1. Биотехнологияны гылым жэне ондіріс саласы ретінде сипаттаны. Даму тарихын ашыныз, биотехнологиянын багыттарын жазыныз. Биотехнология
Жасушаішілік өнімдерді алу әдістерін, сондай-ақ биообъектілердің жасуша қабырғасын бұзу әдістерін, мақсатты өнімдерді экстрактиялауды тізімдеңіз және ашыңыз
жүктеу/скачать 474.56 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Жасуша қабырғасын бұзу әдістері (дезинтеграция).
| 13. Жасушаішілік өнімдерді алу әдістерін, сондай-ақ биообъектілердің жасуша қабырғасын бұзу әдістерін, мақсатты өнімдерді экстрактиялауды тізімдеңіз және ашыңыз.
Егер өнім жасушалардың ішінде локализацияланса, олар бұзылады, жасуша фрагменттері жойылады және өнімдер тазартылған ортадан оқшауланады; бөлінетін өнім тікелей ортадан оқшауланады. Жасушалардың биомассасын немесе культуралық сұйықтықты бөлу үшін сепараторлар, тұндырғыш центрифугалар, сүзгі престері, вакуум-барабан сүзгілері, айналмалы-вакуумдық сүзгілер, тұндырғыштар қолданылады. Жабдықты таңдау өсіру масштабына, жасуша түріне, культура сұйықтығының қасиеттеріне байланысты. Үлкен көлемдегі қоректік ортадан жасушаларды оқшаулау үшін (өнеркәсіптік масштабта) сәйкес жартылай үздіксіз центрифугаларды қолдану арқылы жоғары жылдамдықты центрифугалау қолданылады. Бұл әдістің ыңғайсыздығы процесті тоқтату қажеттілігі, микроорганизмдердің қоршаған ортаға ағып кету ықтималдығы, қоршаған ортадан жасушаларды толығымен жою мүмкін еместігі. Қоректік ортадан жасушаларды бөліп алудың балама әдісі мембраналық фильтрация болып табылады. Бірақ бұл әдісте сүзгі бетіндегі жасушалардың жиналуымен сүзу процесі тез баяулайды. Сүзілген ортаның қысымын жоғарылату уақытша әсер етеді, өйткені жасушалар саңылауларды бітеп, аз өткізгіш қабат түзеді. Жасуша қабырғасын бұзу әдістері (дезинтеграция). Ол үшін әртүрлі химиялық, биологиялық, физикалық әдістер қолданылады. Барлық процедуралар бір мезгілде жасуша қабырғасын бұзу үшін жеткілікті қатты және ақуыздың денатурациясын болдырмау үшін жеткілікті жұмсақ болуы керек. Микроорганизмдердің жасуша қабырғалары әртүрлі полимерлерден тұрады, сондықтан оларды жоюдың әмбебап әдісі жоқ. Жасуша қабырғаларын бұзудың химиялық әдісі – сілтімен өңдеу. Егер ақуыз өнімі рН 10,5-тен 12,5-ке дейін бұзылмаса, бактериялық жасушалардың көп саны қиындықсыз лизиске ұшырауы мүмкін. Мысалы, адамның рекомбинантты өсу гормонын E. coli жасушаларынан рН 11-де натрий гидрокарбонатымен өңдеу арқылы бөліп алу өте оңай. Сілтілермен өңдеуден кейін өміршең жасушалар дерлік қалмайды, бұл рекомбинантты микроорганизмдердің ағып кету мәселесін автоматты түрде шешеді. Микроорганизмдердің жасушаларын жоюдың негізгі биохимиялық әдісі-ферменттердің көмегімен лизис. Сонымен, жұмыртқаның ақуыз лизоцимі грам-позитивті бактериялардың жасуша қабырғаларын оңай гидролиздейді. Грам теріс бактериялардың жасушаларын жою үшін лизоцим мен ЭДТА қолданылады. Ашытқылар мен зеңдердің жасушалық қабырғалары бір немесе бірнеше ферменттермен гидролизденеді: фосфоманназа, B-1,3 - және B-1,6-глюканаза, хитиназа. Ферменттік