Centralna dogma molekularne biologije:

Identifikacija DNA kao genetičkog materijala kod svih živih  organizama i otkriće njene strukture 1953. godine doveli su do ogromnog napretka u razumijevanju univerzalnih prirodnih  zakonitosti. Kada je 1972. godine napravljena prvi molekula rekombinantne DNA, sastavljena od lanaca DNA dva razlicita organizma,  otvoreno je potpuno novo poglavlje u biologiji. Usmjereno manipuliranje genetskim materijalom postalo je realnost, a   istraživanja su počela  teći u pravcu razvijanja sve savršenijih instrumenata i metoda. Razvoj biotehnologije omogućio je pristup genetičkim informacijama zapisanim u kromozomima i otvorio put novom razdoblju u biologiji. Produkti nastali biotehnologijom imaju potencijal da na  pozitivan način utiču na okolinu i izmene ljudsko društvo, od medicinskog napretka, poboljšanja kvaliteta i prinosa   poljoprivrednih proizvoda pa do čistije životne sredine. Sa   druge strane, mnogo je toga još uvek nepoznato i mogućnosti zloupotrebe naucnih otkrića kao i nepredvidjene posljedice znanstvenih istraživanja još uvek predstavljaju realnost.

     Samim tim razvoj biotehnologije otvara i veliki broj neriješenih pitanja, od pitanja intelektualne svojine i prava pristupa genetičkim podacima, do kompleksnih etičkih problema koji se u ovom trenutku postavljaju kako pred znanstveenicima , tako i pred širom javnošću. Mnogi prognoziraju da će se tokom naredne decenije upravo zahvaljujući sekvencioniranju genoma poslovanje u razvijenim zemljama svijeta usmjeriti u pravcu biotehnologije, dok će Internet i informatika biti potisnuti sa današnje vodeće pozicije. Izradu grube šeme ljudskog genoma mnogi smatraju najveim znanstvenim dostignućem dvadesetog stoljeća. Iščitavanje genoma  otvorit će nova područja u oblasti znanosti i medicine ali dovesti i do velikih promjena kako u sferi industrije, ekonomije i  drugih znanosti tako i u kompletnom načinu razmišljanja i  gledanja na svijet.

      Osnovni pojmovi:

Sve do pedesetih godina prošlog vijeka bilo je rašireno mišljenje da proteini, kao najsloženiji biološki  makromolekuli, sadrže uputstvo za vlastitu sintezu i da se to uputstvo preko njih prenosi na potomstvo.Tek su kasnija  biokemijska i genetička istraživanja pokazala da tu važnu ulogu ima drugi tip makromolekula-dezoksiribonukleinska kiselina (DNA).

     Kemijska struktura DNA:

Molekula DNA se sastoji od dva dugačka prepletena lanca sastavljena od fosfata i šećera deoksiriboze. Za svaki molekul šećera vezana je jedna od četiri azotne baze - adenin (A), guanin (G), citozin (C) ili timin (T).Preko tih baza vodičnim vezama su povezana dva naspramna lanca, pri čemu se uvek vrši vezivanje adenina i timina odnosno citozina i guanina. Samim tim, redoslijed baza u jednom lancu u potpunosti zavisi od redoslijeda baza u drugom, komplementarnom lancu. Ovo svojstvo je od velikog značaja prilikom ćelijske diobe i prenošenja nasljednog materijala pošto omogućava prenošenje identičnih kopija DNA u ćerke ćelije.

Replikacija DNA:

Prije diobe ćelije dolazi prvo do procesa replikacije DNA. Prilikom replikacije DNA dolazi do raskidanja vodičnih veza i odvajanja komplementarnih lanaca. Svaki pojedinačni lanac onda služi kao kalup za sintezu dvolančane DNA u kojoj se opet nasuprot guanina ugrađuje citozin, a nasuprot adenina timin  (proces replikacije DNA) i vrši povezivanje vodičnim vezama. Na taj način nastaju dvije identične molekule DNA, koji nose identične genetske informacije, od kojih svaki odlazi u drugu, kćerku ćeliju. U jedru svake ljudske ćelije nalazi se molekul DNA gusto zbijen i podijeljen u 23 para kromozoma, od kojih jedna polovina potiče od oca a druga od majke, čineći zajedno ljudski genom.            

     OSNOVNI PRAVCI ISTRAZIVANJA:

Gen predstavlja točno određeni dio DNA koji ima svoj početak i kraj i koji nosi informaciju za sintezu točno određenog proteina. Informacija za sintezu proteina zavisi od redosljeda baza u jednom od lanaca DNA. Taj redosljed se procesom transkripcije kopira na manju molekulu ribonukleinske kiseline (mRNA) koja tu informaciju prenosi do mesta sinteze proteina. Informacije sadržane u kodonima prevode se u aminokiseline u procesu translacije (sinteza proteina).Ukoliko dođe do promene u redosledu baza u DNA (mutacija), dolazi do promene u mRNA i redosledu aminokiselina u odgovarajućem proteinu, što u velikom broju slučajeva utječe na njegovu aktivnost. Izmijenjena aktivnost jednog jedinog proteina može dovesti do velikih poremećaja u organizmu. Smatra se da je za više od pet hiljada različitih oboljenja, uključujući i različite oblike kancera (raka), odgovoran nedostatak ili promjena u nekom od ćelijskih proteina. Svaka specifična kombinacija od tri baze (triplet ili kodon) određuje pojedinu aminokiselinu u proteinu. Ovaj genetički kod isti je kod svih živih bića. Postoji 64 kodona od kojih svaki ima odgovarajuću funkciju.Tri kodona (UAA, UAG, UGA) služe kao stop-signali, koji ukazuju protein-sintetizujućem kompleksu da sintezu proteina treba završiti. Ovim kodonima ne odgovara ni jedna aminokiselina. Svi ostali kodoni (njih 61) kodiraju odgovarajuće aminokiseline, odnosno jednoj aminokiselini odgovara nekoliko kodona. Sinteza proteina u ili translacija se u ćeliji odvija na ribozomima i u njoj važnu ulogu imaju molekuli RNA. Postoje tri tipa RNA:" informacione RNA (mRNA)- nose informaciju za sintezu proteina " ribozomske RNA (rRNA) - strukturne komponente ribozoma" transportne RNA (tRNA) - prenose aminokiseline do ribozoma i omogućavaju njihovo ugrađivanje u polipeptidni lanac u toku sinteze proteina.

     Sinteza proteina:

Cjelokupna nasljedna informacija jednog organizma sadržana je u genima, odnosno u molekuli DNK. Protok informacija kroz ćeliju je usmeren tako da se informacije sadržane u DNK preslikavaju posredstvom RNK u strukturu proteina, koji obavljaju skoro sve funkcije neophodne za održavanje ćelije u životu. Ovo se još naziva i centralnom dogmom molekularne biologije. Struktura proteina određena je strukturom DNK, a jedan od osnovnih i početnih zadataka molekularne biologije bio je upravo da objasni na koji se način struktura DNK prevodi u strukturu proteina.