1 Дәріс. «Микробиология биотехнология» пәніне кіріспе. Микробиология саласының даму тарихы. Микроорганизмдердің жалпы белгілері мен алуан түрлілігі
Жасушалық биотехнологияның болашағы жəне даму бағыттары
жүктеу/скачать 1,63 Mb.
|
лекция
- Бұл бет үшін навигация:
- Биологиялық микрочиптер
- Ферментация (бионысандарды дақылдау).
| Жасушалық биотехнологияның болашағы жəне даму бағыттары. Биотехнологиясының қарқынды дамып келе жатқан бағыты – биоэлектроника – биологиялық организмдердің құрылымдары жəне электронды құрылымдарымен тығыз байланысты. Оларға: биологиялық сенсорлар (биосенсор), биологиялық микрочиптер (биочиптер), биотесттер жатады. «Биосенсор» деген терминді айқындайтын компоненттің болуын тікелей қоятын биологиялық материал: ферменттер, жасушалар, бактериялар, ашытқы, антигендер, антиденелер, липосомалар, органеллалар, рецепторлар, ДНҚ бар сезімді қабат. Бұл компоненттің шоғырлануымен функциональды байланысты, дабылды шығаратын құрылғыны түсіну қажет. Конструкциялық түрде биосенсор – бір-бірімен тығыз байланыстағы екі биохимиялық жəне физикалық түрлендірігіш немесе трансдюсерден тұратын құрамдас құрылғы. Қазіргі уақытта биосенсорлардың бірнеше түрлері бар. Олардың қатарында – хеми- жəне биолюминисценция негізіндегі ферменттік электродтар, ферменттік микрокалориметрлік датчиктер жəне биодатчиктерді айтуға болады.
Биологиялық микрочиптер – əртүрлі биохимиялық талдауларды жүргізу үшін қолданылатын кішкентай құрылғылар. Бұл – талданатын нұсқалар құрамындағы кез-келген заттармен өзара əрекеттесе алатын, реакцияға қабілетті агенттер түрлері салынған микропластинкалар. Оларда талданатын ерітпелерде бар заттардың молекуларын іріктеп байланыстыратын функциональдық жағдайдағы биологиялық белсенді макромолекулалар химиялық байланған. Биочиптің құрамына келетін болсақ, көптеген көзге əрең көрінетін, əрқайсысының диаметрі 100 микроннан кіші, жартылай сфералық гидрогендік ұяшықтарға салынған, үлкен емес əйнектен жасалған пластинкадан тұрады. Ғалымдар əртүрлі заттарды жылдам жəне өте нақты айқындауға мүмкіндік беретін биочиптік-тест жүйелерін ойлап шығарды. Кейбір аурулардың бастапқы кезеңдерінде ақуыз қатарында аздаған өзгерістер болып жатады. Осындай өзгерістерді дер кезінде байқап, алдын-ала профилактикалық шараларды жасау үшін өте қажетті болып табылатын жаңа ғылым саласы – протеомика, ақуыздарды зерттеуге, олардың тірі организмдердегі синтезіне, бір-бірімен өзара əрекеттесуіне жəне күрделі қатынастарға негізделетіні жөнінде оқулық материалдарының келесі тарауларында толықтай беріледі. Ресейлік жəне француз ғылымдары ақуыздардағы өзгерістерді табуға жəне талдауға қабілетті қондырғылар жасауда. Протеомиканың негізгі бір бағыты – ақуыздың өзара байланысын жəне молекула үсті кешенінде орналасуын анықтау. Бұл бағыт биохимиялық үдерістер жасушада құрылған жəне олар ферменттер, рецепторлар жəне т. б. белсенді байланыстарды таңдау арқылы жасалды. Ақуыздар арасындағы байланысты анықтау үшін ашытқының екі гибридті жүйесін қолданады. Бұл əдіс ақуыз-ақуыз, ақуыз-ДНҚ, ақуыз-РНҚ байланыстарын анықтайды. Ғалымдар протеомика саласында ақуыздардың өндірілуін жəне олардың денедегі ақуыздардың ауысу декомпозициясын, сондай-ақ организмде синтезделуінен кейінгі ақуыздардың қалай модификацияланатынын зерттеуде. Қазіргі кезде нарықтағы фармакологиялық заттардың 95%-ы протеиннің əсеріне мақсатталған. «Thermo Finnigan» (АҚШ) компаниясы жоғары технологиялық талдаушы құралдарды жасайды. Бұл компания хроматография, массалық спектрометрия жəне бағдарламалық өнімдерді шығарумен қатар, осы бағытта өз күштерімен жаңа құралдар дайындаумен айналысуда. Мысалы, ақуыздық чиптерді. Ақуыздық микрочиптерді əзірлеу өте күрделі жұмыс болып табылғандықтан, үлкен инвестициялар тартуды қажет етеді. Қазіргі кезде «Сiphergen Inc» компаниясы ең танымал ақуыздық чип шығарушы болып танылады. Бұл компания хроматографиялық ақуыздық чиптер мен масс. спектрометрлік детекторды (анықтаушы) байланыстыратын қондырғы жасап шығарды (Protein Chip System). Аталған жүйе күрделі биологиялық ортадағы паталогиялық жағдайдағы биомаркерлерді іздейді. Бірінші топ – ДНҚ-чиптерінің миниатюралық құрылымы жасалып, моноклональді антиденелер немесе олардың аналогы маркерлерге микроөріс құруға қолданылады. Бұл құралдар, гендер мен оның