Преобразование солнечной энергии.

Возрастающий дефицит ископаемых топливных ресурсов предполагает созд-е и внедрение возобновл-х источников энергии и сырья за счет биосистем: раст. и фототрофных м/о, к-ые перераб солн энергию в энергию хим связей. примен биосистем способно обеспечить свыше 15 % произ-ва энергии для экономич развитых стран. Приразложении воды, осущ-ое суспензией хлореллы с образ кислорода дает до 140 л газа с 1квад метра освещаемой повер-ти в сутки. Одной из особен-1 фотосиньеза яв-ся уменьшение эффек-ти преобраз солн энергии при высоких значениях интенсивности света. разраб-ы системы, эффективно поглощающие световой поток и обогащенные реакционными центрами по отношению к пигменту.

Яв-ся важной проблемой б/т. Дл я произ-ва хим, целл-бум, энергет прмыш-ти, черной и цветной металлургии тратится огромное кол-во воды. Большая их часть возвращается обратно в реки в виде сточных вод. выдел след-ие типы загряз-ия повер-х и сточных вод: механич (относ к повер-и видам загрязн с пом-ю механ примесей), жимич (присут в воде орган и неорган в-в токсич и нетоксич д-ия), биологич (обусловлено наличием в воде разнообр патоген м/о, грибов, водорос), радиоактивное. Сточные воды нефтеперераб заводов сод-т нефтепродукты, аммиак, фенолы и др. Нагретые сточные воды теплоыми электростанц вызыв тепловое загряз.

Методы очистки: механ, хим, физ-хим и биолог). 1)механ м-д (из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удал-т механ примеси. Грубодисперстные частицы улавлив решетками, ситами, нефтеловушками..), 2) дим м-д (в сточные воды добав различ хим реагенты, к-ые вступают в р-ию с загрязн-ми и осаждают их в вмде нераствор осадков, 3) физ-хим м-д (испол-т для удаления расвор-х неорганич примесей. Вкл-л электролиз, окисл, сорбция, ультразвук...), 4) биолог м-д (основан на испол закономер б/х и физиолог самоочищения рек и др водоемов. Для чточных вод испол биофильтры, биолог пруды и аэротенки. Аэротенки - огромные резервуары из железобетона, в к-х очистка проис=т с пом-ю активного ила из бактерий и микроскоп жив-х, к-ые бурно развив в этих сооруж-х. Бактерии склеиваются в хлопья, выделяют в среду ферменты, разруш орган загрязн.

№ 28. (2) Классиф продуктов биотехнол процесса. Первичные и вторичные метаболиты. Получ АБ.

Спектр продуктов, образ-ся методами б/т, широк и разнообразен. целевыми прод-ми биотехнолог производств могут быть интактные кл-ки. одноклеточные организмы испол-ся для получения биомассы, яв-ся источником кормового белка. Клетки, особенно в иммобилизов-м сост-ии выступают в роли биологич катализаторов для процессов биотрансф-ии. Процессами биотрансформации наз-т реакции превращения исходных орган-х соед-ий (предшественников) в целевой продукт с помощью клеток живых орган-в или ферментов, выделенных из них. Продуктами биотехнолог производств яв-ся природные макромолекулы - белки, ферменты, полисахариды, полиэфиры, выделенные из кл-к м/о, тканей, органов раст и жив-х. По отношению к процессу роста низкомолекул продукты дел-ся на первичные (необходимы для роста кл-к. К ним относ стректурные единицы биополимеров, ннуклеотиды, моносахариды, витаминвы и др соед. Микробные кл-ки изначально не произв-т избыток первичных прод-в. Испол-т спец штаммы м/о с нарушениями синтеза этих продуктов) и вторичные метаболиты (Антибиотики, пигменты, токсины - не треб для выживания кл-ки и образ-ся по завершении фазы их роста. Эти в-ва служат защитой кл-ки. м/о походят фазу быстрого роста, во время к-ой синтез вторичных подуктов незначителен. По мере замедления роста, из-за истощения некот-х питат-х в-в, клетка переходит в состояние идиофазы и в этот период синтез-ся вторичные метаболиты). Фитонциды - АБ растений.

