«биология» кафедрасы



жүктеу 1.63 Mb.
бет5/8
Дата17.06.2016
өлшемі1.63 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8

1. Өсімдіктер биотехнолгия саласындағы ғалымдардың жұмыстары өнімінің шығымдылығын және оның қоректік құндылығының арттыруға, қолайсыз табиғи жағдайларға және әртүрлі фитопатогенді микроорганизмдер мен зиянкестердің әсеріне төзімділігін жоғарылатуға, сонымен қатар, мәдени өсімдіктердің әртүрлілігі мен генетикалық ресурстарын сақтау мәселелеріне бағытталған. Мәдени өсімдіктердің түрлерін және сорттарын көбейтудегі жаңа жетістіктер, өсісдік клеткаларын дақылдау әдістерін жетілдірумен байланысты болып келеді.


Мәдени өсімдіктердің сорттарын жақсарту. Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін жаңа астық өнімдердің жоғары өнімді сорттарын шығаруда селекциялық жұмыстар жүргізіле бастады. Олардың нәтижесінде бидайдың (Мексикада), күріштің (Филиппинде), соргоның, сұлының, жүгерінің және т.б. астық тұқымдастарының жаңа сорттарының түрлері пайда болды. Бұл жаңа сорттарды жергілікті линиялармен шағылыстыру, өнімділігі жоғары және табиғаттың қолайсыз жағдайларына төзімді сорттарды алуға мүмкіншілік туғызды. 1970 жылдың ортасына бастап, қазіргі 100 жылдықтағы зерттеулер зиянкестер мен әртүрлі ауруларға, құрғақшылыққа төзімді жаңа өсімдіктерді селекциялау мен дақылдауға бағытталып отыр. Бұл зерттеулер тек шағылыстыру, айқас гибридизация және айқас шығылыстыру әдістеріне негізделіп қана қоймай, сонымен қатар өсімдіктердің биологиялық әртүрлілігін қамтамасыз ететін, молекулалық және клеткалық механизмдерге бағытталған әсер арқылы мәдени өсімдіктердің жаңа сорттарын алуды көздейтін, гендік инденерия әдістеріне және клеткалардың, протопластар мен ұлпалардың дақылдарын пайдаланатын жаңа технологияларға сүйенеді. Өсімдік обьектісіне бейімделген, рекомбинантты ДНҚ технологиясы – түр аралық шағылыстыруда кездесетін кедргілерге қарсы тұруға және ауруға шалдыққан өсімдік ұлпаларындағы вирустарды анықтауға мүмкіндік беріп, нәтижесінде, сау екпе материалды пайдалану арқылы сапалы құнды өнім алуға болады.

2. Ұлпалық және клеткалық дақылдарды пайдалану


Соңғы жылдарда өнеркәсіптік және ауыл шаруашылық биотехнология саласының кейбір практикалық мәселелерді шешу үшін перспективті әдістерінің бірі - өсімдік клеткаларын дақылдау техникасы болып табылады. Мұндай клеткалар типті микрообъект болып табылады, сондықтан оларды өсіру кезінде микробиологиялық дәстүрлі әдістер мен құрал-жабдықтарды қолданылады. Олардың ерекшелігі in vitro жағдайында ұзақ уақыт өсірген кезінде, бастапқы өсімдіктердің негізгі генетикалық белгілері мен тотипотенттілігін сақтап қалады, Нәижесінде дақылданған соматикалық клеткадан өсуге және көбеюге қабілетті бүтін өсімдік пайда болады. Жыныссыз көбею әдісімен пайда болған өсімдікті атауға 1903 жылы АҚШ ғалымы Уэббер «клон» (грекше кlоп - өсімдікті көбейтуге қабілетті, сабақ немесе көшет) деген терминді ұынды.
Бақылау сұрақтары:

  1. Клеткалық инженерия технологиясы.

  2. Протопластарды бөліп шектеу.

  3. Соматикалық будандастыру, оларды сұрыптау әдістері.



Лекция №20

Тақырыбы: Өсімдік биотехнологиясы

Жоспар.

1. Биотехнология және өсімдіктер өнімділігін жоғарылату

2. Мәдени өсімдіктердің сорттарын жақсарту

3. Протопласттарды біріктіру.


Лекция мақсаты: Биотехнология және өсімдіктер өнімділігін жоғарылатуды зерттеу.

Лекция мәтіні.

1. Биотехнология және өсімдіктер өнімділігін жоғарылату.

Өсімдіктер биотехнология саласындағы ғалымдардың жұмыстары


өнімнің шығымдылығын және оның қоректік құндылығының арттыруға, қолайсыз табиғи жағдайларға және әртүрлі фитопатогенді микроорганизмдер мен зиянкестердің әсеріне төзімділігін жоғарылатуға, сонымен қатар, мәдени өсімдіктердің әр түрлілігін мен генетикалық ресурстарын сақтау мәселелеріне бағытталған. Мәдени өсімдіктердің түрлерін және сорттарын көбейтудегі жаңа жетістіктер, өсімдік клеткаларын дақылдау әдістерін жетілдірумен байланысты болып келеді.

