С.С. Медведев - Физиология растений (DJVU) (1134223), страница 78
Текст из файла (страница 78)
Д. И. Менделеев Нередко исследователи, особенно начинающие, приходят к выводу, что все законы уже открыты, наиболее интересные эксперименты поставлены, системы представлений о происходящих процессах сформированы. Такое чаще встречается в науках, история развития которых насчитывает десятки и сотни лет. При изучении клеточных процессов еще недавно основными методологическим подходом был так называемый «черный ящик». Выводы о функционировании клетки делались главным образом на основе анализа процессов, регистрируемых на входе и на выходе из «черного ящика». Несмотря на то, что такой подход позволил изучить ультраструктуру клетки — выявить практически все известные клеточные органеллы и их основные функции, на современном этапе развития науки он стал неприемлем.
За последние двадцать лет произошло значтпельное изменение методического и мс тодологичегкого инструментария, ттриьтеняемога в биологических исследованиях, что позволило выйти на качественно новый уровень знания. Стало возможным регистрировать электрические (ионные) токи в мембране через адиночньш белковые лтолекулы, проводить микрокаличественный анализ веществ в клетках и тканях, осуществлять прижизненную регистрацию внутриклеточных процессов, в том числе таких, как экспрессия отдельных генов, сборка и разборка элементов цитоскелета, транспорт белков и ионов.
Возтвткает ощущение, что развитие биологической науки идет с постоянным ускорением. Не случайно наибольший финансовый и исследовательский приоритет сейчас имеют ин4ормацианные тпгхнолагии и биатпехналагии. Ыы являемся свидетелями стремительнога приращения знания о биологических процессах, возникновения новых направлений на стыках наук, появления таких технологий, которые не только резко изменяют производство и быт, но и вносят кардинальные изменения в процесс научного поиска. Одними из таких интенсивно развивающихся направлений являются клетпочная и геттноя инженерия растений, биология клетпки, биаитфарматпикть Грандиозные перспективы в ближайшее время ожидают биологию растений. В 2000 г. Крис Соммервиль (К. 8ашегтчПе) и Джеф Дэнгл (Д.
Пап81) в журнале «Бс!епсе» (т. 290, с. 2077-2078) опубликовали статью «Р1ап1 Вю1ойу ш 2010», в которой сделан прогноз возможного развития исследований по биологии растений на текущее десятилетие. Предполагается, что на начальном этапе (в течение 2000-2006 гг.) будет создан необходимый инструментарий исследований, который будет включать полные наборы лтутантов с индексированными последовательностями, полностью картированные геномы, микрочипы ДНК для выявления экспресснруемых генов, антитела или впитанные 315 маркеры для всех синтезируемых белков. В этот период запланировано создать поеную библиотеку комплементарных ДНК, разработать методы получения направленных мутаций и сайт- специфичных рекомбинаций, составить полные профили экспрессии мРНК на уровне органа, клетки и субклеточных структур в разных природных условиях, понять принципы посттрансляционных модификаций белков, выявить полные метаболические профили на уровне органа, клетки и субклеточных структур.
Игн [ми словами, выявить основные принципы функционирования клетки в условиях изменяющихся факторов окружающей среды. Еще более масштабны итоговые цели проекта: будут идентифицированы цисрегуляторные последовательности всех генов, а также регуляторные контуры, контролируемые каждым фактором транскрипции; определена биохимическая функция каждого белка; описана трехмерная структура представителей каждого семейства характерных для растений белков; составлены полные белковые профили на уровне органов, клеток и субклеточных структур в различных природных условиях; проведен системный анализ поглощения, транспорта и запасания ионов и метаболитов; описаны белокбелконые, белок-нуклеиновые и другие взаимодействия белков на уровне органа, клетки и субклеточных структур в различных природных условиях; проведен сравнительный анализ геномных последовательностей различных видов растений; разработаны новью методы биоинформатики, визуализации и моделирования, облегчающие доступ ко всей биологической информации о характерном виртуальном растении.
На основании получешюй информации будут созданы искусственные хромосомы растений, что позволит получать качествешю новые организмы, в том числе и среди хозяйственно полезных культур, что в последнее время становится очень актуальным. В последнее десятилетие прогресс и получение новых знаний в биологии идет главным образом за счет эффективного использования методов молекулярной биологии и генетики. Появились новые понятия: ьчрансхрииглач и прешеач, т. е. соответствешю совокупность всех мРНК и белков, которые определяют функциональную специфичность клетки; меглаболам — совокупность метаболитов клетки, ткани или органа на определенном этапе онтогенеза в зависимости от условий среды. Возникла новая наука— гепомиха, которая изучает нуклеотидный состав генома, принципы функционировавпя отдельных генов и их комплексов, эволюцию генома, в том числе и направленную, связанную с конструированием новых генов и организмов.
В задачи геномики входит выявление принципов и механизмов, которые позволяют клеткам в многоклегочном организме, имея идентичный набор генов, формировать широкий спектр различных тканей и органов с узкой структурной и функциональной специализацией.
В распоряжении современной науки имеются методы, которые позволяют анализировать состав ДНК со скоростью миллион пар азотистых оснований в неделю. Уже расшифрован геном дрожжей, около 30 видов бактерий человека, арабидопсиса и риса. Ведутся интенсивные исследования в области протеомики. Последующая задача будет заключаться в реконструкции клетки. После получения информации об отдельных молекулах, составляющих протеом и мегаболом клетки, следущим шагом будет составление целостной структурной и функциональной картины клеточных процессов. В этом случае обязательно возникнет проблема понимания принципов управления физиологией клетки и механизмов ее ответных реакций на внешние и внутренние раздражители. В завершение хотелось бы сказать, что новые поколения биологов ожидают грандиозные перспективы.
Очень выразительно эти перспективы были сформулированы генетиком, молекулярным биологом и математиком Эриком Ландером (Епс 1 апс)ег) в журнале «В10 ТЕСН !пМгпаФюпа!» (2003, т. 290, Х 5): «В биологии происходит одна из величайших революций, когда-либо происходивших в науке. Это переход от науки, основшпюй на лабораторных исследованиях, к науке, основанной на использовании информационных баз. Там, где 20-30 лет назад биолог в основном опирался на данные, полученные в его лаборатории, сегодня трудно найти человека, чья работа не зависит от большого количества данных, полученных в разных местах.
Все 20-е столетие можно рассматривать кек своего рода прелюдию к этой информационной биааогии. Оно фактически вручило следующему поколению ученых ключи от самой замечательной библиотеки на нашей планетеэ. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Авдонин П. В., Ткачук В. А. Рецепторы и внутриклеточный кальций. 51л Наука, 1994. 285 с. Битнтцкий Н. П. Ъ1икроэлементы и растение.
СПбл Изд-во СПбУ, 1999. 230 с. Болдырев А. А., Котелевцев С. В., Ланио М. И. др. Введение в мембранологию. Мл Изд-во МГУ, 1990. 207 с. Бугаенко Р. Г. Экспериментальный морфогенез и дифферетщиация в культуре клеток растений. 35-е Тимирязевское чтение. Ыл Наука, 1975.
51 с. Васильев А. Е., Воронин Н. С., Еленевский А. Г., Серебрякова Т. И. Ботаника. Анатомия н морфология растений. Мл Просвещение, 1978. 480 с. Ватлтисптров Д. Б. Питание растений. Ыл Знание, 1979. 64 с. Ват настрое Д. Б. Пространственная организация ионного транспорта в корне. 49-е Тимирязевское чтение. Мл Наука„1991. 48 с. Валотовский И.Д. Фитохром — регуляторный фоторецептор растений. Минск: Наука н техника, 1992. 167 с. Гавриленко В. Фч Гусев М. В., Никитина К. А., Хоффткан П.
Избранные главы физиологии растений. Мл Изд-во МГУ, 1986. 440 с. Гамалеа Ю. В. Флоэма листа. Развитие структуры и функций в связи с эволюцией цветковых растений. Лл Наука, 1990. 144 с. Гамалей Ю.В. Эндоплазматическая сеть растений. 53-е Тимирязевское чтение. СПбл Наука, 1994. 80 с. ';3 Гамбург К. 3.
Биохимия аукснна и его действие на клетки растений. Новосибирск: Наука, 1976. 272 с. Головко Т.К. Дыхание растений (физиологические аспекты). СПбл Наука, 1999. 204 с. 1удвин Т,, Мерсер Э. Введение в биохимию растений: В 2 т. Мл Мир, 1986. 392 с. и 312 с. 4 Гусев Н. А. Состояние воды в растении. Мл Наука, 1974.
134 с. Гэлстлан А., Девис П., Сэтлтлер Р. Жизнь зеленого растения. 51л Мир, 1983. 549 с. Дерфлинг К. Гормоны растений. Ыс Мир, 1985. 303 с. Жолкевич В. Н., Гусев Н. А., Капля А. В. и др. Водный обмен растений. Мл Наука, 1989. 256 с. Запрометов М. Н.
Фенольные соединения и их роль в жизни растения. 56-е Тимирязевское чтение. Мл Наука, 1996. 45 с. Иванов В. Б. Клеточные основы роста растений. Мл Наука, 1974. 223 с. Измайлов С. Ф. Азотный обмен в растениях. Мл Наука, 1986. 320 с. Ильин В. Б. Элементный химический состав растений. Новосибирск: Нэ,ука, 1985.
129 с. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. Мл Мир, 1989. 438 с. Кефели В. И. Рост растений. М.: Колос, 1984. 175 с. Кефели В. И., Коф Э. М., Власов П. В., Кислин Е. Н. Природный ингнбитор росга-- абсцизовая кислота. Мл Наука, 1989. 184 с. Кларксон Д. Транспорт ионов и структура растительной клетки. Мл Ыир, 1978, 368 с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
