Раздели на сайта

Избор на редакторите:

Реклама

У дома - Коелю Пауло
Основните методи за подобряване на биологичен обект в съвременните биотехнологии. Методи за подобряване на биологичните обекти. Въпроси за самотест

Изпратете вашата добра работа в базата от знания е лесно. Използвайте формуляра по-долу

Студенти, специализанти, млади учени, които използват базата от знания в своето обучение и работа, ще ви бъдат много благодарни.

Публикувано на http://www.allbest.ru/

Въпрос 1. Биообекткакозначавапроизводстволечебен,диагностиченипревантивниNSрепарации.Определение.Изисквания.Класификация.Примери за

Биообекте производител, биосинтезиращ желания продукт, или катализатор, ензим, който катализира неговата присъща реакция.

Изисквания,представен отДа себиологиченобекти

За осъществяването на биотехнологични процеси важни параметри на биологичните обекти са : чистота, скорост на клетъчно размножаване и възпроизвеждане на вирусни частици, активност и стабилност на биомолекулите или биосистемите.

Трябва да се има предвид, че при създаване на благоприятни условия за избран биологичен обект на биотехнологията същите условия могат да се окажат благоприятни, например за микроби - замърсители или замърсители. Представители на замърсяващата микрофлора са вируси, бактерии и гъбички, намиращи се в растителни или животински клетъчни култури. В тези случаи микробите-замърсители действат като вредители на производството в биотехнологията. Когато ензимите се използват като биокатализатори, се налага те да бъдат защитени в изолирано или имобилизирано състояние от унищожаване от баналната сапрофитна (непатогенна) микрофлора, която може да проникне в сферата на биотехнологичния процес отвън поради нестерилността. на системата.

Активността и стабилността в активно състояние на биологичните обекти са едни от най-важните показатели за тяхната годност за дългосрочно използване в биотехнологиите.

По този начин, независимо от системното положение на биологичния обект, на практика се използват или естествено организирани частици (фаги, вируси) и клетки с естествена генетична информация, или клетки с изкуствено дадена генетична информация, тоест във всеки случай клетки се използват, било то микроорганизъм, растение, животно или човек. Например, можем да назовем процеса на получаване на вируса на полиомиелит върху култура от бъбречни клетки на маймуни, за да се създаде ваксина срещу това опасно заболяване. Въпреки че тук се интересуваме от натрупването на вируса, неговото размножаване става в клетките на животинския организъм. Друг пример е с ензими, които ще се използват в имобилизирано състояние. Източник на ензими също са изолирани клетки или техните специализирани асоциации под формата на тъкани, от които се изолират необходимите биокатализатори.

Класификациябиологични обекти

1) Макромолекули

Ензими от всички класове (обикновено хидролази и трансферази); вкл. в имобилизирана форма (свързана с носител), осигуряваща повторна употреба и стандартизиране на повтарящи се производствени цикли;

ДНК и РНК - изолирани, като част от чужди клетки.

2) Микроорганизми

Вируси (с отслабена патогенност се използват за получаване на ваксини);

Прокариотните и еукариотните клетки са продуценти на първични метаболити: аминокиселини, азотни основи, коензими, моно- и дизахариди, ензими за заместителна терапия и др.); - производители на вторични метаболити: антибиотици, алкалоиди, стероидни хормони и др.;

Нормофлора - биомаса от някои видове микроорганизми, използвани за профилактика и лечение на дисбактериоза;

Причинители на инфекциозни заболявания - източници на антигени за производство на ваксини;

Трансгенни o / v или клетки - производители на видоспецифични човешки протеинови хормони, протеинови фактори на неспецифичен имунитет и др.

3) Макроорганизми

Висшите растения са суровини за получаване на биологично активни вещества;

Животни - бозайници, птици, влечуги, земноводни, членестоноги, риби, мекотели, хора;

Трансгенни организми.

Като биологични обекти или системи, които биотехнологията използва, преди всичко е необходимо да се назоват едноклетъчните микроорганизми, както и животинските и растителните клетки. Изборът на тези обекти се дължи на следните точки:

1. Клетките са вид "биофабрики", които произвеждат в процеса на живота различни ценни продукти: протеини, мазнини, въглехидрати, витамини, нуклеинови киселини, аминокиселини, антибиотици, хормони, антитела, антигени, ензими, алкохоли и т.н. Много от тези продукти, които са изключително необходими в човешкия живот, все още не са достъпни за производство по „небиотехнически“ методи поради недостига или високата цена на суровините или сложността на технологичните процеси.

2. Клетките се възпроизвеждат изключително бързо. И така, бактериална клетка се дели на всеки 20-60 минути, дрождена клетка - на всеки 1,5-2 часа, животинска - след 24 часа, което прави възможно изкуствено увеличаване на огромни количества биомаса на сравнително евтин и недефицитен хранителен елемент среда в промишлен мащаб за сравнително кратко време микробни, животински или растителни клетки. Например в биореактор с капацитет 100 m 3 за 2-3 дни. Могат да се отглеждат 10 16 -10 18 микробни клетки. В процеса на жизнената дейност на клетките, когато се отглеждат, голямо количество ценни продукти навлизат в околната среда, а самите клетки са складове на тези продукти.

3. Биосинтезата на сложни вещества като протеини, антибиотици, антигени, антитела и др. е много по-икономична и технологично по-достъпна от химичния синтез. Освен това суровината за биосинтеза, като правило, е по-проста и по-достъпна от суровината за други видове синтез. За биосинтеза използват отпадъци от селскостопанската, рибната, хранително-вкусовата промишленост, растителни суровини, дрожди, дървесина, меласа и др.).

4. Възможността за осъществяване на биотехнологичния процес в индустриален мащаб, т.е. наличие на подходящо технологично оборудване, наличие на суровини, технология на преработка и др.

Въпрос 2 . Обездвижванеензимифизическиметоди.Използванносители.Характеристикаметодиобездвижване.регионприложениеобездвиженензими

Има два основни метода за ензимна имобилизация: физически и химически.

Физическото обездвижване на ензимите е включването на ензим в среда, в която за него е достъпна само ограничена част от общия обем. По време на физическо обездвижване ензимът не е ковалентно свързан с носителя. Има четири вида ензимно свързване:

Адсорбция върху неразтворими среди;

Включване в порите на гела;

Пространствено разделяне на ензима от останалата реакционна система с помощта на полупропусклива преграда (мембрана);

Включване в двуфазна среда, където ензимът е разтворим и може да бъде само в една от фазите.

Изброените подходи са илюстрирани на фигура 1.

Адсорбционната имобилизация е най-старият от съществуващите методи за ензимна имобилизация, започнал е още през 1916 г. Този метод е доста прост и се постига чрез контакт на воден разтвор на ензим с носител.

Ориз. 1. Методи за имобилизиране на ензими: а - адсорбция върху неразтворими носители, б - включване в порите на гела, в - отделяне на ензима с помощта на полупропусклива мембрана, г - използване на двуфазна реакционна среда

След измиване на неадсорбирания протеин, имобилизираният ензим е готов за употреба. Задържането на адсорбираната ензимна молекула на повърхността на носителя може да се осигури чрез неспецифични ван дер Ваалсови взаимодействия, водородни връзки, електростатични и хидрофобни взаимодействия между носителя и повърхностните групи на протеина. Приносът на всеки тип свързване зависи от химическата природа на носителя и функционалните групи на повърхността на ензимната молекула. Взаимодействията с носителя могат да бъдат толкова силни, че сорбцията на биокатализатора може да бъде придружена от разрушаване на неговата структура. Например, когато някои растителни клетки се адсорбират върху цитодекс гранули, клетъчната стена се деформира, повтаряйки повърхностния релеф на частиците носител. Предимството на метода на адсорбционно имобилизиране е наличието и ниската цена на сорбенти, действащи като носители. Те също могат да бъдат конфигурирани във всяка конфигурация и снабдени с необходимата порьозност. Важен фактор е простотата на използваните техники. С адсорбционното свързване може да се реши и проблемът с ензимното пречистване, тъй като свързването на протеина с носителя в много случаи е доста специфично. За съжаление, силата на свързване на ензима с носителя не винаги е достатъчно висока, което ограничава приложението на метода. Недостатъците на адсорбционната имобилизация включват липсата на общи препоръкикоето ви позволява да направите правилния избор на носителя и оптималните условия за обездвижване на определен ензим.

Някои от горните трудности могат да бъдат избегнати чрез имобилизиране на ензими чрез включване в гелове. Същността на този метод на имобилизация е, че ензимните молекули са включени в триизмерна мрежа от тясно преплетени полимерни вериги, които образуват гел. Средното разстояние между съседните вериги в гела е по-малко от молекулния размер на вградения ензим, поради което той не може да напусне полимерната матрица и да влезе в околния разтвор, т.е. е в обездвижено състояние. Допълнителен принос за задържането на ензима в геловата мрежа може да има и йонните и водородни връзкимежду ензимната молекула и околните полимерни вериги. Пространството между полимерните вериги в гела е запълнено с вода, която обикновено представлява значителна част от общия обем на гела. Например, широко използваните полимерни гелове от акрилна киселина, в зависимост от концентрацията на полимера и неговата природа, съдържат от 50 до 90% вода.

Има два основни начина за имобилизиране на ензими в гел. В един от тях ензимът се поставя във воден разтвор на мономер и след това се извършва полимеризация, в резултат на което се образува полимерен гел с включени в него ензимни молекули. Към реакционната смес често се добавят и бифункционални (съдържащи две двойни връзки в молекулата) омрежващи агенти, които придават триизмерна мрежова структура на получения полимер. В друг случай ензимът се въвежда в разтвор на готовия полимер, който след това по някакъв начин се прехвърля в гелообразно състояние. Методът за имобилизиране на ензими чрез включването им в полимерен гел дава възможност за създаване на препарати с всякаква геометрична конфигурация, като същевременно се осигурява равномерно разпределение на биокатализатора в обема на носителя. Методът е универсален, приложим за имобилизиране на почти всеки ензим, полиензимни системи, клетъчни фрагменти и клетки. Ензимът, включен в гела, е стабилен, надеждно защитен от инактивиране поради бактериална инфекция, тъй като големи бактериални клетки не могат да проникнат в финопористата полимерна матрица. В същото време тази матрица може да създаде значителни пречки за дифузията на субстрата към ензима, намалявайки каталитичната ефективност на имобилизирания препарат, поради което този метод на имобилизация изобщо не е приложим за високомолекулни субстрати.

Общият принцип на имобилизиране на ензимите с помощта на мембрани е, че водният разтвор на ензима се отделя от водния разтвор на субстрата чрез полупропусклива преграда. Полупропускливата мембрана лесно прониква в малки молекули на субстрата, но е неустоима за големи ензимни молекули. Съществуващите модификации на този метод се различават само по методите за получаване на полупропусклива мембрана и нейното естество. Воден разтвор на ензима може да бъде включен вътре в микрокапсули, които представляват затворени сферични мехурчета с тънка полимерна стена (микрокапсулиране). При двойно емулгиране се получава водна емулсия от капчици от разтвор на органичен полимер, които от своя страна съдържат още по-малки капчици воден разтвор на ензима. След известно време разтворителят се втвърдява, образувайки сферични полимерни частици с имобилизиран в тях ензим. Ако се използват течни въглеводороди с високо молекулно тегло вместо водонеразтворим, втвърдяващ се полимер, методът се нарича имобилизация чрез включване в течни мембрани. Модификациите на метода за имобилизиране на ензими с помощта на полупропускливи мембрани включват също включване във влакна (в този случай вместо капчици, съдържащи ензими, се получават нишки) и включване в липозоми. Използването на системи от мембранен тип дава възможност за получаване на имобилизирани препарати с високо съдържание на ензими. Методът, подобно на предишния, е доста универсален, т.е. приложими както за ензими, така и за клетки, както и за техните фрагменти. Поради високото съотношение повърхност към обем и ниската дебелина на мембраната могат да се избегнат значителни дифузионни ограничения върху скоростта на ензимните реакции. Основният недостатък на мембранните системи е невъзможността за ензимно преобразуване на субстрати с високо молекулно тегло.

При имобилизиране на ензими с помощта на двуфазни системи ограничаването на свободата на движение на ензима в обема на системата се постига поради способността му да се разтваря само в една от фазите. Субстратът и продуктът от ензимното преобразуване се разпределят между двете фази в съответствие с тяхната разтворимост в тези фази. Естеството на фазите е избрано по такъв начин, че продуктът да се натрупва във фазата, в която ензимът отсъства. След завършване на реакцията тази фаза се отделя и продуктът се извлича от нея, а фазата, съдържаща ензима, се използва отново за провеждане на следващия процес. Едно от най-важните предимства на двуфазните системи е, че позволяват ензимни трансформации на макромолекулни субстрати, които са невъзможни при използване на твърди опори с ограничен размер на порите.

Основното отличителен белегхимични методи за обездвижване е, че чрез химично взаимодействиевърху структурата на ензима в неговата молекула се създават нови ковалентни връзки, по-специално между протеина и носителя. Препаратите на имобилизирани ензими, получени чрез химични методи, имат поне две важни предимства. Първо, ковалентната връзка на ензима с носителя осигурява висока якост на получения конюгат. При широка вариация на условията като рН и температура, ензимът не се десорбира от носителя и не замърсява целевите продукти на реакцията, която катализира. Това е особено важно при внедряването на процеси за медицински и хранителни приложения, както и за осигуряване на последователни, възпроизводими резултати в аналитичните системи. Второ, химическата модификация на ензимите може да доведе до значителни промени в техните свойства, като специфичност на субстрата, каталитична активност и стабилност. Химическата имобилизация на ензимите е изкуство, чието ниво се определя преди всичко от умението на експериментатора. Основната задача на експериментатора е образуването на нови ковалентни връзки в ензимната молекула, използвайки нейните функционални групи, които са незначителни за проявата на нейната каталитична активност. При химическа модификация на ензим е желателно да се защити неговият активен център. Когато се сравняват различни методи за обездвижване, химическите методи за широкомащабни биотехнологични процеси изглеждат непривлекателни поради тяхната сложност и висока цена. В промишлените процеси обикновено се използва един или друг метод за физическо обездвижване.

Приложениеобездвиженензими

Имобилизираните ензими имат особено осезаем принос за финия органичен синтез, анализа, медицината, преобразуването на енергия, хранителната и фармацевтичната промишленост.

За синтетичната органична химия е важно в двуфазна реакционна среда ензимът да запази каталитичната си активност дори при изключително ниско съдържание на вода; следователно, равновесието на катализираната реакция (добив на продукт) може да се контролира от експериментатора в широк диапазон, като изберете желания органичен разтворител. Имобилизираните ензими дадоха тласък за създаването на принципно нови методи за непрекъснат анализ на многокомпонентни системи от органични (в някои случаи неорганични) съединения без реагент.

В бъдеще методи като биолуминесцентен анализ и ензимно-свързан имуносорбентен анализ трябва да играят важна роля в контрола на околната среда и клиничната диагноза.