2. Мәдени өсімдіктердің сорттарын жақсарту

Екінші дүние жүзілік соғыстан кейін жаңа астық өнімдердің жоғары өнімді сорттарын шығаруда селекциялық жұмыстар жүргізіле бастады. Олардың нәтижесінде бидайдың (Мексикада), күріштің (Филиппинде), соргоның, сұлының, жүгерінің және т.б. астық тұқымдастарының жаңа сорттарының түрлері пайда болды. Бұл жаңа сорттарды жергілікті линияларымен шағылыстыру, өнімділігі жоғары және табиғаттың қолайсыз жағдайларына төзімді сорттарды алуға мүмкіншілік туғызды. 1970 жылдың ортасынан бастап, қазіргі 100 жылдықтағы зерттеулер зиянкестер мен әртүрлі ауруларға, құрғақшылыққа төзімді жаңа өсімдіктерді селекциялау мен дақылдауға бағытталып отыр. Бұл зерттеулер тек шағылыстыру, айқас гибридизация және айқас шағылыстыру әдістеріне негізделіп қана қоймай, сонымен қатар өсімдіктердің биологиялық әртүрлілігін қамтамасыз ететін, молекулалық және клеткалық механизмдерге бағытталған әсер арқылы, мәдени өсімдіктердің жаңа сорттарын алуды көздейтін, гендік инженерия әдістеріне және клеткалардың, протопластар мен ұлпалардың дақылдарын пайдаланатын жаңа технологияларға сүйенеді. Өсімдік объектісіне бейімделген, рекомбинантты ДНҚ технологиясы түраралық шағылыстыруда кездесетін кедергілерге қарсы тұруға және ауруға шалдыққан өсімдік ұлпаларындағы вирустарды анықтауға мүмкіндік беріп, нәтижесінде, сау екпе материалды пайдалану арқылы, сапалы құнды өнім алуға болады.



3. Протопласттарды біріктіру

Клеткаларды дақылдау әдісін жетілдіру және жекеленген протопластарды алу мен дақылдау, өсімдіктердің соматикалық клеткаларына микроорганизмдермен жұмыс істеудің принциптері мен ережелерін қолдануға мүмкіндік берді. Бұл әдіс өсімдіктердің соматикалық клеткалары немесе протопластарының популяциясын бүтін өсімдік беруге қабілетті, жеке организм суспензиясы деп қарастыруға мүмкіндік береді. Жекеленген протопластар – клетка қабырғасынан айырылған, соматикалық клеткалар. 1970 жылы өсімдіктің соматикалық (парасексуальды) гибридизациясына негізделген протопластарды біріктіру әдісі пайда болды. Бұл әдістің мәні өсімдіктің жынысты клеткалары (гамета) емес, ал соматикалық (дене - сома) клеткалары гибридизацияланады. Мұндай жолмен алынған гибрид нәтижесінде гибридті өсімдік дамиды. Парасексуальды гибриднзация әдісімен әртүрлі түр аралық және түр ішіндегі, туыс, тұқымдас аралық (тек клеткалық деңгейде) гибидтер алуға болады, бірақ бұл күрделі қондырғылар мен арнайы жағдайларды қажет етеді.

Сонда да, қазіргі кезде әртүрлі өсімдіктерге қолданбалы соматикалық гибридизация әдісімен гибридтерді алудың технологиясы дайындалуда.

Қазір картоптың және темекінің түр аралық парасексуальды гибридтері жаңа өсімдіктердің бірінші партиясы құрылды.

Протопластарды біріктіру арқылы жаңа гибридтің түрін алу өсімдік өсіру шаруашылығындағы селекциялық зерттеу жұмыстарының жаңа деңгейі болып табылады.

Бақылау сұрақтары:


  1. Өсімдіктерді вирустардан сауықтыру.

  2. Өсімдіктер технологиясы In Vitro әдісі жасушаларын протоплазмадан тазалау.

  3. Каллусты жасуша алу әдістері.


Лекция №21

Тақырыбы: Клеткалық селекция.
Жоспар.

1. Бастапқы штамды дайындау тәртібі

2. Антибиотиктер түзушлерді селекциялау
Лекция мақсаты: Бастапқы штамды дайындау тәртібін анықтау.

Лекция мәтіні.

1. Микрооргаизмдердің табиғи штамдарының өздері өсіп тұрған ортаға қажетті өнімдерді бөлуі мен қорландыру қабілеті өте төмен. Сондықтан микробтардан белгілі бір затты өндіру үшін штамдардың табиғи қабілеттілігін күшейту қажеттілігі туындайды. Бұндай міндетті жүзеге асыру үшін табиғи штамдардың арасынан селекция әдісімен қажетті заттарды қарқынды түрде синтездеу немесе оларды жоғары дәрежеде түзуге қабілеті бар мутанттарды табу керек.