получение вторичных метаболитов. Биосинтез втор метаб фазоспецифичен и происходит по завершении стадии роста, в идиофазе, благодаря чему их еще назыв-т идиолитами. Ведущее место по объему произ-ва заним-т антибиотики. к числу АБ относ важнейшие противомикробные и противоопухолевые препараты. К АБ относ низкомолекул эффекторы изначально природного проис-ия, способные подавлять рост живых кл-к. Известно, что АБ могут уч-ть в процессах детоксикации вредных метаболитов, контрол-ть некот-е стороны обмена в-в и целые процессы развития.

основан на культивации гриба пенициллум хризогениум. В кл-х гриба данный АБ синтез из альфа - кетоглутаровой кислоты, к-ая соед-сьс ацетилкоферментом-А при участии ферм гомоцитратсинтетазы превращ в гомоцитрат, затем в альфа-аминоадипиновую кислоту (яв-ся предшест-м АБ). Из этой к-ты образ бензилпеницилиг и лизин (как побочный эффеки). Лизин тормозит выход АБ. Поэтому,чтобы повысить концентр, нужно пост убирать культуральную жид-ть, чтобы понизить актив-ть лизина.. Куцльтив глубинно, в стерил усл-х, от 7-10 дней. Далее культурал жид-ть отделяют фильтрованием (ротационный фильтр). Бензилпеницилн раствор в органич раствор-х, раздел м-дом ионнообменный хроматографии и поддают на испаритель. Т.о, получают суспензию. Далее ее промывают, провод перекристализацию, фракционирование на ионнообменных смолах, высуш-т и получают сравнительно неочищ-й препарат (натриевая или калиевая соль бензилпеницилина). Для получения чистого пениц соль покаливают, центиф-т, провод сушку под вакуумом и образ прокаиновая соль бензилпениц. выход до 50 г/л.

Связан с измен природноацильной группы и сохан ядра пеницил-на - 6-АПК (аминопеницилановой к-ты).

в прмыш-ти 6-АПК получ гидролизом бензилпениц-на с пом-ю фемента пеницилиназы бактерии Клайвера цитрофера при рН=8, темпер - 50 С. Раствор 6-АПК добав в д ыерментер, где размнож-ся бактерии рода Псевдомонос меланогениус. Туда добав предшеств-к фенилглицин. рН=5, фермент ацилаза превращ 6-АПК в ампицилин.

№ 29. Биоиндустрия ферментов. Источники и технология культивир м/о. иммобилизов ферменты, клетки и их значение.

Ферменты сохраняют свои уникальные св-ва (эффективность, специф-ть действия) вне клеток, поэтому их широко примен на практике.Ф. нах-т примен в текстил, кожевенной, целл-бум промыш. Для выделения Ф. испол-ся те природные обьекты, в к-х содер-ие искомого энзима сост-т не менее 1 %. Практически неогранич-ый источник Ф.- м/о (бактерии, грибы, дрожжи).

Источники и технология культивирования м/о. Для произ-ва посевного мат-ла испол исходный штамм продуцентов, получ-ый из лаборат-х чистых культур, к-ые выращ разными спос-ми.

Поверхностный метод - сост в культив-ии м/о на поверх-ти увлажненных стерилизов-х отрубей, размещенных в кюветах, к к-м иногда добавляют солодовые ростки, древесные опилки. Инкубир-т в спец-м термостате.

Глубинный метод - примен ферментеры из нержавеющей стали, снабженные приспособл-м для перемешивания и подачи в жид питат-ю среду стерильного воздуха. Это более эконом-й метод.

Поточный метод - наиболее прогрессивный, т к обеспечив непрерывную подачу в ферментер как питат среды так и посевного мат-ла. Размнож-е м/о и биосинтез Ф. регулир-ся по мере поступления пит среды в ферментер.

Питат среды бывают в зависим от состава: синтетические (сост-т из определ-го по кач-му и колич-му составу набору индивид-х в-в) и комплексные (входят различные природ продукты, чаще отходы пищевых произ-в).

Выделение и очистка Ф: трудоемкая и дорогостоящая процедура. Если Ф. можно испол в неочищ-м виде, то его не очищают. Неочищ-е фермент-ые препараты. получ путем высушив в мягком режиме кул-ры м/о вместе с остатками питат среды. Для получ очищен Ф. исход-1 мат-л измельчают вплоть до разрушения субклеточных стркутур. Для этого испол спец мельницы.

Иммобилизованные фементы- Это Ф., искуственно связанные с нерастворимым носителем, но соханяющие свои каталит-е св-ва. Их пеимущ-ва: легко отдел от реакционной среды, могут испол многократно, обеспечив непрерывность каталит-го процесса, долговечны, стабильны. Иммобилизация ведет к изменению св-в Ф: субстатной специф-ти, устойчивости, зависим-ти активности от параметов среды.