В медицината имобилизираните ензими проправиха пътя за разработването на дългодействащи лекарства с намалена токсичност и алергенност. Имобилизационните подходи помагат за решаването на проблема с целевия транспорт на лекарства в тялото.

В момента се правят опити за решаване на проблемите с биопреобразуването на маса и енергия чрез микробиологични средства. Независимо от това, имобилизираните ензими имат значителен принос за фотолизата на водата и за биоелектрокатализата.

Внимание заслужава и използването на имобилизирани ензими при преработката на лигноцелулозни суровини.

Имобилизираните ензими могат да се използват и като усилватели на слаби сигнали. Активното място на имобилизирания ензим може да бъде въздействано чрез носителя, като последният се подлага на ултразвукова обработка, механично натоварване или фотохимични трансформации. Това дава възможност да се регулира каталитичната активност на системата ензим-носител под действието на механични, ултразвукови и светлинни сигнали. На тази основа бяха създадени механо- и звукочувствителни сензори и беше отворен пътят към фотографията без сребро.

Индустриалните процеси, използващи имобилизирани ензими, са въведени предимно в хранителната и фармацевтичната промишленост. В хранително-вкусовата промишленост с участието на имобилизирани ензими протичат процесите на получаване на глюкозно-плодови сиропи, глюкоза, ябълчена и аспарагинова киселина, оптически активни L-аминокиселини, диетично безлактозно мляко, захари от суроватка и др.

В медицината имобилизираните ензими се използват и като лекарства, особено в случаите, когато е необходимо локално действие. Освен това биокатализаторите се използват широко в различни устройства за перфузионно пречистване на различни биологични течности. Възможностите и перспективите за използване на ензими в обездвижено състояние в медицината са много по-широки от постигнатите до момента, именно по този път медицината чака създаването на нови високоефективни методи за лечение.

биообект имобилизиран ензим витамин

Въпрос 3 . Биотехнологиявитаминиикоензими.Биологиченролявитамини.достойнствоиограничениятрадиционенметодиполучаване(открояванеотестественоизточници,химическисинтез)имикробиологичнисинтезвитамини

Витамини(от лат. vita - живот + амини) - ниско молекулно тегло органични съединенияот различно химическо естество, абсолютно необходими за нормалното функциониране на организмите. Витамините са основни хранителни вещества, т.к с изключение на никотиновата киселина, те не се синтезират от човешкия организъм и идват главно с храната. Някои витамини могат да се произвеждат от нормалната чревна микрофлора. За разлика от други жизненоважни хранителни вещества, витамините нямат пластични свойства и не се използват от тялото като енергиен източник. Участвайки в различни химични трансформации, те имат регулаторен ефект върху обмяната на веществата и по този начин осигуряват нормалното протичане на почти всички биохимични и физиологични процеси в организма.

Коензими(син. коензими) - органични съединения с непротеинова природа, необходими за каталитичното действие на много ензими, свързващи се с протеиновата част на ензимната молекула - апофензим, коензимът образува каталитично активен комплекс - холоензим... Коензимите, плътно свързани с протеините, се наричат протезнив групи... Коензимите могат да участват в активирането на субстратни молекули, образувайки с тях реактивни съединения, които след това претърпяват ензимно преобразуване. Някои метаболити, действащи в ензимни реакции като общи субстрати, при определени условия могат да играят ролята на коензими. Много коензими са производни на витамини и следователно метаболитните нарушения при витаминен дефицит се медиират чрез намаляване на активността на определени ензими.

Коензимите, като правило, са термостабилни, разнообразни химическа структураи механизма на действие.

Биологиченролявитамини

Биообекте производител, биосинтезиращ желания продукт, или катализатор, ензим, който катализира неговата присъща реакция.

Изисквания към биологичните обекти

За осъществяването на биотехнологичните процеси важни параметри на биологичните обекти са: чистота, скорост на клетъчно размножаване и възпроизвеждане на вирусни частици, активност и стабилност на биомолекулите или биосистемите.

Трябва да се има предвид, че при създаване на благоприятни условия за избран биологичен обект на биотехнологията същите условия могат да се окажат благоприятни, например за микроби - замърсители или замърсители. Представители на замърсяващата микрофлора са вируси, бактерии и гъбички, намиращи се в растителни или животински клетъчни култури. В тези случаи микробите-замърсители действат като вредители на производството в биотехнологията. Когато ензимите се използват като биокатализатори, се налага те да бъдат защитени в изолирано или имобилизирано състояние от унищожаване от баналната сапрофитна (непатогенна) микрофлора, която може да проникне в сферата на биотехнологичния процес отвън поради нестерилността. на системата.

Активността и стабилността в активно състояние на биологичните обекти са едни от най-важните показатели за тяхната годност за дългосрочно използване в биотехнологиите.

По този начин, независимо от системното положение на биологичния обект, на практика се използват или естествено организирани частици (фаги, вируси) и клетки с естествена генетична информация, или клетки с изкуствено дадена генетична информация, тоест във всеки случай клетки се използват, било то микроорганизъм, растение, животно или човек. Например, можем да назовем процеса на получаване на вируса на полиомиелит върху култура от бъбречни клетки на маймуни, за да се създаде ваксина срещу това опасно заболяване. Въпреки че тук се интересуваме от натрупването на вируса, неговото размножаване става в клетките на животинския организъм. Друг пример е с ензими, които ще се използват в имобилизирано състояние. Източник на ензими също са изолирани клетки или техните специализирани асоциации под формата на тъкани, от които се изолират необходимите биокатализатори.

Класификация на биологичните обекти

1) Макромолекули

Ензими от всички класове (обикновено хидролази и трансферази); вкл. в имобилизирана форма (свързана с носител), осигуряваща повторна употреба и стандартизиране на повтарящи се производствени цикли;

ДНК и РНК - изолирани, като част от чужди клетки.

2) Микроорганизми

Вируси (с отслабена патогенност се използват за получаване на ваксини);

Прокариотните и еукариотните клетки са производители на първични метаболити: аминокиселини, азотни основи, коензими, моно- и дизахариди, ензими за заместителна терапия и др.); - производители на вторични метаболити: антибиотици, алкалоиди, стероидни хормони и др.;

Нормофлора - биомаса от някои видове микроорганизми, използвани за профилактика и лечение на дисбактериоза;

Причинители на инфекциозни заболявания - източници на антигени за производство на ваксини;

Трансгенни o / v или клетки - производители на видоспецифични човешки протеинови хормони, протеинови фактори на неспецифичен имунитет и др.

3) Макроорганизми

Висшите растения са суровини за получаване на биологично активни вещества;

Животни - бозайници, птици, влечуги, земноводни, членестоноги, риби, мекотели, хора;

Трансгенни организми.

Като биологични обекти или системи, които биотехнологията използва, преди всичко е необходимо да се назоват едноклетъчните микроорганизми, както и животинските и растителните клетки. Изборът на тези обекти се дължи на следните точки:

1. Клетките са вид "биофабрики", които произвеждат в процеса на живота разнообразни ценни продукти: протеини, мазнини, въглехидрати, витамини, нуклеинови киселини, аминокиселини, антибиотици, хормони, антитела, антигени, ензими, алкохоли и т.н. Много от тези продукти, които са изключително необходими в човешкия живот, все още не са достъпни за получаване по „небиотехнически“ методи поради недостиг или висока ценасуровини или сложността на технологичните процеси.

2. Клетките се възпроизвеждат изключително бързо. Така, бактериална клеткаразделени на всеки 20-60 минути, дрожди - на всеки 1,5-2 часа, животински - след 24 часа, което позволява за сравнително кратко време изкуствено увеличаване на относително евтини и неоскъдни хранителни среди в промишлен мащаб на огромни количества микробна биомаса, животински или растителни клетки. Например в биореактор с капацитет 100 m 3 за 2-3 дни. Могат да се отглеждат 10 16 -10 18 микробни клетки. В процеса на жизнената дейност на клетките, когато се отглеждат, голямо количество ценни продукти навлизат в околната среда, а самите клетки са складове на тези продукти.

3. Биосинтезата на сложни вещества като протеини, антибиотици, антигени, антитела и др. е много по-икономична и технологично по-достъпна от химичния синтез. Освен това суровината за биосинтеза, като правило, е по-проста и по-достъпна от суровината за други видове синтез. За биосинтеза, отпадъци от земеделие, риба, Хранително-вкусовата промишленост, растителни суровини, дрожди, дървесина, меласа и др.).

4. Възможността за осъществяване на биотехнологичния процес в индустриален мащаб, т.е. наличие на подходящо технологично оборудване, наличие на суровини, технология на преработка и др.

Катедра по микробиология и биохимия

Методически указания

За извършване на теста

на тема: "Прилагане на методите на генното инженерство в биотехнологиите"

По дисциплина: Въведение в биотехнологиите

за посока 020200.62 „Биология

Форма на обучение: пълен работен ден

Мурманск


Съставено от - Елена Викторовна Макаревич,канд. биолог. наук, професор в катедрата по микробиология и биохимия на щата Мурманск технически университет

Методически указания за изпълнение на контролните работи са разгледани и одобрени на заседание на отдела за развитие „____“ _________________ 2013 г., протокол No _____.

Рецензент - Олга Юриевна Богданова, канд. биол. наук, професор в катедрата по микробиология и биохимия, Мурмански държавен технически университет


1. ОБЩИ РАЗПОРЕДБИ .. 4

2. Насоки за изпълнение на тестова работа 5

3. Въпроси за самопроверка ... 6

6. ТАБЛИЦА С ВАРИАНТИТЕ ЗА ТЕСТ ………………………………………. ……… ..22

1. ОБЩИ РАЗПОРЕДБИ

Изпитът е една от формите за наблюдение на знанията на студентите, като прилагането му е задължително за всички студенти. Ако работата не е кредитирана, студентът трябва да може да я коригира чрез повторно изпълнение на теста. Студентите, които не са завършили теста, не се допускат до изпит.

Целта на теста е да задълбочи и затвърди знанията на учениците, получени по време на теоретично изследванедисциплина и позволява на студента да демонстрира знанията и уменията, придобити по време на обучението по теория, както и възможността за прилагането им на практика.

Учениците изпълняват теста в рамките на срока, определен от графика. Завършването на теста е последният етап от изследването избрани темидисциплина „Въведение в биотехнологиите”.


Методически указания за провеждане на теста

по темата « Приложение на методите на генното инженерство в биотехнологиите" .

За да завършите теста, трябва:

1. Изучаване на теоретичните данни за курса;

3. Отговорете на въпроси по тази тема;

4. Решете предоставено в методическо ръководствотестови задачи;

Генетични основи за подобряване на биологичните обекти.

Начини и методи, използвани за получаване на по-продуктивни биологични обекти и биологични обекти с други качества, които увеличават възможността за тяхното използване в промишленото производство (устойчивост на инфекции, растеж в по-малко оскъдни среди, по-голямо съответствие с изискванията за промишлена хигиена и др.).

Традиционни методи за отглеждане. Вариационна серия... селекция на спонтанни мутации. Мутагенеза и селекция. Физични и химични мутагени и техният механизъм на действие. Класификация на мутациите. Проблеми на генетичната стабилност на мутанти, основани на образуването на целеви биотехнологичен продукт.

Клетъчното инженерство и използването на неговите методи при създаването на микроорганизми и растителни клетки – нови производители на биологично активни (лечебни) вещества. Протопластика и сливане (сливане) на протопласти на микроорганизми. Възможност за междувидово и междуродово сливане. Хибриди, получени след сливане на протопласти и регенерация на клетките. Сливане на протопласти и производство на нови хибридни молекули като целеви продукти. Протопластика и активиране на тихи гени. Възможности за получаване на нови биологично активни вещества поради активирането на "тихите гени". Методи за клетъчно инженерство, приложени към животински клетки. Хибридоми. Стойността на хибридомите за производството на съвременни диагностични продукти.

Генното инженерство и създаването на нови производители по неговите методи лекарствени вещества... Основни принципи на рекомбинантната ДНК технология. Екстрахромозомни генетични елементи - плазмиди и техните функции в микроорганизмите, използвани в биотехнологичните процеси. Основни физични и химични характеристики на плазмидите. Взаимодействие на плазмиди с генома на гостоприемника. Ролята на плазмидната и фаговата ДНК в генетичната конструкция на продуцентите на биологично активни вещества. Транспозони и тяхното използване при строителни производители. Насочена мутагенеза (in vitro) и нейното значение в дизайна на производителите.

Векторна концепция в генното инженерство. Векторни молекули на базата на плазмидна и фагова ДНК. Химичен синтез на ДНК фрагменти. Методи на секвениране (определяне на последователността на нуклеотидите). Химичен синтез на ген.

Ензими, използвани в генното инженерство. Рестрикционни ензими. Класификация и специфика. Образуване на „лепкави краища.“ Рестриктаза на E. coli R1 и разпознаваната от нея нуклеотидна последователност Лигази и техният механизъм на действие.

Последователността от операции за включване на чужд ген във векторна молекула. Прехвърляне на вектор с чужд ген в микробна клетка.

Генетични маркери. Методи за идентифициране и изолиране на клонове с рекомбинантна ДНК.

Проблеми на експресията на чужди гени в микроорганизмите. Гени на животински клетки; екзони, нитрони. Позволяване на експресията на гени на бозайници в микробна клетка. Обратна транскриптаза.

Методи за преодоляване на бариерите пред експресията на чужди гени. Стабилизиране на чужди протеини (целеви продукти) в клетката. Генетични методи за изолиране на чужди протеини в околната среда.

Микроорганизми от различни систематични групи: дрожди, еубактерии, актиномицети и др. като гостоприемници за експресия на чужди гени. Специфични проблеми на генното инженерство при създаването на нови производители на протеинови вещества, първични метаболити като целеви биотехнологични продукти.

ВЪПРОСИ ЗА САМОТЕСТ

  1. Избройте традиционните методи за отглеждане.
  2. Разкажете ни за използването на методите на клетъчното инженерство при създаването на микроорганизми и растителни клетки.
  3. Какви са механизмите на действие на физичните и химичните мутагени?
  4. Назовете възможностите за получаване на нови биологично активни вещества чрез активиране на „тихите гени“.
  5. Разширете понятието за хибридони.
  6. Избройте методите за идентифициране и изолиране на клонинги с рекомбинантна ДНК.
  7. Разликата между екзони и интрони?
  8. Какво представлява експресията на чужд ген?