Бастапқы белгілі бір штамдарды таңдап алу олардың табиғи қасиеттеріне байланысты. Бұл микроорганизмдердің ортаға бірқатар мөлшерде алғашқылық және екіншілік деңгейдегі метаболиттерді түзу қабілеті немесе оларды түзбеуі, бірақ шамадан тыс жүретін синтез процесін тежеу үшін азғана мөлшерде болуымен анықталады. Егерде әртүрлі таксономиялық топтарға жататын табиғи штамдар бір затты бөліп шығаратын болса, онда олардың ішінен олашақ өндірісте техникалық жағынан қиындық келтірмейтіндерін таңдап алу керек. Микроорганизмдерді қоректік ортада белгілі бір мерзімде өсіргеннен кейін штамдарының сандық көрсеткіштері, олардың түзетін өнімдерімен және сол өнімдердің (антибиотиктердің, аминқышқылдарының) ортада жиналуы арқылы сипатталады. Ол қоректік ортаның көлеміне шаққандағы алынған препарат массасының өлшем бірлігімен белгіленеді. Егерде бұл метаболит фермент болса, штамның сандық сипаты ретінде тиісті өлшем бірлігіндегі фермент белсенділігі арқылы есептеледі.

Келесі селекциялық жұмысқа бастапқы штамды дайындау тәртібі мынадай: штамдарды Петри табақшасына себу, типті немесе типті емес пішінді штамдардың 100 және одан да көбірек колонияларының арасынан қиғаштала жасалған қоректік ортада оқшауланып алынған штамдарды талдау әдісінің көмегімен өнімділігін анықтап, оған баға беруі. Бұлардың ішінен өте жоғары деңгейде өнімділік көрсеткен клеткаларды, мутагендік әдістерді қолдана отырып келешек жұмыста пайдаланады. Мутаген ретінде әртүрлі физикалық және химиялық факторларды қолданады. Әсер етуші дозаны сәулелену өлшем бірлігімен немесе ортадағы мутаген концентрациясымен өлшейді. Микроорганизмдердің мутагендерге сезімталдығы олардың штамдарының түріне, мутагеннің дозасына, рН, температурамен әсер ету мерзіміне тікелей байланысты.

2. Мутагендермен өңдегенде тірі қалған бастапқы клеткалар арасындағы штамдардан қажетті қасиеттері бар мутанттарды сұрыптап алады. Бұл үшін екі тәсілді қолданады:


  1. Типті белгісіне сандық баға берілген соң (алдын-ала болжанбаған) кездейсоқ мутацияны оқшаулайды. Мақсатқа сай өнімінің синтезделуінің жолдары мен осы процестің басқа метаболиттер түзілуімен байланысын реттеу белгісіз болғанда ғана бұл тәсілді қолданады. Бұл тәсіл арқылы жұмыс бірнеше кезеңде атқарылатын болғандықтан, оны сатылық тәсіл деп атайды. Тәсілдің әрбір кезеңінде бірнеше мың клондардан сандық белгілеріне қарай, жоғары өнім алынатынатындарын сұрыптап, ақырғы үйлесімді продуценттерден таңдап алады. Мұндай селекцияның классикалық мысалы ретінде: Америкада физикалық және химиялық мутагендердің көмегімен Penicilliium chzysogenium-ның алғашқы штамының негізінде пенициллинді түзетін Висконсинскийдің белгілі сериясын келтіруге болады. Отыз жылдай жүргізілген зерттеу жұмысының нәтижесі пенициллин деңгейін бірнеше мың рет көбейтуге мүмкіндік берді.

  2. Белгілі бір фенотипті (фенотип – байқалатын белгілердің бүтіндей тобы) мутанттардың арасынан сандық белгілерге қарай сұрыптау, мақсатқа сай өнімді синтездеумен сол процесті реттеу жолдарын анықтап білу, осы тәсілдік негізі болып есептеледі. Бұл тәсіл көпшілік жағдайда алғашқы метаболиттерді алу да қолданылады.

Көптеген микроорганизмдерге минералдық элементтермен қоректену және көміртегі көздері мен қуаттан басқа өніп-өсуді қолдаушы факторлар деп аталатын, қосымша заттар қажет болатыны мәлім. Бұл заттарға дәрумендер, аминқышқылдары, пурин және пиримидин негіздері жатады. Осындай заттардың көпшілігін синтездей алмайтын және оған мұқтаж организмдерді өсіп-өнуі үшін, бұл заттарды талап етпейтін прототрофтыларға қарама-қарсыларды ауксотрофтылар деп атайды. өсу факторының биосинтезі процесіне қатысатын ферменттерді синтездейтін, кейбір белгілері бар қабілеттілік ауксотрофтылықтың негізі болып саналады.