құрамдас бөліктерінің өзара нəзік байланыстарының реттелуін зерттеу мақсатындағы, молекулалық биологияның іргелі міндеттерін орындай алады деп есептелінуде. Голландиялық «Glaucus Proteomics» фирмасы осы бағыттағы жұмыстарында жетекші орынды алады. Қазіргі күні нарыққа цитокинді, күйзелісті қоздыратын ақуызды анықтайтын арнаулы чиптері шығарылған. Екінші топ – in vitro трансляция арқылы жүзеге асатын ақуыз-ақуыз байланысы жəне фазаға азықты жағу PISA (Protein In Sity Array) трансляцияның жасуша жүйесін жəне ПТР-азықты қолдану арқылы ақуыздарды тасымалдайды. Ақуыздық чипті шығаратын тағы бір компания «WITA Proteomics». Жасушалық дақылға тигізетін токсиндік əсерді идентификациялауға арналған 2Д-электрофорезі сияқты ақуыздық биочип технологиясы өте қарқынды дамып, медициналық диагностикада жəне жаңа дəрі- дəрмектерді сынауда да кеңінен қолданылуда. Биоселективтік датчиктерін ионоселективті электродтар бетіне бүкіл микроорганизмдер жасушаларын немесе ұлпаларын жұқтыру арқылы жасайды. Мысалы, Neurospora europea бактерияларын NH3, ал сірке қышқылын анықтау мақсатында Trichosporon brassiacae пайдаланылады. Сонымен бірге сенсорлар ретінде өте жоғары сезімталдық қабілетке ие болып табылатын моноклональді антиденелері де пайдаланылады. Биодатчиктер мен биочиптерін жасауда əлемдегі жетекші орындарды Hitachi, Sharp сияқты Жапон компаниялары алады. Қазіргі кезде, өткізгіштік қасиетін ақуыз молекуласы атқаратын, жартылай өткізгіштіктер типтері жасап шығарылуда. Осындай ферменттік негізден тұратын жүйелердің, кремнийден жасалынатын өткізгіштерімен салыстырғанда, жоғары қабілетке ие екендіктері анықталған. Мұндай биочиптер шағын көлемді, сенімді жəне өздігінен ұйымдасуға қабілетті болып келеді. Мəселен, Sony деген Жапон компаниясы, бактериялар өнімі болып табылатын, целлюлозадан жасалынатын жоғары акустикалық қабілетке ие жүйелерін ойлап тапқан. Гель тəрізді целлюлоза арнайы кептіріледі. Осындай өнім құрылысы бойынша көптеген майда ұяшықтардан (сот) тұруы себепті, акустикалық жүйелерге лайықты жалпақ диафрагма ретінде пайдаланылады. Соңғы жылдары ДНҚ технологияларының жетістіктері – биочиптердің дамуына байланысты, қатты жазықтарда айқын молекулалардың селективтік сорбция үдерістерін, детекцияның физикалық əдістерін қолданатын, ДНҚ-сенсорлар деп аталатын чиптері кеңінен пайдаланыла бастады. ДНҚ-сенсор жоғары сезімді, шағын көлемді, кіші көлемде өлшеудің байланыссыз əдісін іске асырады жəне қолданылуы оңай болып келеді. Қазіргі уақытта əртүрлі фирмалардың бағдарламалық қамтамасыз етуімен нейлондық мембраналар – микроорганизмдердің, өсімдіктердің, сүтқоректілердің жəне адамның гендерімен сүзгіштерге негізделетін ДНҚ-микрочиптердің шығуына қол жеткізілді. Бақылау сұрақтары: Асептикалық жағдайларды қамтамасыз ету әдістері. Ферментация (биологиялық объектілерді дақылдау). Термиялық залалсыздандыру тәртіптері. Сұйық, ауа, құралдарды залалсыздандыру тәртіптері. Бақылау үлгілерін асептикалық алу әдістері. Өсімдік нысандарды залалсыздандыру үшін қолданылатын химиялық заттар. Залалсыздандыратын агенттерге қойылатын негізгі талаптар. Эмбрионалдық діңгек жасушалары қандай ағзалардан алынады? Эмбрионалдық жасушаларының басты артықшылықтыры жəне медицинада қолданылу мүмкіндігінің болашағы қандай? Медицинада тəжірибелерге қажетті эмбриональдық діңгек жасушалары қалай алынады? Эмбриональдық діңгек жасушаларының желісін дайындауда, қандай сатыға дейін өсіріп қадағалайды? Жасуша желілері не үшін ауық-ауық жаңа жасушалармен ауыстырылып тұру қажет? Жасушаларды клондау жұмыстарының практикалық маңызы қандай? Жасушаларды клондау жұмыстары қалай жүзеге асырылады? Жасушаларды клондау жұмыстарын адамдарға қолдануға бола ма? Биотехнологияда адам жəне жануарлар клеткаларын пайдалану қай жылдан басталады? Гибридомды əдіс дегеніміз не? Қазіргі кезде моноклональді антительдерді қандай мақсатта қолданады? Моноклональді антиденелерді қолданудың практикалық маңыздылығы мен болашағы қандай? Биоэлектрониканың болашағы мен мүмкіндіктері қандай деп ойлайсыз? Биосенсорлардың қанша түрлері бар? Биологиялық жəне ақуыздық микрочиптер дегеніміз не жəне олардың қолданылу аймағы мен болашағы қандай? 12 дәріс тақырыбы: Ферментация (бионысандарды дақылдау). жүктеу/скачать 1,63 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|