Մոլեկուլային կենսաբանություն

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Մոլեկուլային կենսաբանություն կյանքի հիմնական դրսևորումները մոլեկուլային մակարդակով ուսումնասիրող գիտություն է։ Ձևավորվել է 20-րդ դարի կեսերին։ Մոլեկուլային կենսաբանության խնդիրը այդ երևույթների բնույթի ճանաչումն է, կյանքի բնորոշ արտահայտությունների (ժառանգականություն, ինքնավերարտադրություն, սպիտակուցների կենսասինթեզ, էներգիայի փոխարկումներ, աճ, զարգացում, շարժունակություն և այլն), կենսաբանական նյութերի (հիմնականում կենսապոլիմերների՝ սպիտակուցների և նուկլեինաթթուների) մոլեկուլների կառուցվածքով, հատկություններով ու փոխազդեցություններով պայմանավորված լինելու բացահայտումը։

Ուսումնասիրության օբյեկտն ու հարաբերությունները մյուս գիտությունների հետ[խմբագրել]

Մոլեկուլային կենսաբանության ուսումնասիրության օբյեկտներն են բջջի առանձին օրգանոիդները (բջջի կորիզը, միտոքոնդրիաներ, ռիբոսոմներ), քրոմոսոմները, բջջաթաղանթները, ինչպես նաև վիրուսները, բակտերիաֆագերը և կենդանի մատերիայի կարևորագույն բաղադրիչների՝ նուկլեինաթթուների ու սպիտակուցների մոլեկուլները։ Մոլեկուլային կենսաբանությունը սերտորեն կապված է կենսաքիմիայի, կենսաֆիզիկայի, կենսաօրգանական քիմիայի, գենետիկայի, ֆիզիոլոգիայի և մոլեկուլային գենետիկայի հետ և որպես բնագիտության նոր ճյուղ ունի ուսումնասիրության իր խնդիրներն ու առանձնահատկությունները։ Մոլեկուլային կենսաբանությունը կյանքի հիմնական դրսևորումները մոլեկուլային մակարդակով ուսումնասիրող գիտություն է։ Ձևավորվել է 20-րդ դարի կեսերին։ Մոլեկուլային կենսաբանության խնդիրը այդ երևույթների բնույթի ճանաչումն է, կյանքի բնորոշ արտահայտությունների (ժառանգականություն, ինքնավերարտադրություն, սպիտակուցների կենսասինթեզ, էներգիայի փոխարկումներ, աճ, զարգացում, շարժունակություն և այլն), կենսաբանական նյութերի (հիմնականում կենսապոլիմերների՝ սպիտակուցների և նուկլեինաթթուների) մոլեկուլների կառուցվածքով, հատկություններով ու փոխազդեցություններով պայմանավորված լինելու բացահայտումը։

Ուսումնասիրության օբյեկտն ու հարաբերությունները մյուս գիտությունների հետ[խմբագրել]

Կապը նուկլեինաթթուների միջև

Մոլեկուլային կենսաբանության ուսումնասիրության օբյեկտներն են բջջի առանձին օրգանոիդները (բջջի կորիզը, միտոքոնդրիաներ, ռիբոսոմներ), քրոմոսոմները, բջջաթաղանթները, ինչպես նաև վիրուսները, բակտերիաֆագերը և կենդանի մատերիայի կարևորագույն բաղադրիչների՝ նուկլեինաթթուների ու սպիտակուցների մոլեկուլները։ Մոլեկուլային կենսաբանությունը սերտորեն կապված է կենսաքիմիայի, կենս ֆունկցիաների մեկնաբանումն է մոլեկուլային կառուցվածքի տեսանկյունից։ Ընդ որում, մոլեկուլային կենսաբանության ուշադրության կենտրոնում են ոչ թե գլխավոր վալենտական կապերով պայմանավորված քիմիական ձևափոխությունները, այլ էլեկտրաստատիկական, վանդեր-վաալսյան, ջրածնային և այլ կապերով պայմանավորված ատոմների ու դրանց խմբերի փոխադարձ դասավորությունը և միջմոլեկուլային փոխազդեցությունները։ Այսինքն կարևոր է կենսապոլիմերի մոլեկուլի խիստ որոշակի ծավալային կառուցվածքի առաջացումը, որի դեպքում միայն մոլեկուլը կարող է ծառայել որպես կենսաբանական ֆունկցիաների նյութական հիմք։

Մոլեկուլային կենսաբանության պատմական զարգացումը[խմբագրել]