Мутагендер көмегімен алынған ауксотрофты мутанттардың арасынан сұрыптау жүргізілуі мүмкін. Осы мутациялардың белгілі бір мақсатпен өндірілетін өнімдерді алудағы тигізетін әсері жөніндегі дәлелді түсінік, олардың сандық белгілерін анықтауға негізделген. Ауксотрофты мутанттардың ревертанттарының ішінен сұрыпталып алынса, өнімділік төмен болуы мүмкін. Бұндай ауксотрофтылық метаболиттерді синтездеу кезінде, белгілі бір ферменттің ақауының әсеріне байланысты болады. Бұл жағдайда реверсия тотықсызданған каталитикалық мутанттарды алуға мүмкіндік береді. Бірақ мұнда тиісті өнімді синтездеуді ктализдейтін ферменттердің реттеушілік қызметі жойылған болуы тиіс.

Келесі бір әдіс – морфологиялық мутанттар арасынан тек сандық белгілеріне қарай, морфологиялық өзгерістерді анықтауға негізделген, мол өнімді штамдарды мұрыптап алу. Осындай сұрыптауды жүргізу кезінде, колониялар арасынан мутагендермен әсер еткенде, тірі қалған мутанттардан морфологиялық жағынан өзгерген қатарынан бірнешеуін (жүздеген) таңдап алады да, олардың өнімділігін тексереді.

Антибиотиктер түзушлерді селекциялауда, оларға резистентті мутагендер арасынан сұрыптау тәсілін жиі қолданады. Антибиотиктерді қолдана отырып, жүзеге асырылатын мұндай сұрыптау препарат концентрациясын жоғарылата отырып бірнеше кезеңмен жүргізіледі.

Сонымен, әртүрлі мутанттар кластарының фенотиптері арасынан мол өнім беретін штамдарды сұрыптап алу, кездейсоқ мутанттарды сатылап сұрыптау тәсілімен салыстырғанда, “қажетті” мутантты іздестіруді азайтып, жұмысты жеңілдетеді де және істі саналы түрде меңгеруге көмектеседі.

Биологиялық активті заттарды түзетін продуценттерді селекциялаудың осы екі тәсілі бұрыннан қолданылып келе жатқан дәстүрлі әдістер қатарына жатады. Оларды қолдану, антибиотиктерді, аминқышқылдарын, дәрумендерді және басқа да заттарды алудың микробиологиялық өндірісін құрудың негізгі себебі болып есептеледі.


Бақылау сұрақтары:

  1. Клеткалық инженерия технологиясы.

  2. Протопластарды бөліп шектеу.

  3. Соматикалық будандастыру, оларды сұрыптау әдістері.



Лекция №22

Тақырыбы: Клеткалық инженерия.
Жоспар.

1. Клетка инженериясы.

2. Гибридомалар инженериясы.

Лекция мақсаты: Клетка инженериясының тәсілдерін үйрену.

Лекция мәтіні.

1. Клетка инженериясы негізіндегі ең перспективалы биотехнологиялық бағыт моноклонды антизаттар алу. Моноклонды антизаттар өздерінің қасиеттері бойынша бір келкілікпен сипатталады және тек жалғыз ғана антигенмен байланыса алады. Осыған орай моноклонды антизаттардың вирустар, бактериялар, саңырауқұлақтар, токсиндер, аллергендер және қатерлі ісіктер қоздыратын ауруларды тану және емдеу үшін үлкен практикалық маңызы бар.

Гибридомалар технологиясы негізінде моноклонды аитизаттар алу үлгісі төменде көрсетілген. Одан моноклонды антизаттар алу сома клеткалардың гибридизациясына негізделгенін байқау қиын емес.

2. Моноклонды антизаттарды әр түрлі ауруларды диагностикалау үшін қолданады. Әр түрлі рак, ҚИЖС, гепатит, оба т. б. көптеген ауруларға диагноз қоюда моноклонды антизаттар кең практикалық қолдану алуда. Гибридомалар технологиясының ветеринария үшін маңызы ұлғая түсуде. Мысалы, ірі қараның р24 лейкемия вирусы белогына қарсы моноклонды аитизаттар синтездйтін клеткалар культурасы алынды. Қазіргі кезде моноклонды антизаттар алу технологиясымен 500-ден астам компаниялар айналысады. Олар құны 5 млрд. долларға жуық биотехнологиялық өнім – моноклонды антизаттар өндіреді.


Бақылау сұрақтары:

  1. Клеткаларды жаңа ортаға көшіру және өсуін бақылау.

  2. Каллус клеткаларын цитогенетикалық талдау өткізу.

  3. Гаметалардың жетілуі.

  4. Гисто препараттарды қарау, танысу.

  5. Тканьдар культурасы.

  6. Бокстарды құрастыру, жасау, жетілдіру



Лекция №23

Тақырыбы: Гендік инженерия.
Жоспар.

1. Гендік инженерия

2. Гендік инженерияның әдістерін қолдану үшін қажетті Вектор
Лекция мақсаты: гендік инженерия тәсілдерін үйрену.

