridli, M: Genom - autobiografija vrste u 23 poglavlja, Plato, Beograd, 2001.
  • Tatić, S, Kostić, G, Tatić, B: Humani genom, ZUNS, Beograd, 2002.
  • Tucić, N, Matić, Gordana: O genima i ljudima, Centar za primenjenu psihologiju, Beograd, 2002.
  • Švob, T. i sradnici: Osnovi opće i humane genetike, Školska knjiga, Zagreb, 1990.
  • Šerban, Nada: ćelija - strukture i oblici, ZUNS, Beograd, 2001