close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Biology_19 - Національний фармацевтичний університет

код для вставкиСкачать
Національний фармацевтичний університет
Кафедра біології, фізіології та анатомії людини
Методи генної інженерії
та біотехнології
Найсучасніші біологічні, медичні та фармацевтичні
дослідження базуються на використанні ДНКтехнологій
Інтенсивне впровадження цих технологій
в практику відбувається приблизно
протягом останніх 30 років
Джеймс Д. Уотсон відомий завдяки
відкриттю структури ДНК, за яке він у
1962 р. разом з Френсисом Криком та
Морисом Вілкінсом одержав
Нобелевську Премію в області
фізіології і медицини
Джеймс Уотсон
1928
Автори запропонували форму
молекули ДНК у вигляді подвійної
спіралі, кожний шаг якої складається
із пари комплементарних нуклеотидів,
що вміщують азот; ланцюжки ДНК
включають ще молекулами фосфату і
сахару дезоксірибози
Френсис Крик відомий завдяки
відкриттю структури ДНК, за яке
він у 1962 р. разом з Джеймсом
Уотсоном та Морисом Вілкінсом
одержав Нобелевську Премію в
області фізіології і медицини
Френсис Крик
1916
Модель подвійної спіралі ДНК
На початку 1970 років лабораторія Герберта Бойера з
Каліфорнійського університету у місті Сан-Франциско
виділила фермент, здатний розрізати ДНК в
специфічних положеннях (рестриктазу). В цей же час
лабораторія Стенли Коена в Стенфорді розробила
метод для встроювання невеличкої циклічної частини
ДНК, що була названа “плазміда”, в бактерію, яка
запрацювала як діюча ксерокопіювальна машина,
відтворюючи гени кожного разу, коли мікроб ділився.
Доповіді про ці результати були зроблені у 1972 р. на
конференції на Гаваях, і результатом цього стала
спільна робота по об’єднанню методів у єдину
технологію. Через декілька місяців об’єднана
лабораторія мала технологію “клонування” генів, яка
стала серцем засобів розшифровки структури ДНК,
генетичної інженерії та біотехнології
The Birth of Biotech
Herbert Boyer and
Stanley Cohen
started a revolution
Герберт Бойєр
1936
Стенли Коен
1935
Герберт Бойєр
1936
2001 г., Сан-Франциско,
25-а річниця фірми Genentech
Роберт Свенсон
1922
В 1980 р. Г. Бойєр і Р. Коен одержали перший
патент. Патенти принесли більше ніж 250 млн.
доларів роялті своїм власникам, перш ніж
закінчився строк їх дії у 1997 р.
Nutropin® [соматотропін (rДНК походження)] для ін’єкцій]
вироблений Genentech з використанням технології
рекомбінантної ДНК і має ту ж саму послідовність
амінокислот як і гормон росту людини, який був
вироблений природньо в тканинах людини.
Рекомбінантний гормон росту було клоновано вченими
Genentech в 1979 р.
Беррі Морган –
керівник проекту
фірми Genentech
“Рекомбінантний
гормон росту
людини”, 1992 р.
Найпоширеніші галузі використання ДНК-технологій
1. Генетична інженерія.
2. Криміналістика.
3. Антропологія та історія.
1. Генетична інженерія - використання методів, заснованих на
рекомбінантній ДНК.
Рекомбінантна ДНК - штучно створена людиною послідовність
ДНК, частини якої можуть бути синтезовані хімічними шляхом за
допомогою ПЛР (полімеразної ланцюгової реакції) або клоновані із
ДНК різних організмів.
Полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) – це експериментальний
метод молекулярної біології, який дозволяє отримувати значне
збільшення малих концентрацій певних фрагментів нуклеїнової
кислоти (ДНК) у біологічному матеріалі.
•
Методика ПЛР відкрита в 1983 р.
•
Метод заснований на багаторазовому копіюванні маленьких ділянок
ДНК.
•
ПЛР включає ампліфікацію, або копіювання, невеликої ділянки ДНК,
у результаті чого така ділянка стає представленою у більших кількостях,
необхідних для аналізу.
•
Для виконання ПЛР використається спеціальний прилад, у якому
повторюються цикли нагрівання й охолодження.