Лекция мәтіні.

1. Гендік инженерия немесе шет елдік әдебиеттердегі терминология бойынша “ДНҚ-ның рекомбинантты молекулаларымен жұмыс істеу” – ХХ ғасырдың 70-жылдарында, молекулярлық биологияның дүниеге келуімен қалыптасуының нәтижесінде пайда болған жаңа эксприментальды техника.

Бұның негізні мәні – ДНҚ молекуласының қатаң тәртіпте белгілі бір бөлімшесінің фрагменттеуі және ДНҚ-ның жаңа рекомбинантты молекуласының in vitro жағдайында түзілетіндей болып, сол фрагменттердің бір-бірімен қосылуында. Фрагменттердің бөлімшелері қалай болса солай қыстырылып, полинуклеотидтердің ішіне енуі мүмкін, өйткені клеткалар ферменті оны есептеудің тек басы мен аяғында берілетін сигналдары арқылы хабардар болса, сигналдардың берілу аралықтарында, нуклеотидтердің бірізділігінен бейхабар болады. Бұндай техникалық жағдайдың организмдердің түрі мен туысына байланысты шегі болмайды, өйткені ДНҚ барлық тірі индивидумда біртектес келеді. Бұның өзі қазір іс жүзінде қиындық келтірмейді деген сөз.

2. Гендің инженерияның әдістерін қолдану үшін, хроммен жақсы өңделген қожайын – Вектор қажет. Вектор – белгілі микроорганизмде дербес репликацияланушылық қабілеті бар, сонымен бірге оған бөгде ДНҚ-ның енуіне кедргі келтірмейтін, ДНҚ-ның шағын молекуласыболады. Бұндай қабілет бактериофагтар мен плазмидтерде байқалады. Екінші шарт – микроорганизмдерге веторлық және рекомбинантты молекулаларды енгізудің тиімді тәсілі болуы керек. Өнеркәсіпте гендік инженерия әдістерін, микробтық синтез көмегімен медицинада қолданылатынадамдар белогын және ветеринарияда қажетті ауыл шаруашылық малдарының белоктарын өндіруге мүмкіндік туды. Мысалы, белгілі бір аурулармен зақымданғандардың организміне тиісті белоктарды – интерферон, полипептидтік гормондарды, иммуномодуляторларды енгізу қажет екені мәлім. Бұндай белоктар органдарда және ұлпаларда өте аз мөлшерде кездеседі, ал олардың кейбіреулерінде дәлме-дәл ерекшелік қасиеттердің болатынын қатаң ескертуді талап етеді. Оларды тек донорлық қандардан немесе өліктер материалдарынан алуға болады.

Бұндай белоктарды микробтық синтез жолымен алу үшін, тиімді технологиялық жағдайларда, өнеркәсіпте қолдануға арналған микроорганизмдерге бөгде гендерді енгізу тәсілдерін жақсылап игеру және осындай микроорганизмдердің тиімді қасиетін одан әрі жетілдіріп, процесті жеделдетуге тигізетін әсерін арттыра түсу керек.

Қажетті белокты түзуші микроорганизмдер штамдарын табу процесі бірнеше кезеңдерден тұрады.



  1. Алынған белоктың құрылымдық генін бөліп алу немесе құрастыру.

Егерде белоктың аминқышқылдық бірізділігінің құрылымы белгілі болса, онда оның генетикалық кодын білет отырып, мұндай генді синтездеуге болады. Бұл процесс оңай болмағандықтан, проинсулин, интерферон, саомстатин және т.б. сол сияқты белоктардың оннан астамының гендері синтезделген болатын. Геномнан генді оқшаулап алуда, егерде оның құрамында интерферон болмаса ғана, мысалы адам генінің интерфероны, ол мақсатқа сәйкес болады. Микроорганизмдер клеткасы мұндай жағдайда мРНҚ-ның өз қызметін тиісті дәрежеде дұрыс атқаруына қолқабыс көрсете алмайды. Интрондар – ДНҚ нуклеотидінің бірізділігінің кодталмайтын бөлімшесі, ол көптеген жоғары сатыдағы организмдер гендерінде кездеседі.

Құрылымдық гендерді алудың ең тиімді жолдары, оларды кері транскрипция жолымен синтездеу. Бірақ бұл мРНҚ-ны таза түрінде оқшаулап алумен байланысты атқарылатын болғандықтанкөптеген қиындық келтіреді.



  1. Микроорганизмдерге бөгде гендерді енгізу (экспрессиялау).

Бактериялар немесе ашытқы клеткалары өздерінің жекеменшік реттеуші механизмдері көмегімен, құрылымды геннің ішіне енген бөгде гендерді экспрессиялай алады. Қажетті өнім химерлі белоктар құрамында болғандықтан және оларды бөлуде, ажыратуда, көптеген сатылы реакцияларды қайталауға байланысты мұндай айла әрекеттің пайдасы мардымсыз.

