На каких вопросах сосредоточено основное внимание биотехнологов при использовании растений в качестве биообъектов и почему?

Объекты биотехнологии очень разнообразны и диапазон их распространяется от организованных частей (вирусов) до человека.

Биообъекты характеризуются такими показателями, как уровень структурной организации, способность к размножению (или репродукции), наличие или отсутствие собственного метаболизма при культивировании в надлежащих условиях. Что касается характера биообъектов, то под этим следует понимать их структурную организацию. В таком случае биообъекты могут быть молекулами (ферменты, иммуномодуляторы, нуклеозиды, олиго-и полипептиды и др.), организованными частями (вирусы, фаги), одноклеточными (бактерии, дрожжи) и многоклеточными особями (нитчатые высшие грибы, растительные ткани, однослойные культуры клеток млекопитающих), целыми организмами растений и животных.

Высшие растения являются наиболее обширным источником получения лекарственных средств.

В настоящее время существует промышленное получение ряда ценных веществ из растительной биомассы методом in vitro ( In vitro (с лат. — «в стекле») — это технология выполнения экспериментов, когда опыты проводятся «в пробирке» — вне живого организма.). Хорошо налажен в Японии выпуск таких лекарственных препаратов.

Биофармацевтика, пройдя тридцатилетний период развития, в настоящее время является базовой составляющей фармацевтики в целом. Всемирная Организация Здравоохранения к жизненно-важным лекарственным средствам относит «препараты, которые отвечают приоритетным потребностям медицинского обслуживания населения». Туда входят и фитопрепараты. Государством проводится комплекс мероприятий, направленный на создание в Казахстане фармацевтического сектора, способного обеспечить внутреннюю потребность в жизненно важных лекарственных препаратах.

Основная суть деловой привлекательности использования культуры клеток высших растений и микроорганизмов заключается в том, что они могут является альтернативным способом получения сырья для медицины.

Клетки растений, микроорганизмы в процессе жизнедеятельности (ассимиляции и диссимиляции) образуют новые продукты и выделяют метаболиты, обладающие разнообразными физико-химическими свойствами и биологическим действием.

Потому что при использовании растений в качестве биообъектов основное внимание сосредоточено на вопросах культивирования растительных тканей на искусственных средах.

Типы и функции ДНК?

Одним из важнейших открытий во второй половине двадцатого столетия стали нуклеиновые кислоты РНК и ДНК, благодаря которым человек приблизился к разгадкам тайн природы.

Нуклеиновые кислоты - это органические соединения, обладающие высокомолекулярными свойствами. В их состав входят водород, углерод, азот и фосфор.

Среди прочих химических веществ ДНК была выделена в отдельную группу в 1869 г. Однако строение и трехмерную структуру ДНК удалось расшифровать английскому ученому Ф.Крику и американскому Дж.Уотсону только в 1953 г. Ими была построена модель ДНК. Она представляет собой двойную спираль, оба тяжа которой скручены вокруг воображаемой оси.

Состоит ДНК из множества единиц дезоксирибонуклеотидов, которые делятся на четыре типа. Они образуют специфические последовательности, характерные для каждого конкретного живого организма. Эти дезоксирибонуклеотиды представляют собой трехкомпонентные образования, которые состоят из гетероциклического основания (пурины — аденин или гуанин, или пиримидины — тимин или цитозин), которые в свою очередь соединяются с дизоксирибозой.

В клетках прокариот содержится одна хромосома, в состав которой входит двойная цепь ДНК. Эукариотические клетки содержат несколько молекул ДНК, которые связаны с белками и организованы внутри ядра. Ядро окружено двухмембранной системой.

Функция ДНК состоит в том, что она хранит генетическую информацию, которая используется для кодирования структуры всех белков и всех видов РНК каждого вида организма, регулирует клеточный и тканевый биосинтез компонентов и обеспечивает индивидуальность каждого организма. Некоторые вирусы также используют ДНК в качестве генетического материала. Вирусные ДНК по размеру меньше, чем ДНК бактерий.

Структура ДНК. В ДНК условно можно выделить первичную, вторичную и третичную структуры.

Первичная структура ДНК – это количество, качество и порядок расположения остатков дезоксирибонуклеотидов в полинуклеотидных цепях.

Вторичная структура ДНК — представляетсобой организацию полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, направленных противоположно друг другу и правозакрученых вокруг спиральной оси с образованием двойного типа спирали. Ее диаметр составляет 1, 8-2, 0 нм с периодом идентичности 3, 4 нм.

Углеводно-фосфатные группы в спирали расположены снаружи (сахарофосфатное основание), а азотистые основания — внутри. Азотистые основания двух цепей связываются между собой водородными связями по принципу комплементарности: аденин образует двойную связь с тимином, а гуанин в свою очередь — три связи с цитозином. Двойная спираль — характерное строение для большинства ДНК-молекул. Одноцепную ДНК содержат некоторые вирусы, а также кольцевые формы ДНК — плазмиды.

Третичная структура ДНК — это образование в пространстве спиралевидных и суперспиралевидных форм молекулы ДНК. Третичная структура ДНК (прокариот и эукариот) отличается некоторыми особенностями, которые связаны со строением и функцией клеток. Третичная структура ДНК эукариот образуется благодаря множественной суперспирализации молекулы и реализуется в виде комплексов ДНК с белками.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 5_____

Перечислите виды биообьектов в связи с их функциями?

Главным звеном биотехнологического процесса являются биообъекты.

Биообъект — центральный и обязательный элемент биотехнологического производства, создающий его специфику.

Для реализации биотехнологических процессов важными параметрами биообъектов являются: чистота, скорость размножения клеток и репродукции вирусных частиц, активность и стабильность биомолекул или биосистем.

Активность и стабильность в активном состоянии биообъектов - одни из важнейших показателей их пригодности для длительного использования в биотехнологии.

Таким образом, независимо от систематического положения биообъекта, на практике используют либо природные организованные частицы (фаги, вирусы) и клетки с естественной генетической информацией, либо клетки с искусственно заданной генетической информацией, то есть в любом случае используют клетки, будь то микроорганизм, растение, животное или человек.

По производственным функциям разделяем на основные 2 группы:

1) Продуцент - полный синтез целевого продукта, включающий ряд последовательных ферментативных реакций

2) Биокатализатор - катализ определенной ферментативной реакции (или каскада), которая имеет ключевое значение для получения целевого продукта

Классификация биообъектов

Макромолекулы

- ферменты всех классов (чаще гидролазы и трансферазы); в т.ч. в иммобилизированном виде (связанные с носителем) обеспечивающем многократность использования и стандартность повторяющихся производственных циклов;

- ДНК и РНК - в изолированном виде, в составе чужеродных клеток.

Микроорганизмы

- вирусы (с ослабленной патогенностью используются для получения вакцин);

- клетки прокариоты и эукариоты - продуценты первичных метаболитов: аминокислот, азотистых оснований, коферментов, моно- и дисахаров, ферментов для заместительной терапии и т.д.); -продуценты вторичных метаболитов: антибиотики, алкалоиды, стероидные гормоны, и др.;

- нормофлоры - биомасса отдельных видов микроорганизмов применяемые для профилактики и лечения дисбактериозов;

- возбудители инфекционных заболеваний - источники антигенов для производства вакцин;

- трансгенные м/о или клетки - продуценты видоспецифичных для человека белковых гормонов, белковых факторов неспецифического иммунитета и т.д.

Макроорганизмы

- высшие растения - сырье для получения БАВ;

- животные - млекопитающие, птицы, рептилии, амфибии, членистоногие, рыбы, моллюски, человек;

- трансгенные организмы.

Типы и функции РНК?

Она представляет собой одну полинуклеотидную цепочку (кроме вирусов), которая намного короче, чем у ДНК. Один мономер РНК — это остатки следующих веществ: основания азота; пятиуглеродного моносахарида; кислоты фосфора. РНК имеют пиримидиновые (урацил и цитозин) и пуриновые (аденин, гуанин) основания. Рибоза является моносахаридом нуклеотида РНК.

Клетка РНК впервые была открыта биохимиком из Германии Р. Альтманом при исследовании дрожжевых клеток. В середине двадцатого века была доказана роль ДНК в генетике. Лишь тогда описали и типы РНК, функции.

В зависимости от вида РНК, функции ее также отличаются. Существуют несколько видов:

1) Информационная РНК (и-РНК). Иногда данный биополимер называют матричной РНК (м-РНК). Данный вид РНК располагается как в ядре, так и в цитоплазме клетки. Основное назначение – перенос информации о строении белка от дезоксирибонуклеиновой кислоты к рибосомам, где и происходит сбор белковой молекулы. Относительно небольшая популяция молекул РНК, составляющая менее 1% от всех молекул.

2) Рибосомная РНК (р-РНК). Самый распространенный вид РНК (около 90% от всех молекул данного вида в клетке). Р-РНК расположена в рибосомах и является матрицей для синтеза белковых молекул. Имеет наибольшие, по сравнению с другими видами РНК, размеры. Молекулярная масса может достигать 1, 5 миллионов к Дальтон и более.

3) Транспортная РНК (т-РНК). Расположена, преимущественно, в цитоплазме клетки. Основное назначение - осуществление транспорта (переноса) аминокислот к месту синтеза белка (в рибосомы). Транспортная РНК составляет до 10% от всех молекул РНК, располагающихся в клетке. Имеет наименьше, по сравнению с другими РНК- молекулами, размеры (до 100 нуклеотидов).

4) Минорные (малые) РНК. Это молекулы РНК, чаще всего с небольшой молекулярной массой, располагающиеся в различных участках клетки (мембране, цитоплазме, органеллах, ядре и т.д.). Их роль до конца не изучена. Доказано, что они могут помогать созреванию рибосомной РНК, участвуют в переносе белков через мембрану клетки, способствуют редупликации молекул ДНК и т.д.

5) Рибозимы. Недавно выявленный вид РНК, принимающие активное участие в ферментативных процессах клетки в качестве фермента (катализатора).

6) Вирусные РНК. Любой вирус может содержать только один вид нуклеиновой кислоты: либо ДНК либо РНК. Соответственно, вирусы, имеющие в своём составе молекулу РНК, получили название РНК-содержащие. При попадании в клетку вируса данного типа может происходить процесс обратной транскрипции (образование новых ДНК на базе РНК), и уже вновь образовавшаяся ДНК вируса встраивается в геном клетки и обеспечивает существование, а также размножение возбудителя. Вторым вариантом сценария является образование комплиментарной РНК на матрице поступившей вирусной РНК. В этом случае, образование новых вирусных белков, жизнедеятельность и размножение вируса происходит без участия дезоксирибонуклеиновой кислоты только на основании генетической информации, записанной на вирусной-РНК.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