ТОПТ. Б ИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ Б ИОТЕХНОЛОГИИ. Биотехнология – это отрасль науки, сочетающая в себе черты как биологии, так и техники. Биотехнология изучает. - презентация

1 ТОПТ. Б ИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ Б ИОТЕХНОЛОГИИ

2 Биотехнология – это отрасль науки, сочетающая в себе черты как биологии, так и техники. Биотехнология изучает пути изменения окружающей среды в связи с потребностями человека. Цель - интенсификация производства и получения новых видов продуктов. Как отрасль промышленности биотехнология включает в себя промышленную микробиологию, техническую биохимию, генную инженерию и клеточную инженерию.

3 Междисциплинарная природа биотехнологии

4 ОтрасльПримеры Сельское хозяйство Получение новых штаммов, новые методы селекции растений и животных (включая клонирование) Производство химических веществ Получение органических кислот, использование ферментов в составе моющих средств Энергетика Увеличение потребления биогаза, крупномасштабное производство этанола как жидкого топлива Контроль за состоянием окружающей среды Улучшение методов тестирования и мониторинга, прогнозирование превращений ксенобиотиков, благодаря более глубокому пониманию биохимии микроорганизмов, усовершенствованию методов переработки бытовых и промышленных отходов, защита атмосферы, охрана земель, очистка вод, использование возобновляемых источников энергии, переработка отходов растительности Некоторые направления, развивающиеся на основе биотехнологии, и продукты, получаемые с ее помощью

5 ОтрасльПримеры Пищевая промышленностьСоздание новых методов переработки и хранения пищевых продуктов, получение пищевых добавок, использование белка, синтезируемого одноклеточными организмами, и ферментов при переработке пищевого сырья МатериаловедениеВыщелачивание руд, дальнейшее изучение и конт­роль биоразложения МедицинаПрименение ферментов для усовершенствования диагностики, создание датчиков на основе ферментов, использование микроорганизмов и ферментов при производстве сложных лекарств

6 Б ИОТЕХНОЛОГИИ В ЭНЕРГЕТИКЕ

7 Биомасса представляет собой постоянно возобновляемый источник химической энергии: метан, этиловый спирт или водород. Производство сырья для химической промышленности Пища для людей 1. Пищевые продукты и напитки 1.1. Брожение Производство различных сортов пива, вина и сброженных.продуктов. Брожение – это процесс микробиологического синтеза. Исходным сырьем для процессов брожения являются углеводороды – крахмал, сахар, целлюлоза. Конечным продуктом могут служить спирты (спиртовое брожение), кислоты (брожение уксуснокислое, пропионовокислое, маслянокислое, молочнокислое, а также СО 2 и другие соединения)..

8 С ЕМА ПРОЦЕССОВ БРОЖЕНИЯ

9 С 6 Н С С 2 Н 5 ОН Сырье – отходы производства сахара, крахмал кукурузы или картофеля. Процесс осуществляется с использованием микроорганизмов, имеющих оптимум развития при 48–50 С, так что такая высокая температура снижает опасность заражения посторонней микрофлорой. Брожение продолжается 6–8 суток, в течение которых через определенные промежутки времени постоянно добавляют сахар.

10 Молекула аденозинтрифосфата

11 Генная инженерия Генная инженерия совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы. Генная инженерия является инструментом биотехнологии, используя исследования таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, цитология, генетика, микробиология, вирусология.

12 Состав ДНК и РНК пуриновые и пиримидиновые основания, углеводы (рибоза и дезоксирибоза), фосфорная кислота

13 Нуклеиновые основания Пиримидин Пурин A А: Аденин; G Г: Гуанин; C Ц: Цитозин; T Т: Тимин (5-метилурацил), не встречается в РНК, занимает место урацила в ДНК; U У: Урацил, не встречается в ДНК, занимает место тимина в РНК

14 Нуклеиновые основания Пиримидиновые Урацил Ura (2,4-диоксопиримидин) Тимин Thy (5-метил-2,4- диоксопиримидин, 5-метилурацил Цитозин Cyt (4-амино-2- оксопиримидин)

15 Нуклеиновые основания Пуриновые Аденин Ade (6-аминпурин) Гуанин Gua (2-амино-6-оксопурин )

16 Углеводы в составе ДНК и РНК R=OH -D-рибофураноза R=H 2-Дезокси- -D-рибофураноза

17 НУКЛЕОЗИДЫ Общая структура нуклеозида R=OH Рибонуклеозид R=H Дезоксирибонуклеозид Соединение пентозы и азотистого основания называется нуклеозидом.

18 НУКЛЕОЗИДЫ, ВХОДЯЩИЕ В СОСТАВ РНК (РИБОНУКЛЕОЗИДЫ)

19

20

21 НУКЛЕОЗИДЫ, ВХОДЯЩИЕ В СОСТАВ ДНК (ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕОЗИДЫ)

22

23 Нуклеотиды нуклеотид - вещество, состоящее из азотистого основания, сахара и остатка фосфорной кислоты

24

25 СТРУКТУРА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ Общее строение полинуклеотидной цепи

26 СТРУКТУРА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ Первичная структура участка цепи ДНК d(…AСGТ...)

27 СТРУКТУРА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ СБОРКА ПОЛИМЕРНОЙ ЦЕПИ ДНК из фрагментов фосфорной кислоты и дезоксирибозы

28 СТРУКТУРА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ ПРИСОЕДИНЕНИЕ К ПОЛИМЕРНОЙ ЦЕПИ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ГЕТЕРОЦИКЛОВ

29 Первичная структура нуклеиновых кислот

30 СТРУКТУРА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ Вторичная структура нуклеиновых кислот число пуриновых оснований в ДНК всегда равно числу пиримидиновых, количество аденина равно количеству тимина, а гуанина количеству цитозина. Такая закономерность получила название правило Чаргаффа. Какой-либо пурин в одной цепи всегда связан водородными связями с одним из пиримидинов в другой цепи. Аденин может спариваться лишь с тимином, а гуанин только с цитозином. При этом между аденином и тимином образуются две водородные связи, а между гуанином и цитозином три. Противоположные последовательности и соответствующие полинуклеотидные партнеры называются комплементарными.

31 Объемная модель молекулы ДНК

32 РАЗМЕЩЕНИЕ ДВУХ ПОЛИМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ ДНК и образование водородных связей между парами А – Т и Г – Ц. Свободные валентности на концах цепи (отмечены красным и синим цветом) указывают на полимерный характер молекул ДНК. Цепи располагаются, чтобы их направление было противоположным (см. расположение синих и красных свободных валентностей), именно в этом случае группы А, Т, Г и Ц оказываются оптимально ориентированными навстречу друг другу.

33 Вторичная структура нуклеиновых кислот

34 Упаковка молекулы ДНК в хромосоме В состав каждой из хромосом входит одна молекула ДНК, состоящая из двух связанных между собой нитей и имеющая вид двойной спирали толщиной 2 нм. По своей структуре ДНК напоминает закрученные ступеньки, и поэтому ее определяют как двойную закрученную спираль. Она состоит из двух очень тонких нитей, которые соединены перемычками. Структурными единицами этой спирали являются нуклеотиды. Каждый нуклеотид состоит из трех частей: сахара, остатка фосфорной кислоты и азотистого основания (аденина, тимина, цитозина или гуанина). Два основания, аденин - тимин и цитозин - гуанин, соединяясь между собой с помощью водородной связи, образуют ступеньки спиральной лестницы. Остатки фосфорной кислоты образуют перила лестницы, а молекулы сахара являются связующими звеньями одной цепи молекулы ДНК. Молекула ДНК состоит из отдельных фрагментов, называемых генами

35 Вторичная структура нуклеиновых кислот

36