Бөгде гендерді экспрессиялау үшін, тікелей экспрессиялау әдісі қолданылады. Бұл процесті атқару үшін, әрбір нақты жағдайда рибосомаларды байланыстырушы бөлімшелер құрылысының үйлесімділігін анықтап алу керек.



  1. Реципент немесе қодайын – клеткаларды таңдап алу.

Бөтен мРНҚ тұрақтылығын және бөтен геннің экспрессиясының өнімі болып есептелетін, белоктардың протеолитикалық төмендеуін азайту үшін, қажетті жағдайлармен қамтамасыз ету рецепиент клеткаларды таңдап алуда негізгі көрсеткіш болып саналады. Рибонулеазалар гендеріне тапшы клеткаларында, кейбір эукариоттық гендердің экспресииясы Е. соlі клеткасында арта түсетіні анықталды. Е. соlі клеткасында бөгде белоктардың синтезделуін, протеолизді тоқтатып тастайтын мутациялар қолайлы әсер етеді.

  1. Жасалынған штамдардың тұрақтылығы.

Микроорганизмдердің бөгде белоктарды өндіру қабілеті плазмидтердің генетикалық материалдарының құрылымдарының қайта өзгеріп құрылуына байланысты болуы мүмкін. Бұл уақиға белгілі бір жиілікпен жүреді. Бұнда құрылымдық қайта өзгеру клетканың плазмидті жоғалтуына қарағанда 100-1000 реттеу сирек кездеседі. Вектор ретінле қолданылатын плазмидалар микроорганизмнің белгілі бір антибиотикке төзімділігіне жауапты, гендердің қоджайыны болып саналатыны белгілі. Сондықтан плазмидтің жоғалуын тоқтату үшін, ферментацияны осы антибиотик бар ортада ғана, яғни популцияда плазидалары жоқ штамдардың жиналуына кедергі келтіру мақсатында жүргізіледі.

3000 әртүрлі белоктар қоспасынан бастапқы препаратты бөліп алу және дайын өнімде қоспа болмайтындай етіп тазалау өте күрделі жұмыс. Бұндай аралас қоспа алынған препаратта мүлде болмауы тиіс. Бұл мәселені шешуде, түзгіш ретінде ортада изобелоктарды көп мөлшерде түзетін ірі клеткаларды (бұған ашытқылар қолайлы) таңдап алған жөн. Штамм – түзгіштерді таңдап алғаннан кейін, өте қатаң бақыланатын жағдайда барлық қажетті бақылаушы өлшегіш аспаптарымен жабдықталғанферменттерда себінді материалдарды бірден көптеп жинауға кіріседі.

Сонымен гендік инженерия әдістерін жасау клеткада жаңа ақпараттарды енгізуге мүмкіндік береді, медицинада, ветеринарияда және тамақ өнеркәсібінде қолданылатын адам, жануарлар және өсімдіктер белоктарының штамдарын тауып, зерттеу жұмыстарын дамытуға, сөйтіп оларды өндіріске ұсынуға мүмкіндік туады. Мысалы, ірімшік өндіруде қолданылатын – ренин белогын, тәтті белок – тауматинді (қанттан 3000 есе тәтті) алу жөніндегі жұмыстар аяқталып оларды өндірудің микробиологиялық технологиясы жасалуда. Сыра қайнатуда және ірімшік даярлауда қолданылатынашытқылар штамдарының геномын енгізу, пентозаны сіңіретін фенол қосылыстарын ыдырататын гендерді табу бағытында, жұмыстар істелуде. Бактериялар көмегімен бұрын қолданылып жүрген әдістермен салыстырғанда, едәуір арзанға түсетін крахмалдан этил спиртін өндірудің технологиясын жасау қолға алынды. ДНҚ-ның сәйкестігін табуға биотехнологияда түрлі әдістер қолданылады.

Бақылау сұрақтары:


  1. Жасанды ұрықтандыру.

  2. Жануарлар биотехнологиясы жасанды ұрықтандыру.

  3. Ұрықтандыру үшін особтарды сұрыптау дайындау.

  4. Донорларды In Vitro әдісімен ұрықтандыру.


Лекция №24

Тақырыбы: Жануарлар биотехнологиясы

Жоспар.

1. Трансгенді сүтқоректі жануарлар алу

2. Трансгенді малдарды алу кезеңдері
Лекция мақсаты: Трансгенді сүтқоректі жануарлар алу жолдарын зерттеу.

Лекция мәтіні.

1. Трансгенді сүтқоректі жануарлар алу

Геномында бөтен ген (немесе гендер) бар жануарлар трансгенді (немесе трансформацияланған) деп аталады. Трансгеңді жануарлар алу трансгеноз әдісі арқылы іске асады. Трансгеноз деп генді бір биологиялық жүйеден басқа жүйеге жаңа белгілері бар организмнің жаңа формасын алу үшін жасанды жолмен тасымалдауды түсінеді. Трансгенді жануарлар әр түрлі биологиялық активті биотехнологиялық заттарды синтездеу және бағалы белгілері (тұқымдылығы және өсу қарқындылығы жоғары, вирустық ауруларға төзіміді т. б.) бар малдардың, жаңа тұқымдарын алу үшін қолданылуы мүмкін.

