Скачать презентацию Прокариоты в промышленных технологиях Искусственные генетические системы Скачать презентацию Прокариоты в промышленных технологиях Искусственные генетические системы

Лекция IV.ppt

  • Количество слайдов: 19

Прокариоты в промышленных технологиях. Искусственные генетические системы Прокариоты в промышленных технологиях. Искусственные генетические системы

Проверка домашнего задания 1) определите место биоэнергетических процессов в общем обмене веществ бактериальной клетки, Проверка домашнего задания 1) определите место биоэнергетических процессов в общем обмене веществ бактериальной клетки, 2) кратко сформулируйте суть процессов брожения, аэробного и анаэробного дыхания, 3) опишите механизм работы протонной АТФазы.

Развитие науки: XVIII век – классическая физика (Ньютон, Гук, Фарадей и др. ), XIX Развитие науки: XVIII век – классическая физика (Ньютон, Гук, Фарадей и др. ), XIX век – химия (Менделеев, Зелинский…), XX век – атомная физика (Резерфорд, Бор, Энштейн, Курчатов, Ферми…). XXI век – биология (? ? ? Кто ? ? ? )

XXI век – век биологии. Почему? Охрана окружающей среды Решение экологических проблем Биотехнология Получение XXI век – век биологии. Почему? Охрана окружающей среды Решение экологических проблем Биотехнология Получение промышленной продукции с использованием живых организмов

Этапы развития биотехнологии Допастеровский период (до 1865 года) • спиртные напитки (пиво, вино), • Этапы развития биотехнологии Допастеровский период (до 1865 года) • спиртные напитки (пиво, вино), • молочные продукты (сыры, простоквашу), • другие продукты брожения (уксус). Важно: люди использовали бактерий не имея представления о природе происходящих процессов.

Этапы развития биотехнологии Пастеровский период (1865 -1940 гг) • Промышленное культивирование микроорганизмов для получения Этапы развития биотехнологии Пастеровский период (1865 -1940 гг) • Промышленное культивирование микроорганизмов для получения продуктов бактериального брожения: этилового и бутилового спиртов, ацетона, глицерина и т. д. • Производство органических кислот (уксусной, лимонной, молочной…) Важно: люди знают о существовании микроорганизмов и имеют представление об их роли в брожении, но по-прежнему используют естественные метаболические пути основного обмена бактерий.

Этапы развития биотехнологии Начало производства антибиотиков (1940 -1960 гг. ) • Промышленное производство антибиотиков Этапы развития биотехнологии Начало производства антибиотиков (1940 -1960 гг. ) • Промышленное производство антибиотиков (пенициллина, стрептомицина, хлортетрациклина и др. ), • Микробное превращение стероидов (получение кортизона, тестостерона, эстрогена). Важно: активное использование знаний о метаболических путях бактерий, получение продуктов вторичного метаболизма и осуществление высокоспецифичного превращения химических соединений.

Этапы развития биотехнологии Расширение круга микробных продуктов (1960 -1975 гг. ). Этап синтеза аминокислот Этапы развития биотехнологии Расширение круга микробных продуктов (1960 -1975 гг. ). Этап синтеза аминокислот и ферментов. • Производство аминокислот (L-глутамата, L-лизина). • Получение микробного белка. • Производство ферментов (протеаз, амилаз, глюкоизомераз). • Применение иммобилизованных энзимов Важно: Использование основного метаболизма бактерий. Вмешательство в него: некоторые реакции блокируем, другие – усиливаем. Перенаправление потоков вещества в клетке.

Этапы развития биотехнологии Развитие синтетической биотехнологии (с 1975 г) • Разработка технологии рекомбинантной ДНК Этапы развития биотехнологии Развитие синтетической биотехнологии (с 1975 г) • Разработка технологии рекомбинантной ДНК (1974 г). • Появление первых рекомбинантных продуктов (вакцины против диареи животных, человеческого инсулина и др. ) Важно: направленное конструирование микроорганизмов с нужными свойствами.

Этапы развития биотехнологии Развитие синтетической биотехнологии (с 1975 г) Отбор лучших происходил и ранее. Этапы развития биотехнологии Развитие синтетической биотехнологии (с 1975 г) Отбор лучших происходил и ранее. Но до этого этапа получение бактерии-продуцента с нужными свойствами было основано на выборе перспективных из спектра случайно появившихся. На данном этапе человек направленно изменяет геном бактериальной клетки для получения организма с заданными свойствами. Направленное изменение генотипа (генная инженения) привело к возникновению нового способа оптимизации (с точки зрения человека) метаболизма бактериальной клетки – метаболической инженерии.

Биосинтез глутаминовой кислоты Биотин – кофермент ацетил-Ко. Акарбоксилазы (участвует в биосинтезе жирных кислот) α-кетоглутарат Биосинтез глутаминовой кислоты Биотин – кофермент ацетил-Ко. Акарбоксилазы (участвует в биосинтезе жирных кислот) α-кетоглутарат преимущественно направляется не в цикл Кребса, а в глутаматдегидрогеназную реакцию Мутанты с низкой активностью αкетоглутарат дегидрогеназы

Биосинтез глутаминовой кислоты Биотин – кофермент ацетил-Ко. Акарбоксилазы (участвует в биосинтезе жирных кислот) Мутанты Биосинтез глутаминовой кислоты Биотин – кофермент ацетил-Ко. Акарбоксилазы (участвует в биосинтезе жирных кислот) Мутанты с низкой активностью αкетоглутарат дегидрогеназы

Получение рекомбинантного инсулина молекула инсулина Получение рекомбинантного инсулина молекула инсулина

Получение рекомбинантного инсулина • Последовательность ДНК. • Химический синтез генов цепей А и В. Получение рекомбинантного инсулина • Последовательность ДНК. • Химический синтез генов цепей А и В. • На 5'-конец – метиониновый кодон, на 3'-конец – терминирующий кодон. • Каждый из генов – в отдельную плазмиду (в ген lac. Z), в результате – гены химерных белков. • Плазмиды – в отдельные штаммы E. coli.

Получение рекомбинантного инсулина • Лизис биомассы. • Обработка экстракта бромцианом, расщепляющим белки по остаткам Получение рекомбинантного инсулина • Лизис биомассы. • Обработка экстракта бромцианом, расщепляющим белки по остаткам метионина. • Очищенные полипептиды А и В – на рекомбинацию для образования нативной двуцепочечной молекулы инсулина.

Плазмида p. BR 322 Плазмида p. BR 322

Рестрикция ДНК Eco. RI, рестриктаза Липкие концы Рестрикция ДНК Eco. RI, рестриктаза Липкие концы

Рестрикция ДНК 5’ - липкие концы 3’ - липкие концы тупые концы Рестрикция ДНК 5’ - липкие концы 3’ - липкие концы тупые концы

Получение рекомбинантного инсулина Получение рекомбинантного инсулина