Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Фармацевтическая биотехнология ЛЕКЦИЯ № 3-5
Содержание
- 1. Фармацевтическая биотехнология ЛЕКЦИЯ № 3-5
- 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИе имеющихся и получение новых БИООБЪЕКТОВ (БО)
- 3. Суперпродуцент ― биообъект отличающийся от исходного «дичка»
- 4. Современные методы совершенствования биообъектовмутагенез и селекция; клеточная инженерия; генетическая инженерия
- 5. Слайд 5
- 6. Совершенствование биообъектов методами мутагенеза и селекцииМутация —
- 7. Слайд 7
- 8. Классификация мутацийСпонтанный мутагенез является источником изменчивости организмов
- 9. Совершенствование БО путем преднамеренного искусственного мутагенеза и
- 10. По выраженности признака, возникающего в результате мутации,
- 11. Классификация мутацийВ зависимости от размеров мутируемых сегментов
- 12. Геномные мутацииИзменение числа хромосом.Полиплоидия - увеличение числа
- 13. Хромосомные мутации
- 14. Хромосомные мутации
- 15. Генные мутации
- 16. Генные мутации – замена азотистых оснований в
- 17. Генные мутации – инверсия в пределах генаПроисх.
- 18. Генные мутации – сдвиг рамки считыванияПроисходит изменение
- 19. Генетический код (по мРНК) Ниренберг М.
- 20. Интеркаляция
- 21. Как можно объяснить отсутствие генетических последствий в результате некоторых мутаций?
- 22. ЗАДАЧА 1Как изменится структура белка, если в
- 23. ОТВЕТ 1
- 24. ЗАДАЧА 2Как изменится структура белка, если из
- 25. ОТВЕТ 2
- 26. ЗАДАЧА 3Как изменится структура белка, если в
- 27. ОТВЕТ 3
- 28. Классификация точечных мутаций
- 29. Точковые мутации
- 30. Не всякая мутация сопровождается генетическими последствиями:Синонимические заменыРеверсии
- 31. Классификация мутацийСупрессорные и обратные мутации приводят к
- 32. Репарация
- 33. Слайд 33
- 34. Совершенствование биообъектов методами преднамеренного мутагенеза и селекцииДля
- 35. мутагены
- 36. Слайд 36
- 37. Слайд 37
- 38. Слайд 38
- 39. Nitrogen mustard - азотная горчица — термин, принятый
- 40. транзиции
- 41. Пара оснований А = Т стабилизируется двумя
- 42. гуанинтиминцитозинаденин
- 43. Слайд 43
- 44. Слайд 44
- 45. Азотистая кислота как мутагенАзотистая кислота индуцирует транзиции
- 46. Слайд 46
- 47. Слайд 47
- 48. Слайд 48
- 49. Слайд 49
- 50. Вместо цитозинаВместо аденина
- 51. Слайд 51
- 52. Слайд 52
- 53. Слайд 53
- 54. Слайд 54
- 55. Слайд 55
- 56. Слайд 56
- 57. Слайд 57
- 58. Репарация (восстановление) —способность клеток исправлять повреждения и разрывы в ДНК.
- 59. Слайд 59
- 60. Слайд 60
- 61. Какие мутации, увеличивают образование целевого продукта: дупликации
- 62. 2 стадия. Оценка и отбор полезных мутаций в процессе естественной эволюции (селекция)
- 63. Метод «отпечатков» (реплик) Ледербергов Дж. и Э.
- 64. Проблемы суперпродуцентовВысокопродуктивные штаммы продуцентов крайне нестабильны и
- 65. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ БИООБЪЕКТОВ МЕТОДАМИ КЛЕТОЧНОЙ ИНЖЕНЕРИИ
- 66. Совершенствование биообъектов методами клеточной инженерииКлеточная инженерия —
- 67. Лигр —гибрид льва и тиграВолкособТомофельВозможно получение межвидовых и
- 68. Гибридные антибиотикиМакролидный агликон эритромицина связан с углеводной
- 69. Схема формирования гибридных клеток (на примере прокариотов)
- 70. Клеточную стенку можно разрушить механически или с
- 71. Схема строения пептидогликана бактерий (муреина) Структура пептидогликана: остов из
- 72. Слайд 72
- 73. Клеточная стенка грамотрицательных бактерий покрыта слоем липидов.
- 74. Слайд 74
- 75. Слайд 75
- 76. Клеточные стенки высших растенийОтличаются у разных видов.
- 77. В результате реорганизации клеточной стенки образуются протопласты.Протопласт
- 78. Для предотвращения лизиса образующихся протопластов клеточную стенку
- 79. Слайд 79
- 80. Образование диплоидов, ломка и рекомбинация хромосомГетерокарионы содержат
- 81. Словарь РЕКОМБИНАЦИЯ – процесс реорганизации генома, обмен участками ДНК
- 82. Рекомбинация может быть:Гомологичная – основана на спаривании
- 83. После промывания протопласты помещают в питательную среду.
- 84. В наст. время слиянием протопластов получены гибриды
- 85. Скачать презентанцию
СОВЕРШЕНСТВОВАНИе имеющихся и получение новых БИООБЪЕКТОВ (БО)
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Фармацевтическая биотехнология
ЛЕКЦИЯ № 3-5
Доцент, к.фармац.н.,
Пархач Маргарита Евгеньевна,
Белорусский государственный университет,
кафедра радиационной химии и ХФТ
Слайд 3Суперпродуцент
― биообъект отличающийся от исходного «дичка» рядом показателей:
высокий выход целевого
продукта;
способность расти на относительно дешевых питательных средах;
благоприятные реологические свойства биомассы,
обеспечивающие относительно несложное выделение продукта;устойчивость к вирусам, в т.ч. фагам;
благоприятные экологические показатели процесса (низкое спорообразование, отсутствие неприятного запаха и т.д.).
Слайд 4Современные методы совершенствования биообъектов
мутагенез и селекция;
клеточная инженерия;
генетическая инженерия
Слайд 6Совершенствование биообъектов методами мутагенеза и селекции
Мутация — изменение структуры ДНК,
приводящее (в итоге) к изменению фенотипа биообъекта.
Меняется биосинтетическая способность
биообъекта: изменяется либо набор его ферментов, либо активность некоторых из них.
Слайд 8Классификация мутаций
Спонтанный мутагенез является источником изменчивости организмов в процессе эволюции.
Пример эффективности индуцированного мутагенеза в БТ - создание современных суперпродуцентов
пенициллина. 
Слайд 9Совершенствование БО путем преднамеренного искусственного мутагенеза и последующей селекции
I стадия.
Осуществляется обработка биообъекта мутагенами (собственно мутагенез);
II стадия. Отбор и оценка
полезных мутаций (селекция)
Слайд 10По выраженности признака, возникающего в результате мутации, клетки БО в
популяции составляют
вариационный ряд
Большинство клеток имеют среднюю выраженность признака.
Отклонения от
среднего значения встречаются в популяции
тем реже, чем больше величина отклонения от среднего значенияИндуцированные мутации - разброс мутантов по выраженности признаков больше.
Спонтанные мутации встречаются редко, разброс по степени выраженности признаков невелик.
Слайд 11Классификация мутаций
В зависимости от размеров мутируемых сегментов генома:
Геномные
- аллополиплоидизация
- аутополиплоидизация
Хромосомные (делеции, дупликации, инверсии, транслокации участков хромосом)
- анеуплоидия (измен.
числа отдельных хромосом)- хромосомные аберрации (крупные измен. структуры отдельных хромосом )
Генные (изменение первичной структуры ДНК):
делеции, дупликации, инверсии, транслокации участков генов
точковые мутации (изменение 1 нуклеотида)
- транзиции
- трансверсии
Слайд 12Геномные мутации
Изменение числа хромосом.
Полиплоидия - увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному
набору. Появляется в рез. нарушения хода митоза и мейоза. Полиплоиды
часто встречаются среди растений. ↑ жизнеспособность и позволяет сохраняться в борьбе за существование.Типы полиплоидов:
Автополиплоидия – формы, возникающие в рез. умножения числа хромосом собственного генома, кратное 2n. Возникают при:
выпадении цитокинеза, завершающего процесс митоза;
при отсутствии редукционного деления во время мейоза,
при разрушении веретена деления при делении клеток.
Сопровождается увеличением размеров организма, но понижением его фертильности.
2. Аллополиплоидия – формы, возникающие в результате умножения числа хромосом двух разных геномов. Возникают при гибридизации целых неродственных геномов
Слайд 16Генные мутации – замена азотистых оснований в нуклеотидах
В этом случае
одна комплементарная нуклеотидная пара молекулы ДНК заменяется в ряду циклов
репликации на другую (≈ 20 % всех генных мутаций). Например, в результате дезаминирования (при воздействии мутагена) цитозина образуется урацил:В ДНК образ. нуклеотидная пара Г-У вместо Г-Ц. Если ошибка не будет репарирована ферм. ДНК-гликолазой, при очередной репликации цепи ДНК разойдутся, против Г будет установлен Ц, а на др. цепи против У встанет А. В результате одна из дочерних молекул ДНК будет содержать аномальную пару У-А. При ее последующей репликации в одной из молекул напротив А встанет Т. В гене произойдет замена пары Г-Ц на А-Т
Слайд 17Генные мутации – инверсия в пределах гена
Происх. вследствие поворота участка
ДНК на 180⁰, например, при образовании петли в ДНК. В
петле репликация идет в обратном направлении. Далее этот участок сшивается с остальной нитью ДНК, но оказывается перевернутым наоборот.Если инверсия происходит в структурном гене, то при синтезе пептида часть его аминокислот будет иметь обратную последовательность, что вызовет изменение свойств белка.
Слайд 18Генные мутации – сдвиг рамки считывания
Происходит изменение количества нуклеотидных пар
в составе гена. Это может быть как выпадение, так и
вставка одной или нескольких нуклеотидных пар в ДНК. Если происходит делеция или вставка числа нуклеотидов не кратного трем, то рамка считывания сдвигается и трансляция генетического кода обессмысливается.Если кол-во вставленных или выпавших нуклеотидов кратно трем, то сдвига рамки считывания не происходит, но при трансляции таких генов в пептидную цепь будут включены лишние или утрачены значащие аминокислоты
Генных мутаций по типу сдвига рамки считывания больше всего. Наиболее часто возникают в повторяющихся нуклеотидных последовательностях.
Вставка или выпадение нуклеотидных пар может произойти вследствие воздействия определенных химических веществ, которые деформируют двойную спираль ДНК.
Рентгеновское облучение может приводить к выпадению, т. е. делеции, участка с большим количеством пар нуклеотидов.
Слайд 19Генетический код (по мРНК) Ниренберг М. И С.Очоа в 1966
г.
Словарь для перевода генетической информации с языка нуклеотидов на язык
аминокислот - биологический код Триплеты нуклеотидов (кодоны) mRNA кодируют каждый одну аминокислоту
Слайд 22ЗАДАЧА 1
Как изменится структура белка, если в участке гена
3´ - АЦАТТТАААГТЦ
- 5´ – смысловая нитьв результате точковой мутации девятый слева нуклеотид был заменен на гуанин?
Слайд 23ОТВЕТ 1
3׳- АЦА ТТТ ААА ГТЦ -3׳
– иРНК: 5'-
УГУ ААА УУУ ЦАГ-3‘Пептид: цис-лиз-фен-глн
участок ДНК после замены нуклеотида
3׳- АЦА ТТТ ААГ ГТЦ -3
иРНК: 5'- УГУ ААА УУЦ ЦАГ-3‘
пептид: цис-лиз-фен-глн
Синонимическая
замена
Слайд 24ЗАДАЧА 2
Как изменится структура белка, если из участка гена
3´- АЦАТТТАААГТЦ -
5´ (смысловая нить)в результате точковой мутации были делетированы второй и десятый слева нуклеотиды?
Слайд 25ОТВЕТ 2
3׳- АЦА ТТТ ААА ГТЦ -5׳
– иРНК: 5'-
УГУ ААА УУУ ЦАГ-3‘Пептид: цис-лиз-фен-глн
участок ДНК после делеции нуклеотидов
3'-ААТ ТТА ААТ ц-5'
иРНК: 5'- УУА ААУ УУА Г -3'
пептид: лей – асн – лей
Миссенс-мутация
Слайд 26ЗАДАЧА 3
Как изменится структура белка, если в участке гена
3´ - АЦАТТТАААГТЦ
- 5´ смысловая нитьв результате точковой мутации третий слева нуклеотид был заменен на тимин?
Слайд 27ОТВЕТ 3
3׳- АЦА ТТТ ААА ГТЦ -3׳
– иРНК: 5'-
УГУ ААА УУУ ЦАГ-3‘Пептид: цис-лиз-фен-глн
участок ДНК после замены нуклеотида
3׳- АЦТ ТТТ ААА ГТЦ -3
иРНК: 5'- УГА ААА УУУ ЦАГ-3‘
пептид: стоп -лиз-фен-глн
Нонсенс мутация
Слайд 30Не всякая мутация сопровождается генетическими последствиями:
Синонимические замены
Реверсии (обратные мутации)
Супрессорные мутации
В процессе совершенствования биообъекта путем индуцированного мутагенеза их стараются избегать
или ликвидировать при возникновении 
Слайд 31Классификация мутаций
Супрессорные и обратные мутации приводят к появлению ревертантов.
Не выгодны для
биотехнологии
Реверсивная мутация, обратная мутация (reverse mutation, back mutation) — мутация,
восстанавливающая дикий тип гена, поврежденного другой мутацией.Супре́ссорная мута́ция — мутация, восстанавливающая дикий фенотип (изменённый предшествующей мутацией) без восстановления исходного генотипа.
Возврат к исходному фенотипу происх. Вследствие мутации в другой части того же самого гена или даже другого гена. Механизмы супрессии разнообразны.
Этим супрессорные мутации отличаются от обратных мутаций, которые точно восстанавливают исходный генотип.
Слайд 34Совершенствование биообъектов методами преднамеренного мутагенеза и селекции
Для справки: интеркаляция -
встраивание плоских ароматических колец между стопками пар азотистых оснований ДНК (обратимое
включение м-лы или группы между другими молекулами или группами)Повреждения ДНК не должны приводить к гибели БО
I стадия – обработка БО мутагенами
Биологические – вирусы; транспозоны (переносят уч-ки ДНК в хромосомах)
Слайд 39Nitrogen mustard - азотная горчица — термин, принятый в США для
обозначения ряда веществ, близких по строению к горчичному газу —
иприту
Слайд 41Пара оснований А = Т стабилизируется двумя водородными связями;
Пара C
≡ G – тремя, является более прочной.
Нуклеотиды способны образовывать пары
как угодно. Но в структуре ДНК они соединяются только так, и никак иначе. Причина заключается в том, что угол между «хвостиками», которые идут к сахарам, совпадает только в этих парах, и, кроме того, совпадают их размеры. Никакая другая пара не образует такой пространственной конфигурации. А поскольку они совпадают, то их через сахаро-фосфатный остов можно связать друг с другом
Слайд 45Азотистая кислота как мутаген
Азотистая кислота индуцирует транзиции в обоих направлениях,
поэтому вызываемые ею мутации способны ревертировать при повторной обработке этим
же мутагеном.Помимо замен оснований, азотистая кислота индуцирует делеции, что обусловлено ее способностью к поперечному сшиванию цепей ДНК.
У эукариот вызывает сшивки ДНК с гистонами.
Слайд 61Какие мутации, увеличивают образование целевого продукта:
дупликации (удвоение) или амплификации
(умножение) структурных генов, включенных в систему синтеза целевого продукта
нарушающие
системы ретроингибирования; измененяющие (интенсифицирующие) системы транспорта предшественников целевого продукта в клетку;
повышающие резистентность продуцента к образуемому им же веществу. Необходимо для получения суперпрдуцентов антибиотиков
Слайд 64Проблемы суперпродуцентов
Высокопродуктивные штаммы продуцентов крайне нестабильны и менее жизнеспособны в
сравнении с дикими по причине многочисленных искусственных изменений в геноме.
Мутантные
штаммы могут ревертировать. Для предотвращения реверсии клетки суперпродуцентов иммобилизируют – связывают с нерастворимыми носителями и используют в технологическом процессе, не прибегая в течение длительного времени (от нескольких недель до нескольких месяцев) к пересевам
Слайд 66Совершенствование биообъектов методами клеточной инженерии
Клеточная инженерия — «насильственный» обмен участками
хромосом или целыми хромосомами (у эукариот) между клетками с отличающимися
геномами. Осуществляется в клетке (in vivo)Конструирование клетоконового типа. Включает объе-динение двух целых клеток, принадлежащих различным видам (и даже относящихся к разным царствам:орас-тениям и животным), с образованием новыхоклеток, несущих генетический материал исходных клеток. Предполагаетореконструкцию жизнеспособной клетки из от-дельных фрагментов разных клеток.
Слайд 67Лигр —гибрид льва и тигра
Волкособ
Томофель
Возможно получение межвидовых и межродовых
гибридных культур
микроорганизмов,
а также гибридных клеток
между отдаленными в эволюционном отношении
многоклеточными организмами.
Слайд 68Гибридные антибиотики
Макролидный агликон эритромицина связан с углеводной частью антрациклина;
Антрациклиновый агликон
связан с сахарами эритромицина.
Продуценты их получены с помощью клеточной инженерии
Слайд 70Клеточную стенку можно разрушить механически или с помощью ферментов. Ферментативный
способ менее травматичен. Для разрушения клеточных оболочек используют специальные ферменты,
лизирующие структурный материал оболочек:у прокариотов гидролазы пептидогликана - лизоцим куриного яйца – расщепляет полисахаридные цепи пептидогликана;
у плесневых и дрожжевых грибков - хитиназа, глюканаза, маннопротеиназа;
у растительных клеток пектиназы и целлюлазы или сложные смеси ферментов;
1 стадия
Слайд 71Схема строения пептидогликана бактерий
(муреина)
Структура пептидогликана:
остов из N–ацетилмурамовой кислоты (MypNAц)
и N–ацетилглюкозамина (ГлюNAц); боковые пептиды, состоящие из L–аланина (L–Ала), D–глутамата
(D–Глу), L–лизина (L–Лиз) и D–аланина (D–Ала); пептидные (Гли5) поперечные мостики.Клеточные стенки бактерий состоят из пептидогликана (муреина)
Слайд 73Клеточная стенка грамотрицательных бактерий покрыта слоем липидов. Для реорганизации структуры
используют лизоцим в сочетании с ЭДТА, растворяющей липополисахариды наружной мембраны
клеточной стенки
Слайд 76Клеточные стенки высших растений
Отличаются у разных видов.
Основные компоненты: целлюлоза,
пектиновые вещества
Для реорганизации применяют ферменты:
целлюлазу, пектиназу
Слайд 77В результате реорганизации клеточной стенки образуются протопласты.
Протопласт ( др.-греч. πρῶτος — «первый» + πλαστός —
образованный, вылепленный и др.) – содержимое клетки, оставшееся после разрушения внешней
клеточной стенки, но с сохранившейся клеточной плазматической мембраной (клетка, лишенная клеточной стенки).Протопласт включает:
цитоплазму
ядро
все органеллы
клеточную плазматическую мембрану
То есть протоплазму и мембрану.
«Голая» клетка потенциально способна образовывать новую оболочку, способна делиться.
Отсутствие клеточной стенки облегчает реконструирование генома при слиянии клеток
Слайд 78Для предотвращения лизиса образующихся протопластов клеточную стенку удаляют ферментативной обработкой
в гипертонической среде (20 % раствор сахарозы, маннита, 10 %
раствор натрия хлорида и т.д.)После разрушения клеточных стенок суспензию протопластов отделяют от остатков клеток и тканей фильтрованием, ферменты отделяют центрифугированием с последующим промыванием в культуральной среде. Очищенные протопласты ресуспендируют в ПС.
Протопласты клеток листа петунии, полученные обработкой клеток целлюлазами и пектиназами
Слайд 80Образование диплоидов, ломка и рекомбинация хромосом
Гетерокарионы содержат два ядра (у
прокариот - две кольцевых молекулы ДНК) разных клеток в одной
цитоплазме. В них происходит «ломка» (причины до конца неясны) и воссоединение хромосомных нитей, при котором в одну хромосому может включиться фрагмент другой – происходит природная рекомбинация хромосом.Свою целостность протопласты сохраняют в гипертонической среде
3 стадия
Схема получения гибридных клонов “человек-мышь”
Слайд 82Рекомбинация может быть:
Гомологичная
– основана на спаривании комплементарных цепей ДНК.
Требуется общая (по все длине молекулы) гомология между рекомбинирующими участками
Сайт-специфическая
– происходит между последовательностями ДНК в пределах очень коротких участков гомологии, обычно 15 – 30 п.н.
Незаконная
– рекомбинация происходит без гомологии между молекулами ДНК (причины разнообразны, например посредством транспозонов и ретротранспозонов)
Слайд 83После промывания протопласты помещают в питательную среду.
При этом у
определенной части протопластов наблюдается регенерация клеточной стенки, в результате образуются
клетки, способные к размножению.После митоза из двухъядерного гетерокариона образуются две одноядерные клетки, каждая из которых представляет собой синкарион – гибридную клетку, содержащую хромосомы обеих исходных клеток (образуются в результате объединения двух геномов) и гибридные хромосомы
Культуры таких клеток обладают новыми свойствами
4 стадия
Образование клеток с рекомбинантными хромосомами
Слайд 84В наст. время слиянием протопластов получены гибриды некоторых лекарственных растений:
дурмана индейского и белладонны,
гибрид двух видов дурмана, сод. на
25% больше тропановых алкалоидов, чем родительские растения;и др. биообъекты
Гомокарионы также представляют интерес, т.к. гены, кодирующие целевой продукт, могут оказаться в одном гаплоиде в удвоенном состоянии (от двух одинаковых родительских протопластов), что резко увеличит биосинтетический потенциал культуры применительно к целевому продукту.
