Фармацевтическая биотехнология. Клеточная инженерия

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ИМЕЮЩИХСЯ И ПОЛУЧЕНИЕ НОВЫХ БИООБЪЕКТОВ (БО)

СУПЕРПРОДУЦЕНТ ― биообъект отличающийся от исходного «дичка» рядом показателей:

высокий выход целевого продукта;
способность

Современные методы совершенствования биообъектов

мутагенез и селекция;
клеточная инженерия;
генетическая инженерия

Совершенствование биообъектов методами мутагенеза и селекции

Мутация — изменение структуры ДНК, приводящее

Классификация мутаций

Спонтанный мутагенез является источником изменчивости организмов в процессе эволюции.
Пример

Совершенствование БО путем преднамеренного искусственного мутагенеза и последующей селекции

I стадия. Осуществляется

По выраженности признака, возникающего в результате мутации, клетки БО в популяции

Классификация мутаций

В зависимости от размеров мутируемых сегментов генома:
Геномные
- аллополиплоидизация
-

Геномные мутации

Изменение числа хромосом.
Полиплоидия - увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному набору.

Хромосомные мутации

Хромосомные мутации

Генные мутации

Генные мутации – замена азотистых оснований в нуклеотидах

В этом случае одна

Генные мутации – инверсия в пределах гена

Происх. вследствие поворота участка ДНК

Генные мутации – сдвиг рамки считывания

Происходит изменение количества нуклеотидных пар в

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД (ПО мРНК) НИРЕНБЕРГ М. И С.ОЧОА В 1966 г.

Словарь

Интеркаляция

Как можно объяснить отсутствие генетических последствий в результате некоторых мутаций?

ЗАДАЧА 1

Как изменится структура белка, если в участке гена 3´ -

ОТВЕТ 1

3׳- АЦА ТТТ ААА ГТЦ -3׳
– иРНК: 5'-

ЗАДАЧА 2

Как изменится структура белка, если из участка гена 3´- АЦАТТТАААГТЦ

ОТВЕТ 2

3׳- АЦА ТТТ ААА ГТЦ -5׳
– иРНК: 5'-

ЗАДАЧА 3

Как изменится структура белка, если в участке гена 3´ -

ОТВЕТ 3

3׳- АЦА ТТТ ААА ГТЦ -3׳
– иРНК: 5'-

Классификация точечных мутаций

Точковые мутации

Не всякая мутация сопровождается генетическими последствиями:
Синонимические замены
Реверсии (обратные мутации)
Супрессорные мутации
В

Классификация мутаций

Супрессорные и обратные мутации приводят к появлению ревертантов.
Не выгодны для биотехнологии

Реверсивная

Репарация

Совершенствование биообъектов методами преднамеренного мутагенеза и селекции

Для справки: интеркаляция - встраивание

МУТАГЕНЫ

Nitrogen mustard - азотная горчица — термин, принятый в США для обозначения

транзиции

Пара оснований А = Т стабилизируется двумя водородными связями;
Пара C ≡

гуанин

тимин

цитозин

аденин

Азотистая кислота как мутаген

Азотистая кислота индуцирует транзиции в обоих направлениях, поэтому

Вместо цитозина

Вместо аденина

Репарация (восстановление) —способность клеток исправлять повреждения и разрывы в ДНК.

Какие мутации, увеличивают образование целевого продукта:

дупликации (удвоение) или амплификации (умножение)

2 стадия. Оценка и отбор полезных мутаций в процессе естественной эволюции

Метод «отпечатков» (реплик) Ледербергов Дж. и Э.

Проблемы суперпродуцентов

Высокопродуктивные штаммы продуцентов крайне нестабильны и менее жизнеспособны в сравнении

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ БИООБЪЕКТОВ МЕТОДАМИ КЛЕТОЧНОЙ ИНЖЕНЕРИИ

Совершенствование биообъектов методами клеточной инженерии

Клеточная инженерия — «насильственный» обмен участками хромосом

Лигр —гибрид льва и тигра

Волкособ

Томофель

Возможно получение межвидовых и межродовых
гибридных культур
микроорганизмов,

Гибридные антибиотики

Макролидный агликон эритромицина связан с углеводной частью антрациклина;
Антрациклиновый агликон связан

Схема формирования гибридных клеток
(на примере прокариотов)

Клеточную стенку можно разрушить механически или с помощью ферментов. Ферментативный способ

Схема строения пептидогликана бактерий
(муреина)

 Структура пептидогликана: 
остов из N–ацетилмурамовой кислоты (MypNAц) и

Клеточная стенка грамотрицательных бактерий покрыта слоем липидов. Для реорганизации структуры используют

Клеточные стенки высших растений

Отличаются у разных видов.
Основные компоненты: целлюлоза, пектиновые

В результате реорганизации клеточной стенки образуются протопласты.
Протопласт ( др.-греч. πρῶτος — «первый» + πλαστός — образованный,

Для предотвращения лизиса образующихся протопластов клеточную стенку удаляют ферментативной обработкой в

Образование диплоидов, ломка и рекомбинация хромосом

Гетерокарионы содержат два ядра (у прокариот

Словарь
РЕКОМБИНАЦИЯ –
процесс реорганизации генома, обмен участками ДНК

Рекомбинация может быть:

Гомологичная
– основана на спаривании комплементарных цепей ДНК. Требуется

После промывания протопласты помещают в питательную среду.
При этом у определенной