Трансгеноз әдісімен бөтен генді эукариоттық жыныс клеткаға енгізіп, оның жұмысын бақылау арқылы генетикалық инженерияиың көптеген іргелі мәселелерін айқындауға болады, өйткені мұнда трансгенді эмбрионның жатырдағы даму ерекшеліктерін зерттеу мүмкін болады. Бұдан басқа ген жұмысы механизмдерінің түр ерекшелік дәрежесін айқындауға болады. Тасымалданған гендер (трансгендер) жаңа иесінің генетикалық аппаратымен құрылымды әрі функциялы байланысқандықтан бұл процесс in vivo жағдайындағы генетикалық рекомбинацияға әкеледі, ал бөтен гендерді, тасымалдау тәсілдері клетка және организмдердің генетикалық инженериясының әдістері болып саналады. Басқа жағынан, трансгенді жануарларды алу бойынша жүргізілген ғылыми іргелі зерттеулер мен олардың нәтижелерінің іс жүзінде қолданылуы арасындағы алшақтық соншалықты емес, демек, осы бағыттағы зертханалық жұмыстарды тек таза теориялық деп қарауға болмайды.

Трансгенді жануарларды алу үшін реқомбинантты гендерді микротүтікше және микрокапиллярлар көмегімен ұрықтанған ооциттің (жұмыртқа клетканың) пронуклеусіне енгізу әдісі кең қолданылады. Трансгеноз әдісі арқылы трансгенді тышқандар алу жақсы зерттелген. Мұның басты себебі болып тышқан ооциттері цитоплазмасының мөлдір болуы саналады. Басқа жануарлардың, .соның ішінде малдың ооциттері мөлдір емес, сондықтан рекомбинантты ДНҚ-ны пронуклеуске енгізу өте күрделі және қиын іс. Осыған қарамай, ооңғы кезде әр түрлі әдістемелік және техникалық жетілдірулер арқасында трансгенді қой, сиыр, шошқа және қоян алу іске асты.

Трансгеноз жұмысы көп жақты және бірнеше сатылардан тұрады. Алдымен, екі проиуклеус (аталық және аналық) сатысындағы зиготаларды алу керек. Бұл үшін синхронды овуляция, уақтылы қолдан ұрықтау немесе шағылыстыру керек, осыдан кейін белгілі уақыт өткеннен кейін зиготаларды хирургиялық жолмен алуға болады. Алынған зиготаларға бөтен ДНҚ-ны енгізбестен бұрын, оны in vitro жағдайында әр түрлі әдістер мен тәсілдер арқылы сақтау керек. Енгізу кезінде зиготалар вазелин майының астындағы арнайы ерітіндінің тамшысына орналасады, бұл сұйықтықтың кеуіп кетуінен сақтайды. ДНҚ-ны зиготага енгізу үшін диаметрі 0,5-2 мкм аралығындағы шыныдан дайындалған микротүтікшелер қолданылады. Микротүтікшенің көмегімен 0,5 секундтан 2 минут аралығында ең аз дегенде 10-11 мл ДНҢ-ны зиготаға микроскоптан бақылап енгізеді. Микроинъекциялау процесі зиготалар үшін зақымды, сондықтан олардың біраз мөлшері жойылып кетеді. Микроинъекциядан кейін 2 сағатқа жетпей жарамды зиготаларды (трансгенді) алдын ала, арнайы дайындалған аралық — реципиенттерге тасымалдайды. Бұл кезеңде де зиготалардың көп мөлшері зақымданады. Аяғында, трансгенді жануарлардың шығуы 1 %-ке тең болады. Алайда, мұның өзі трансформация және трансдукциямен салыстырғанда өте жоғары көрсеткіш болып саналады. Қазіргі кезде трансгеноз әдісі көптеген ғылыми зерттеулерде қолдану алды.

1980 ж. Ф. Раддел және оның қызметтестері алғаш рет герпес вирусының тимидинкиназа генін тышқан клеткасының геномына енгізе алды. Трансгеноз нәтижесінде алынған жеті тышқанның төртеуі ТК гені бойынша трансгенді болып шықты.

Трансгенді тышқандарды алу бойынша кейін жүргізілген көптеген зерттеулер оның тиімділігі әр түрлі факторларға байланысты екендігін дәлелдейді. Рекомбннантты генді аталық пронуклеуске енгізу процесінде трансгенді жануарлар жиі шығатыны белгілі болды. (Р. Бринстер және т. б. 1985. К. Гордон, Ф. Раддел, 1984). Бұдан басқа олардың пайда болу жиілігі ДНҚ-ның үшінші құрылымына және оның мөлшеріне (тузу формалы ДНҚ-ның көп мөлшерін қолданғанда трансформация дәрежесі жоғарылайды) байланысты. (Р. Пальмитер және т. б., 1984; Т. Вагнер және т. б., 1986).