Носителями для ИФ. Идеальный носитель д б нерастворим, выокая хим и биолог стойкость, гидофил-ть, пониц-ть как для ферм-в так и для коферм-в, продуктов реакции. Носители делятся на орган и неорган. Орган сами дел-ся на 2 класса: природные (белковые, полисахвар-ые, липидные) и синтетич (полиамидные, полиэфирные). К преимущ прир носит относ доступность, полуфункц-ть, к недост-м - высокая стоимость. Синтет носит облад механ прочностью. Некоторые м. б. произведены в разных физич формах (трубы, волокна, гранулы).

Носители неорган природы: примен матер-ы из стекла, глины, керамики. Преимущ- легкость регенерации, можно придавать любую форму и получать любую степень пористости.

Методы иммобил-ии Ф. Сущ-и 2 метода: 1)без возникнов ковал связи м/у Ф. и носит-м (физич м-д) и 2) с образ ковал связи (хим м-д).

Физ м-ды: осущ посредством адсорбции Ф на неаствор носителе путем включения энзимов впоры поперечносшитого геля, в полупрониц стрек-ры. Виды: адсорбция Ф на нераствор насителе, иммобил -я Ф путем вклюя в гель.

Химия м-ды: ообраз новых ковал связей между Ф и носителем. Этот способ обеспеч прочную и необрат связь и часто сопровож-ся стабилизацией молекулы энзима. Виды: иммобил-ия Ф на носит-х, облад-х гидроксогруппами, аминогруппами, сульфгидрильными группами (сульфгидр группы носител и Ф легко окисл-ся с образ-м дисульфидных связей под д-и кислорода воздуха.

Иммобил-ия клеток. При испол таких кл-т отпадает необх-ть выделения и очистки фермен-х преп-в. В промыш-ти чаще испол-т покоящиеся кл-ки. Для подавления иммобил-ии кл-к раст-й испол дефицит фитогормонов, а рост кл-ти бактерий тормозит антибиотики. ИК м/о примен для биотрансформации органич соед-й, гидролиза ряда сложных эфиров.

1) получ глюкозофруктозных сиропов (для получ тонизир напитков, консервир фруктов, кондит изделий); 2) получ эль-аспарагиновой к-ты (аспараг к-та примен в кач-ве пищевой добавки - подсластитель и усилитель вкуса), 3) получ эль-яблочной к-ты (ябл к-та - заменитель лимоной в продуктах питания и лекарс преп-х. Ябл к-ту получ испрл-я иммобил-ые в полиакриламидном геле клетки, содерж фумаратгидрогеназу.

Биосенсоры на основе ИФ помогают выполнить десятки быстрых и точных анализов при диагностике забол-1, контрол-ть содер-ие вредных в-в (инсектицидов, пестицидов, удобрений) в пищ продуктах и в воздухе.

№ 30. Биотехнолог рекомбинат ДНК. Получ инсулина, соматотропина, интнрферона методами генной инженерии.

Используя технологию рекДНК проводят тонкие б/х исслед-ия структуры и функции белков, осуществ детальный хим анализ генетт мат-а. К важным методам рекДНК относят:1) специфич-ое расщепление ДНК реструкцирующими нуклеазами, что позволяет ускорять выделение различных генов и манипуляции с ними. 2) гибридизация нуклеиновых кислот, позвол-ая с большой генетт точностью выявить специфич-ие нуклеотидные последоват-ти на основе их способ-ти связывать комплементарные основания. 3) клонирование ДНК (суть- выделение ДНК-фрагмента в самореплицирующийся генетт аппарат (плпзмиду или вирус), к-ый испол-т для трансформации бактерий). 4) генетич инженерия, позвол получать модифициров версии генов и затем внедрять их в кл-и или оргпнизмы.

Технология рекДНК оказала существ-ое воздействие на всю клет биологию (опред строения и функций не толькл белков, но и индивид-х доменов, получать многие белки.

В б/т рекДНК испол обычно 2 метода: химич и фермент. Оба метода надежны, результативны.Химич процедура расщепления ДНК выпол-ся одновременно для 4-х одинаковых проб с испол-м хим агентов, расщепл ДНК по отдельным нуклеотидам (Т, Ц, Г, А).

Энзимат метод основан на энзиматич-и ведении нуклеотида, терминирующего полинуклеотидную цепь. Синтез молекулы ДНК в присут затравки (праймера) и небо-го кол-ва одного из таких модифициров-х нуклеотида приподит к образов-ию фрагментов ДНК в виде «лесенки».

ДНК-зонд – одноцепочечная молекула ДНК, использ-ая в качестве меченого индикатора. Примен-ся для поиска родственных генов.

Сущность генетич инженерии сводится к целенаправленному конструированию генетт систем вне организма с послед-м ведением их в живой организм. При этом рекДНК становятся составной частью генет аппарата реципиентного организма и они приносят в него новые генеи и физиолого-биохим св-ва, полезные для человека. Отн. Синтез аминокислот и белков, гормонов, ферментов, витам и др.

Получение инсулина. Инсулин-гормом ПЖЖ, регулир углеводный обмен и поддерживает нормальный уровень сахара в крови. Инсулин – небольшой глобулярный белок, содерж 51 АК остаток и сост-ий двух полипептидных цепей, связанных между собой дисульфидными момтиками. Синтез-ся он в виде одноцепочечного предшеств-ка – препроинсулина. Для получения 100 г кристалл-го инсулина необх-мо 800-100 кг исходного сырья (обычно ПЖЖ КРС и свиней).

В 1989 г У. Гилберт с сотрудниками выделили мРНК инсулина из опухоли бета-клеток ПЖЖ крысы и спомощью обратной транскриптазы получили с нее кДНК. Полученную кДНК встроили в плпзмиду, в среднюю часть гена пеницилиназы. Рекомбинантная плазмида содержала информацию о стр-ре проинсулина. В рез-те трансляции мРНК в кл-х синтез-ся гибридный белок. Содер-ий последов-ти пенициллина и проинсулина, к-ый выщепляли из такого белка трипсином.

Синтез соматотропина. Соматотропин секретир-ся передней долей гипофиза. Впервые он был выделкен и очищен в 1963 г из гопофиза. Его недост приводит к забол – гипофизарной карликовости. В наст время ГРЧсинтез-ся разными методами генетт инженерии в спец счконструиров-х кл-х бактерий. Биосинтез ГРЧ из 191 АК остатка был осущ-н в 1979 г Д Герделем.

Огромный интерес предс-т выделение и синтез полипептида, обладающего биолог атив-ю гипоталамического релизинг-фактора соматотропина (СТГ-РФ). Введение этого фактора способно конпенсировать недост гормона. Наличие СТГ-РФ и самого гормона очень важно для успешноголечения заб-й, обуслов недост этого гормона и ряда патол заб-й (некот формы диабеда, регенерация тканей после ожогов и др).

Получение интерферонов. Интерфероны были открыты в 1957 г в национ интитуте медий исслед-й в лондоне как фактор устойч-ти к вирусной инфекции. Было установлено, что кл-ки, подвергн-е воздей-ию вируса выделяли в среду фактор, способный придавать сведи мкл-м устой-ть к вир инфек-м: они как бы препят-ли размнож-ю вирусов в кл-е и был назван интерфероном. Сущ-т 3 группы интерф-в: 1) альфа-И образ при возд-ии вирусов на лейкоциты, 2) бета-И появ-ся при возд-ии вирусов на фибробласты, 3) гамма- И. продуцир-ый Т-лимф-ми в отсеет на возд-ие бактер-ми и вирус-ми антигенами. Все И. (кроме альфа –И) гликопротеины, они представ собой типичные глобулярный белки; видоспецифичны. Ниболее широко изв-ы альфа –И. И. широко испол-ся для лечения разл-х тяж-х заб-й – острого вирусного гепетта, рассеянного склероза, миеломы идр.

И. традиц-но извлекают из крови чел. (из 1 л крови можно выд-ть всего 1 мкг И, т. Е. примерно одну дозу для инъекции).

На иболее перспективный метод – биосинтез И. с помощью негет-ки сконструиров-х м/о. Имеются тркдности: в смеси мРНК, констру-й различные белки, содержание кодирующих интерферон мало-всего около 0, 1%. Установлено, что И. синтез-ся в клетке сначало в виде предшеств-в, содер-их на эн-конце полипептидной цепи сигнальный пептид, к-ый затем отщепл-ся и в рез-те образ-ся зрелый И., облад-й полной биолог актив-ю.