ПРОБЛЕМИ ЗА ТЕСТ

Запишете верния отговор:

1. Терминът "обратна генетика" означава следните манипулации
1.ДНК - РНК - протеин - белтъчна модификация - клетка
2.протеин - РНК - ДНК - модификация на ДНК - клетка
3. РНК - модификация на РНК - ДНК - протеин
4.клетка - ДНК - РНК - протеин - протеинова модификация

2. Трансгенните организми се получават чрез въвеждане на чужд ген
1.соматична клетка
2.Яйцеклетка
3.сперма
4. митохондрии

3. Акромегалията е характерна за животни, съдържащи чужд ген
1.инсулин
2.интерферон
3.соматостатин
4.соматотропин

4. Годината, когато ролята на нуклеиновите киселини в предаването на наследственоинформация
1. 1940
2. 1944
3. 1953
4. 1957

5. Годината на създаване на модела с двойна спирала на ДНК
1. 1940
2. 1944
3. 1953
4. 1957

6. Първият обект на генното инженерство беше
1.E.coli
2. S.cerevisae
3. B.subtilis

7. Първите обекти на генното инженерство са вируси и плазмиди
1.S.cerevisae
2. B.subtilis
3.E.coli

8. Като вектор за въвеждане на чужд ген в животинска клетка използвайте
1.агробактериални плазмиди
2. бактериални плазмиди
4.вироиди
5.Вирус SV-40

9. Като вектор за въвеждане на чужд ген в животинска клетка използвайте
1.ретровируси
2. бактериални плазмиди
3.ДНК на хлоропластите и митохондриите
4.вироиди

10. Не използвайте като вектор за въвеждане на чужд ген в животинска клетка.
1.вирус SV-40
2.ретровируси
3.ДНК на митохондриите
4.транспозони
5.вироиди

11. Като вектор за въвеждане на ген в растителна клетка използвайте
1.вирус SV-40
2. Вирус на саркома на Роус
3.плазмиди
4.вироиди

12. Като вектор за въвеждане на ген в растителна клетка използвайте
1.вирус SV-40
2. Вирус на саркома на Роус
3.агробактериални плазмиди

13. Не използвайте като вектор за въвеждане на ген в растителна клетка.
1.транспозони
2.Хлоропластна ДНК
3.Бактериални плазмиди
4.вироиди

14. Векторът, базиран на вируса, не включва последователностите, отговорни за
1.вирулентност
2.способността за възпроизвеждане
3.маркер функция
4.патогенност

15. Векторът, базиран на вируса, включва последователности, които са отговорни за
1.способността за прехвърляне към клетката гостоприемник
2.способността за усилване
3.маркер функция
4.всички изброени последователности

16. Векторът трябва да бъде
1.голям
2.малък
3. И двете твърдения са верни

17. Използването на митохондриална и хлоропластна ДНК като вектор се основава на
1. форма на пръстен
2.обем
3.наличие на хомоложни области с ядрения геном
4.Всички твърдения са верни

18. Броят на нуклеотидите, изграждащи вироидите
1. 200 - 250
2. 270 - 300
3. 320 - 370
4.около 1000

19. Вироидите са оформени като
1.прав
2. пръстеновиден
3.спирала

20. Транспозоните имат формата
1.прав
2. пръстеновиден

21. Транспозоните са открити за първи път в
1,30 сек
2. края на 40-те години
3.1971

22. Открити транспозони
1. Пол Берг
2. Барбара Макклинток
3. Фредерик Сангер

23. Годината на откриването на вироидите
1. 1968
2. 1971
3. 1973
4. 1977

24. Вироидите са
1.1 верижна ДНК
2.1 верижна РНК
3.2 верижна ДНК
4.2 верижна РНК

25. Нуклеинова киселина на вироиди с протеин
1.обвързана
2.не е свързано

26. Транспозоните играят важна роля в еволюцията на вилите
1. да
2. бр

30. С метода на рестрикционния ензим лигаза краищата на ДНК са зашити
1.тъп-лепкав
2.лепкаво-лепкаво
3.тъп-тъп

31. При метода на конектора краищата на ДНК са зашити
1.тъп-лепкав
2.лепкаво-лепкаво
3.тъп-тъп

32. Използването на линкери има смисъл в това чукане, ако се образуват краища по време на разрушаването на 2 вида ДНК с рестрикционни ензими.
1.подобен лепкав
2.различно лепкаво
3.тъп

33. Използването на линкери има смисъл в това чукане, ако се образуват краища по време на разрушаването на 2 вида ДНК с рестрикционни ендонуклеази
1.подобен лепкав
2.тъп и лепкав
3.тъп

34. Линкери не се използват, ако се образуват краища при разрушаването на 2 вида ДНК с рестрикционни ендонуклеази.
1.подобен лепкав
2.различно лепкаво
3.тъп
4. Тъп и лепкав

35. Ензимът на крайната трансфераза се използва за крайно свързване
1.подобен лепкав
2.различно лепкаво
3.глупав
4. Тъп и лепкав

36. За зашиване на тъпи краища на ДНК се използва лигаза в концентрации
1.недостатъчен
2.стандартни
3.прекомерен

37. Денатурацията на ДНК изисква
1.алкално рН
2.киселинно рН
3.киселинно рН и висока температура
4.алкално рН и висока температура

38. Температура на денатурация на ДНК (оС)
1. 37
2. 65
3. 100

39. Температура на ренатурация на ДНК (оС)
1. 37
2. 65
3. 100

40. По време на хибридизацията ДНК фрагментите се сдвояват
1.Едноверижни
2. двуверижен
3.Едно и двойно верижни

41. Чифтосване е възможно по време на хибридизация
1.ДНК - ДНК
2.ДНК - РНК
3. РНК - РНК
4.всички горни комбинации

42. Провежда се хибридизация на изследваната нуклеинова киселина с ДНК проба
1.в разтвор
2.в гел
3.на нитроцелулоза

43. Извънземна ДНК, която е влязла в клетките в природата, по правило не проявява активност, тъй като се унищожава от ензим
1.лигаза
2.метилаза
3.рестрикционен ензим
4.транскриптаза

44. Година на раждане на генното инженерство
1. 1971
2. 1972
3. 1973
4. 1974

45. Първата хибридна ДНК съдържа ДНК фрагменти
1.вируси и бактерии
2.2 вируси и бактерии
3. бактерии, дрождена клетка и вирус
4.бактерии, вируси и животински клетки

46. ​​Първата ендонуклеаза, изолирана от бактериална клетка, разцепи ДНК молекули
1. на мястото на разпознаване
2.на определено разстояние от мястото на разпознаване
3. на произволно място от мястото на разпознаване

47. Изолиран е първият рестрикционен ензим, който разцепва строго определена ДНК последователност
1. Мезелсон и Юан
2. Мезелсън и Вайгъл
3. Смит и Уилкокс

48. Полимеразата включва функционални домени
1. 1
2. 2
3. 3
4. 4

49. Фрагмент от Кленов включва
1. 5'-3 'полимераза и 3'-5' екзонуклеаза
2. 5'-3 'полимераза и 3'-5' полимераза
3. 5'-3 'полимераза и 5'-3' екзонуклеаза
4.3'-5'екзонуклеаза и 5'-3'екзонуклеаза

50. Диетерната връзка в несдвоените ДНК региони се премахва
1,5'-3 'полимераза
2. 3'-5' екзонуклеаза
3,5'-3 'екзонуклеаза
4,3'-5 'полимераза

51. Отстранява се диестерната връзка в двойни участъци от ДНК
1,5'-3 'полимераза
2. 3'-5' екзонуклеаза
3,5'-3 'екзонуклеаза
4,3'-5 'полимераза

52. Отговаря за отстраняването на нуклеотиди, прикрепени по време на репликацията
1,5'-3 'полимераза
2. 3'-5' екзонуклеаза
3,5'-3 'екзонуклеаза
4,3'-5 'полимераза

53. В процесите на възстановяване на ДНК участва изрязване на олигонуклеотиди за 10 bp
1,5'-3 'полимераза
2. 3'-5' екзонуклеаза
3,5'-3 'екзонуклеаза
4,3'-5 'полимераза

54. Терминалната трансфераза катализира прикрепването на нуклеотидите към краяДНК молекули
1,5 '- OH
2,3 '- OH

55. Разпознаване и разцепване на ДНК молекули в произволни точки на нуклеазата
1.1 клас
2.Клас 2
3.3 клас
4.1 и 3 клас
5.2 и 3 клас

56. Разпознаване и разцепване на ДНК молекули в редица в мястото на разпознаване или на фиксирано разстояние от него нуклеази
1.1 клас
2.Клас 2
3.3 клас
4.1 и 3 клас
5.2 и 3 клас

57. 1 протеин в рестрикционните ендонуклеази е отговорен за рестрикционната и метилиращата активност
1.1 и 3 клас
2. 2 и 3 клас
3.1 и 2 степени
4.2 клас
5.3 клас

58. Различни протеини на рестрикционни ендонуклеази са отговорни за рестрикционната ендонуклеаза и активността на метилиране
1.1 и 3 клас
2. 2 и 3 клас
3.1 и 2 степени
4.2 клас
5.3 клас

59. Фалшивите изошизомери са
1.Hpa I и Eco RI
2. Hind III и Eco RI
3. Hpa I и Hind III

60. При овърклок на ДНК в агарозен гел, фрагментите ще бъдат по-близо до стартовата линия
1.къса
2.дълго
3.къса

62. За конструиране на рестрикционна карта е необходимо последователно да се обработват ДНК фрагменти
1.1 рестриктаза, след това 2 рестриктаза
2.1 рестрикционен ензим и смес от 1 и 2 рестрикционни ензима
3.1 рестриктаза, 2 рестриктаза и тяхната смес

63. Първата карта на ограниченията е получена за
1.бактериофаг
2. Плазмид pBR 322
3. Вирус на саркома на Роус
4.Вирус SV-40

64. Картите с ограничения ви позволяват да определите
1.пълна нуклеотидна последователност
2. степента на хомология на ДНК регионите
3.нарушения в работата на ген
4.генна структура

65. Химическата последователност на ДНК се основава на
1.синтез на комплементарна ДНК област
2.разрушаване на 1 нуклеотид
3.разрушаване на един от 4-те нуклеотида във всяка реакционна смес

66. Предложена е химичната последователност на ДНК
1. Сангър и Гилбърт
2. Савидж и Максам
3. Максам и Гилбърт

67. Предложена ензимна ДНК последователност
1. Максим
2. Гилбърт
3. Сангер
4. Дивак

68. При химическото секвениране ДНК се маркира
1.един край
2.и двата края
3.пълна дължина

69. Модификацията на нуклеотидите по време на ензимното секвениране включва промяна на краищата
1.3'-OH
2,5'-ОН
3.3'-OH и 5'-OH


70. В случай на ензимно секвениране се добавят модифицирани нуклеотиди в сравнение с нормалните в
1.прекомерен
2.равно съотношение
3.недостатък

71. За недостатъчна рестрикционна ендонуклеаза добавете
1.оттегляне
2.прекомерен

72. Подограничаването обикновено се използва при използване на рестрикционни ензими
1.големи секачи
2.малки секачи
3.1 клас
4.3 клас

73. За необратимо свързване на ДНК с нитроцелулоза е необходима температура (оС)
1. 65
2. 70
3. 80
4. 100

74. За необратимо свързване на ДНК с нитроцелулоза, висока температура и
1.нормално налягане
2.високо налягане
3.ниско налягане
4.вакуум

75. Прехвърляне на ДНК към нитроцелулозен филтър се нарича
1. Northern blotting
2. Southern blotting
3. Western blotting

76. Прехвърляне на РНК към нитроцелулозен филтър се нарича
1. Northern blotting
2. Southern blotting
3. Western blotting

77. Прехвърляне на протеин към нитроцелулозен филтър се нарича
1. Northern blotting
2. Southern blotting
3. Western blotting

78. Филтърната хартия по време на попиване осигурява поток от буферен разтвор в посоката
1.електрофореза
2.обратна електрофореза
3.перпендикулярна електрофореза

79. Името „метод на пушка“ се отнася за библиотеките
1.геномна
2.клонална ДНК

80. Създаването на библиотеки започва със синтеза на ДНК върху РНК шаблон
1.геномна
2.клонална ДНК

81. При създаване на геномна библиотека се представя геномът
1.цяло
2.фрагментиран

82. Създаването на геномна библиотека може да се разглежда като ДНК амплификация
1.ин витро
2.in vivo

83. Създаването на клонирана библиотека може да се разглежда като ДНК амплификация
1.ин витро
2.in vivo

84. Полимеразната верижна реакция може да се разглежда като ДНК амплификация
1.ин витро
2.in vivo

85. При получаване на животински протеини с помощта на бактериална клетка е по-добре да се използва ДНК библиотека
1.клонинг
2.геномна

86. Методът за безклетъчно молекулярно клониране е разработен в
1. 1973 г
2,176
3. 1977 година
4.185

87. Разви се полимеразната верижна реакция
1. Берг
2. Гилбърт
3. Южен
4. Малис

88. Методът за прехвърляне на ДНК към нитроцелулозен филтър е разработен от
1. Берг
2. Гилбърт
3. Южен
4. Малис

89. По време на полимеразната верижна реакция количеството ДНК се увеличава от цикъл на цикъл
1.до няколко фрагмента
2.в аритметична прогресия
3.експоненциално

90. Цикълът на амплификация на ДНК in vitro отнема (в минути)
1. 5
2. 10
3. 15
4. 20

91. За целите на медицинската диагностика най-често се използва ДНК амплификация чрез клониране
1. във вируса
2.в плазмида
3.клетъчна молекулярна

92. В-лактамазен промотор
1. силна регулируема
2.слаба нерегулирана
3.слаба регулируема
4.силен нерегулиран

93. Промотор, получен от бактериофаг l
1. силна регулируема
2.слаба нерегулирана
3.слаба регулируема
4.силен нерегулиран

94. Регулиран е промотор, получен от бактериофаг l
1.триптофан на гладно
2.лактоза
3.температура

95. Наличието на интрони и екзони не е типично за ДНК
1.Дрожди
2.растения
3.животни
4.бактерии

96. Само еукариотна клетка се характеризира с наличието на
1.Атенюатор
2. Последователности на Шайн-Даларно
3.модулатор

97. Само еукариотна клетка се характеризира с присъствие
1.Атенюатор
2. промотор
3.усилвател

98. По време на трансфекция, лигиране на маркерния признак с въведения ген
1. задължително
2. по избор

99... Ефективност на навлизането на ДНК в клетките
1.висока
2. нисък

100. Честота на трансформация на клетъчната ДНК по време на трансфекция
1.висока
2. нисък

101. Стабилната трансформация претърпява трансфекция на 1 от
1.10 клетки
2100 клетки
3000 клетки

102. Разработен е методът за микроинжектиране
1. Максам и Гилбърт
2. Мезелсон и Юан
3. Андерсен и Диакумакос

103. Стабилната трансформация на клетките е по-висока при
1.трансфекция
2.микроинжекция
3.Достатъчно висока и в двата случая

104. С микроинжекции клетките се трансформират (%)
1. 1
2. 10
3. 30
4. 50
5. 100

105. Промоторът репликира рибозомни гени
1. Пол И
2. Пол II
3. Пол III

106. Възпроизвежда структурни гени на протеинов промотор
1. Пол И
2. Пол II
3. Пол III

107. Възпроизвежда гени, кодиращи малък РНК промотор
1. Пол И
2. Пол II
3. Пол III