«Մոլեկուլային կենսաբանություն» տերմինն առաջին անգամ օգտագործել է անգլիացի գիտնական Ու.Ասթբերին, թելիկային սպիտակուցների մոլեկուլային կառուցվածքի և ֆիզիկական ու կենսաբանական հատկությունների կապը բացահայտող ուսումնասիրությունների վերաբերյալ։ Մոլեկուլային կենսաբանության, որպես ձևավորված գիտության, առաջացումն ընդունված է համարել 1953-ը, երբ Ջ.Ուոթսոնը և Ֆ.Քրիքը պարզեցին դեզոքսիռիբոնուկլեինաթթվի (ԴՆԹ) եռաչափ կառուցվածքը։ 1957-ին պարզվեց միոգլոբինի, ապա հեմոգլոբինի եռաչափ կառուցվածքը։ Ձևավորվեցին մակրոմոլեկուլների տարածական կառուցվածքի տարբեր մակարդակների (առաջնային, երկրորդային, երրորդային և չորրորդային) մասին պատկերացումները։ հայտնի դարձավ, որ կենսապոլիմերների կենսաբանական ֆունկցիաները պայմանավորված են դրանց տարածական կառուցվածքով և հնարավոր դարձավ այդ կապի ուսումնասիրությունը։ Ժամանակակից մոլեկուլային կենսաբանությունը կյանքի երևույթների ամբողջությունը դիտում է որպես մատերիայի, էներգիայի և ինֆորմացիայի հոսքերի զուգակցման արդյունք։ Մատերիայի հոսքն արտահայտվում է նյութափոխանակության երևույթներում, էներգիայի հոսքը կյանքի բոլոր արտահայտությունների շարժիչ ուժն է, ինֆորմացիայի հոսքն արտահայտվում է յուրաքանչյուր օրգանիզմի զարգացման և գոյության բազմազան պրոցեսներում, ինչպես նաև իրար հաջորդող սերունդների հերթափոխում։ Ինֆորմացիայի հոսքի պատկերացումը մոլեկուլային կենսաբանության բնորոշ

RF00312.jpg

առանձնահատկությունն է։

Գիտության նվաճումներն ու նրա առջև ծառացած խնդիրները[խմբագրել]

Մոլեկուլային կենսաբանության նվաճումներից են ԴՆԹ-ի և բոլոր տիպերի ՌՆԹ-ների, ռիբոսոմների, վիրուսների կառուցվածքի բացահայտումը, հակադարձ տրանսկրիպցիայի երևույթի, սպիտակուցների մատրիցային սինթեզի սկզբունքի և կենսասինթեզի մեխանիզմների, որոշ կենսաբանական օբյեկտների ինքնահավաքման երևույթների հայտնագործումը, գենի մեկուսացումը, քիմիական և կենսաբանական սինթեզը, գենի փոխանցումը մեկ օրգանիզմից մյուսին, բազմաթիվ սպիտակուցների և նուկլեինաթթուների քիմիական կառուցվածքի վերծանումը, կենսաբանական ֆունկցիաների ու պրոցեսների ալոստերիկ և կարգավորման այլ հիմնական սկզբունքների հայտնագործումը և այլն։ Վերոհիշյալ նվաճումները վկայում են մոլեկուլային կենսաբանության կյանքի բարդ ֆունկցիաները մոլեկուլի մակարդակով տեղի ունեցող երևույթներով բացատրելու մեթոդի արդյունավետությունը։ Սակայն մոլեկուլային կենսաբանության առաջ ծառացած է նաև ինտեգրացման մեխանիզմների ճանաչման խնդիրը, որը կյանքի երևույթների ուսումնասիրման հետագա զարգացման ուղիներից է։ Այստեղ ելակետը միջմոլեկուլային փոխազդեցության ուժերի ուսումնասիրությունն է։ Դրանք իրենց տարածական դասավորությամբ առաջացնում են այսպես կոչված «ինտեգրատիվ ինֆորմացիա», որն ինֆորմացիայի հոսքի գլխավոր մասն է։ Դրանցից են բաղադրամասերից բազմակոմպոնենտ սպիտակուցների ու վիրուսների առաջացումը, նուկլեինաթթուների ընտրողական փոխազդեցությունները, բազմատեսակ սպիտակուցների և նուկլեինաթթուների համալիրների առաջացումը և այլն։ Ժամանակակից մոլեկուլային կենսաբանության խնդիրներից են՝ նուկլեինաթթուների վերծանման, նրանց եռաչափ կառուցվածքի, կենսաբանական բարդ գոյացությունների ինքնահավաքման հետագա ուսումնասիրությունը, ժառանգական հիվանդությունների կանխումը, հորմոնների, դեղանյութերի ազդեցության մեխանիզմների, կենսաբանական թաղանթների մոլեկուլային կառուցվածքի և գործունեության բացահայտումը և այլն։ Մոլեկուլային կենսաբանության ավելի հեռավոր նպատակներն են նյարդային պրոցեսների, հիշողության մեխանիզմների պարզաբանումը, գենետիկական ապարատի նպատակասլաց ձևափոխումը և այլն։

Մոլեկուլային կենսաբանության պատմական զարգացումը[խմբագրել]