№ 31. Генная инженерия растений. Получение трансгенных растений на основе вирусов растений, бинарных, промежуточныз векторов. Метод биобаллистики.

Генная,или генетическая инженерия – это совокупность биотехнологических методов, позволяющих создавать синтетические системы на молек- биолог уровне. Генная инж дает возможность конструировать функционально активные структуры в форме рекомбинантных ДНК (рекДНК,) вне биологических систем (in vitro), а затем вводить их в клетки. Задачи генной инженерии: – придание устойчивости к ядохимикатам (н-р, к определенным гербицидам);

– придание устойчивости к вредителям и болезням (н-р, Bt -модификация); – повышение продуктивности (н-р, быстрый рост трансгенного лосося); – придание особых качеств (н-р, изменение химического состава).

Методы ГИ основаны на получении фрагментов исходной ДНК и их модификации. Для получения исходных фрагментов ДНК разных организмов используется несколько способов: получение фрагментов ДНК из прир материала путем разрезания исходной ДНК с помощью специф-их нуклеаз (рестриктаз), прямой хим синтез ДНК, н-р, для создания зондов, синтез комплементарной ДНК (кДНК) на матрице мРНК с использованием фермента обратной транскриптазы (ревертазы). Определение нуклеотидного состава фрагментов ДНК по классической методике производится с помощью радиоактивных зондов – молекул ДНК с заранее известной структурой, в состав которых входят радиоактивные изотопы фосфора или водорода. Если структура выделенного фрагмента хотя бы частично комплементарна структуре зонда, то происходит ДНК-ДНК-гибридизация, и на микрофотографии препарата появляется засветка от радиоактивного изотопа. В настоящее время для определения нуклеотидных последовательностей ДНК широко используют флуоресцентные метки. Выделенные участки ДНК встраивают в векторы переноса ДНК. Векторы ДНК – это небольшие молекулы ДНК, способные проникать в другие клетки и реплицироваться в них. В состав вектора ДНК входит не менее трех групп генов: 1 Целевые гены, которые интересуют экспериментатора. 2Гены, отвечающие за репликацию вектора, его интеграцию в ДНК клетки-хозяина и экспрессию требуемых генов.3. Гены-маркеры (селективные, репортерные гены), по деятельности которых можно судить об успешности трансформации (например, гены устойчивости к антибиотикам или гены, отвечающие за синтез белков, светящихся в ультрафиолетовом свете). В качестве векторов часто используют плазмиды (кольцевые молекулы ДНК прокариотических клеток), а также ДНК вирусов. Вновь образованные фрагменты ДНК называют рекомбинантными.

Для внедрения векторов в прокариотические или эукариотические клетки используют различные способы:

1. Биотрансформация. Используются векторы, способные сами проникать в клетки. Частным случаем биотрансформацииявляется агробактериальная трансформация.

2. Микроинъекции. Используются, если клетки, подлежащие трансформации, достаточно крупные (н-р, икринки, пыльцевые трубки). 3. Биобаллистика (биолистика). Векторы «вбивают» в клетки с помощью специальных «пушек».

Для получения трансгенных растений используются плазмиды - кольцевые ДНК, способные передаваться от бактерий в клетки растений и встраиваться в ДНК растения. При этом, для передачи плазмид с нужными генами вовнутрь этих бактерий используются другие плазмиды, способные передаваться уже и от бактерий к бактериям.

Вся работа с трансгенными растениями направлена на коренное изменение методов традиционной селекции – желаемые признаки получаются благодаря введению нужных генов непосредственно в растение вместо длительной работы по скрещиванию различных линий. Растения имеют одно важное преимущество перед животными: возможна их полная регенерация in vitro из недифференцированных соматических тканей с получением нормальных, способных давать семена, растений. Одна из почвенных бактерий – Agrobacterium tumefaciens. Такая бактерия, как и многие другие, содержит плазмиды. Одна из них, названная Ti-плазмида (от английского сокращения «опухоль индуцирующая»), и оказалась опухолеродным агентом для клеток зараженного растения.

Ti-плазмида состоит из нескольких функционально различных участков ДНК. Наиболее важную роль играет участок Т-ДНК, который переносится в клетку зараженного растения и встраивается в ее хромосому. Там находятся гены синтеза фитогормонов u1080 и опинов. Фитогормоны ауксин и цитикинин подавляют дифференцировку опухолевых растительных клеток и переводят их в состояние деления, а опины используются бактерией как источник углерода, азота и энергии. Другими участками ДНК в Ti-плазмиде являются tra-область, где локализованы гены, контролирующие коньюгацию бактерий, и ori-область, продукты которой обеспечивают размножение плазмиды в бактериальной клетке. Еще один важный локус ДНК называется vir-область; там содержатся гены, ответственные за перенос Т-ДНК в растительную клетку и встраивание ее в хромосому. Вероятность заражения и опухолевой трансформации значительно возрастает, если у растения имеются ранки или повреждения наружного слоя клеток. Бактерии прорастают в ткани растения, живут и размножаются в межклеточном пространстве, не проникая в клетки. Необходимо также отметить следующие достоинства использования методов на основе применения Ti-плазмиды. Во-первых, круг растений – хозяев Агробактерии чрезвычайно широк, включая практически все двудольные растения. Во-вторых, встроенная в геном растения Т-ДНК наследуется как простой доминантный признак по законам Менделя. Ri-плазмида (Ri plasmid, root inducing plasmid) - Плазмида бактерии Agrobacterium rhizogenes, способная перемещаться в клетки корней высших растений, встраиваться в их ядерную ДНК и индуцировать избыточное разрастание их корней. Биобаллистика- Метод получения трансгенных клеток, при котором клетки-мишени бомбардируются покрытыми ДНК металлическими частицами (вольфрамовыми или золотыми). Если повреждения клеток-мишеней не являются необратимыми, ДНК интегрируется в эти клетки с высокой частотой. Метод успешно используется для трансформации клеток животных, растений и грибов и даже внутриклеточных органелл (митохондрий).

№ 32. Основы клет инжен-ии растений и жив-х. Типы культур клеток и тканей раст. клониров жив-х.

Клет инженерия - одно из наиболее важных направлений в биотехнологии. Она основа на использовании изолирован культуры клеток или тканей эукариотич органов, а также на тотипотентности (т. е. способности любой соматич кл-ки полностью реализовать свой потенциал развития). Это позволило решить ряд практич и теорет задач (вз/д клеток в тканях, морфогенез, механизм появления раковых кл-к и др.). Буроное развитие КИ приход на 50 гг прошлого века, хотя попытки выращивания изолиров кусочков ткани были сделаны гораздо раньше (Фехтинг, Рехингер). Наст развитие метода кул-ры тканей и клеток высших растений началось в 1932 г с работ фран уч Готре. В 1955 г Скугом и Миллером открыты фитогормоны (цитокинины и ауксины).

Методы и условия культивирования тканей и клеток раст. Методы и усл-я культив наиболее разраб для семенных раст. Требования: 1) асептика - соблюдение стерил условий. М/о, к-ые попадают в питат среду выделяют токсины, ингибир рост и приводящие кул-ру к гибели. стерил условия созд в ламинарном боксе или асептич комнатах. Раст ткани сами по себе могут служить источником заражения, т к на их поверх всегда наход эпифитная микрофлора. Для ее удаления примен поверх стерилизацию. 2) питат среды - испол многокомпонент питат среды. В состав среды обязат должны входить макро - и микроэл-ты, углеводы, витамины, фитогормоны. Углеводы необход в кач-ве питат компон-та, т к большинство каллусных кл-к лишены хлорофилла и не способны к автотрофному питанию. Ауксины вызывают дедиференцировку кл-к эксплантанта, цитокинины индуцируют клет деление.Среда Мурасиге и Скуга самая универсальная. 3) физич факторы: све, темпер, влажность, аэрация. Свет - в кач-ве источ света испол люминисцентные лампы. Оптимум 1000 Люкс. Слишком низкая (300) или высокая (3000-10000) освещ подавляет рост. Темпер - оптимум 26 С. Аэрация - особенно важно снабжение возд культив-х кул-р в больших объемах ферментеров. Влажность - оптимум 60-70 %.

