Մոլեկուլային կենսաբանություն

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

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]

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

 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 կենսաբանության էությունը, ըստ Մ.Պերուցի, կենսաբանական 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

«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

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 սկզբանական 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