өңдеу жоғары спецификалық, ал лизис жұмсақ жағдайда жүреді. Жасушаларды физикалық әдістермен жоюға болады: механикалық емес (осмостық шок немесе тез бірнеше рет мұздату-еріту), механикалық (ультрадыбысты өңдеу, соққы, қысыммен гомогенизация). Механикалық жою өте тиімді, әсіресе жоғары жиілікті дыбыс толқындарын тудыратын ультрадыбыстық эмитенттермен. Ультрадыбыстық дезинтеграторлар транзисторлық ультрадыбыстық толқын генераторынан, пьезоэлектрлік немесе магнитострикциялық түрлендіргіштен, жұмыс камераларының жиынтығынан (ультрадыбыстық диспергаторға негізделген аппарат) тұрады. Егер жасушалар саны көп болса баллистикалық дезинтеграция қолданылады, ол концентрацияланған жасуша суспензиясы орналастырылған жоғары жылдамдықты шар диірмендерінде жүзеге асырылады. Экструзия әдістері (капиллярлық саңылаулар арқылы жасуша суспензиясын басу) сұйық немесе мұздатылған жасуша суспензияларын өңдеуге арналған. Дайын өнімді алу. Дайын өнімді алу биологиялық өнімдерді кептіру және консервациялаумен байланысты. Кептіру объектісі - тірі микроорганизмдер, жасушалар, ферменттер, гормондар және т.б биологиялық белсенді заттар. Биологиялық өнімдерде биологиялық белсенді компоненттен басқа органикалық қосылыстар мен судың айтарлықтай мөлшері бар. Биосинтез өнімдеріндегі су бос немесе байланысқан күйде болуы мүмкін; судың едәуір бөлігі субстратта физикалық-механикалық және адсорбциялық байланыстармен (ван-дер-Ваальс күштері) ұсталады. Физикалық-механикалық байланысқан су материалдың кеуектерінде және капиллярларында болады. Биологиялық өнімдерді кептіру үшін сублимациялық кептіру басым болатын биологиялық белсенділіктің жоғалуына әкелмейтін әдістер қолданылады. Бүріккіш кептіргіштерді пайдалану салыстырмалы түрде қатаң кептіру жағдайларына байланысты шектеулі. Суспензияларда кептіру кезінде термолабильді және бірқатар көрсеткіштер бойынша тұрақсыз биопрепараттар (құрамында қорғаныш ортасы жоқ) елеулі құрылымдық және морфологиялық өзгерістерге ұшырайды. Бұл өміршеңдіктің жоғалуымен және жасуша құрылымдарының бұзылуымен бірге жүруі мүмкін. Кептіру орталары (қорғаныс орталары) - криопротекторлар. Мұздатудың денатурациялық әсері қорғаныс агенттерінің инактивациясымен (қасиеттерінің өзгеруімен) тежеледі. Қорғаныс ортасы биологиялық өнімдерді мұздату, кептіру және кейіннен сақтау процесінде қайтымсыз өзгерістерден қорғайды. Қорғаныс орталары әдетте бірнеше компоненттерден тұрады. Сонымен, жасуша дақылдарын сақтау үшін глицерин мен DMSO крио-қорғаныс қасиеттері қолданылады, олар 5-10% концентрациясында қоректік ортаға қосылады. Минус 180-196 °C температурада консервіленген дақылдың өміршеңдігі шексіз сақталуы мүмкін. Дайын өнімді бөтелкеге құю, жабу, таңбалау, буып-түю жекелеген құрылғыларда (ұсақ тонналық өндіріс үшін) жүргізіледі; бұл ампулаларға арналған жинақы қондырғылар, инфузияға арналған контейнерлер; орау машиналары. 14. “Жасушалық инженерия” ұғымына анықтама беріңіз. Оның әдістерін микроорганизмдер мен өсімдік жасушаларын - жаңа БАЗ өндірушілерін құруда қолданыңыз. Өсімдік жасушаларына қатысты протопласттарды біріктіру әдісін сипаттаңыз. Жасушалық инженерия-жасуша өндірісін өзгерту, жасушалардың өсуі мен көбеюіне қойылатын талаптарды өзгерту, жасуша функцияларын қосу немесе жою және т.б. сияқты биологиялық инженерия мақсаттарына жету үшін тірі жасушалардағы генетикалық тізбектерді қосудың, жоюдың немесе өзгертудің мақсатты процесі. Жасушалық инженерия осы модификацияларға қол жеткізу үшін ДНҚ технологиясын, сондай-ақ онымен тығыз байланысты тіндік инженерия әдістерін жиі пайдаланады. Жасушалық инженерия түбегейлі жаңа объектіні — эукариоттық организмдердің жасушаларының немесе тіндерінің оқшауланған культурасын, сондай — ақ тотипотенттілікке-өсімдік жасушаларының бірегей қасиетін пайдалануға негізделген. Іргелі ғылымдар саласында тіндердегі жасушалардың өзара әрекеттесуі, жасушалардың дифференциациясы, морфогенез, жасушалардың тотипотенттілігін жүзеге асыру, рак клеткаларының пайда болу механизмдері және т. б. сияқты күрделі мәселелерді зерттеу мүмкін болды. Тіршілікке қажетті барлық заттары бар қоректік ортаға орналастырылған өсімдіктер мен жануарлардың жасушалары жасуша дақылдарын түзе отырып, бөлінуге қабілетті. Өсімдік жасушаларының да тотипотенттілік қасиеті бар, яғни белгілі бір жағдайларда олар толыққанды өсімдік құра алады. Сондықтан жасушаларды белгілі бір қоректік ортаға орналастыру арқылы пробиркаларда өсімдіктерді көбейтуге болады. Бұл әсіресе сирек кездесетін немесе бағалы өсімдіктерге қатысты. Жасуша дақылдарының көмегімен бағалы биологиялық белсенді заттарды алуға болады (женьшень жасуша дақылы). Гибридті жасушаларды алу және зерттеу теориялық биологияның көптеген мәселелерін шешуге мүмкіндік береді (жасуша дифференциациясының механизмдері, жасушалардың көбеюі және т.б.). Әр түрге жататын соматикалық жасушалардың протопластарын біріктіру нәтижесінде алынған жасушалар (картоп пен қызанақ, алма мен шие және т.б.) өсімдіктердің жаңа формаларын құруға негіз болады. Биотехнологияда моноклоналды антиденелерді алу үшін рак клеткалары бар лимфоциттердің гибридті гибридомалары қолданылады. Гибридомалар лимфоциттер сияқты антиденелер шығарады және рак клеткалары сияқты мәдениетте шексіз көбею қабілетіне ие. Соматикалық жасушалардың ядроларын жұмыртқаға көшіру әдісі жануардың генетикалық көшірмесін алуға мүмкіндік береді, яғни жануарларды клондауға мүмкіндік береді. Қазіргі уақытта клондалған бақалар алынды, сүтқоректілерді клондаудың алғашқы нәтижелері алынды. Ерте кезеңдерде эмбриондарды біріктіру әдісі химерикалық жануарларды жасауға мүмкіндік береді. Осылайша ақ және қара тышқандардың эмбриондарының бірігуі арқылы химерлі тышқандар және химерикалық жануар қой-ешкі алынды. 1955 жылы ф. Скуг пен С. Миллер фитогормондардың жаңа класын — цитокининдерді ашқаннан кейін, олардың фитогормондардың басқа класымен-ауксиндермен бірлескен әрекеті кезінде жасушалардың бөлінуін ынталандыру, каллус тінінің өсуін қолдау, бақыланатын жағдайларда морфогенезді индукциялау мүмкіндігі пайда болды. Оқшауланған тіндер мен жасушаларды өсіру технологияларын дамытудағы өте маңызды жетістік"күтуші"тінінің көмегімен бір жасушаны өсіру болды. Бұл әдіс Ресейде өсімдіктер физиологиясы институтында жасалды. Соңғы онжылдықтарда селекциялық жұмысты едәуір жеңілдететін жасушалық инженерия технологияларының қарқынды дамуы жалғасуда. Трансгенді өсімдіктерді алу әдістерін, оқшауланған тіндер мен шөптесін өсімдіктердің жасушаларын пайдалану технологияларын дамытуда үлкен жетістіктерге қол жеткізілді, сүректі (древесных) өсімдіктердің тіндерін өсіру басталды. Оқшауланған протопласт-бұл плазмалеммамен қоршалған өсімдік жасушасының мазмұны. Бұл түзілімде целлюлоза қабырғасы жоқ. Оқшауланған протопластар Биотехнологиядағы ең құнды объектілердің бірі болып табылады. Олар мембраналардың әртүрлі қасиеттерін, сондай-ақ заттардың плазмалемма арқылы тасымалдануын зерттеуге мүмкіндік береді. Жасуша қабырғасы әлі қалыптаспаған оқшауланған протопластар бір-бірімен біріктірілуі мүмкін. Протопласттардың бірігуі-парасексуалдық немесе соматикалық будандастыру деп аталатын будандастырудың ерекше әдісі. Жыныс жасушалары (гаметалар) біріктірілетін әдеттегіден айырмашылығы, микроорганизмдердің диплоидты жасушалары парасексуалды будандастыруда ата-ана ретінде қолданылады. Парасексуалды будандастыру әдісі мыналарға мүмкіндік береді: микроорганизмдердің генетикалық алыс түрлерін будандастыру; асимметриялық будандар алу; үш немесе одан да көп жасушалардың бірігуі; аналық жасуша генотиптерінің қосындысын білдіретін будандарды алу; мутацияларды гетерозиготалы күйге ауыстыру, бұл протопласттардың бірігуі кезінде өміршең формаларды алуға мүмкіндік береді; Біріктіру өздігінен жүреді (көбінесе жас жасушалардың протопластарында немесе суспензия дақылдарында) және индукцияланады. Протопласттардың бірігуін ынталандыру үшін физикалық және химиялық бірқатар әдістер ұсынылады. Протопласттарды біріктіру үшін екі негізгі тәсіл қолданылады: 1. Ортаның жоғары рН (9-11) және Са2+ кальций иондарының (100-300мМ) жоғарылауымен бірге полиэтиленгликольді (ПЭГ) қолдану. Полиэтиленгликоль агглютинацияны (бір-біріне жабысуды) қамтамасыз ететін біріктіру индукторы ретінде әрекет етеді. Протопластардағы теріс беттік зарядты бейтараптандыру үшін жоғары рН мәні және кальций иондарының жоғары концентрациясы қажет. Бір-біріне жабысатын жерлерде протопластардың плазмалық мембраналары бұзылып, олардың бірігуіне әкеледі. Бұл процеске сыртқы факторлардан басқа жасушалардың тініне тән ерекшеліктері де әсер етеді. Меристема мен каллус протопластары оңай біріктіріледі, күшті вакуолданған жасушалар мен хлоропласттары дамыған жасушалар азырақ біріктіріледі (мысалы, мезофильді протопластар). 