Типы культур клеток и тканей. В зависимости от способа, условий культив-ия, происхожд можно выделить неск-ко типов кл и тк. Если культив происх поверх-но на агаризованной питат среде, то образ каллус ткань. Калл тк может различ по плотности: рыхлая имеет сильно оводненные клетки, легко распад на небольшие группы кл-к, м б испол для получения суспензионной кул-ры. Ткань средней плотности - характ хорошо выраженными меристематическими очагами, в ней легко инициир-ся процессы органогенеза. У плотных КТ различ зоны редецированного камбия и трахеидоподобных эл-в. Также культив и в жид питат среде, так называемое глубинное культив. Большой интерес представ культура одиночных кл-к. ЕЕ примен в клет селекции для отбора гибридных кл-к и их клонирование. Однако культив одной или неск-х кл-к связано с определ трудностями. Одиночные кл-и живут, но не дел-я в тех усл-х, к-ые разраб для нормал роста и размнож каллусной ткани. Поэтому разраб спец методы: 1)метод ткани-няньки - кондиционирубщий фактор выделяется находящимися рядом с одиночной кл-й кусочками ткани - няньки, 2) метод "кормящего слоя" - кондиц фактор выделяют активно делящиеся кл-ки суспензионной кул-ры того же вида раст, что и одиночная кл-ка. 3) кондицион-ие среды - осущ путем добав в нее питат среды, отфильтров от интенсивно делящихся клеток. 4) метод культив-я одиночных кл-к - осущ в микрокапле, т е в очень малом объеме богатой питат среды.

Общая харак-ка каллусных кл-к. КК имеет свой цикл развития, аналог циклу всех др клеток: деление, растяжение, дифференц-ка, старение, отмирание. Кривая роста КТ также имеет характер S-образной кривой (ростовая кривая Сакса). и вкл пять фаз: 1) латентная или лаг-фаза (подгот к делению), 2)фаза эксоненциального роста (логарифм) - увелич массы каллуса., 3)линейная - пост скорость роста каллус массы, 4)фаза замедленного роста - интенсив делекния кл-к резко сниж-ся, 5)стационарная - масса каллуса не увелич, т к начавшееся отмирание кл-к еще конпенсир-ся за счет их деления.

Клонирование жив-ых. Клони́рование — точное воспроизведение какого-либо объекта любое требуемое количество раз. Объекты, полученные в результате клонирования (каждый по отдельности и вся их совокупность) называются клоном. Естественное клонирование животных и растений часто происходит в результате бесполого и вегетативного размножения, а также в результате амейотического партеногенеза. Искусственное клони́рование живо́тных и расте́ний — новый вид человеческой деятельности, возникший в конце XX-го начале XXI-го века, состоящий в воспроизведении старых и создании новых биологических организмов, связанных с изучением генома, предполагающий вмешательство в его структуру, нацеленный (кроме научных) на решение множества практических задач. Новый организм в любом случае будет отличаться от материнского за счет соматических мутаций, влияния окружающей среды на фенотип и случайных отклонений, возникающих в ходе онтогенеза. Использование технологии клонирования предполагает уникальную возможность получать фенотипически и генетически идентичные организмы, которые могут быть использованы для решения различных теоретических и прикладных задач, стоящих перед биомедициной и сельским хозяйством. В частности, использование клонирования могло бы способствовать изучению проблемы тотипотентности дифференциированных клеток, развития и старения организмов, злокачественного перерождения клеток. Благодаря технологии клонирования предполагается появление ускоренной генетической селекции и тиражирования животных с исключительными производственными показателями. Клонирование животных возможно с помощью экспериментальных манипуляций с яйцеклетками (ооцитами) и ядрами соматических клеток животных in vitro и in vivo подобно тому, как в природе появляются однояйцевые близнецы. Клонирование животных достигается в результате переноса ядра из дифференцированной клетки в неоплодотворённую яйцеклетку, у которой удалено собственное ядро (энуклеированная яйцеклетка) с последующей пересадкой реконструированной яйцеклетки в яйцевод приёмной матери. В окончательном виде проблема клонирования животных была решена группой Вильмута в 1997, когда родилась овца по кличке Долли — первое млекопитающее, полученное из ядра взрослой соматической клетки: собственное ядро ооцита было заменено на ядро клетки из культуры эпителиальных клеток молочной железы взрослой лактирующей овцы.

№ 33. Биотехнология и безопасность. Надежды и опасения.

Биотехнология как наука и особенно ее центральная часть — биоинженерия — развивается быстрыми темпами во всем мире. Ее достижения в больших масштабах используются во многих отраслях народного хозяйства. Вместе с тем вмешательство ученых в структуру генома, молекул ДНК и генов вызывает серьезное беспокойство в обществе. Проблемы безопасности биотехнологических исследований при получении генетически модифицированных организмов сегодня привлекают внимание все более широких слоев как научной, так и гражданской общественности.

