Содержание.
1. Обзор наиболее важных открытий последних лет в области химии:
1.1. Проектирование и синтез молекулярных машин;
2. Обзор наиболее важных открытий последних лет в области биологии:
2.1. Открытие механизмов аутофагии;
Обзор наиболее важных открытий последних лет в области физики.
3.1. Новаторские эксперименты по исследованию двумерного материала графена.
Список использованной литературы.
Обзор наиболее важных открытий последних лет в области биологии.
1.1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СИНТЕЗ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МАШИН.
В среду, 5 октября в Стокгольме представителями Королевской шведской академии наук было оглашено решение о присуждении Нобелевской премии по химии за 2016 год. Лауреатами стали трое ученых из разных стран: француз Жан-Пьер Соваж из Страсбургского университета, уроженец Шотландии сэр Дж. Фрейзер Стоддарт из Северо-Западного университета и Бернард Л. Феринга из Гронингенского университета (Нидерданды).
Что такое молекулярные машины?
В природе молекулярные машины встречаются сами по себе. Например, в наших клетках содержится какое-то количество двигательных белков, один из них — миозин — отвечает за сокращение мышц. Он как бы скользит по другому белку, актину, меняя форму и взаимное расположение частей молекулы за счет получаемой извне энергии, то отсоединяясь, то присоединяясь обратно. В совокупности множество таких актов, совершаемых большим числом молекул миозина, двигает всю мышцу — то есть совершает макроскопическую работу. Это отличный пример активно работающей молекулярной машины, в этом и заключается принцип их работы. То есть ученым удалось синтезировать аналог встречающихся в природе химических сущностей, и при этом не просто молекулярных, а супра- или наномолекулярных.
Чем так важны достижения новых лауреатов?
Первые открытия, связанные с молекулярными машинами, были сделаны в 80-е годы, но сказать, что их стали использовать в промышленных масштабах, нельзя. При этом в перспективе способов использования молекулярных машин множество: это новые способы хранения данных, новые функциональные материалы, доставка лекарств на наноуровне — и так далее. С помощью молекулярных машин можно даже собирать наночастицы из отдельных атомов и молекул. К сожалению, пока это не применяется, химические реакции такого уровня пока не проводятся в большом объеме ни в случае лабораторного синтеза, ни тем более в промышленном масштабе. Но это очень перспективное направление для сборки наноматериалов, просто оно еще требует развития и на теоретическом, и на экспериментальном уровне.
Каким образом эти молекулярные машины можно изучать?
Их размер меньше длины волны видимого света, и по всем законам рассмотреть их в оптический микроскоп уже невозможно. Но, за XX век в органической химии появились десятки методов, которые позволяют определить структуру: ядерный магнитный резонанс, масс-спектрометрия, электронная микроскопия и множество видов спектроскопии.
Обзор наиболее важных открытий последних лет в области биологии.
2.1. ОТКРЫТИЕ МЕХАНИЗМОВ АУТОФАГИИ.
Аутофагия — естественный процесс жизнедеятельности организма. Все клетки могут частично «поедать» себя, избавляясь от старых или повреждённых участков. Перерабатывая таким образом собственный материал, клетка получает новые ресурсы для восстановления и дальнейшего функционирования.
Аутофагия вовлечена в различные процессы: от борьбы с бактериальными и вирусными инфекциями до обновления клеток в развивающемся эмбрионе.
Ёсинори Осуми, специалист по клеточной биологии из Технологического университета Токио, начал изучать явление аутофагии ещё в 1992 году. Изначально он рассматривал гены, отвечающие за «самопоедание» в клетках дрожжей. Позже выяснилось, что процессы аутофагии оказывают влияние на различные болезни человека, среди которых рак, диабет, нейродегенеративные и инфекционные заболевания.
Сейчас учёные тестируют лекарства, которые смогут направленно воздействовать на процессы аутофагии. Это фундаментальным образом изменит наш подход к борьбе с раковыми опухолями, а также способы лечения психических расстройств, связанных с ухудшением когнитивных функций.
Контроль процессов аутофагии поможет в лечении рака и заболеваний мозга
Если процессы аутофагии замедляются или нарушаются, клетка теряет способность разрушать аномальные белки, отслужившие клеточные структуры и вредоносные микробы. Пока ещё не совсем ясна очерёдность событий: ведут ли нарушенные процессы аутофагии к возникновению болезни, или же болезнь вызывает сбой в работе механизмов аутофагии.
Тем не менее связь аутофагии с нейродегенеративными расстройствами не подвергается сомнению. Проявляется она, например, при болезни Паркинсона. Для этого заболевания характерно наличие ненормальных белковых образований, телец Леви, которые распространяются в мозге. Учёные считают, что нарушенные процессы аутофагии как раз и приводят к тому, что клетки мозга прекращают «поедать» данные аномальные белки.
Подобным образом в мозге могут образовываться и скопления амилоидов. Это вредный белок, который, по мнению учёных, вызывает болезнь Альцгеймера.
Возможность заново запустить процессы аутофагии у людей с нейродегенеративными заболеваниями позволит замедлить или даже полностью прекратить накопление в мозге вредных белков.
Это подтвердилось в первой фазе одного исследования, в ходе которого пациенты с болезнью Паркинсона и деменцией с тельцами Леви ежедневно получали небольшие дозы лекарства от лейкемии, стимулирующего процессы аутофагии. В течение шести месяцев пациенты заметили улучшение своих моторных навыков и мыслительной деятельности.
Исследователи также рассматривают возможность того, что слишком активные процессы аутофагии могут способствовать развитию и распространению раковых клеток. Вероятнее всего, ускоренная аутофагия позволяет клеткам опухоли регенерировать быстрее обычного.
Сейчас проводятся клинические исследования, которые должны найти ответ на вопрос, действительно ли замедление процессов аутофагии поможет повысить эффективность таких традиционных методов лечения рака, как химиотерапия и облучение.
Хотя клеточные процессы, изучаемые Осуми, были уже известны учёным, до сих пор никто не видел их ценности для здоровья человека. Открытия Осуми проливают свет на возможности использования этих процессов при лечении различных заболеваний.
Узнав о присуждении ему Нобелевской премии, Осуми призвал молодых учёных присоединиться к нему в дальнейших исследованиях аутофагии.