Бөтен геннің иесінің ДНҚ-сымен байланысу сипатын зерттеу үлкен проблема болып саналады. Трансгеннің клетка ДНҚ-сымен байланысатын белгілі орыны болуы керек, алайда көптеген зерттейлер оның хромосоманың әртүрлі бөліктерімен байланыстанын дәлелдейді. Бұ процестіц механизмі әзірше толық түсінікті емес. Дегенмен осыған орай трансген экспрессиясының әр қилы өтуі бүтін проблеманы терең зерттеуді қажет етеді. Трансгеннің иесінің геномымен байланысуы кездейсоқ жүретін болса, онда ол хромосоманың гетерохроматинді бөліктеріне еніп, инактивацияланып кетеді. Бұдан бөлек хромосома бөлігімен байланысқан трансгеннің активтілігі клеткалық ДНҚ-ның реттеуші элементтері-промотор, энхансер және сплансерлерге байланысты болуы да мүмкін.

Трансгенді жануарларды алудың қолданбалы зерттеулерінің бағыттары үшін егеуқұйрықтың соматотропин генін тышқанның геномына енгізу Р. Пальмитер (1982) тәжірибесінің, маңызы өте зор. Егеуқұйрықтың соматотропин генінің клондарын ген инженериясы әдісі көмегімен бактерия клеткасынан алуға бо.пады. Алайда, мұндай генді тышқан клеткасына енгізу үшін оның бактериялық промоторын эукариоттық реттеуіш элементтерімен ауыстыру қажет. Осы мақсатпен Р.Пальмитор тышқанның ДНҚ-сынан металтионеин генінің промотор бөлігін бөліп алды. Бұл геннің синтезі in vivo жағдайында ауыр металдардың иондары (Zn, Cd) арқылы қозады. Микроинъекциялау үшін егеуқұйрықтың өсу гормонының құрылымды генінен және металтионеин промоторынан құрастырылған рекомбинантты ДНҚ қолданылды. Зерттеушілер осындай рекомбинантты ДНҚ-ның 600 көшірмесін әрбір зиготаның аталық пронуклеусіне енгізді. Нәтижесінде 21 ұрпақ алынды, оның 7-інде егеуқұйрықтың гені Трансгенді тышқандардың азығына мырыш тұзын —ZnSО4 қосқанда, олардың геномындағы бөтен геннің функциясы іске асты. Мұндай тышқандардың қанын талдау оларда өсу гормонының мөлшері қалыпты жағдайдағыдан 100—800 есе жоғары екендігін көрсетті. Гормон мөлшерінің жоғарылауы ген көшірмелері .санының артуына байланысты болды. Гормонның артық мөлшерінің синтезделуі тышқан салмағының 1,8 есе артуына әкелді. Мұндай трансгенді жануарды алып тышқан деп атайды. Кейін жүргізілген зерттеулер Р. Пальмитер тәжірибесінің нәтижесін әр қилы деңгейлерде дәлелдеді. Неміс ғалымы Г. Брэм (1986) тәжірибесінде алынған трансгенді тышқандардың салмағы бақылау тобындағы тышқандардан 1,51-2,36 есе ауыр екендігін көрсетті. Бірқатар зерттеулер (Е. Вагнер және т.б., 1985; P., Бринстер, 1985; А. Дыбман, С.Тордецвдй, 1987 т. б.) адамның соматотропин т.б. гормондар генін тышқандарға енгізіп, трансгенді ұрпақ алу мүмкіндігін дәлелдеді.

Трансгенді тышқан алу тәжірибелерінің нәтижелері осындай зерттеулердің мал шаруашылығында жаңа биотехнологиялық бағыттарды жетілдіру үшін үлкен болашағы бар екендігін көрсетеді.

Шотландия генетиктері Дж. Кларк және т.б. француз биологтарымен бірігіп, қой сүтінің β-лактоглобулин белогы генін микроинъекциялау арқылы трансгенді тышқандар ала алды. Мұндай тышқандардың сүт бездерінде жаңа белоктың синтезделуі өтіп, сүттің сапасы өзгерді. АБШ-та жануарлар биотехнологиясы саласының белгілі маманы Катерина Гордон сүт бездерінде бағалы медициналық препарат – адамның плазминоген белогы синтезделетін трансгенді тышқандар алды. Қазіргі кезде трансгенді тышқандар зертханада іргелі ғылыми зерттеулерге үлкен үлес қосуда. Алайда, оларды биотехнологиялық өнімдер өндіру мақсаты үшін қолданудың белгілі қиындықтары бар. Сондықтан 1985 жылдан бастап, трансгенді мал алуда көптеген ғылыми жұмыстар жүруде.

1   2   3   4   5   6   7   8


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет