Цель задачи история биотехнологии

Биотех

Цель задачи история биотехнологии

Биотехнология - это наука об использовании биотехнологических процессов в технике и промышленном производстве.

К числу биологических процессов относят те, в которых применяют биологические объекты различной природы (микробной, растительной или животной). Биотехнология как наука формировалась и развивалась по мере развития человеческого общества. Возникновение и развитие биотехнологии можно подразделить на 4 периода:

• эмпирический;

• этиологический;

• биотехнический;

• генотехнический.

Экобиотехнология

Обезвреживания от выбросов. Модернизация и оптимизация работы систем очистки воды, воздуха и земли от токсичных отходов с помощью микроорганизмов, вторичной переработки и изменения производственных процессов.

Сельскохозяйственная биотехнология

Пищевая биотехнология

Методы промышленной биотехнологии, такие как микробиологический синтез, позволяют создать пищевой белок не отличимый от натурального и созревающий в 10 раз быстрее при минимальных затратах на производство. А аминокислоты, также изготовленные биохимическим способом, выступают как ферменты, дрожжи и ароматическо-вкусовые добавки. Именно эти технологии должны прокормить человечество в будущем благодаря невероятной эффективности, экологичности и низкому показателю энергоемкости.

Промышленная биотехнология

Ветеринарная биотехнология

Зообиотехнология

Трансплантация эмбрионов получение химер клонирование трансгенные животные

Фитобиотехнология

Фитобиотехнология — это биотехнология, объекты которой представляют собой клетки и ткани растительного мира, биомолекулы растительного происхождения: ферменты, стероиды и др. Фитобиотехнология — наука, о применении растительности в промышленности. Фитобиотехнологические процессы - это процессы на базе клеточного уровня. Клетки, ткани растений, выращиваемые в искусстветных условиях in vitro на питательных средах - это тоже относится к разделу фитобиотехнологии. Царство растений — неограниченный источник тотипотентных, эмбрионально молодых клеток и тканей, которые вводятся в культуру, отсюда появление неограниченных возможн

Прямая трансформация растений

 Прямой ввод генов методом биобаллистики

 Методы микроинъекций, электропорации

протопластов не имеют практического значения,

кроме как для нескольких генотипов риса.

Координация микробного метаболизма ингибирование и активация синтеза ферментов

Химерные животные

Понятие химера означает составное животное. Сущность метода получения химер заключается в искусственном объединении эмбриональных клеток двух и более животных. Животные могут быть как одной породы, так и разных пород и даже разных видов. Современная микрохирургия позволяет получать химер, имеющих 3—4 и более родителей. Химеры обладают признаками животных разных генотипов.

2 основных метода получения химер искусственным путем: 1) агрегационный — объединение двух и более бластоцист в один эмбрион; 2) инъекционный — микроинъекция клеток внутриклеточной массы бластоцисты доноров в бластоцель эмбриона-реципиента. В обоих случаях получают особей, ткани и органы которых построены из клонов клеток объединенных (двух или более) эмбрионов. Первыми созданы химеры лабораторных мышей между линиями агути и не агути. Они выглядели крапчатыми. Их окраска сочетала признаки обоих родителей: полосы пигментированной шерсти чередовались со светлыми, каждая полоса представляла клон клетки-родоначальницы.

В настоящее время имеются внутривидовые и межвидовые химеры не только лабораторных животных (мышей, хомяков, крыс), но и сельскохозяйственных животных (коров, коз, овец).Изучение химер позволит понять процесс реализации генома в фенотипе животных. предполагается, что при усовершенствовании методов получения химер они могут представлять большой интерес для практики животноводства. Таким путем можно получить животных с более высокой резистентностью к ряду болезней и с признаками, которые обычно плохо сочетаются в одном организме.

Клонирование животных

Впервые трансплантацию ядер соматических клеток зародышей в энуклеированные клетки лягушки осуществили американские исследователи Р. Бриггс и Т. Кинг в 1952 году. Ученые, пользуясь микропипеткой, удаляли ядра из яйцеклеток шпорцевой лягушки, а вместо них пересаживали ядра клеток эмбрионов, находящихся на разных стадиях развития. Проведенные исследования показали, что ядра ранних эмбрионов в стадии поздней бластулы и даже ранней гаструлы обладают тотипотентностью и обеспечивают нормальное развитие эмбрионов.

20. Закономерности роста и развития организмной (график 6 стадий…)_

1 – лаг-фаза; II – фаза ускорения роста; III – фаза экспоненциального роста; IV – фаза замедления роста; V – фаза стационарная; VI – фаза отмирания культуры

Диализ и обратный осмос

обратный осмос — разделение жидких растворов путем проникновения через полупроницаемую мембрану растворителя под действием приложенного к раствору давления, превышающего его осмотическое давление диализ — разделение в результате различия скоростей диффузии веществ через мембрану, проходящее при наличии градиента концентрации

Флотация флотатор

Разделение фаз путем вспенивания культуральной жидк воздухом при этом взвешенный биоматериал адсорб н апов-ти раздела фаз и всплывает с пузырьками

Лиофильное высушивание

Метод включает быстрое замораживание с последующим высушиванием под низким давлением (сухая возгонка). Лиофильную сушку применяют для сохранения иммунобиологических препаратов (вакцин, сывороток), а также для консервирования и длительного сохранения культур микроорганизмов.

Снижается масса длит активность

1. Выбор криопреотектора

2. Расфасовка в ампулы и флаконы, определение эвтектических Т(жидк в тверд), предварит охлаждение

3. Сублимация и досушивние сушка и замораживание

4. Вакуумн или обычн укупорка после сушки

5. Контрль качества

Адсорбция и ионный обмен

Процесс опглощения одного или нескольких компонентов целевого продукта из газа или раствора адсорбентом

Ионообменные адс – иониты нерастворимые орг и неорг

Культиватор

Основным аппаратурным элементом биотехнологического процесса является биореактор - ферментер. Биореакторы предназначены для культивирования микроорганизмов, накопления биомассы, синтеза целевого продукта.

Биореакторы изготавливают из высоколигированных марок стали, иногда из титана. Внутренняя поверхность биореактора должна быть отполирована.

Типовые ферментеры представляют собой вертикальные ёмкости различной вместимости (малые - от 1 до 10 л, многотоннажные - более 1000 л) с минимальным числом штуцеров и передающих устройств. В биореакторах должны быть обеспечены оптимальные гидродинамические и массообменные условия (рис. 1).

Ферментеры снабжены паровой рубашкой, мешалками, барботерами, стерилизующими воздушными фильтрами, отбойниками, обеспечивающими необходимые температурный, газовый режим, гидродинамическую обстановку в биореакторе (т.е. процессы массо- и теплообмена).

В биореакторах имеются пробоотборники для отбора проб культуральной жидкости в процессе биосинтеза. Могут быть и другие конструктивные особенности, учитывающие специфику биотехнологичеекого процесса. Работа отдельных узлов контролируется измерительными приборами, фиксирующими как параметры технологического процесса, так и отдельные физико-химические показатели культивирования (температуру стерилизации и культивирования, скорость вращения мешалки, давление, расход воздуха или газов на аэрацию, ценообразование, рН, еН, рО2, рСО2 среды).

Тип биореактора, чистота обработки внутренних стенок аппарата и отдельных его узлов, ёмкость, коэффициент заполнения, поверхность теплоотдачи, способ отвода тепла, тип перемешивающих, аэрирующих устройств, арматура и запорные приспособления, способ пеногашения, — далеко не полный перечень отдельных элементов, которые, в отдельности и во взаимосвязи, влияют на процесс культивирования микроорганизмов и клеток.

2. Типы биореакторов

Биореакторы подразделяют на три основные группы (рис. 2):

1) реакторы с механическим перемешиванием;

2) барботажные колонны, через которые для перемешивания содержимого пропускают воздух;

3) эрлифтныереакторы с внутренней или внешней циркуляцией;

39. Стерилизация питательных сред и компоментов

Физические

Химические

В основн термическая влажным паром под давлением 0,5-1 атм 112-121 С 30 мин -2 ч
15 мин молоко дрожжи…
фильтрация для термолабильных объектов

По ГРаму

Г+ - фиолетов, Г- - красные

1. Фиксация

2. Генцианвиолет 2-3 мин

3. Сливают краску люголь 1-2 мин

4. Сливать ополоснуть 96 спирт

5. Ромыть водой

6. Фуксин сафранин 2-5 мин

7. Промыть просушить бумагой

По ожешко

Протрава hcl 2-3 мин нагрев

Промыть

Фиксация

Фуксин циля 3-5 мин нагрев

H2so4 1-2 мин

Промыть

Метиленовый синий 2-5 мин

Сопры розовые

Экстракция

Процесс разделения смеси твердых и жидких в-в с поомщью избирательных растворителей в двухфазн системах

Холодн экстр

Низкие затраты высок скорость

Бутан пропан

Клонирование генов

Биодеградация ксенобиотиков

51. Трансплантация эмбрионов

С помощью пересадки эмбрионов можно резко увеличить выход числа потомков от высокопродуктивных коров. Трансплантация эмбрионов, или эмбриотехнология, заключается в получении одного или нескольких эмбрионов из матки племенных животных (доноров) и пересадке в матку коров (рецепиентов), где эмбрионы развиваются до отела. Этот метод в сочетании с суперовуляцией у доноров позволяет получить большое потомство от высокопродуктивных животных. Этим способом эмбрионы можно внедрить в ту или иную породу в другие регионы, используя в качестве рецепиентов коров мясных пород. Применение этого метода также упрощает обмен генофондом сельскохозяйственных животных между странами и континентами. Пересадка эмбрионов может быть использована для получения потомства от ценных, но бесплодных коров, утративших способность к размножению в результате несчастного случая, болезни или по возрасту.

Когда было установлено, что кролик обладает иммунитетом по отношению к ящуру, была выдвинута идея использования метода трансплантации для оздоровления потомства зараженных ящуром животных. Половые пути кролика, куда трансплантируются эмбрионы, способны разрушать вирус ящура в эмбрионах. Трансплантация может быть использована и для временного хранения эмбрионов. В яйцеводах крольчих удается осуществлять трансконтинентальную перевозку эмбрионов овец.

Извлечение эмбрионов до 70-х годов производили в основном хирургическим путем, впоследствии он был заменен менее травматичным и трудоемким нехирургическим, основанным на введении в матку особого зонда по естественному каналу. Зонд имеет три канала. Один из каналов предназначен для надувания баллончика, который закупоривает рог матки, препятствуя вытеканию жидкости. По другому каналу вводится физиологический раствор с температурой 25-30оС, который вымывает эмбрионы и возвращается вместе с ними через третий канал зонда в пробирку, помещенную в водяную баню с температурой 35оС. Из этой жидкости извлекаются эмбрионы. В среднем при суперовуляции от донора можно получить от 5 до 7 эмбрионов.

Трансплантацию производят с помощью специального зонда или пистолета для осеменения. Эмбрионы помещаются в рога матки. Стельность у самок - рецепиентов проверяется по уровню прогестерона в плазме крови на 21-й день.

Эмбриноы

Подготовка биообъектов к исследованию в эл микроскопе

Мат биопсии 9 этапов тмикроорг 3

1. Взятие материала

2. Фиксация(химич и замооражив) стабилизация коагуляция

3. Промывка

4. Обезвоживание спирт

5. Заливка блоки желатин аквол эпокси смола

6. Срезы на ультрамикротоме 20-60 нм

7. Монтаж на медные платиновые сеточки с пленкой подложкой

8. Окрашивание контрастирование тяж и радио в-ва

9. высушивание

Требования к сырью для питательных сред

Полноценное

Доступное

Технологичное

Экономичное

Стандартное и стабильное

Не относиться к основн пищев сырью

Осаждение

Проуесс расслоения дисперсных систем под действием силы тяжести и отделения дисперсной фазы в виде осадка

Коагулянты флокулянты высаливание, осажд орг раств-лями, осажд высокомолек полимерами

Вакуум-выпарные установки

Строение и свойства липосом

Липосомы — сферические везикулы, имеющие один или несколько липидных бислоёв. Образуются в смесях фосфолипидов с водой. Внутри липосом содержится вода или раствор, в котором проводилась ультразвуковая обработка.

Диаметр липосом составляет от 20 нм (моноламеллярные везикулы, стенка состоит из одного бислоя) до 10-50 мкм (мультиламеллярные везикулы, стенка состоит из десятков или сотен бислоёв).

С помощью липосом изучают воздействие на мембраны витаминов, гормонов, антибиотиков и других препаратов. Для ядовитых препаратов важным является точная их доставка к больному органу или ткани, минуя остальные части организма. Липосомы успешно используются, как носители лекарств, поскольку[1]:

по химическому составу липосомы сходны с природными мембранами клеток;

липосомы универсальны, что позволяет переносить широкий спектр медицинских химических препаратов;

не вызывают аллергических реакций.

Липосомы широко применяются в экспериментальной онкологии.[1] Однако есть ряд трудностей использования липосом в медицине. Во-первых, липосомы поглощаются клетками ретикуло-эндотелиальной системы, причём большее их количество находится в печени, селезёнке, костном мозге, лимфатических узлах и кровотоке. Поэтому доставка лекарственных препаратов с помощью липосом в другие органы и части организма является более сложной задачей. Во-вторых, липопротеины, обмениваясь с липосомами липидами, способствуют разрушению липосом и вытеканию наружу их содержимого. Также стоит задача увеличения сроков хранения липосом после их приготовления.[1]

Классификация липосом