•
Подвійна нитка ДНК спочатку розігрівається й розділяється на окремі
одиночні нитки, до яких прикріплюються «праймери» - ділянки ДНК
певної структури для ініціації процесу копіювання ДНК.
•
Відбувається приблизно 30 циклів до моменту, коли кількості ДНК
стає достатньою для подальшої роботи з ним за допомогою
електрофорезу.
Рекомбінантні ДНК можуть
бути трансформовані у
клітини живих організмів у
складі плазмід або вірусних
векторів. Генетично
модифіковані тварини й
рослини зазвичай містять
рекомбінантні гени,
вбудовані в їх хромосоми.
Плазміди – це кільцеві або
лінійні молекули ДНК, які
розташовані в клітинах поза
хромосомами.
Вектори – це віруси, які
використовуються в
генетичній інженерії для
передачі генетичної
інформації.
КЛОНУВАННЯ РЕКОМБІНАНТНОЇ ДНК
Генетично модифікований організм (ГМО) – це живой организм,
генотип якого був штучно змінено за допомогою методів генної інженерії.
•ГМ бактерії і дріжджі використовуються для виробництва
рекомбінантних білків.
•ГМ тварини - в медичних дослідженнях.
•ГМ рослини з поліпшеними харчовими якостями — у сільському
господарстві.
GloFish – перша ГМ
домашня тварина, створена
в 2003 році.
ГМ роза блакитного
кольору, створена в
2009 році.
Продукти харчування, які часто виявляються ГМО:
•Соєві боби, соєве молоко, соєвий соус.
•Кукурудза й продукти її переробки: заморожена й консервована, попкорн,
кукурудзяні чіпси й пластівці.
•Рапс.
•Рис і продукти його переробки.
•Картопля й продукти з нього: чіпси, крохмаль.
•Томати, а також: томатні пасти, пюре, соус, кетчуп, сік.
•Супи й каші швидкого готування.
•Консерви м’ясорослинні, риборослинні.
•Кондитерські вироби, шоколад.
•Борошняні кондитерські вироби: печива, галети, пряники, вафлі, крекери,
торти, тістечка й кекси.
•Кабачки, баклажани, капуста, морква, огірки, цибуля, горох, перець.
•Цукровий буряк.
•Ковбаси й ковбасні вироби.
•М'ясні напівфабрикати.
•Маслини, оливки.
•Яблука, груші, айва, вишні, абрикоси, черешні, персики, нектарини, сливи, дині.
•Продукти дитячого харчування: суміші для вигодовування, каші, пюре, консерви.
2. Криміналістика
Біологічні матеріали з місця злочину, які використовуються для
ДНК-аналізу в криміналістиці:
•Кров
Фінгепринтінг, або визначення ДНК•Сперма
профілю – це процес ідентифікації
•Шкіра
людини за допомогою ДНК.
•Слина
Впроваджено в 1984 році англійський
•Волосся
генетиком Алеком Джефрісом.
З 2009 року в Росії фінгепринтінг є
обов’язковою процедурою для певних
осіб – в’язнів тюрем, в тому числі, і
колишніх, тощо.
Доведені за допомогою
ДНК-аналізу факти:
Встановлення ДНК тварин у виробах,
які виконані з нелегальних
матеріалів, наприклад, з афродизаїки
з рогів носорогів
•
Фінгепринтінг базується на аналізі ділянок не всього геному людини, а лише
певних ділянок з варіабельним числом тандемних повторів.
•
Тандемні повтори – це нуклеотидні повтори ділянок ДНК у кількості 20-50 на
повтор.
•
Розходження в числі таких повторів від 50 до декількох сотень. Таким чином,
подібний район може варіювати від 1000 до 10000 пар нуклеотидних основ і більше.
•
Число повторів і довжина ділянки з варіабельним числом тандемних повторів є
властивістю організму, механізм успадкування якого відповідає основним положенням
Менделя.
•
У генетичному сенсі ділянка з варіабельним числом тандемних повторів - це
локус із певною кількістю алелей, кожний з яких характеризується певною довжиною.
•
Локус, який містить багато алелей, кожний з яких має досить високу частоту, є
генетично поліморфним.
•
У високополіморфному локусі з варіабельним числом тандемних повторів більше
95% популяції буде мати алелі різної довжини й у такий спосіб бути гетерозиготами по
цьому локусі.
•
Імовірність того, що дві не зв'язаних спорідненням людини будуть мати ту ж
саму комбінацію алелей у певному локусі з варіабельним числом тандемних повторів,
часто набагато менше 1%.
•
Пізніше була відкрита велика кількість ділянок з варіабельним числом тандемних
повторів, що складаються всього з 2-4 пар основ, що повторюються 5-15 разів. Ці
ділянки називаються короткі тандемні повтори.
3. Антропологія та історія
Базується на порівнянні мутантних форм алелей у представників
різних популяцій (для визначення походження народів) та між
окремими людьми (для визначення родинних стосунків та
батьківства)
Доведені за допомогою
ДНК-аналізу факти:
1. Ідентифіковано останки родини останнього російського
царя Микола Романова.
2. Встановлено факт народження дитини рабинею від
третього президента США.
3. Ідентифіковані жертви війн в Персидській затоці,
Югославії тощо.
БІОТЕХНОЛОГІЯ
це
використання наукових та інженерних
принципів для виробництва
матеріалів
за
допомогою
біологічних об'єктів із метою
надання людству сервісу або
товарів.
Основа
біотехнології
генетична інженерія.
–
За
біологічні об'єкти визнано
рослини, тварини, бактерії, гриби,
рослинні
та
тваринні
клітини,
частини вище згаданого, наприклад
ферменти
Джерелом біотехнологічного
продукту
має бути біологічний об'єкт
Продукти біотехнології розповсюджені скрізь і включають:
Продукти, тобто молочні продукти, спирти та їх похідні, пекарські
дріжджі, сою, гриби, протеїн одноклітинних організмів, БАДи
(глутамат натрію, барвники, інше)
Лікарські засоби,
вакцини, стероїди
тобто
антибіотики,
діагностичні
речовини,
Хімікати, тобто тонкі хімічні реактиви (ферменти, полімери),
сировину для хіміко-біологічного виробництва (етанол, ацетон,
бутанол, органічні кислоти)
Сільгосппродукти,
тобто
корма
для
тварин,
продукти
силосування та компостування, мікробні біоциди, азот-фіксуючи
інокулянти, рослинні клітини та культури тканин
Обслуговуючу індустрію, тобто очищення води, знешкодження
технічних викидів, біологічну очистку, аналітичні інструменти
(біочіп);
Енергетичні джерела, тобто етанол (газохол), метан (біогаз).
ЛП, які отримують біотехнологічним шляхом
Застосування
1) Артеріальний натрійуретичний фактор
Розширює кровоносні судини, сприяє діурезу
2) Епідермальний фактор росту
Прискорює загоєння ран й опіків, лікує виразки
шлунка
3) Еритропоєтін
Стимулює еритропоез (утворення еритроцитів)
4) Фактор VІІІ
Сприяє формуванню кров'яного згустку у хворих з
гемофілією
5) Гормони репродуктивного
(фолікул-стимулюючий
лютеїнизуючий
гормон,
гонадотропін)
призначення Сприяють створенню гормонального фону для
гормон, настання вагітності
хоріонічний
6) Гормон росту людини
Сприяє росту м'язів і костей у гіпофізарних карликів
7) Інсулін
Сприяє засвоєнню глюкози клітинами при лікуванні
діабету
8) Інтерферон
Руйнує деякі ракові клітини й деякі віруси
9) Легеневий сурфактант
Дозволяє розкритися альвеолам у немовлят з
респіраторним дистресовим синдромом
10) Інгібітор реніну
Знижує кров'яний тиск
11) Соматостатин
Зменшує ріст м'язів і костей у гіпофізарних гігантів
12) Супероксид дисмутаза
Запобігає подальшому ушкодженню серцевого м'яза
після серцевого нападу
13) Тканинний активатор плазміногену
Розчиняє кров'яні згустки (тромби) після серцевого
нападу й закупорки артерій
Документ
Категория
Презентации по химии
Просмотров
10
Размер файла
8 588 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа