מהי הדוגמה המרכזית של הביולוגיה המולקולרית? - ביולוגיה - 2025

הדוגמא המרכזית של ביולוגיה מולקולרית , אומרת כי חומר גנטי הוא עבד לרנ"א ותורגם חלבון.

כלומר, בדיסציפלינה זו נחשב שזרימת המידע באורגניזמים הולכת רק לכיוון אחד: גנים מועתקים ל- RNA.

גישה זו פורסמה בציבור בשנת 1971, שנים ספורות לאחר שהתגלתה תפקוד המשדר של מולקולת החומצה הדוקסיריבונוקלית (DNA).

פרנסיס קריק, היה המדען שחשף את הרעיון הזה בתיאור העברת המידע הגנטי באמצעות המידע שהיה קיים אז.

במקביל, הווארד טמין הציע את האפשרות שרנ"א יכול לשמש לסינתזה של DNA, כמקרה חריג אך אפשרי.

הצעה זו לא הצליחה להשיג את הקהילה המדעית לאור הפופולריות של הדוגמה ומכיוון שהיא הייתה תהליך אפשרי רק בתאים שנדבקו בנגיפי RNA מסוימים.

מה לומדת ביולוגיה מולקולרית?

ביולוגיה מולקולרית היא, על פי פרויקט הגנום האנושי, "חקר המבנה, התפקוד וההרכב של מולקולות חשובות מבחינה ביולוגית."

ליתר דיוק, ביולוגיה מולקולרית בוחנת את הבסיסים המולקולריים של תהליכי שכפול, תעתיק ותרגום של חומר גנטי.

ביולוגים מולקולריים מנסים להבין כיצד מערכות תאים מקיימות אינטראקציה מבחינת DNA, RNA וסינתזת חלבון.

למרות שביולוג מולקולרי משתמש בטכניקות בלעדיות לתחום שלו, הוא משלב אותן עם אחרות האופייניות יותר לגנטיקה וביוכימיה.

חלק גדול מהשיטה שלו היא כמותית, וזו הסיבה שיש אינטרס רב בממשק של תחום זה ומדעי המחשב: ביואינפורמטיקה ו / או ביולוגיה חישובית.

גנטיקה מולקולרית הפכה לתחום בולט מאוד בתחום הביולוגיה המולקולרית.

כיצד פועלת הדוגמה המרכזית בביולוגיה מולקולרית?

עבור מי שהגן על רעיון זה התהליך היה כדלקמן:

העברת מידע גנטי

עבודותיו של גרגור מנדל, בשנת 1865. הם סימנו קדמה של הירושה הגנטית המאפשרת את מולקולת ה- DNA, שהתגלתה בין 1868 ל- 1869 על ידי פרידריך מיסשר.

הכרת המבנה הראשוני של ה- DNA, מאפשרת לדעת את תהליך הסינתזה של אותו האופן ואת אופן קידודו של מידע גנטי.

שכפול של DNA

לאחר מכן, גילוי המבנה המשני של ה- DNA איפשר לנו לדגמן את מבנה הסליל הכפול המוכר כל כך בימינו, אך היה התגלות באותה תקופה.

גילוי זה הוליד את הבדיקה של שכפול ה- DNA, תהליך חיוני להישרדות תאים המורכב מחלוקה על ידי מיטוזה, ואשר דורש שכפול קודם לשמירת חומר גנטי.

בשנת 1958 אישרו מתיו מסלסון ופרנק שטאל כי שכפול זה היה שמרני למחצה, מכיוון שאחת הרשתות שמורה, והיא משמשת תבנית לסינתזה של השלמה שלה.

בתהליך זה מתערבים חלבונים כמו DNA פולימראז, מה שמוסיף נוקלאוטידים לשרשרת החדשה תוך שימוש במקור כתבנית.

תעתיק DNA

הגילוי והתיאור של תהליך זה ענה על השאלה כיצד DNA וחלבונים קשורים כשהיו במקומות שונים בתאים.

מולקולת הביניים שאיפשרה קשר זה התבררה כחומצה ריבונוקלאית בשלה (RNA).

באופן ספציפי, פולימראז RNA הוא המולקולה שלוקחת תבנית מאחד מגדילי ה- DNA, ממנו היא יוצרת מולקולת RNA חדשה. זה מתרחש בעקבות השלמת הבסיסים.

במילים אחרות, זהו תהליך בו המידע משכבה של DNA משוחזר בחלק של RNA messenger (mRNA).

תוצר התמלול הוא גדיל בוגר של RNA messenger (mRNA).

תרגום RNA

בשלב האחרון, ה- RNA המסנג'ר הבוגר (mRNA) משמש כתבנית לסינתזת חלבון. כאן הריבוזומים מתערבים יחד עם מולקולות של ה- RNA tRNA ההולכה.

כל ריבוזום מפרש שלישייה של נוקליאוטידים mRNA, המכונים קודון, ומשלימים אותו האנטיקודון שיש לכל tRNA.

TRNA זה נושא עמו את חומצת האמינו שתשתלב בשרשרת הפוליפפטיד, כך שהיא תתקפל לקונפורמציה הנכונה.

בתאים פרוקריוטים, שעתוק ותרגום יכולים להתרחש יחד, ואילו בתאים אוקיארוטיים מתרחשת שעתוק בגרעין התא והתרגום מתרחש בציטופלזמה.

ההתגברות על דוגמה

בשנות השישים נראה כי נגיפים מסוימים אפשרו לתא "להפוך את התמלול" של RNA ל- DNA.

כזה היה המקרה של חלבון ה- Reverse Transcriptase (RT), האחראי על השימוש בתבנית ה- HIV RNA כדי לסנתז גדיל כפול של DNA פרובירי כדי לשלב אותו ב- DNA התא.

חלבון זה משמש כיום במעבדות וזכה האוורד טמין, דייוויד בולטימור ורנאטו דולבקו בפרס נובל לרפואה בשנת 1975.

מצד שני, ישנם וירוסים אחרים העשויים RNA, המסוגלים לסנתז שרשרת RNA מזו שכבר יש להם.

סיבה אפשרית נוספת לשינוי זה יכולה להימצא בפגמים ברצפי הרגולציה של הגנים המשפיעים על ביטוי החלבון ובתהליך השעתוק של גנים אחד או יותר.

תגליות אלה היוו בסיס למחקר רב בתחום הביולוגיה המולקולרית כמו אלה הקשורים למחלות סרטן, מחלות ניווניות או ביולוגיה סינתטית.

בקיצור, הדוגמה המרכזית של הביולוגיה המולקולרית הייתה ניסיון להסביר כיצד זרימת המידע הגנטי עובדת באורגניזם.

ניסיון זה התגבר, לאחר מספר שנים של מחקר מדעי שאיפשר לנו להציע הסבר קרוב יותר למציאות.

הפניות

1. האקדמיה לביו-רפואה דיגיטלית VITAE. רפואה מולקולרית. נקודת מבט חדשה ברפואה. התאושש מ: caibco.ucv.ve
2. מכון קוריאל למחקר רפואי (ים). מהי ביולוגיה מולקולרית. התאושש מ: coriell.org
3. דוראנטס, דניאל (2015). הדוגמה המרכזית של הביולוגיה המולקולרית. התאושש מ: investigarentiemposrevñados.wordpress.com
4. מנדל, אנניה (2014). מהי ביולוגיה מולקולרית. התאושש מ: news-medical.net
5. טבע (ים). ביולוגיה מולקולרית. התאושש מ: nature.com
6. מדע יומיומי (s / f). ביולוגיה מולקולרית. התאושש מ: sciencedaily.com
7. אוניברסיטת ורקרוז (ים / ו). ביולוגיה מולקולרית. התאושש מ: uv.mx.