Какие фундаментальные открытия послужили основой для развития молекулярной биотехнологии?

1.

Ответить на вопросы

2.

Какие фундаментальные открытия послужили
основой для развития молекулярной биотехнологии?
В настоящее время молекулярная биотехнология дает
возможность получать огромное количество продуктов:
инсулин, интерферон, «гормоны роста», вирусные антигены,
огромное количество белков, лекарственных препаратов,
низкомолекулярные вещества и макромолекулы.
Несомненные успехи в использовании индуцированного
мутагенеза и селекции для улучшения штаммовпродуцентов при производстве антибиотиков и т.д. стали
еще более значимы с использованием методов
молекулярной биотехнологии.
Основные вехи развития молекулярной биотехнологии
представлены в табл.1.

3.

Таблица 1 - История развития
молекулярной биотехнологии
Дата
1917
1943
1944
1953
1961
1966
1970
1972
1973
1975
1976
1976
1978
1980
1981
1981
1982
Событие
Карл Эреки ввел термин «биотехнология»
Произведен пенициллин в промышленном масштабе
Эвери, Мак Леод и Мак Карти показали, что генетический материал
представляет собой ДНК
Уотсон и Крик определили структуру молекулы ДНК
Учрежденжурнал «Biotechnology and Bioengineering»
Расшифрован генетический код
Выделена первая рестрицирующая эндонуклеаза
Коран и др. синтезировали полноразмерный ген тРНК
Бойер и Коэн положили начало технологии рекомбинантных ДНК
Колер и Мильштейн описали получение моноклональных антител
Изданы первые руководства, регламентирующие работы с
рекомбинантными ДНК
Разработаны методы определения нуклеотидной последовательности ДНК
Фирма «Genetech» выпустила человеческий инсулин, полученный с
помощью Е.coli
Верховный суд США, слушая дело Даймонд против Чакрабарти, вынес
вердикт, что микроорганизмы, полученные генно-инженерными методами,
могут быть запатентованы
Поступили в продажу первые автоматические синтезаторы ДНК
Разрешен к применению в США первый диагностический набор
моноклональных антител
Разрешена к применению в Европе первая вакцина для животных,
полученная по технологии рекомбинантных ДНК

4.

1978
1980
1981
1981
1982
1983
1988
1988
1990
1990
1995
1996
1996
1997
Фирма «Genetech» выпустила человеческий инсулин, полученный с
помощью Е.coli
Верховный суд США, слушая дело Даймонд против Чакрабарти, вынес
вердикт, что микроорганизмы, полученные
генно-инженерными
Таблица
1 - Историяметодами,
развития
могут быть запатентованы
молекулярной биотехнологии
Поступили в продажу первые автоматические синтезаторы ДНК
(продолжение)
Разрешен к применению в США первый
диагностический набор
моноклональных антител
Разрешена к применению в Европе первая вакцина для животных,
полученная по технологии рекомбинантных ДНК
Для трансформации растений применены гибридные Ti -плазмиды
Выдан патент США на линию мышей с повышенной частотой
возникновения опухолей, полученную генно - инженерными методами
Создан метод полимеразной цепной реакции (ПЦР)
В США утвержден план испытаний генной терапии с использованием
соматических клеток человека
Официально начаты работы над проектом «Геном человека»
Опубликованы подробные генетические и физические карты хромосом
человека
Ежегодный объем продаж первого рекомбинантного белка
(эритропоэтина) превысил 1 млрд. долларов
Определена нуклеотидная последовательность всех хромосом
эукариотического микроорганизма
Клонировано млекопитающее из дифференцированной соматической
клетки

5.

Перечислите преимущества использования
иммобилизованных ферментов при производстве
лекарственных препаратов.
Преимущество иммобилизованных ферментов позволило создать
новые промышленные технологические процессы. Ниже
указано применение их в лёгкой и химической промышленности,
производстве пищевых продуктов и лекарственных препаратов.
Широкое применение иммобилизованных ферментов следует
отметить в области химической промышленности:
1. Добавление ферментов в стиральные порошки позволяет
удалять застарелые, а также масляные и жировые пятна.
2. С помощью иммобилизованных ферментов со шкур удаляют
волосяной покров и смягчают кожу после дубления.
3. Из обрезков шкур с помощью иммобилизованных ферментов
извлекают шерсть, которая используется для производства тканей.
4. Иммобилизованные ферменты участвуют в получении из
перекиси водорода кислорода, который необходим для
превращения латекса в губчатую резину.

6.

В пищевой промышленности:
1. Осветления фруктовых соков с помощью иммобилизованных
ферментов.
2. В результате ферментативного гидролиза целлюлозы получается
глюкоза, которая используется в пищу человека и добавляется в корм
животным.
3. Получение глюкозофруктозных сиропов. Фруктоза (фруктовый или
медовый сахар) – важнейший в физиологическом и технологическом
отношении природный моносахарид. Превращаясь в печени и кишечнике
животных в глюкозу, фруктоза включается в пластический и
энергетический обмен клетки. Она в 2,5 раза слаще глюкозы и в 1,7 раза
слаще тростникового сахара (сахароза), благодаря чему фруктоза менее
калорийный пищевой продукт по сравнению с последним.
4. В отличие от глюкозы обмен фруктозы не контролируется
инсулином, поэтому фруктовый сахар может потребляться больными
диабетом. 5. Фруктоза не вызывает кариеса зубов. 6. В смеси с глюкозой
фруктоза не кристаллизуется, поэтому широко используется для
производства кондитерских изделий.

7.

Иммобилизованные ферменты в медицине
Иммобилизированные ферменты
имеют огромное значение для
медицины. В частности, большой
рынок сбыта
занимают тромболитические
ферменты, предназначенные для
борьбы с сердечно-сосудистыми
заболеваниями. Так, в
отечественную клиническую практику
внедрён препарат «стрептодеказа»,
содержащий стрептокиназу –
предшественника плазмина,
предотвращающий образование
тромба в кровеносной системе. Для
растворения тромбов в кровеносных
сосудах
используют иммобилизованную
стрептокиназу (рис. 10.4).

8.

Иммобилизованные ферменты в медицине
Также используют фермент в качестве лечебного препарата в том
случае, когда из-за отсутствия собственного эндогенного
фермента организм не может сам избавиться от токсических
веществ. Введенный в обычном растворимом виде он даёт
положительный результат, тогда как все другие ферменты
неустойчивы и вызывают аллергическую реакцию. Таким
образом, иммобилизация повышает стабильность фермента, а
также препятствует его взаимодействию с иммунной системой
организма.

9.

В аппарате «искусственная
почка» (рис.10.5),
предназначенном для
освобождения крови от
мочевины и других шлаков,
используется
фильтрационная колонка
с иммобилизованной
уреазой. Уреаза разлагает
мочевую кислоту с
образованием углекислоты
и аммиака.

10.

Фермент аспарагиназа, который разрушает некоторые
незаменимые аминокислоты, используют для борьбы со
злокачественным ростом опухолей.
Протеолитические ферменты (трипсин, химотрипсин,
коллагеназа), иммобилизованные на волокнистых материалах
(целлюлоза, полиамидные волокна, декстран), применяют для
эффективного лечения ран, язв, ожогов, абсцессов. Их
белковые ингибиторы применяют в заместительной терапии для лечения эмфиземы и панкреатитов.

11.

Исключительно важны с практической точки зрения работы,
посвящённые направленному транспорту лекарственных
веществ. В этом отношении особенно эффективны и выгодны
инкапсулированные ферменты типа искусственной клетки. Так,
микрокапсулы, стенки которых представлены оболочкой
эритроцита т. е. «тенью эритроцита», а их содержимое
заполнено ферментом аспарагиназой, переносятся
кровотоком к зонам скопления аспарагина и поэтому
применяются для лечения аспарагинзависимых опухолей, в
частности, саркомы. Колонки с иммобилизованной уреазой,
(микрокапсулы с ферментом), используют для диализа в
аппарате «искусственная почка», который по излечению в 100
раз эффективнее обычного аппарата.

12.

Заполните таблицу в тетради, перечислив
составляющие разделов биотехнологии в
соответствующих столбцах
БИОТЕХНОЛОГИЯ
Микробная
Генетическая и клеточная инженерия
Инженерная энзимология