2. Протопластардың электрофузиясы. Бұл жағдайда протопластар біркелкі емес айнымалы электр өрісіне орналасады. Мұндай жағдайларда протопластар электродтар арасында бірнеше жасушалардан тұратын көпір құрайды. Бірыңғай ток импульстары өткеннен кейін протопластар олардың плазмалық мембраналарының жарылуы нәтижесінде біріктіріледі. Протопласты біріктіру әдісінің тиімділігі біріктірілген протопластардың жиілігімен, гибридті жасушалардан түзілген жасуша клондарының жиілігімен және будандық өскіндердің қалыптасу жиілігімен анықталады. Протопластардың бірігуі нәтижесінде гомокариондар – генетикалық жағынан бірдей жасушалардың қосылу өнімдері, ал гетерокариондар – генетикалық жағынан бірдей емес жасушалардың қосылу өнімдері түзіледі. Әрі қарай біріктірілген протопластардың әрекетінің келесі нұсқалары мүмкін: екі ядроның бірігуінсіз синхронды бөлінуі және бастапқы бөліну нәтижесінде екі ядролық еншілес жасушалардың түзілуі; митоздық бөліну кезінде ядролардың бірігуі және болашақта бір ядролы гибридті еншілес жасушалардың пайда болуы. 15. “Гендік инженерия” ұғымына анықтама беріңіз. Рекомбнантты ДНҚ технологиясының негізгі принциптерін тізімдеңіз. Генетикалық инженерия әдістерімен (рекомбинантты ДНҚ технологиясы) жаңа биообъектілердің құрылуын сипаттаңыз. Гендік инженерия – рекомбинантты РНҚ мен ДНҚ алу, ағзадан гендерді бөліп алу, гендерді манипуляциялау, оларды басқа организмдерге енгізу және ДНҚ-дан таңдалған гендерді алып тастағаннан кейін жасанды организмдерді өсіру әдістерінің және технологияларының жиынтығы. Рекомбинантты ДНҚ технологиясы – генетикалық рекомбинацияның зертханалық әдістерін қолдана отырып, әртүрлі түрлердің ДНҚ молекулаларын біріктіру технологиясы. Осы генетикалық манипуляциялардың нәтижесі рекомбинантты ДНҚ (рДНҚ) молекуласы немесе векторы болып табылады. Молекулярлық клондау арқылы түзілетін рекомбинантты ДНҚ векторлары түріндегі бөгде ДНҚ-ны қосу гендік инженерияның ең кең тараған әдісі болып табылады. Рекомбинантты ДНҚ алатын организм генетикалық түрлендірілген организм (ГМО) деп аталады. Басқа түрден шыққан бөгде ДНҚ енгізілгенде, қабылдаушы организм трансгенді деп аталады. Бүгінгі таңда генетиктер «химера» терминін жиі туыс емес түрлердің гендерінен тұратын генетикалық түрлендірілген ағзаларды сипаттау үшін қолданады. Рекомбнантты ДНҚ технологиясының негізгі принциптері Реципиент жасушаларға адамзатқа пайдалы қасиеттер бере алатын рекомбинантты ДНҚ-ны құру (тағамдық және сиыр ақуызын синтездеу). Вакциналарды, сарысуларды, диагностикалық препараттарды, дәрілік заттарды алу мақсатында вирустарды өсіру үшін бактериялардың, жануарлар мен адамдардың гендік-инженерлік штаммдарын жасау және қолдану. Трансгенді жануарларды құру. Қажетті қасиеттері бар трансгенді өсімдіктерді алу. Адамның гендік терапия әдістерін әзірлеу. Және көп жағдайда негізгі міндеттері келесідей: жасушаларды синтездеу немесе оқшаулау арқылы оқшауланған генді алу; әр түрлі организмдерден алынған ДНҚ молекулаларының фрагменттерінен тұратын рекомбинантты ДНҚ молекулаларын құру; гендерді немесе генетикалық құрылымдарды клондау; ағзаға тасымалдау үшін генді векторға енгізу; вектордың генмен модификацияланатын организмге ауысуы және бөгде ақуыз синтезі; дене жасушаларының өзгеруі; генетикалық түрлендірілген организмдерді (ГМО) таңдау және сәтсіз нұсқаларды жою. жүктеу/скачать 474.56 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|