Обсуждаются проблемы биобезопасности в биотехнологии и биоинженерии при создании генетически модифицированных организмов (ГМО). Рассматриваются различные аспекты биобезопасности при работе на генетическом, клеточном, тканевом и организменном уровнях. Описаны возможные отрицательные последствия встраивания в ДНК рецилиентной клетки донорского чужеродного гена. Большое внимание уделено критериям, показателям и методам оценки биобезопасности ГМО и качества получаемых из них продуктов.

Модификация генетических структур с целью направленного совершенствования биологических объектов затрагивает коренные механизмы формирования важнейших свойств живых организмов — наследственности, изменчивости, энерго- и массообмена, адаптации и устойчивости, продуктивности и качества. Серьезное беспокойство людей во многих странах Западной Европы и мира, в том числе и в России, вызывает то обстоятельство, что последствия такого вмешательства не всегда могут быть точно и своевременно выявлены и спрогнозированы. Движение защитников природы и человека против использования генетически модифицированных растений, животных, микроорганизмов и вирусов становится заметной общественной силой, которая может оказать отрицательное влияние на темпы развития биотехнологии и прежде всего ее стратегического ядра — биоинженерии как науки и резко уменьшить экономический эффект от использования результатов и достижений этих исследований.

Каковы же научные основы гарантии дальнейшего безопасного развития биотехнологии и биоинженерии? О понятии безопасности. Природные, техногенные и другие факторы оказывают постоянное и значительное воздействие на человека и окружающую его среду обитания. Эти воздействия могут быть положительными и отрицательными. Наука, общество, государство должны разрабатывать и эффективно использовать системы мер по защите человека и окружающей среды от вредных воздействий любых опасных факторов. Из этого важнейшего положения вытекает общее понятие о безопасности человека, общества, государства, цивилизации, под которым понимается устойчивое состояние защищенности жизненно важных интересов личности и самой жизни человека, общества и государства от внешних и внутренних угроз. Главнейшим объектом безопасности является человек с его потребностями, правами и здоровьем. Безопасность человека не может быть обеспечена без защиты безопасности среды его обитания и жизнедеятельности, а также общества, в котором он живет. Одним из основных принципов безопасности является взаимная ответственность человека, общества и государства. Достижение безопасности — это результат действия системы, предполагающей приведение в действие мер, адекватных угрозам жизненно важных интересов.

Известно, что потребление природных энергетических ресурсов во всем мире намного превосходит процессы восстановления запасов полезных горючих ископаемых. Понятно, что необходимы поиски новых нетрадици-

онных решений. Одним из наиболее перспективных направлений является использование биомассы зеленых растений, которые являются консервантами солнечной энергии. Всего 2% биомассы растений используется для пищи

человека и на корм животных, остальное количество в 20 раз превышает годовое потребление энергии полезных ископаемых. Иными словами, конверсия растительной биомассы в энергию может помочь решить энергетические

проблемы. Традиционный способ применения растений для получения тепла – сжигание – крайне малоэффективен,реализуется только 10% энергозапасов, при этом окружающая среда загрязняется дымом, а в атмосфере накапливается СО2. Альтернативой является конверсия биомассы в биогаз и биоэтанол с помощью генно-модифицированных микроорганизмов. При этом реализуется 50–80% потенциальной энергии, без загрязнения атмосферы, без вредных отходов. Отходы такого производства служат высококачественным удобрением. Основным продуцентом здесь являются метаногенные бактерии из царства Архей, подцарства Эвриархеот. Принцип действия установки по получению биогаза, или метантенка, следующий: при высокой температуре и отсутствии молекулярного кислорода происходит сбраживание органических веществ разнообразной микрофлорой, в результате чего обра-

зуется водород и углекислота. Далее за дело берутся метанообразующие археи, которые используют эти газы для «карбонатного дыхания», получая необходимую для жизни энергию и выделяя метан:

Еще одна беда, стоящая перед человечеством – загрязнения земель и водоемов нефтью и нефтепродуктами. Подобные загрязнения занимают огромные площади вокруг мест добычи нефти, нефтеперерабатывающих предприятий и портов. Нередко причинами экологических бедствий становятся аварии на судах, особенно танкерах, когда нефтью загрязняются акватории и берега рек и морей. Методы генной инженерии активно используются для разработки штаммов-деструкторов, способных быстро разлагать массивные скопления нефтепродуктов.

№ 34. Физиология вегетативной нерв системы. Симпатит и парасим иннервация внутр.

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: