Презентация на тему "лекція № 19Молекулярна біотехнологія"

Содержание

• 
  Слайд 1

  лекція № 19Молекулярна біотехнологія

  План лекції: 1. Історія біотехнології2. Зв’язок з іншими науками3. Надії та опасіння4. Методи5. ГМО Курс лекцій на порталі НУБіПавтор – доцент кафедри розведення і генетики тварин ім М.А.КравченкаКостенко С.О. Генетика у ветеринарній медицині

• 
  Слайд 2

  література

  Кращий підручник – Глик, Пастернак “Молекулярная биотехнология»

• 
  Слайд 3
  

  15 жовтня 1980 року на Нью-Йоркській фондовій біржі відбулася знаменна подія: вже через 20 хвилинпісля початку торгів вартість однієї акції біотехнологічної компанії Genentech піднялася з 35 до 89 доларів. Мабуть, це був перший випадок в історії, коли про початок великої технологічної революції сповістив біржовий дзвін. У 1980 році, коли фірма Genentech вперше запропонувала суспільству свої акції, це була невелика компанія в Каліфорнії, протягом чотирьох років що успішно працювала над отриманням рекомбінантних ДНК. Ученим компанії вдалося виділити фрагменти гена (послідовності ДНК), що кодують людський інсулін, і перенести їх в генетичні елементи (клонуючі вектори), здатні реплікуватися в клітинах кишкової палички. Ці бактерійні клітини працювали як біологічні фабрики по виробництву людського інсуліну, який потім відповідного очищення міг використовуватися як лікарський препарат для хворих діабетом, що дають алергічну реакцію на свинячий інсулін.

• 
  Слайд 4
  

  Термін «біотехнологія» був придуманий в 1917 році угорським інженером Карлом Ереки для опису процесу великомасштабного вирощування свиней з використанням в якості корму цукрового буряка

  Згідно Карлу Ереки біотехнологія – «всі види робіт, при яких з сировинних матеріалів за допомогою живих організмів виробляють ті або інші продукти». Промисловий біотехнологічний процес, в якому для виробництва комерційних продуктів використовуються мікроорганізми, зазвичай складається з трьох етапів: початкова обробка сировини для використання його як джерело живильних речовин для мікроорганізму-мішені; Ферментація і біотрансформація: зростання мікроорганізму-мішені у великому (звичайно більше 100 л) біореакторі (ферментація) з| утворенням потрібного метаболіту (антибіотика, амінокислоти, білка); Кінцева обробка: очищення потрібної речовини від компонентів культурального середовища або від клітинної маси.

• 
  Слайд 5
  

  Молекулярна біотехнологія використовує досягнення багатьох галузей науки і дозволяє створювати широкий асортимент продуктів і методів

• 
  Слайд 6

  Надії:

  Можливість точної діагностики, профілактики і лікування багатьох інфекційних та генетичних захворювань Значне підвищення врожайності с\г культур шляхом створення рослин, стійких до шкідників, грибкових та вірусних інфекцій, шкідливому впливу навколишнього середовища Створення мікроорганізмів, які продукують різні хімічні сполуки, антибіотики, полімери, амінокислоти, ферменти Створення порід свійських тварин з покращеними спадковими ознаками Переробка відходів, що забруднюють навколишнє середовище.

• 
  Слайд 7

  Опасіння:

  Можлива шкода нових організмів для інших та навколишнього середовища Зменшення біологічного різноманіття за рахунок розповсюдження генетично модифікованих тварин Етичні аспекти зміни генетичної природи людини Можливе порушення прав людини шляхом використання нових діагностичних методів Чи потрібно патентувани тварин, отриманих генноінженерними методами? Чи не буде активне фінансування молекулярної біології стримувати розвиток інших важливих технологій? Чи не призведе прагнення до отримання максимальних прибутків до того, що перевагами молекулярної біотехнології зможуть скористатися лише багаті люди? Чи не нанесе молекулярна біотехнологія шкоду традиційному сільському господарству? Чи не витиснуть підходи до лікування, засновані на досягнення молекулярної біотехнології, традиційні ефективні методи лікування? Чи не завадить боротьба за приорітети вільному обміну ідеями між вченими?

• 
  Слайд 8

  Комерціалізація молекулярної біотехнології

  1980 – люди, що мали акції фірми Genethech стали мільйонерами 1980-83 рр – в США були створені 200 дрібних біотехнологічних компаний 1985 г.- більше 400 біотехнологічних фірм 2000 рік – більше 1500 фірм, в світі – більше 3000. багато фірм збанкрутилі До середини 90-х років на ринку з’явились нові біотехнологічні препарати. Об’єм продаж продуктів, виготовлених з застосуванням молекулярної біотехнології, перевищує 60 млрд. дол. В рік.

• 
  Слайд 9

  Біологічні системи, які використовують в молекулярній біотехнології

  Мікроорганізми А) як джерела специфічних генів (наприклад, ген з термофільних бактерій, що кодує термостабільну ДНК-полімеразу, яку використовують в ПЛР); Б) створені генноінженерними методами для рішення певних задач (Corynebacterium glutamicum, генетично модифіковані для підвищення продукції промислово важливих амінокислот); В) дріжджі – еукаріотичний аналог кишкової палочки (використовують 1) як модель для досліджень регуляції мітозу, новоутворень, 2) штучна хромосома дріжджів – учасник усіх досліджень по вивченню ДНК людини, 3) для отримання повноцінних еукаріотичних білків. клітинні лінії комах, рослин, ссавців; віруси комах, рослин, ссавців; Багатоклітинні організми ( рослини, миші, свійські тварини і т.д.)

• 
  Слайд 10
  

  Технологія рекомбінантних ДНК (синоніми – молекулярне клонування, генна інженерія)

  – сукупність експериментальних процедур, що дозволяє здійснити перенос генетичного матеріалу з одного організму в інший

• 
  Слайд 11

  Приблизна схема проведення експериментів:

  Екстракція нативної ДНК з організму – донора потрібних генів. Розщеплення ДНК донора і лігування (з’єднання) з ДНК клонуючого вектора з утворенням нової рекомбінантної молекули (конструкція «клонуючий вектор – вбудована ДНК») Трансформація - введення конструкції в клітину-господаря (реципієнта), де вона реплікується і передається нащадкам. Підтвердження клонування вихідного гену – отримання специфічного білкового продукту, синтезованого клітинами-господарями.

• 
  Слайд 12

  Клонування рекомбінантної ДНК

  Донорну ДНК розщеплюють рестриктуючою ендонуклеазою і вбудовують в клонуючий вектор Отриману конструкцію вводять в популяцію клітин-господарів Идентифицируют те клетки, которые содержат рекомбінантну ДНК Культивують відібрані клітини

• 
  Слайд 13

  Рестриктуючі ендонуклеази

  – ферменти, що упізнають певні послідовності підстав в дволанцюговій молекулі ДНК і розщеплюють обидва ланцюги. Одна з перших ендонуклеаз була виділена з E.coli і отримала назву ECORI| Цей фермент упізнає ділянку ДНК, що містить специфічну паліндромну послідовність (ідентичну в обох ланцюгах при прочитанні у напрямі 5'-3’) з шести пар основ і вносить розрив між залишками гуаніну і аденіну в кожному ланцюгу.

• 
  Слайд 14

  Розщеплення ДНК рестриктуючою ендонуклеазою

• 
  Слайд 15
  
• 
  Слайд 16

  Картування сайтів рестрикції

  Результати гель-електрофорезу фрагментів ДНК, отримані розщепленням рестриктазами. Очищену ДНК гідролізували рестриктазами Eco RI і BAMHI роздільно, а потім їх сумішшю, проводили гель-електрофорез і візуалізували продукти фарбуванням бромистим етидієм. Числа зліва від горизонтальних смуг – довжина фрагментів в парах основ Рестрікційна карта, побудована за електрофоретичними даними. Числа – відстань між сайтами впізнавання відповідних ферментів

• 
  Слайд 17
  

  Відпал комплементарних липких кінців фрагментів, що утворюються при розщеплюванні двох різних зразків ДНК рестритюючою ендонуклеазою BAMHI

  Чотири фрагменти, представлених на малюнку, можуть з'єднатися з утворенням шести різних молекул ДНК

• 
  Слайд 18
  

  ДНК-ЛІГАЗА Т4 утворює фосфодиефірні зв'язки між 5’ –фосфатними і 3’-гідроксильними групами разом в остові дволанцюгової ДНК

  Лігування липких кінців Лігування тупих кінців

• 
  Слайд 19

  Генетична карта плазмідного вектора pBR322

  Гени стійкості до тетрацикліну і ампіциліну містять унікальні сайти впізнавання для HindIII, SalI, BamHI, PstI. EcoRI-сайт розташований поза цими генами. Довжина вектора – 4361 п.н.

• 
  Слайд 20

  Трансгенні організми(Генетично модифіковані організми - ГМО)

  Успіхи експериментальної ембріології дозволили створити методи введення генів в ядра яйцеклітин чи сперматозоїдів. Отримали організми, які несли в своєму геномі чужорідні гени. Трансгенні бактерії. Трансгенні рослини Трансгенні тварини

• 
  Слайд 21

  Мета отримання ГМО

  Забезпечення людини продовольством 1,5 млрд харчуються добре 1,8 млрд – задовільно Решта - серед яких більшість жінок і дітей, недоїдають чи голодують. Багато людей умирає від діареї, малярії та кору, хоча могли б вижити, якби краще харчувалися. Наслідком недоїдання вагітних жінок є мільйони смертей серед матерів і немовлят при пологах, а також крововиливи і сепсис у післяпологовий період. Усього півстоліття тому Голодомор штовхав людину до канібалізму.

• 
  Слайд 22

  Удосконалення якісних характеристик продукції

  видалення чи зменшення рівня шкідливих речовин, токсинів, алергенів; внесення чи збільшення рівня корисних речовин; поліпшення технологічних властивостей продовольчої сировини; корінна зміна характеристик продукції для поліпшення дієтичних, смакових і харчових властивостей

• 
  Слайд 23

  Продукти здорового способу життя (healthy food products)

  Цукровий буряк, який продукує фруктан – низькокалорійний замінник цукрози. Вбудували в геном буряка ген ієрусалимського артишока, який кодує фермент, що перетворює сахарозу у фруктан. У такий спосіб 90 % накопиченої цукрози у трансгенних рослинах перетворюється у фруктан (Голландія). Безкофеїнова кава. Ізолювали ген фермента, котрий каталізує перший критичний крок синтезу кофеїну в листках та зернах кави. Шляхом використання агробактеріум-опосередкованої трансформації була влаштована антисмислова версія даного гена у клітини культури тканин кави Арабіка. Дослідження трансформованих клітин показали, що рівень кофеїну в них становить всього 2 % від нормального (Гавайі).

• 
  Слайд 24

  Світовий ринок трансгенної продукції

• 
  Слайд 25

  У багатьох країнах є еко - символи!!!

  Їх наявність свідчить про те, що даний продукт не містить шкідливих речовин і не є трансгенним. - Швецарія - Німецькі символи - ЄС - Росія - Японія - міжнародні еко-символи

• 
  Слайд 26

  Україна теж має свій еко – символ!!!

  І власне символ який засвідчує те, що продукт не є генетично модифікованим.

• 
  Слайд 27

  Завдання

  вивчення механізмів можливих негативних ефектів використання ГМО з метою максимального їх зниження; оцінка потенційної небезпеки трансгенних продуктів для здоров’я людини та довкілля; розроблення і впровадження правових документів з питань біобезпеки; створення системи регулювання та застосування біотехпродукції.

• 
  Слайд 28

  Наслідки використання ГМО для екоситем? людей?

• 
  Слайд 29

  Дякую за увагу!!!!