Методы совершенствования биообъектов Выполнила: Алиярова Н. Группа:БТ-13-22 Приняла:Нугуманова Н.И. - презентация

1 Методы совершенствования биообъектов Выполнила: Алиярова Н. Группа:БТ Приняла:Нугуманова Н.И.

2

3 Современный биообъект, используемый в бдт промышленности это суперпродуцент, отличающийся от исходного природного штамма по нескольким показателям. высокий выход целевого продукта способность расти на относительно дешевых питательных средах благоприятные реологические свойства биомассы, обеспечивающие относительно несложное выделение продукта устойчивость к фагам благоприятные экологические показатели процесса (низкое спорообразование, запах и т.д.) Современный биообъект, используемый в бдт промышленности это суперпродуцент, отличающийся от исходного природного штамма по нескольким показателям. высокий выход целевого продукта способность расти на относительно дешевых питательных средах благоприятные реологические свойства биомассы, обеспечивающие относительно несложное выделение продукта устойчивость к фагам благоприятные экологические показатели процесса (низкое спорообразование, запах и т.д.)

4 Методы совершенствования биообъектов Мутации Изменение биообъекта, благоприятное для его использования в производстве, должно передаваться по наследству и, соответственно, вызываться мутацией.

5 На биохимическом уровне мутация изменение первичной структуры ДНК в конкретном ее участке, что, в конечном счете, приводит к изменению фенотипа биообъекта.

6 Совершенствование биообъектов путем предварительного мутагенеза и последующей селекции оказалось гораздо более действенным. Мутагенез осуществляется при обработке биообъекта физическими или химическими мутагенами.

7 В первом случае, как правило, это ультрафиолетовые, гамма-, рентгеновские лучи; во втором нитрозометилмочевина, нитрозогуанидин, акридиновые красители, некоторые природные вещества (например, из ДНК-тропных антибиотиков вследствие их токсичности не применяемых в клинике инфекционных заболеваний). В первом случае, как правило, это ультрафиолетовые, гамма-, рентгеновские лучи; во втором нитрозометилмочевина, нитрозогуанидин, акридиновые красители, некоторые природные вещества (например, из ДНК-тропных антибиотиков вследствие их токсичности не применяемых в клинике инфекционных заболеваний).

8 Механизма активности как физических, так и химических мутагенов связан с их непосредственным действием на ДНК (прежде всего на азотистые основания ДНК, что выражается в сшивках, димеризации, алкилировании последних, интеркаляции между ними). Повреждения не приводят к летальному исходу. Последующей задачей является отбор и оценка именно нужных мутаций.

9 Потенциальные возможности мутагенеза (с последующей селекцией) обусловлены зависимостью биосинтеза целевого продукта от многих метаболических процессов в организме продуцента. Весьма эффективный путь увеличения образования целевого продукта нарушение системы ретроингибирования.

10 Повысить активность продуцента можно также, изменив (за счет мутаций) систему транспорта предшественников целевого продукта в клетку. Целевой продукт при резком увеличении его образования отрицательно влияет на жизнеспособность собственного продуцента (так называемый суицидный эффект). Повышение резистентности продуцента к образуемому им же веществу часто необходимо для получения, например, суперпродуцентов антибиотиков. Одним из самых блестящих примеров эффективности мутагенеза с последующей селекцией по признаку увеличения образования целевого продукта является история создания современных суперпродуцентов пенициллина. Работа с исходными биообъектами штаммами (штамм клоновая культура, однородность которой по определенным признакам поддерживается отбором) гриба Penicillium chrysogenum, выделенными из природных источников.

11

12 Совершенствование биообъектов методами клеточной инженерии Клеточная инженерия «насильственный» обмен участками хромосом у прокариот или участками и даже целыми хромосомами у эукариот. В результате создаются неприродные биообъекты, среди которых могут быть отобраны продуценты новых веществ или организмы с ценными в практическом отношении свойствами.

13 Перспективы клеточной инженерии

14 Первый этап связан с удалением у микроорганизмов клеточной стенки. Следующий этап объединении суспензий двух образцов протопластов Удалить клеточную стенку и в тоже время сохранить целостность мембраны протопласта можно, лишь выровняв осмотическое давление внутри клетки и в среде. Пептидогликан клеточной стенки может быть расщеплен с помощью ферментов (гидролаз пептидогликана), из которых самым известным является лизоцим Частота слияния резко повышается при добавлении к протопластам полиэтиленгликоля, обладающего свойствами детергента.

15 С помощью клеточной инженерии были получены продуценты таких антибиотиков, у которых макролидный агликон эритромицина был связан с углеводной частью, соответствующей антрациклинам, и наоборот, антрациклиновый агликон с сахарами,свойственными эритромицину.

16 Создание биообъектов методами генетической инженерии Генетическая инженерия гораздо конкретнее и точнее клеточной по характеристике используемых объектов и оперирует в основном с разными по форме и размерам фрагментами клетки. Генетическая инженерия - соединение фрагментов ДНК природного и синтетического происхождения или их комбинацию с последующим введением полученных рекомбинантных структур в живую клетку для того, чтобы введенный фрагмент ДНК после включения его в хромосому либо реплицировался, либо автономно экспрессировался.

17 Основные этапы генетической инженерии Получение ДНК (химический синтез, из мРНК, обработка ДНК рестриктазой) Линеаризация вектора для клонирования той же рестриктазой Трансформация сшитыми молекулами вектора клеток-хозяев Амплификация рекомбинантной ДНК в трансформированных Смешивание ДНК и разрезанного вектора Получение белкового продукта