108. За експресията на еукариотни гени в прокариотна клетка е необходимо те да бъдат поставени под контрола на регулаторни елементи
1.еукариоти
2.прокариот
3.прокариоти и еукариоти

109. Атенюаторите са разположени между
1.1 и 2 структурен геном
2.в края на структурния ген
3.между промотора и 1-вия структурен ген
4.между промотора и 2-рия структурен ген

110. Ензимен ген се използва като маркер за бактериални клетки
1.тимидин киназа
2.лактоза
3.антибиотик

111. Генът се използва като маркер за животинска клетка
1.тимидин киназа
2.лактоза
3.антибиотик

112. С конекторния метод, използващ терминална трансфераза, се образуват безсмислени последователности
1.може
2.не може

113. Методът, който най-често се използва при конструирането на хибридна ДНК
1.рестриктивна лигаза
2.конектор
3.с използването на линкери

114. С метода на рестрикционния ензим лигаза се образуват безсмислени последователности
1.може
2.не може

115. Предложена е номенклатурата на рестрикционните ензими
1. Смит и Нейтънс
2. Мезелсон и Юан
3. Смит и Уилкокс

116. Места на разпознаване от рестрикционни ендонуклеази спрямо ротация от 180оС
1.симетрични
2.не е симетрична

Завършете изречение:

117. Методът _____________ се основава на изменението на пропускливостта на мембраната при предаване на импулси с високо напрежение.
118. Чрез ултразвук на водни емулсии на фосфолипиди се получава _______.
119. Методът _________ се основава на образуването на пори в цитоплазмената мембрана
120. За защита на екзогенния генетичен материал, когато се въвежда в клетка, се използва __________
121. ДНК на сперматозоидите от сьомга, добавена към специфичен ген - _________
122. Въвеждане на ДНК с помощта на калциева утайка - ______________
123. Регулаторна последователност, способна да понижи нивото на транскрипция дори в присъствието на силен промотор ___________.
124. Двуверижният ДНК фрагмент, необходим за началото на полимеразата, се нарича ___________
125. Вектор, способен да се възпроизвежда както в бактериални, така и в животински клетки - _______
126. Последователността от 6-8 нуклеотида, отговорни за свързването на РНК с рибозомата, е __________ _____________.
127. Регулираният промотор се нарича ____________.
128. Последователността на ДНК, от която започва разчитането на информацията - ________
129. Рестрикционният ензим, изолиран от Streptomyces albus, се нарича _____
130. Рестриктазата, изолирана от Escherichia coli, се нарича _____
131. Рестрикционният ензим, изолиран от Streptcoccus aureus, се нарича _____
132. Метилазата, изолирана от Streptomyces albus, се нарича _____
133. Метилазата, изолирана от Escherichia coli, се нарича _____
134. Метилазата, изолирана от Streptcoccus aureus, се нарича _____
135. Рестриктазата, изолирана от Haemophilus parahaemolyticus, се нарича _____
136. Ензимният метод включва използването на __________ ________
137. Ензим, отговорен за миграцията на определени участъци от ДНК в хромозомата - _______________.
138. ДНК-съдържащ вирус ____________ се използва като вектор за въвеждане на гени в животинска клетка.
139. Генетичните елементи на клетка, способна да мигрират в рамките на хромозомата, се наричат ​​_____________.
140. РНК-съдържащи вируси, способни да променят клетъчния геном – __________.
141. Ин витро изграждането на функционално активни генетични структури се нарича ________________ ____________.
142. Създаването на рекомбинантна ДНК в епруветка се нарича _______ ________.
143. Изкуствените генетични структури се наричат ​​______________.
144. Множествено дублиране на плазмид или ДНК фрагмент - ___________.
145. Удвояването на ген в клетка или епруветка се нарича ____________.
146. Ензимът, отговорен за специфичното маркиране на ДНК в клетката - ________.
147. Ензимът, отговорен за възстановяването на фосфодиестерната връзка в молекулата на ДНК – _____________.
148. Ензимът, отговорен за синтеза на комплементарната ДНК верига – ____________.
149. Ензим, който модифицира тъпите краища на ДНК – ______________.
150. Ензим, който прави прекъсвания в двойната верига на ДНК – ____________.
151. Ензимът __________ ____________ е отговорен за синтеза на ДНК върху РНК шаблона.
152. Рестрикционният ензим, изолиран от Bacillus subtilis, се нарича _____
153. Промотор, който рядко инициира транскрипция - ____________
154. Промоторът, иницииращ транскрипцията, често е _______________.
155. Малък олигонуклеотид, съдържащ за разлика от лепкави краища, се нарича ___________.
156. Протеин, който предотвратява свързването на полимеразата с ДНК - ____________
157. Етапът на полимеразната верижна реакция, когато се образува едноверижен фрагмент, свързан с праймера - _____________.
158. Въвеждане на ДНК в клетките с помощта. DEAE-декстран - _______________.
159. Методът за въвеждане на ДНК, основан на промяна в пропускливостта на CPM чрез обработка с електроимрули, се нарича


n \ n Заглавие на учебници, уроци и други източници Автори (ред.) Издател Годината на издаване
Основен:
1. Основи на биотехнологиите: Учебно ръководство Т. А. Егорова, С. М. Клунова, Е. А. Живухина М.: Академия
2. Съвременна биотехнология Елдишев Ю.Н. М: Tydex Co.
3. Хидромикробиологичен анализ на отпадъчни води. Методически указания. Макаревич Е.В. Литвинова М.Ю. Мурманск MSTU
4. Екология на микроорганизмите А. И. Нетрусов М.: Академия
Индустриална микробиология и биотехнология Макаревич Е.В. MGTU
Основи на индустриалната биотехнология: учеб. учебник за университети Бирюков, В.В. М.: Колос
Молекулярна биотехнология: принципи и приложения / Пер. от английски Н. В. Баскакова Глик, Б. М.: Мир
Теоретична основабиотехнология и практически аспекти на използването им в производството на редица биологично активни вещества от суровини от животински, воден и растителен произход в националната икономика на Русия и медицината. Част 1.2 Семенов, Б.Н. KSTU. - Калининград
Микроорганизми на ферменти на ферментирали млечни продукти. Методически указания. Макаревич Е.В., Литвинова М.Ю. Мурманск MSTU 2009.
Методически указания за лабораторна работав дисциплината "Въведение в биотехнологиите" Литвинова М.Ю. Мурманск MSTU
Допълнителен:
Въведение в биотехнологиите Бекер М.Е. М .: Хранителна промишленост
Ключовете на Берджи за бактериите. В 2 тома. Изд. Дж. Холт, Н. Криг, П. Смит и др. М.: Мир
Индустриална микробиология. Изд. Егорова Н.С. М .: висше училище
Техническа микробиология на рибните продукти. Дутова Е.Н. и т.н. . М .: Хранителна промишленост
Микробиология на производството на храни. Вербина Н.М., Каптерова Ю.В. М .: Агропромиздат
Основните хранителни среди за култивиране на микроорганизми. Подготовка на хранителна среда. Методически указания за лабораторна работа. Богданова О.Ю., Макаревич Е.В. Мурманск MSTU
Микробиология на животински продукти Münch G.D., Saupe H., Schreiter M. et al. М .: Агропромиздат
Микробиология в хранително-вкусовата промишленост. Жвирблянская А.Ю., Бакушинская О.А. М .: Хранителна промишленост

ТАБЛИЦА ЗА ОПЦИИ НА РАБОТА

Цифра за шифроване преди публикуване Последната цифра на шифъра
1, 17, 29, 48, 134,80,127 2, 18, 31,49, 133,81,128 3, 19, 32,50, 132,82,129 4, 20, 33,51, 131,83,130 5, 21, 34,52, 130,84,131 6, 22, 35,53, 129,85,132 7, 23, 36,54, 128,86,133 8, 24, 37,55, 127,88,134 9, 25, 38,56, 126,89,135 10, 26, 30,57, 125,87,136
11, 27, 40,52, 124,90 ,137 12, 28, 29,46, 123,91,138 13, 17, 31,45, 122,92,139 14, 18, 33,44, 121,93,140 15, 19, 40,43, 120,94,141 16, 20, 34,42, 119,95,142 1, 21, 39,41, 118,96,143 2, 22, 40,60, 117,97,144 3, 23, 30,59, 116,98,145 4, 24, 40,58, 115,99,146
5, 25, 36,45, 114,70,147 6, 19, 26, 32, 113,71,148 7, 27, 29,51, 112,72,149 8, 28, 31,44, 111,73,150 9, 17, 37,58, 110,74,151 10, 18, 39,60, 109,75,152 11, 19, 34, 42, 108,76,153 12, 20, 30,50, 107,77,154 13, 21, 37,56, 106,78,155 14, 22, 38, 47, 105,79,156
15, 23, 32,59, 135,43,157 16, 24, 38,49, 103,85,158 1, 25, 38,51, 102,72,159 2, 26, 58, 39, 101, 126,85 3, 27, 31,52, 100,94,127 4, 28, 37,44, 99,112,128 5, 17, 30, 56, 98,130,129 6, 18, 34, 55, 97,69,130 7, 19, 39,60, 96,123,131 8, 20, 33, 44, 95,110,132
9, 21, 39,47, 94,127,133 10, 22, 40,51, 93,128,134 11, 23, 39, 47, 92,129,135 12, 25, 33, 44, 91,130,136 13, 26, 31,59, 90,131,137 14, 28, 30,58, 89,132,138 15, 27, 31,42, 88,133,139 16, 28, 36,45, 87,134,140 1, 17, 34, 56, 86,102,141 2, 18, 39,57, 85,103,142
3, 19, 38,51, 84,104,143 4, 21, 38,53, 83,105,144 5, 20, 33,50, 82,106,145 6, 23, 29,57, 81,107,146 7, 22, 30,59, 80,108,147 8, 25, 29,60, 79,109,148 9, 24, 38,49, 78,110,149 10, 27, 31,54, 77,111,150 11, 25, 39,42, 76,112,151 12, 24, 34,52, 75,113,152
13, 17, 32,41, 74,114,153 14, 18, 33,42, 73,115,154 15, 19, 40,59, 72,116,155 16, 20, 30,43, 71,117,156 1, 21, 30,44, 70,118,157 2, 22, 31,45, 69,119,158 3, 23, 29,46, 68,120,159 4, 24, 39,47, 67,121,127 5, 26, 31,60, 113,95,128 6, 27, 40,55, 66,122,129
7, 28, 33,48, 65,123,130 8, 28, 32,49, 64,124,131 9, 17, 30,50, 73,125,132 10, 18, 38,51, 100,78,133 11, 19, 39,52, 101,77,134 12, 20, 32,52, 102,83,135 13, 21, 34,53, 103,84,136 14, 22, 29,54, 104,85,137 15, 28, 33,52, 105, 86,138 16, 23, 31,45, 106,87,139
1, 27, 34, 55, 107,72,140 2, 26, 30,56, 108,74,141 3, 22, 40,57, 109,75,142 4, 25, 39,58, 110,76,143 5, 26, 40,59, 111,77,144 6, 17, 33,60, 112, 78,145 7, 18, 38,45, 113,79,146 8, 19, 35, 41, 114,90,147 9, 20,29,53, 115,134, 10,21,38,56,116, 133,149
11,22,30,42,150 117,132 12, 23, 37,43, 153 118,131 13, 24, 32,44,154 119,57 14, 27, 40,68,155 120,93 15, 23, 38,66,156 121,84 16, 23, 30,51,157 122, 74 1, 22, 40,78,158 123, 59 2, 17, 39,99,159 124,55 3, 18, 33,41,160 125,96 4, 19, 29,45,143 126,87

Подобна информация.



5.1.5 Инженерна ензимология. Имобилизирани биологични обекти в биотехнологичното производство.

  • Инженерна ензимология и повишаване на ефективността на биологичните обекти (отделни ензими, ензимни комплекси и клетки продуценти) в
производствени условия. Имобилизиран (върху неразтворима среда)

биообекти и тяхното повторно използване. Спестяване на ресурси.

Ползи за околната среда.


  • Икономическа целесъобразност. Подобряване на качеството на лекарствата
лекарствени вещества (гаранция за висока степен на пречистване, липса на протеин

примеси).

Неразтворими носители от органична и неорганична природа. Микроструктура на носителите.


  • Обездвижване чрез образование ковалентни връзкимежду ензима и носителя. Медийно предварително активиране. Механизъм за активиране. Ефектът от имобилизацията върху техния субстратен спектър и кинетичните характеристики на ензима.

  • Адсорбция на ензими върху инертни носители и йонообменници. Причини за частични ограничения при използването на този метод на обездвижване

  • Имобилизиране на ензимите чрез включване на гел в клетките. Органични и неорганични гелове. Микрокапсулирането на ензими като един от начините за тяхното обездвижване. Размери и състав на обвивката на микрокапсулите.

  • Обездвижване на цели клетки на микроорганизми и растения. Моноензимни биокатализатори на цялата клетка. Проблеми с дифузията на субстрата в клетката и добива на реакционния продукт. Начини за повишаване на пропускливостта на мембраната в имобилизирани клетки. използване на цикъла на растеж за обездвижване на клетките в най-продуктивната фаза. Характеристики на физиологията на клетките в клетките на гела. Проблеми на имобилизацията на продуцентите при локализацията на целевия продукт вътре в клетката. Начини за решаване на тези проблеми.

  • Ензими като промишлени биокатализатори. Използването на имобилизирани ензими при производството на полусинтетични β-лактамни антибиотици, трансформация на стероиди и разделяне на аминокиселинни рацемати в стереоизомери.

  • Създаване на биокатализатори от второ поколение на базата на едновременно обездвижване на продуценти и ензими.

  • Производствени видове биореактори за имобилизирани ензими и клетки продуценти.

  • Имобилизирани ензими и хранителна терапия. Отстраняване на лактозата от млякото с помощта на имобилизирана β-галактозидаза. Превръщане на глюкоза във фруктоза с помощта на имобилизирана глюкоизомераза.

5.1.6. Геномика и протеомика. Тяхното значение за съвременните биотехнологии.


  • Основните етапи в развитието на генетиката. Официална генетика(генетика на чертите). Молекулярна генетика(установяване на молекулярната структура на ген, диференциране на оперона и отворена рамка за четене, установяване на функциите на отделните гени). Геномика (установяване на молекулярната структура - последователността от нуклеотидни двойки в целия геном и общите принципи на неговата структурна и функционална организация). Стойността на международния проект „Човешки геном” в биомедицински аспект.

  • Протеомика. Протеините и тяхното взаимодействие в живите организми. Протеомични методи. Усъвършенстване на методите за двуизмерна електрофореза и "визуализация" на протеома. Значението на протеомиката за фармацията.

  • Техника на секвениране. Международни бази данни за геномни изследвания. Биоинформатика. Бази данни за структурна, сравнителна и функционална геномика.

  • Стойността на геномиката за фармацевтични цели. Нови подходи към разработването на лекарства. Целенасочено търсене на лекарствен агент, като се започне с избора на ген, взаимодействащ с продуктите на експресия на който, се планира да се тества серия от естествени и синтетични съединения като потенциални лекарства.

  • Концепцията за жизнената необходимост (материалност) на ген. Диференциране на гените на патогенните микроорганизми в „домашенски” и „ivi”-гени. Идентифициране на нови мишени за антимикробни лекарствени агенти в патогени.

5.1.7. Биосинтеза. Молекулни механизми на вътреклетъчна регулация и контрол на биосинтеза.
Контрол на биосинтезата на първични и вторични метаболити


  • Индукция и потискане на ензимния синтез. Функционални области на оперона. Механизми за регулиране на действието на гените и тяхното използване в биотехнологичните процеси. Схемата на Джейкъб и Мано.

  • Инхибиране на ензимната активност според принципа на обратната връзка (ретроинхибиране). Алостерични ензими. Значението на този механизъм в регулирането на жизнената активност на клетката и начините за преодоляване на ограниченията на биосинтеза на целевите продукти в суперпродуцентите. Създаване на мутанти с разрушаване на алостеричния център в ключови ензими на биосинтетичните пътища. Оптимизиране на подбора на среди (среди с намалено съдържание на крайни продукти от биосинтетичните пътища).

  • строг ( строг) аминокиселинен контрол на метаболизма. Гуанозин тетрафосфат като биорегулатор. Рибозомата като сетивна органела. Свързана с рибозома пирофосфат трансфераза. Rel A + и Rel A щамове. Видова специфика на структурата на гуанозин фосфатните регулатори. Биосинтеза на различни целеви биотехнологични продукти и ролята на медиираната от гуанозин тетрафосфат метаболитна система за регулиране.

Защита на рекомбинантни нуклеинови киселини и протеини от продуцентни нуклеази и протеази.


  • Регулиране на усвояването на азотсъдържащи съединения. Глутамин, глутамат, аспартат и тяхната роля в ключови реакции за осигуряване на произвеждащата клетка с азот. Глутамин синтазата е основната цел за регулаторни действия във връзка със специфични цели на биотехнологията. Концепцията за кумулативно ретроинхибиране. Инхибиране на активността на глутамин синтазата поради аденилиране. Деаденилиране и състав на средата. Амониевият йон като регресор на синтеза на глутамин и неговите метаболити.

  • Катаболна регресия (глюкозен ефект) и потискане на синтеза на катаболни ензими. Преходна репресия. Елиминиране на индуктора. Механизмът на катаболната репресия. Цикличен 3 "5" -аденозин монофосфат (cAMP). Аденилат циклаза. Биологични ефекти на cAMP. Мутанти, устойчиви на катаболна репресия и тяхното използване в биотехнологиите. Противодействието на този ефект се дължи на подбора на среди: физиологичното ниво или нивото на изграждане на мутанти, устойчиви на катаболна репресия - генетично ниво.

  • Регулиране на усвояването на азотсъдържащи съединения. Ключови съединения в биосинтеза на азотсъдържащи съединения. Ензими за синтеза на глутамат и глутамин. Концепцията за кумулативно ретроинхибиране. Мутанти с променена регулация на азотния метаболизъм и възможност за интензифициране на биосинтезата на редица първични и вторични метаболити и някои ензими.

  • Феноменът на ограничена протеолиза и възможността за нейното използване.

  • Защита на клетката продуцент от образуваните метаболити със "самоубийствен" ефект. Отделение. Временно (обратимо) ензимно инактивиране с реактивиране при освобождаване от клетката.

  • Защита в рекомбинантната клетка на чужди гени и протеини, кодирани от тези гени от нуклеази и протеази на гостоприемника.

Вътреклетъчен транспорт и секреция на биотехнологични продукти в микроорганизми.


  • Структура и видова специфика на обвивката. Ролята на клетъчната стена, външната и вътрешната мембрана. Биосинтез на черупкови полимери. Литични ензими Мембранна система за транспорт на йони и нискомолекулни метаболити.

  • Класификация на транспортните системи. Регулиране на техните функции. Биотехнологични аспекти на транспорта на нискомолекулни съединения в и извън клетката. Механизми на секреция на високомолекулни биотехнологични продукти.

  • Обмен на фосфор и доставка на енергия.

Запазване на свойствата на индустриалните щамове микроорганизми - производители на лекарства.


  • Проблеми за стабилизиране на промишлени щамове. Причините за нестабилността на суперпроизводителите. Начини да ги поддържате активни.

  • Международни и национални колекции от култури от микроорганизми и тяхното значение за развитието на биотехнологиите. Банки данни от микроорганизми, растителни и животински клетки и отделни щамове микроорганизми.

5.1.8. Рекомбинантни протеини и полипептиди. Получаване чрез микробиологичен синтез на биорегулатори с видоспецифичност за човека.


  • Протеини и полипептидни хормони. Тъканни растежни фактори и вроден имунитет. Имуногенност на препарати, получени от тъканите на селскостопански животни.

  • Генетично модифициран инсулин. Технологията за получаването му. Източници на производство на инсулин от животински суровини.

  • Технология за производство на човешки инсулин, базирана на използването на рекомбинантни щамове.

  • Проследяване на концентрацията на инсулин в човешката кръв. Радиоимуноанализ.

  • Еритропоетин. Фактор на узряване на червените кръвни клетки. Клониране на човешкия ген за еритропоетин. Технология на производство. Лекарствени форми.

  • интерферони. Клониране на интерфероновия ген в клетките на E. Coli и дрожди.

  • Рекомбинантни ваксини. Уместността на тяхното създаване.

5.2. Биотехнологични производствени системи.
5.2.1. Компонентите на биотехнологичния процес за производство на лекарства.


  • Основните "опции" на биотехнологиите. Биотехнологичният процес като основен етап осигуряващ суровина за получаване на лечебни, профилактични или диагностични лекарства.

  • Различни степени на сложност на производствените биотехнологични процеси. Неговата зависимост от естеството на биологичния обект, целевия продукт, неговата цел и лекарствена форма.

  • Ферментацията е определяща стъпка в биотехнологичния процес. Оборудване за ферментация. Ферментационен цех. Дизайн на ферментатора.

  • Подготвителни операции за биосинтеза. Стерилизация на ферментатори и тръбопроводи. Проблеми с уплътнителната техника и комуникациите. Културни среди и методи за тяхната стерилизация. Критерий на Дейндорфер - Хъмфри. Запазване на биологичната полезност на средата по време на стерилизация. Почистване и стерилизация на технологичния въздух. Устройство за балончета. Многоетапна подготовка на семена и контрол на чистотата на културата.

  • Сложни и синтетични хранителни среди. Концентрация на отделен консумативен компонент на хранителната среда и скоростта на възпроизвеждане на биологичен обект. Уравнението на Моро.

  • Критерии за избор на ензими. Класификация на ферментационните процеси по технологични параметри (партидни, полупартидни, непрекъснати). Дълбока и повърхностна ферментация.

  • Изолиране и пречистване на целевия продукт. Методи за отделяне на биопродуцента от целевия продукт. Методи за отделяне на целевия продукт от културалната течност. Методи за унищожаване на клетки-продуценти и извличане на целевия продукт по време на неговата вътреклетъчна локализация.

  • Сорбционна и йонообменна хроматография. Ензимна афинитетна хроматография. Технологии за разделяне на мембрани. Методи за сушене.

  • Методи за създаване на дозирани форми на лекарства, получени чрез биотехнология.

  • Стандартизиране на лекарства, получени по биотехнология. Опаковане.

5.2.2. Контрол и управление на биотехнологичните процеси.


  • Основни параметри на контрол и управление на биотехнологичните процеси. Общи изискваниякъм методи и средства за контрол. Съвременното състояние на методите и средствата за автоматично управление в биотехнологиите.

  • Контрол на състава на технологичните разтвори и газове. Потенциометрични методи за мониторинг на pH и йонен състав. PH сензори и йон-селективни електроди.

  • Газочувствителни електроди. Стерилизиращи се сонди за разтворен газ.

  • Мониторинг на концентрацията на субстрати и биотехнологични продукти. Титриметрични методи. Оптични методи. Биохимични (ензимни) методи за контрол.

  • Електроди и биосензори на базата на имобилизирани клетки.

  • Високоефективна течна хроматография при решаване на проблеми на биотехнологичното производство.

  • Основни теории на автоматичното управление. Статични и динамични характеристики на биотехнологични обекти. Класификация на управляващите обекти в зависимост от динамичните характеристики.

  • Компютъризация на биотехнологичното производство на лекарства. Създаване на автоматизирани работни места. Разработване на автоматизирани системи за управление. Пакети за приложения.

  • Използването на компютърни технологии на различни етапи на производство и получаване на биотехнологични продукти. Принципи и етапи на анализ на данни и математическо моделиране на биотехнологични системи. Планиране и оптимизиране на многовариантни експерименти.

  • Кинетични модели на биосинтеза и биокатализа.

  • Организиране на автоматизирани банки данни за биотехнологични процеси и продукти.

5.3. Биологична сигурност и правителствен контрол. Единна GLP-GCP AND GMP система за производство и контрол на качеството на лекарства, получени по биотехнологични методи.


  • Основи на законодателството в областта на здравеопазването. Редът за предоставяне на помощ за наркотици; производство и качество на лекарствата; " федералния законза лекарствата“.

  • Връзката на медико-биологичните изисквания (ефикасност и безопасност) с качеството на лекарствените вещества. Терминология: качество, ниво на качество.
Стандартизация на лекарствата, нормативна документация (НД): Държавна фармакопея, Обща фармакопея Монографии (ОФС), Монографии на Фармакопея (ФС), Фармакопея Монографии на предприятия (ФСП). Законодателна същност на фармакопейните монографии. основни характеристикиНД (изисквания, норми и методи за контрол). Ролята на НД за подобряване на качеството на лекарствата.

  • Международни и регионални колекции от унифицирани изисквания и методи за изпитване на лекарства, тяхната роля и влияние върху развитието фармацевтична химияи стандартизация на лекарствата: Международна фармакопея на СЗО, Европейска фармакопея и други регионални и национални фармакопеи.

  • Предклинично изпитване на лекарства в съответствие с добрата лабораторна практика (ДЛП): тестове в витрои в vivo, стандартизация на реактиви, линейни животни и тяхното съдържание.

  • Клинично изследване на лекарства в съответствие с изискванията на добрата клинична практика (ДКП). Информация за лица, получаващи тестови лекарства. Правила за подобряване на надеждността на резултатите от клиничните изпитвания.

  • Правила за GMP за производство и контрол на качеството на лекарствените продукти и техните вещества. Причини и история на въвеждането на правилата за GMP. Международна организация за сертифициране и сертифициране на качеството на лекарствата.

  • Правила за GMP и мерки за безопасност за биотехнологичните индустрии. Карантина.

  • международен законодателната рамкаотносно биологичната безопасност и нейното прилагане.

  • Законодателна база на Русия за биологична безопасност.

5.4. Биотехнология и екологични проблеми.


  • Екологичните предимства на биотехнологиите пред традиционните технологии.

  • Опазване на околната среда и начини за подобряване на биотехнологичните процеси. Технологии с малко отпадъци.

  • Отпадъци от биотехнологичните производства и начини за тяхното обезвреждане.

  • Третиране на течни отпадъци. Биологичен метод. Aetotenki. Активна утайка. Деструкторни щамове.

  • Унищожаване или рециклиране твърди отпадъци... Стерилизация на биомаса. Биологични, физикохимични и термични методи за неутрализиране на мицелни отпадъци. Използване на стерилизирана биомаса като храна за селскостопански животни. Използване на биомаса в производството строителни материалии пеногасители.

  • Методи за унищожаване на газообразни отпадъци. Биологични, физикохимични и термични методи за рекуперация и неутрализиране на атмосферните емисии.

5.5. Биомедицински технологии


  • Определение на понятието "биомедицински технологии". Решаване на кардинални проблеми на медицината въз основа на постиженията на биотехнологиите. Международен проект "Човешки геном" и неговите цели. Етични въпроси.

  • Антисенс нуклеинови киселини, пептидни растежни фактори на тъкани и други биологични продукти от нови поколения - молекулярни механизми на тяхната биологична активност и перспективи за практическо приложение.

  • Корекция на наследствени заболявания на ниво генотип (генна терапия) и фенотип.

  • Биопротезиране. Възпроизвеждане на тъкани. Трансплантация на тъкани и органи. Поддържане на хомеостаза. Хемисорбция. Диализа.

  • Оксигениране. Перспективи за използване на хормони, произведени извън ендокринната система.

  • Състояние и насоки на развитие на биотехнологията на лекарствените форми - традиционни и иновативни.

5.6. ЧАСТНА БИОТЕХНОЛОГИЯ.
5.6.1. Биотехнология на първичните метаболити.
5.6.1.1. Биотехнология на аминокиселините.


  • Биологична роляаминокиселини и тяхното използване като лекарства.

  • Химичен и химико-ензимен синтез на аминокиселини. Проблеми със стереоизомерията. Разделяне на стереоизомери с помощта на ензимни методи (ацилази на микроорганизми).

  • Микробиологичен синтез на аминокиселини. Създаване на суперпроизводители на аминокиселини. Особености на регулацията и синтеза на различни аминокиселини в различни видове микроорганизми. Мутанти и генетично модифицирани щамове, произвеждащи аминокиселини.

  • Получаване на аминокиселини с помощта на имобилизирани клетки и ензими.

  • Основните начини за регулиране на биосинтезата и нейното засилване.

  • Механизми на биосинтеза на глутаминова киселина, лизин, треонин.
5.6.1.2. Биотехнология на протеиновите лекарствени вещества.

  • Биотехнология на протеиновите лекарствени вещества. Рекомбинантни протеини, принадлежащи към различни групи физиологично активни вещества.

  • Инсулин. Източници на получаване. Видова специфика. Имуногенни примеси. Перспективи за имплантиране на клетки, произвеждащи инсулин.

  • Рекомбинантен човешки инсулин. Конструиране на плазмиди. Изборът на щама на микроорганизма. Избор на аминокиселинна лидерна последователност. Разцепване на лидерни последователности. Методи за изолиране и пречистване на междинни продукти. Сглобяване на вериги. Контрол върху правилното образуване на дисулфидни връзки. Ензимна хидролиза на проинсулин. Алтернативен начин за получаване на рекомбинантен инсулин; синтез на А- и В-вериги в различни култури от микробни клетки. Проблемът с освобождаването на рекомбинантен инсулин от ендотоксините на продуциращите микроорганизми. Биотехнологично производство на рекомбинантен инсулин. Икономически аспекти. Създаване на рекомбинантни протеини от "второ поколение", използвайки инсулин като пример.

  • Интерферон (интерферони). Класификация, α-, β-, u- интерферони. Интерферони за вирусни и онкологични заболявания. Видова специфичност на интерфероните Ограничени възможности за получаване на α- и γ-интерферони от левкоцити и Т-лимфоцити. Лимфобластоиден интерферон. Методи за получаване на β-интерферон по време на култивиране на фибробласти. Индуктори на интерферон. Тяхната природа. Индукционен механизъм. Промишлено производство на интерферони на базата на естествени източници.

  • Синтез на различни класове човешки интерферон в генетично модифицирани клетки на микроорганизми. Експресия на гени, вмъкнати в плазмида. Вариации в конформацията на молекулите на интерферон, синтезирани в клетките на микроорганизмите, поради нарушеното затваряне на дисулфидните връзки. Проблеми на стандартизацията. Производството на проби от рекомбинантен интерферон и политиките на различни фирми на международния пазар.

  • интерлевкини. Механизмът на биологичната активност. Перспективи за практическо приложение. Микробиологичен синтез на интерлевкини. Получаване на производители чрез методи на генното инженерство. Перспективи за биотехнологично производство.

  • Човешки растежен хормон. Механизмът на биологичната активност и перспективите за приложение в медицинската практика. Микробиологичен синтез. Изграждане на производители.

5.6.1.3. Ензимни препарати


  • Ензими като лекарства. Протеолитични ензими. Амилолитични и липолитични ензими. L-аспарагиназа.

  • Механизмът на каталитично действие, общи свойства и области на приложение на медицинските ензими (L-аспарагиназа, β-галактозидаза, α-амилаза, солизим, терилитин, стрептокиназа, трипсин, химотрипсин, пепсин, урокиназа, бромелин, папаин, фицин).

  • Микробиологичен синтез на ензими за медицински цели.

5.6.1.5. Имунологията като един от клоновете на биотехнологията.


  • Основните компоненти и начини на функциониране на имунната система.

  • Имуномодулиращи средства: имуностимуланти и имуносупресори (имуносупресори).

  • Укрепване на имунния отговор с помощта на имунобиологични препарати. Ваксини на базата на рекомбинантни защитни антигени или живи хибридни носители. Антисеруми към инфекциозни агенти, към микробни токсини.

  • Неспецифично засилване на имунния отговор. Рекомбинантни интерлевкини, интерферони и др. Механизми на биологична активност. Потискане на имунния отговор с помощта на имунобиологични препарати. Рекомбинантни антигени. IgE - свързващи молекули и толерогени, създадени на тяхна основа. Имунотоксини. Антиидиотипни антитела като мишена за автоантитела. Специфична плазмена имуносорбция. Неспецифично потискане на имунния отговор. Моноклонални антитела срещу цитокини. Неспецифична хемосорбция и имуноплазмофореза.

  • Медиатори на имунологични процеси. Тяхната функционална съвкупност. Осигуряване на хомеостаза. Рекомбинантна ДНК технология и производство на медиатори на имунологични процеси.

5.6.1.6. Производство на моноклонални антитела и използване на соматични хибриди от животински клетки.


  • Механизми на имунния отговор към специфичен антиген. Разнообразие от антигенни детерминанти. Серумна хетерогенност (пълна клоналност). Предимства от използването на моноклонални антитела. Клонинги на клетки на злокачествени неоплазми. Сливане с клетки, които образуват антитела. Хибридоми.

  • Криоконсервация. Хибридни банки. Технология за производство на моноклонални антитела.

  • Области на приложение на моноклинните антитела. Методи за анализ, базирани на използването на моноклонални (в някои случаи поликлонални) антитела

  • Ензимно-свързан имуносорбентен анализ (ELISA). Метод на твърда фаза имуноанализ (EL1SA - ензимно свързан имуносорбентен анализ).

  • Радиоимуноанализ (RIA). Предимства пред традиционните методи при определяне на ниски концентрации на изпитваните вещества и наличието в пробите на примеси със сходна структура и сходна биологична активност.

  • ДНК и РНК сонди като алтернатива на ELISA и RIA при скрининг на производители на биологично активни вещества (откриване на гени вместо продукти на генна експресия).

  • Моноклонални антитела в медицинската диагностика. Изследване за хормони, антибиотици, алергени и др. Медицински мониторинг. Ранна диагностика на рак. Търговски диагностични комплекти на международния пазар.

  • Моноклонални антитела в терапия и профилактика. Перспективи за високоспецифични ваксини, имунотоксини. Включване на моноклонални антитела в липозомната обвивка и увеличаване на посоката на транспортиране на лекарството.

  • Типиране на тъкани за трансплантация. Задължително изследване на препарати с моноклонални антитела за отсъствие на онкогени.

  • Моноклонални антитела като специфични сорбенти при изолиране и пречистване на биотехнологични продукти.

5.6.2. Биотехнология на вторичните метаболити.
5.6.2.1. Насаждения и диви лечебни растения.


  • Лечебните растения са традиционен източник на лекарства. Използването на вторични метаболити от висши растения за медицински цели. Основните класове вторични метаболити (етерични масла, фенолни съединения, алкалоиди, стероиди, сърдечни гликозиди).

  • Биотехнологични методи за повишаване на продуктивността на лечебните растения. регулатори на растежа на растенията. Фитохормони.

  • Трудности при събирането на лекарствени суровини. Нестандартни проблеми.

5.6.2.2. Вторични растителни метаболити. Култури от растителни клетки и тъкани като източник на лекарства.


  • Разработване на методи за култивиране на растителни тъкани и изолирани клетки като постижение на биотехнологичната наука.

  • Култивиране на растителни клетки и тъкани върху изкуствена хранителна среда в биореактори с различна конструкция.

  • Калус и суспензионни култури. Характеристики на растежа и метаболизма на растителните клетки в културите. Хранителна среда за култивиране на растителни клетки. Макронутриенти, микроелементи, източници на желязо и въглерод, витамини. Фитохормони-специфични регулатори на растежа (ауксини, цитокинини). Проблеми със стерилитета.

  • Биореактори.

  • Примери за лекарства, получени на базата на калус и суспензионни култури от растителни клетки.

  • Имобилизиране на растителни клетки и използването му в биотехнологичното производство. Неразтворими носители, използвани при имобилизирането на растителни клетки.

  • Приложение на имобилизирани растителни клетки за целенасочена биотрансформация на лекарствени вещества. Предимството на ензимната спрямо химическата трансформация.

  • Методи за контрол и идентификация (цитофизиологични, химични, биохимични и биологични) на биомаса и препарати, получени по методи на клетъчната биотехнология.




  • Възможност за промяна на състава и увеличаване на добива на вторични метаболити (потенциални лекарства) от клетките на трансгенни растения.

5.6.2.3 Биотехнология на витамини и коензими.


  • Биологичната роля на витамините. Класификация на витамините. Традиционни производствени методи (изолиране от естествени източници и химичен синтез).

  • Микробиологичен синтез на витамини и изграждане на щамове продуценти чрез методи на генното инженерство.

  • Витамин В2 (рибофлавин). Основни производители. Схема на биосинтеза и начини за интензифициране на процеса

  • Коензими като производни на витамини. Механизмът на каталитичната активност на витамините.

  • Микробиологичен синтез на витамини от група В. Витамин В 12. Неговите производители са пропионовокисели бактерии. Схема и начини за регулиране на биосинтеза. Генно инженерни производители на витамин В 12.

  • Микробиологичен синтез на пантотенова киселина, витамин РР.

  • Витамин B 2 (рибофлавин) и неговите производители от родовете Еремотеций и Ashdea... Изграждане на генно-инженерен щам - индустриален производител на витамин В2.

  • Микробиологичен синтез на витамин РР (никотинова киселина).

  • Биотехнологично производство на аскорбинова киселина (витамин С). Технология на производствения процес. Микроорганизми-продуценти. Различни схеми на биосинтез в промишлени условия. Химичен синтез на аскорбинова киселина и етап на биоконверсия при производството на витамин С.

  • Витамини от група D. Ергостеролът е провитамин D 2 в клетките на дрожди и плесени.

  • Витамин А. микробиологичен синтез на β-каротин

  • Убихинони (коензими Q). Източници на производство: растителни тъкани и микробна биомаса. Методи на генно инженерство, приложени за създаване на производители на убихинони Q 9 и Q 10

        1. Биотехнология на стероидните хормони

  • Традиционни източници на производство на стероидни хормони. Проблеми на трансформацията на стероидни структури. Предимства на биотрансформацията пред химическата трансформация. Щамове на микроорганизми, способни да трансформират (биоконверсия) на стероиди. Специфични реакции на биоконверсия
стероиди. Подходи за решаване на селективността на процесите на биоконверсия.

  • Микробиологичен синтез на хидрокортизон и производство от него чрез биоконверсия на преднизолон

5.6.2.5. Вторични микробни метаболити. Биотехнология на антибиотиците.


  • Почвени биоценози и разнообразието на съставящите ги видове микроорганизми. Търсене и първична оценка на вторичните метаболити. Методи за скрининг за производители.

  • Биологичната роля на антибиотиците като вторични метаболити. Произходът на антибиотиците и еволюцията на техните функции.

  • Основните групи микроорганизми, които образуват антибиотици: плесенни гъбички(нисши еукариоти), актиномицети и спорови еубактерии (прокариоти). Особености на структурата на техните клетки и физиология.

  • Полусинтетични антибиотици. Биосинтеза и органичен синтез при създаването на нови антибиотици.

  • Биологичната роля на антибиотиците като фактор за преодоляване на стресови ситуации за неговия производител (инхибитори на растежа на други микроорганизми и сигнални молекули при преструктурирането на метаболизма при хранителен дефицит).

  • Молекулен механизъм на антимикробното действие на различни групи антибиотици и системите за защита на продуцентите от образуваните от тях антибиотици.

  • β-лактамните антибиотици (пеницилини, цефалоспорини и др.) са инхибитори на синтеза на пептидогликани в клетъчната стена.

  • Гликопептидни антибиотици

  • Антибиотици с полиенова структура (амфотерицин В, нистатин и др.) и нарушение на молекулярната организация на цитоплазмената мембрана на плесени и дрожди.

  • Антибиотиците са инхибитори на протеиновия синтез (на ниво рибосимно-матрични системи).

  • Аминогликозиди (стрептомицин, канамицин и др.)

  • Смъртоносни протеини в резултат на нарушение на четенето на генетичния код по време на транслация. Тетрациклини.

  • Макролиди (еритромицин и др.).

  • Антибиотици - инхибитори на протеиновия синтез в предрибозомния стадий на процеса (мупироцин и др.)

  • Антибиотиците са инхибитори на синтеза и трансформацията на нуклеиновите киселини (супернавиване на ДНК).

  • Анзамицини (рифампицин и др.)

  • Хинолон (флуорохонолонови структури).

  • ДНК-тропни антибиотици, използвани в онкологичната практика (антрациклини, блеомицин, митомицини и др.).

  • Суперпроизводители на антибиотици, използвани в биотехнологичното производство. Сглобяване на въглеродния скелет на антибиотици от първични метаболити. Схема на биосинтеза на β-лактамни антибиотици (пеницилини и цефалоспорини) от аминокиселини. Диаграма на биосинтеза на стрептомицин,

  • Насочена биосинтеза. Получаване на бензилпеницилин чрез добавяне на фенилоцетна киселина към средата.

5.6.2.6. Молекулни механизми на антибиотична резистентност в бактериите.


  • Генетични основи на антибиотична резистентност Хромозомна и плазмидна резистентност. Транспозони. Насочена биотрансформация и химична трансформация на β-лактамни структури.

  • Нови поколения цефалоспорини, пеницилини, ефективни срещу резистентни микроорганизми. карбапенеми. Монобактами. Комбинирани лекарства: амоксиклав, уназин. Полусинтетични пеницилини, използвани в клиниката.

  • Полусинтетични пеницилини (ампицилин, азлоцилин, мезлоцилин, пиперацилин, карбеницилин и др.), използвани в клиниката. Получаване на 6-APA от бензилпеницилин чрез ензимна хидролиза. Получаване на полусинтетични пеницилини чрез методи на ензимен синтез (биотрансформация 60APK).

  • Четири поколения цефалоспорини, въведени в практиката на Clenic. Схема за превръщане на бензилпеницилин в 7-фенилацетамидооксицефалоспорова киселина. Полусинтетични цефалоспорини (цефалексин и др.). полусинтетични цефалоспорини на базата на 7-аминодезацетоксицефалоспорова киселина (7-ACA). Цефалоспорини от четвърто поколение - цефипим, цефпиром. Комбинация от биосинтеза, органичен синтез, биологична и химична трансформация в производството на нови, перспективни за клиничната практика, цефалоспорини.

  • Механизми на резистентност към аминогликозидни антибиотици. Насочена трансформация на аминогликозиди. Амикацин като полусинтетичен аналог на естествения антибиотик бутирозин.

  • Нови полусинтетични макролиди и азалиди - аналози на еритромицин, ефективни срещу локализирани вътреклетъчни инфекциозни агенти.

  • Естествени източници на гени за резистентност към антибиотици. Организационни мерки като начин за ограничаване на разпространението на гени за антибиотична резистентност.

  • Понятието "инфекциозна резистентност" и "болнични инфекции".

  • Антинеопластични антибиотици. Механизъм на действие. Ензимно вътреклетъчно активиране на някои антитуморни антибиотици. Механизми на резистентност на туморните клетки към противоракови лекарства. P-170 гликопротеин и плейотропна резистентност. Начини за преодоляване на плейотропната антибиотична резистентност.

5.6.2.7. Вторичните микробни метаболити са инхибитори на сигналната трансдукция. Имуносупресори.


  • Множество механизми, които осигуряват разпознаването на външни влияния от клетката и каскада от отговори на тях.

  • Циклоспорин А е инхибитор на имунния отговор на ниво калциневрин. Използването на циклоспорин А при трансплантация и за лечение на автоимунни заболявания. Молекулен механизъм на действие на циклоспорин. Възможност за използване на циклоспорин А и неговите производни на фенотипа MDR в комбинирана противотуморна химиотерапия.

  • Нови имуносупресори от естествен произход (рапамицин, FK 506 и др.). Перспективи за използване при трансплантация, при лечение на автоимунни и онкологични заболявания.

6. ПЛАН НА ЛЕКЦИИ


Тема на лекцията

Брой часове, преподавател

1.

Предмет и съдържание на биотехнологията, връзката й с химическите, биомедицинските и техническите дисциплини. Историята на развитието. Характеристики и основни постижения съвременна сценаразвитие на биотехнологиите. Връзката на биотехнологията с фундаменталните науки от втората половина на ХХ век. Биомедицински технологии. Основните обекти на биотехнологията. Биообектите като средство за производство на лечебни, профилактични и диагностични средства. Макро и микроорганизми. Ензими като промишлени биокатализатори

2 (Курапов)

2.

Метаболизъм. Основни процеси на клетъчния метаболизъм. Концепцията за първични и вторични метаболити. Механизми за регулиране на биосинтеза на първични метаболитни процеси. Теоретични основи за производството на първични метаболити. Анаеробни процеси (получаване на етанол, глицерин, млечна киселина). Аеробни процеси. Методи за промишлено производство на киселини от цикъла на Кребс и техните производни (лимонена, итаконова, кетоглутарова, пирогроздна киселини).

2 (Курапов)

3.

Теоретични основи за получаване на вторични метаболити. Методи за регулиране на биосинтеза на антибиотици и стероиди. 6-APK. Полусинтетични антибиотици. Производство на аминокиселини и витамини.

2 (Курапов)

4.

Биотехнология на вторичния растителен метаболизъм. Култури от растителни клетки и тъкани като източник на лекарства. Лекарства, получени на базата на калус и суспензионни култури от растителни клетки. Имобилизиране на растителни клетки и използването му в биотехнологичното производство. Биорегулация на продуктивността на вторичния растителен метаболизъм. Трансгенни растения и перспективи за тяхното използване като източник на фармацевтични продукти.

2 (Курапов)

5.

Компонентите на биотехнологичния процес. Структурата на биотехнологичното производство. Култивирането на клетки продуценти е централна връзка в биотехнологичния процес. Повърхностно и потопено отглеждане. Подготовка на суровини, въздух и семена. Стерилизация и поддържане на асептични условия. Технологично и хардуерно проектиране на процеса на дълбоко култивиране (непрекъснат и периодичен, по схемата на идеално смесване или изместване, хемостатичен и турбидостатичен режим). Предимства и недостатъци на тези схеми.

2 (Курапов)

6.

Основното технологично оборудване на биотехнологичните индустрии. Характеристики на биотехнологичните индустрии в сравнение с подобни химически. Методи за аериране, смесване, отвеждане на топлината и обезпеняване. Проблеми и методи за предварителна стерилизация на технологичното оборудване и поддържане на асептични условия по време на процеса. Контрол и управление на биотехнологичните процеси. Методи за изолиране и пречистване на продукти от биотехнологичните индустрии. Екзо- и ендомета-

боли. Характеристики и основни технологични методи за изолиране на продукти от протеинова природа.
2 (Курапов)

7.

Инженерна ензимология. Използването на ензими. Плюсовете и минусите на използването на чисти ензими срещу клетки и неорганични катализатори. Имобилизирани ензими и клетки. Основните носители и методи за обездвижване. Индустриални процеси, използващи имобилизирани ензими и клетки. Инженерна ензимология и медицински технологии (биосензори, лекарства на базата на безплатни и

имобилизирани ензими и техните комбинации с други лекарства.
2 (Курапов)

8.

Характеристики на технологията за култивиране на клетки и тъкани на растения и животни. Протопласти и хибридоми. Основи на клетъчното инженерство. Подобряване на биологични обекти чрез методи на клетъчно инженерство. Мутагенеза. Подобряване на биологични обекти чрез методи на мутагенеза и селекция.

2 (Курапов)

9.

Основи на генното инженерство. Предимства и разлики на методите на генното инженерство за подобряване на биологичните обекти в сравнение с класическите методи за мутагенеза и селекция. Създаване на принципно нови биологични обекти чрез методи на генното инженерство (технология на рекомбинантна ДНК). Последователността на операциите, извършвани от биотехнолог - генен инженер. Контрол на експресията. Проблеми и трудности. Насочена мутагенеза.

2 (Курапов)

10.

Наночастици в биотехнологичното производство на лекарства - човешки рекомбинантни протеини.

2 (Кузнецов)

11.

Биологично активни пептиди в биотехнологичното производство на лекарства.

2 (Кузнецов)

12.

Рекомбинантни протеини и полипептиди (инсулин, растежен хормон, интерферони). Традиционни и генно инженерни методи за получаване. Използването на рекомбинантни микроорганизми за производството на търговски продукти (аминокиселини, витамини, антибиотици, естествени биополимери). Използване на трансгенни животни и растения като биореактори за производство на медицински и други биологично активни вещества. Потенциални опасности при работа с рекомбинантни и трансгенни организми.

Изотопно модифицирана културална среда. Нов подходза повишаване на производителността на биотехнологичното производство на нуклеозидни антибиотици, пептиди и рекомбинантни протеини.
2 (Кузнецов)

13.

Моноклонални антитела. Технология на производство. Приложение на моноклонални антитела в имунната диагностика (ензимен имуносорбентен анализ) и като лекарства и високоспецифични катализатори („каталитични антитела“). Имунобиотехнология. Имунни серуми и ваксини. Рекомбинантни ваксини (субединици, атенюирани, "векторни").

2 (Курапов)

14.

ДНК диагностични методи. Човешка молекулярна генетика. Генна терапия ex vivo и in vivo. Лекарства на базата на „антисенс олигонуклеотиди“. Рибозимите като лекарства.

2 (Курапов)

15.

Адюванти и наноадюванти в производството на биотехнологични ваксини

2 (Кузнецов)

16.

Биотехнологично производство на лекарства за генна терапия

2 (Меркулов)

17.

„Медицинска химия“ - симбиоза на химия и биотехнология в „постгеномната ера“. Рационална стратегия за проектиране на лекарства. Търсене на лидерски връзки (hit- и led-compaunds). Комбинаторна химия и HTS скрининг. Оптимизиране на водещите връзки (докинг, QSAR метод). Методи за създаване на лекарства на базата на водещи съединения (пролекарства, биоизостери, пептидомиметици, двойни лекарства).

2 (Курапов)

7. ПРЕПОДАВАНЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКА ПОДДРЪЖКА НА ДИСЦИПЛИНАТА

Основна литература


  1. Сазикин Ю.О., Орехов С.Н., Чакалева И.И. Биотехнология. Урок... М.: Академия. 2008, 256 стр.

  2. С. Н. Орехов Фармацевтична биотехнология. Ръководство за практическо обучение... М.: ГЕОТАР-МЕДИА, 2012, 384 с.

допълнителна литература


  1. Загоскина Н.В., Назаренко Л.В., Калашникова Е.А., Живухина Е.А. Биотехнология. Теория и практика. М.: Оникс., 2009, 496 стр.

  2. Курапов П.Б., Бахтенко Е.Ю. Разнообразието от вторични метаболити на висши растения и техните лечебни свойства. Москва: Изд. RSMU, 2012, 200 стр.

  3. Егорова Т.А. Основи на биотехнологията / T.A. Егорова, С.М. Клунова, Е.А. Живухина. - М.: Издателство. Център академия, 2003 .-- 208 с.

  4. Глик Б. Молекулярна биотехнология. Принципи и приложение / Б. Глик, Дж. Пастернак. - М.: Мир, 2002 .-- 589 с.

  5. Егоров Н.С. Основи на учението за антибиотиците / Н.С. Егоров. - М.: Наука, 2004 .-- 525 с.

8. ВЪПРОСИ ЗА ИЗПИТ, ИЗПИТ И РЕЗЮМЕ.


P / p No

Списък с въпроси

1

Историята на биотехнологиите. Определения. Основните раздели на биотехнологиите. Проблеми и перспективи на медицинската биотехнология.

2

Характеристики на производителите, използвани в биотехнологичните индустрии (антибиотици, интерферони, аминокиселини).

3

Основните методи за съхранение на производителите, използвани във фармацевтичната индустрия.

4

Методи на отглеждане на производители, използвани във фармацевтичната индустрия.

5

Характеристики на култивиране на животински клетки, получаване на ваксини за медицински цели.

Кинетични характеристики на производителите, определени в производствени условия с непрекъснато отглеждане.

Историята на генното инженерство и основните етапи на изследването на генното инженерство.

Биотехнология на вторичния метаболизъм на растителните клетки.

Получаване на класически алкалоиди от мораво рогче по биотехнологични методи. Хормонална регулация в системата гъба - растения.

Трансгенни растения и перспективи за тяхното използване като източник на фармацевтични продукти.

Характеристики на образуването на целевия продукт (биологично активно вещество) от популацията производител.

Основни понятия на генното инженерство.

Клетъчно инженерство. Процеси на образуване на калус. Тотипотентност на растителните клетки.

Производство на дрожди върху въглехидратни и целулозни субстрати

Производство на аминокиселини за медицински и хранителни цели.

Характеристики на култивирането на растителни клетки. Суспензионни култури.

Методи за получаване на моноклонални антитела. Масово производство и почистване. Основните направления на приложение.

Ензими, използвани в проекти за генно инженерство.

Основните етапи на проектите за генно инженерство.

Конструктивни характеристики и видове биореактори, използвани при производството на биотехнологични продукти.

Методи за получаване на гени.

Източници на ДНК за клониране.

Химико-ензимен генен синтез.

Метод на обратна транскрипция

Лекарства, получени от клетъчни култури от женшен, родиола роза, врабче, стевия, напръстник, тютюн и др.

Вектори, използвани в генното инженерство.

Методи за производство на рекомбинантни ДНК молекули. Отгряване и лигиране. Свързване на тъпи краища. Технология на съединителя.

Въвеждане на рекомбинантна ДНК в клетките реципиенти. Идентификация на клонинги, съдържащи чужд ген.

Историята на развитието на метода на клетъчната култура. Калусогенезата е основата за създаването на трансплантирани клетъчни култури.

Култивиране на отделни клетки. Протопластите на растителните клетки като обект на биологично изграждане. Сливане на протопласти и хибридизация на соматични клетки.

Имуноанализ и неговото приложение.

mbf -> Методически указания за разработване на работна програма При разработване на работна програма по учебната дисциплина патология се основава: fgos vp в посока обучение
mbf -> Работна програма на учебната дисциплина обща патология направление на обучение (специалност) 060609 Медицинска кибернетика

Име на витамин

Ефектът на витамина върху тялото

Съдържа се в продуктите

Витамин А (ретинол)

Витамин А предотвратява проблеми със зрението, насърчава здрава имунна система, важен е за растежа на клетките и подобрява състоянието на кожата.

Основните източници на ретинол включват черен дроб, мляко, яйца и обогатени зърнени храни, зелени и оранжеви зеленчуци (като картофи, моркови, тиква и зеле) и оранжеви плодове като праскови, папая, пъпеш, кайсии или манго.

Витамин В12 (цианокобаламин)

Витамин В12 подпомага възпроизвеждането на червените кръвни клетки, нервните клетки. Той участва в деленето на клетките, следователно регенерацията на тъканите и растежа на мускулите са невъзможни без него.

Този витамин може да се намери в риба, червено месо, птиче месо, мляко, сирене и яйца. Добавя се и към някои зърнени закуски.

Витамин В6 (пиридоксин)

Витамин В6 е незаменим за правилното функциониране на мозъка и други неврологични функции. Освен това помага на тялото да разгражда протеините и да произвежда червени кръвни клетки.

Широка гама от храни съдържат витамин В6 – включително картофи, банани, боб, семена, ядки, червено месо, риба, яйца и домашни птици, спанак и обогатени зърнени храни.

Витамин В1 (тиамин)

Тиаминът служи като катализатор за превръщането на въглехидратите в енергия и е от съществено значение за мускулите, сърдечната функция и нервната система.

Хората получават тиамин от различни храни, включително различни видове хляб, зърнени храни и тестени изделия; постно месо, сушен боб, соеви продукти и грах и покълнали зърна като пшеничен зародиш.

Витамин В3 (никотинова киселина)

Никотиновата киселина помага за поддържането на здрава кожа, както и на нервната система.

Ще намерите ниацин в домашни птици, червено месо, зърнени храни, риба и фъстъци.

Витамин В2 (рибофлавин)

Рибофлавинът е необходим на тялото за растеж, превръщане на въглехидратите в енергия и за производството на червени кръвни клетки.

Някои от източниците на рибофлавин са мляко, месо, яйца, бобови растения (като грах и леща), ядки и билки. Също така: аспержи, броколи и обогатени зърнени храни.

Витамин В9 (фолиева киселина)

Фолиева киселина (В9) - подпомага производството на червени кръвни клетки. В допълнение, той е необходим за репликация на ДНК.

Портокалов сок, черен дроб, сушени зърна и други бобови растения, билки, аспержи са много добри източници на този витамин. И също: хляб, ориз и зърнени храни.

Витамин С (аскорбинова киселина)

Витамин С е необходим за образуването на колаген (тъкан, който служи за свързване на клетките). Той е важен за здравето на венците, зъбите и растежа на костите. Също и витамин С - поддържа кръвоносните съдове в добра форма. Той служи като катализатор за усвояването на желязо от организма, стимулира мозъчната функция и ускорява заздравяването на рани.

Витамин С - Намира се в ягоди, киви, гуава, чушки, спанак, домати и броколи. И разбира се най-високото ниво на този витамин е в цитрусовите плодове!

Витамин D (калциферол)

Витамин D служи за укрепване на костите, защото помага на тялото да абсорбира укрепващия костите калций и да изгради здравината на човешкия скелет.

Този витамин е уникален – тялото ви го произвежда, когато правите слънчеви бани! Витамин D се намира и в някои храни, като мазни риби (като сьомга), яйчни жълтъци, риба тон или сардини, и краве мляко, соево мляко и портокалов сок.

Витамин Е (токоферол)

Витамин Е е необходим за производството и поддържането на здрави червени кръвни клетки. Токоферолът е и антиоксидант, а функцията му е да предпазва клетките от разрушаване и увреждане.

Токоферолът се намира в зелените и ядките, растителните масла и авокадото. Достатъчно е и в покълнали зърна от пшеница и ечемик.

Витамин К

Помага за контролиране на съсирването на кръвта в тялото и е необходим на черния дроб, за да синтезира протеини, които контролират съсирването. Липсата на този витамин - може да доведе до нос и вътрешно кървене.

Допълнете витамин К с брюкселско зеле, зеле и броколи и зелени. Много го има в соята, рапицата и зехтина.

достойнствоиограниченияметодиполучаваневитамини

Производството на витамини у нас е организирано в началото на 30-те години. последния век. Първоначално се произвеждат витаминни препарати от естествени суровини. Тогава е усвоено производството на синтетични витамини С и К3. От 1949 г., според технологията, разработена от съветски учени, синтезът на други витамини, например тиамин (витамин В 1), започва да се овладява в промишлен мащаб. През 1950 г. производството на витамини се е увеличило 5,6 пъти спрямо 1940 г. До 1955 г. са разработени схеми за синтез на всички известни основни витамини. По-нататъчно развитиевитаминната индустрия е свързана основно с разработването и прилагането на синтетични методи за производство на витамини. Тези методи, поради естеството на технологичните процеси, са много по-сложни от метода за извличане на витамини от естествени суровини, но позволяват получаването на продукти в химически чист вид, който има голямо значениеза тяхната медицинска употреба и точни дозировки при производството на фуражни концентрати. Освен това разходите за производство на синтетични витамини са по-ниски от разходите за получаване на съответните витамини от естествени суровини.

Методът за извличане на витамини от естествени източници, разбира се, е по-лесен от гледна точка на производството, но не е удобен, защото изисква обработка. голямо количествосурови материали. Що се отнася до химическия синтез, неговите недостатъци все пак са: многоетапните процеси, значителна консумация на материали, което налага разположението на предприятията в близост до суровини бази; необходимостта от разработване на продукти с висока чистота.

Витаминната индустрия се нуждае от по-ефективни технологии и такива технологии се създават успешно.

С помощта само на генетични манипулации (чрез влияние върху регулацията на метаболизма) са получени щамове микроорганизми, които произвеждат десетки хиляди пъти повече витамини, отколкото е необходимо за растежа им. Това са щамове Ashbya gossypii - продуцент на рибофлавин, щамове Pseudomonas denitrifikans и Propionibacterium freudonreichii, произвеждащи витамин B 12 и др. В Русия е конструиран ефективен производител на витамин B 2 на базата на бактерии от рода Bacillus subtilis.

За микробиологичен синтез на органични съединения като суровини се използват най-евтините източници на азот (например нитрати или амониеви соли) и въглерод (например въглехидрати, органични киселини, алкохоли, мазнини, въглеводороди, включително газообразни).

Използването на биосинтеза дава възможност да се намалят етапите на химичния синтез чрез използването на високоактивни щамове микроорганизми. Например, производството на витамини B 12, B 2, B 3 и D (ергостерол) стана възможно в 1 етап. BT методите са намерили приложение в синтеза на вит. C, убихинон, каротеноиди. В 12 - получаване и използване на прокариотна микрофлора - мутагенни щамове на пропионови бактерии - 50 mg / l от средата и нейния предшественик - диметилбенимидазол - до 200 mg / l. B 2, - (рибофлавин) се преподава с помощта на дрожди подобни гъби Eremothecium и Ashbya - 3,8-6,4 g / l. Напоследък се използва мутантен щам Bacillus subtilis - 3,5-4,5 g/l. - B 3 - (пантотенова киселина) и синтеза на коензим CoA от актиномицети от аланин и пантотенат К с помощта на имобилизирани клетки на бактерии Brevibacteria. Недостатъци - малък добив на готовия продукт, за това се извършват подобрения в следните направления: селекция на мутантни щамове, оптимизиране на състава и намаляване на разходите на средата, оптимизиране на условията на култивиране на производителя.

Използванлитература

1. Биотехнология : учеб. ръководство за шип. по-висок. проучване. Институции / Ю.О. Сазикин, S.N. Орехов, И.И. Чакалева; изд. A.V. Катлински.-3-то изд., - М .: Издателски център "Академия", 2008 - 256 стр.

2. Биотехнология на лекарствата. Учебник / Изд. Бикова В.А. и Далина М.В. - М .: Медбиоикономика - 303с.

3. Основи на фармацевтичната биотехнология: учеб. Надбавка / изд. Чучалин В.С. Прищеп Т.П. Белова Л.С. Зайков К.Л. Михалева Л.К., - Ростов n/a, "Феникс", 2006

Публикувано на Allbest.ru

Подобни документи

    Видове носители за имобилизиране на клетки и ензими. Имобилизирани култури и възможността за тяхното използване в различни индустрии. Видове реактори, използващи имобилизирани култури. Предимства и недостатъци на използването на имобилизирани култури.

    курсова работа, добавена на 15.01.2012

    Химичен състав, природа и структура на протеините. Механизмът на действие на ензимите, видовете тяхното активиране и инхибиране. Съвременна класификация и номенклатура на ензимите и витамините. Механизмът на биологичното окисление, основната верига на дихателните ензими.

    cheat sheet, добавен на 20.06.2013

    Биологичната химия като наука, която изучава химичната природа на веществата в живите организми. Концепцията за витамини, коензими и ензими, хормони. Източници на мастноразтворими и водоразтворими витамини. Концепцията за метаболизъм и енергия, липиден и протеинов метаболизъм.

    курс на лекции, добавен на 21.01.2011

    Характеризиране на ензими, органични катализатори с протеинова природа, които ускоряват реакциите, необходими за функционирането на живите организми. Условия на действие, производство и използване на ензими. Болести, свързани с нарушено производство на ензими.

    презентация добавена на 19.10.2013 г

    Витамините като един от факторите на човешкото хранене. Биологичната роля на витамините. Номенклатура и класификация на витамините. Концепцията за препоръчителната дневна доза. Концепцията за хипо-, хипер- и авитаминоза. Характеристики на мастноразтворимите и водоразтворимите витамини.

    резюме добавено на 27.05.2015 г

    Класификация на ензимите, техните функции. Условности за именуване на ензими, структура и механизъм на тяхното действие. Описание на кинетиката на едносубстратни ензимни реакции. Модел със заключване на ключ, индуцирано съвпадение. Модификации, кофактори на ензими.

    презентация добавена на 17.10.2012 г

    Технология за приготвяне на ензими. Производство на ензими чрез повърхностно култивиране на производители. Характеристика на ензимните препарати. Перспективи за усъвършенстване на методите на ензимната катализа във винопроизводството. Биологично пречистване на отпадъчни води.

    тест, добавен на 15.12.2009

    Специфични протеини, които катализират химична реакцияв живите системи. Характеристика и класификация на ензимите, техният размер и структура. Влияние на условията на околната среда върху ензимната активност: фактори и кофактори; заболявания, свързани с нарушение на тяхното производство.

    презентация добавена на 05/07/2015

    Биологично значение, класификация, изследване и регулиране на каталитичната активност на биологичните мембранни ензими, техните разлики от разтворимите ензими. Методи за възстановяване на протеини. Функции на липидите и методи за изследване на ефекта им върху мембранните ензими.

    курсова работа, добавена на 13.04.2009

    Ролята на витамините за удължаване на здравословния живот. Болести, причинени от дефицит на витамини: скорбут, рахит, пелагра. Органични съединения с ниско молекулно тегло. Функцията на витамините в регулирането на метаболизма чрез системата от ензими и хормони, биокатализатори.

20.5. Усъвършенстването на биологичните обекти като източници на лекарства включва няколко направления. Определете тези области в съответствие с целите.

Съвременният биологичен обект, използван в биотехнологичната индустрия, е суперпроизводител, който се различава от оригиналния природен щам по няколко начина.

    висок добив на целевия продукт

2) способността да расте на относително евтини хранителни среди

3) благоприятни реологични свойства на биомасата, осигуряващи относително лесно изолиране на продукта

4) резистентност към фаги

5) благоприятни екологични показатели на процеса (ниска спорулация, миризма и др.)

Методи за подобряване на биологичните обекти

Мутации... Промяната в биологичен обект, благоприятна за използването му в производството, трябва да бъде наследена и съответно причинена от мутация. На биохимично ниво мутацията е промяна в първичната структура на ДНК в определена част от нея, което в крайна сметка води до промяна във фенотипа на биологичен обект.

Дълго време концепцията за мутация се приписва само на хромозомите при прокариотите и хромозомите (ядрото) при еукариотите. Понастоящем освен хромозомни мутации се появява и концепцията за цитоплазмени мутации (плазмидни мутации при прокариоти, митохондриални и плазмидни мутации при еукариоти).

Спонтанните мутации обикновено са доста редки. Разпространението в тежестта на признаците обикновено е малко. Много по-ефективно се оказва подобряването на биологичните обекти чрез предварителна мутагенеза и последваща селекция.

Мутагенезата се извършва, когато биологичен обект се третира с физични или химични мутагени. В първия случай, като правило, е така ултравиолетови, гама, рентгенови лъчи; във втория - нитрозометилурея, нитрозогуанидин, акридинови багрила, някои естествени вещества (например от ДНК-тропни антибиотици поради тяхната токсичност, инфекциозни заболявания, които не се използват в клиниката).

Механизмът на действие както на физичните, така и на химичните мутагени е свързан с прякото им действие върху ДНК (предимно върху азотните основи на ДНК, което се изразява в омрежване, димеризация, алкилиране на последните, интеркалация между тях).

Разбира се, щетите не са фатални. Следващата задача е да се изберат и оценят точно мутациите, от които се нуждае биотехнологът. Тази част от развъдната работа като цяло е много трудоемка.

Биотехнологът се интересува предимно от мутантни култури с повишена способност да образуват целевия продукт. Възможността за мутагенеза (последвана от селекция) се дължи на зависимостта на биосинтезата на целевия продукт от много метаболитни процеси в организма на производителя. Много ефективен начин за увеличаване на образуването на целевия продукт е разрушаването на системата ретроинхибиране.

Възможно е също така да се увеличи активността на производителя чрез промяна (поради мутации) на транспортната система на прекурсорите на целевия продукт в клетката.

И накрая, понякога целевият продукт, с рязко увеличаване на образуването му, се отразява негативно върху жизнеспособността на собствения си производител (т.нар. самоубийствен ефект). Увеличаването на резистентността на производителя към произведеното от него вещество често е необходимо, за да се получат например суперпроизводители на антибиотици.

Един от най-блестящите примери за ефективността на мутагенезата, последвана от селекция въз основа на увеличаване на образуването на целевия продукт, е историята на създаването на съвременни суперпроизводители на пеницилин. Работата с изходните биологични обекти - щамове (щамът е клонова култура, чиято хомогенност се потвърждава чрез селекция) на изолираната от естествени източници гъба Penicillium chrysogenum се извършва от 40-те години на миналия век. в продължение на няколко десетилетия в много лаборатории. Първоначално беше постигнат известен успех при подбора на мутанти, резултат от спонтанни мутации. След това се насочиха към индуциране на мутации от физични и химични мутагени. В резултат на поредица от успешни мутации и стъпаловидна селекция на все по-продуктивни мутанти, активността на щамовете сега е 100 хиляди пъти по-висока от тази на оригиналния щам, открит от А. Флеминг, откъдето е и историята на откритието на пеницилин започна.

Индустриалните щамове са изключително нестабилни поради факта, че многобройните изкуствени промени в генома на клетките на щама сами по себе си нямат положителна стойност за жизнеспособността на тези клетки. Следователно мутантните щамове изискват постоянно наблюдение по време на съхранение:

Подобряването на биологичните обекти по отношение на производството не се ограничава до повишаване на тяхната производителност. От икономическа гледна точка е много важно да се получат мутанти, способни да използват по-евтини и по-малко оскъдни хранителни среди. Производството на фагоустойчиви биологични обекти е от голямо значение за гарантиране на надеждността на производството.

От всичко казано по-горе следва, че съвременен биологичен обект, използван в биотехнологичната индустрия, е суперпроизводител, който се различава от оригиналния естествен щам не по един, а по правило по няколко показателя. Съхранението на такива щамове супер производители е сериозен независим проблем.

В случай на използване на висши растения и животни като биологични обекти за производство на лекарства, възможностите за използване на мутагенеза и селекция за тяхното подобряване са ограничени.

Подобряване на биологични обекти чрез методи на клетъчно инженерство

Клетъчното инженерство е "насилствен" обмен на хромозомни региони в прокариотите или региони и дори цели хромозоми в еукариотите. В резултат се създават неестествени биологични обекти, сред които могат да бъдат избрани производители на нови вещества или организми с практически ценни свойства.

Перспективите за клетъчното инженерство се състоят преди всичко във факта, че то може да се използва за получаване на междувидови и междугенерични хибридни култури на микроорганизми, както и хибридни клетки между еволюционно отдалечени многоклетъчни организми.

Първият етап на работа е свързан с отстраняването на клетъчната стена от микроорганизмите.

Пептидогликанът на клетъчната стена може да бъде разцепен от ензими (пептидогликанови хидролази), от които най-известният е лизозим,

При протопластика: за получаване на протопласти клетъчната стена се отстранява чрез ензимна обработка в "хипертонична" среда с 20% разтвор на захароза или манитол, понякога с 10% разтвор на натриев хлорид, в зависимост от специфичните характеристики на биологичния обект и преследваните цели .

Ако биологичен обект принадлежи към микроскопични (плесени и дрожди) гъби, тогава по правило не се използва лизозим за получаване на протопласти, а сложен ензимен препарат, изолиран от храносмилателния тракт на гроздов охлюв. Това се дължи на факта, че съставът на клетъчната стена при гъбичките е по-сложен от този на бактериите.

Следващият етап на работа се състои в комбиниране на суспензии от две протопластни проби, принадлежащи към различни щамове или различни видове, в по-редки случаи - дори от различни родове. Честотата на сливане се увеличава драстично, когато към протопластите се добави полиетилен гликол, който има детергентни свойства.

Културите на такива клетки имат нови свойства. Пример е производството на "хибридни" антибиотици.

Известно е, че сред актиномицетите има производители на антибиотици с гликозидна структура с различни агликони и захари, принадлежащи към различни видове. И така, антибиотикът еритромицин има 14-членен макроцикличен агликон и две захари (дезозамин и кладиноза), прикрепени към него чрез гликозидна връзка, а в антибиотиците - антрациклини, агликонът се състои от четири кондензирани шестчленни въглеродни пръстена, свързани с аминозахар. .

С помощта на клетъчното инженерство са получени производители на антибиотици, при които макролидният агликон на еритромицин е свързан с въглехидратната част, съответстваща на антрациклините, и обратно, антрациклиновият агликон със захари,

Характерно за еритромицин.

Създаване на биологични обекти чрез методи на генното инженерство

Генетичното инженерство е много по-специфично и по-прецизно от клетъчното инженерство по отношение на характеристиките на използваните обекти и оперира основно с клетъчни фрагменти с различни форми и размери.

Генетичното инженерство е свързването на ДНК фрагменти от естествен и синтетичен произход или тяхното комбиниране с последващо въвеждане на получените рекомбинантни структури в жива клетка с цел въведения ДНК фрагмент след включването му в

хромозомата е била репликирана или автономно експресирана.

Основните етапи на генното инженерство

1) Получаване на ДНК (химичен синтез, от иРНК, обработка на ДНК с рестрикционен ензим)

2) Линеаризация на вектора за клониране със същия рестрикционен ензим

3) Смесване на ДНК и изрязан вектор

4) Трансформация на зашитите молекули вектор на гостоприемни клетки

5) Амплификация на рекомбинантна ДНК в трансформирани клетки

6) Получаване на протеинов продукт

 

Прочети:


Популярен:

Свети доктор-мъченик Евгений Боткин

Свети доктор-мъченик Евгений Боткин

Нов

Как да възстановите менструалния цикъл след раждане:

Извеждане на закона на Хук за различни видове деформации

Извеждане на закона на Хук за различни видове деформации

Тази сила възниква в резултат на деформация (промяна в първоначалното състояние на материята). Например, когато разтягаме пружина, ние увеличаваме ...

Произношение на съгласни Транскрипция на съгласни

Произношение на съгласни Транскрипция на съгласни

ГОВОРНИ СТАНДАРТИ Нормите на устната реч включват акцентологични, ортоепични и интонационни норми. Акцентологични норми на руския...

Уравнение на права линия, минаваща през две дадени точки

Уравнение на права линия, минаваща през две дадени точки

Нека да разгледаме как да съставим уравнението на права линия, минаваща през две точки, като използваме примери. Пример 1. Направете уравнението на права линия, минаваща през точки ...

Лични местоимения I you he they

Лични местоимения I you he they

Ще отделите 30 минути на този урок. За да чуете думата, моля, щракнете върху иконата Аудио. Ако имате въпроси относно това...
feed-image Rss