«Մոլեկուլային կենսաբանություն» տերմինն առաջին անգամ օգտագործել է անգլիացի գիտնական Ու.Ասթբերին, թելիկային սպիտակուցների մոլեկուլային կառուցվածքի և ֆիզիկական ու կենսաբանական հատկությունների կապը բացահայտող ուսումնասիրությունների վերաբերյալ։ Մոլեկուլային կենսաբանության, որպես ձևավորված գիտության, առաջացումն ընդունված է համարել 1953-ը, երբ Ջ.Ուոթսոնը և Ֆ.Քրիքը պարզեցին դեզոքսիռիբոնուկլեինաթթվի (ԴՆԹ) եռաչափ կառուցվածքը։ 1957-ին պարզվեց միոգլոբինի, ապա հեմոգլոբինի եռաչափ կառուցվածքը։ Ձևավորվեցին մակրոմոլեկուլների տարածական կառուցվածքի տարբեր մակարդակների (առաջնային, երկրորդային, երրորդային և չորրորդային) մասին պատկերացումները։ հայտնի դարձավ, որ կենսապոլիմերների կենսաբանական ֆունկցիաները պայմանավորված են դրանց տարածական կառուցվածքով և հնարավոր դարձավ այդ կապի ուսումնասիրությունը։ Ժամանակակից մոլեկուլային կենսաբանությունը կյանքի երևույթների ամբողջությունը դիտում է որպես մատերիայի, էներգիայի և ինֆորմացիայի հոսքերի զուգակցման արդյունք։ Մատերիայի հոսքն արտահայտվում է նյութափոխանակության երևույթներում, էներգիայի հոսքը կյանքի բոլոր արտահայտությունների շարժիչ ուժն է, ինֆորմացիայի հոսքն արտահայտվում է յուրաքանչյուր օրգանիզմի զարգացման և գոյության բազմազան պրոցեսներում, ինչպես նաև իրար հաջորդող սերունդների հերթափոխում։ Ինֆորմացիայի հոսքի պատկերացումը մոլեկուլային կենսաբանության բնորոշ առանձնահատկությունն է։

Գիտության նվաճումներն ու նրա առջև ծառացած խնդիրները[խմբագրել]

Մոլեկուլային կենսաբանության նվաճումներից են ԴՆԹ-ի և բոլոր տիպերի ՌՆԹ-ների, ռիբոսոմների, վիրուսների կառուցվածքի բացահայտումը, հակադարձ տրանսկրիպցիայի երևույթի, սպիտակուցների մատրիցային սինթեզի սկզբունքի և կենսասինթեզի մեխանիզմների, որոշ կենսաբանական օբյեկտների ինքնահավաքման երևույթների հայտնագործումը, գենի մեկուսացումը, քիմիական և կենսաբանական սինթեզը, գենի փոխանցումը մեկ օրգանիզմից մյուսին, բազմաթիվ սպիտակուցների և նուկլեինաթթուների քիմիական կառուցվածքի վերծանումը, կենսաբանական ֆունկցիաների ու պրոցեսների ալոստերիկ և կարգավորման այլ հիմնական սկզբունքների հայտնագործումը և այլն։ Վերոհիշյալ նվաճումները վկայում են մոլեկուլային կենսաբանության կյանքի բարդ ֆունկցիաները մոլեկուլի մակարդակով տեղի ունեցող երևույթներով բացատրելու մեթոդի արդյունավետությունը։ Սակայն մոլեկուլային կենսաբանության առաջ ծառացած է նաև ինտեգրացման մեխանիզմների ճանաչման խնդիրը, որը կյանքի երևույթների ուսումնասիրման հետագա զարգացման ուղիներից է։ Այստեղ ելակետը միջմոլեկուլային փոխազդեցության ուժերի ուսումնասիրությունն է։ Դրանք իրենց տարածական դասավորությամբ առաջացնում են այսպես կոչված «ինտեգրատիվ ինֆորմացիա», որն ինֆորմացիայի հոսքի գլխավոր մասն է։ Դրանցից են բաղադրամասերից բազմակոմպոնենտ սպիտակուցների ու վիրուսների առաջացումը, նուկլեինաթթուների ընտրողական փոխազդեցությունները, բազմատեսակ սպիտակուցների և նուկլեինաթթուների համալիրների առաջացումը և այլն։ Ժամանակակից մոլեկուլային կենսաբանության խնդիրներից են՝ նուկլեինաթթուների վերծանման, նրանց եռաչափ կառուցվածքի, կենսաբանական բարդ գոյացությունների ինքնահավաքման հետագա ուսումնասիրությունը, ժառանգական հիվանդությունների կանխումը, հորմոնների, դեղանյութերի ազդեցության մեխանիզմների, կենսաբանական թաղանթների մոլեկուլային կառուցվածքի և գործունեության բացահայտումը և այլն։ Մոլեկուլային կենսաբանության ավելի հեռավոր նպատակներն են նյարդային պրոցեսների, հիշողության մեխանիզմների պարզաբանումը, գենետիկական ապարատի նպատակասլաց ձևափոխումը և այլն։

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Հայկական սովետական հանրագիտարանից, որի նյութերը թողարկված են Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) թույլատրագրի ներքո։ CC-BY-SA-icon-80x15.png