Контрольная работа по «Биотехнологии»

ГОУ ВПО Уральский государственный медицинский университет

Кафедра фармации

 

 

 

 

 

Контрольная работа по биотехнологии

 

 

Вариант № 002

Зачетная книжка № 02 вк

 

 

ИСПОЛНИТЕЛЬ:

Студент(ка)

заочного отделения

группы 502

Фамилия, имя, отчество (полностью)

Столярова Марина Сергеевна

 

 

Дата выполнения:

______________________________

 

 

Екатеринбург

 

18.26. МЕТОД ТВЕРДОФАЗНОГО ИММУНОАНАЛИЗА НА ОСНОВЕ МОНОКАНАЛЬНЫХ АНТИТЕЛ

Моноклональные антитела - это иммуноглобулины, синтезируемые одним клоном клеток: моноклональное антитело связывается только с одной антигенной детерминантой на молекуле антигена.

Метод твердофазного иммуноанализа - это метод выявления антигенов и антител (гетерогенный иммуноанализ), когда один из компонентов реакции (антиген или антитела) иммобилизован на твердом полимере. Использование твердой фазы обеспечивает простоту разделения ингредиентов реакции за счет последующих отмывок. К твердофазному иммуноанализу относят твердофазный вариант радиоиммунного и иммуноферментного анализа1.

Радиоиммунный анализ, РИА - основанный на определении комплекса антиген-антитело за счет введения в один из компонентов реакции радиоактивной метки с последующей ее детекцией. Основой проведения любого варианта РИА служит сравнительное определение единиц счета импульсов, зарегистрированных при исследовании в идентичных условиях стандартных и измеряемых образцов. РИА обладает высокой чувствительностью и специфичностью. Недостатком метода являются ограничения, определяемые режимом работы с радиоактивным материалом, и относительно короткий срок годности диагностического набора, что связано с распадом радиоактивной метки. Измерение радиоактивной метки, т.е. излучения, проводится на специальных счетчиках — радиоспектрометрах. Для подтверждения положительного результата, полученного при первичном скрининге образцов, рекомендуется повторное исследование РИА или в альтернативном тесте. При обнаружении HBsAg необходимо проводить конфирмационный тест.

Конфирмационный тест - метод подтверждения специфичности полученного результата, свидетельствующий о наличии исследуемого антигена. Этот тест применяется при выявлении HBsAg в иммуноферментном и радиоиммунном анализе.

Иммуноферментный анализ, ИФА - метод выявления антигенов и антител, основан на определении комплекса антиген-антитело за счет введения в один из компонентов реакции ферментативной метки с последующей ее детекцией с помощью соответствующего субстрата, изменяющего свою окраску. Иммуноферментный анализ по сравнению с другими методами детекции антигенов и антител обладает такими преимуществами как высокая чувствительность, позволяющей выявлять концентрации до 0,05 нг/мл; возможностью использовать минимальные объемы исследуемого материала; стабильностью при хранении всех ингредиентов, необходимых для проведения ИФА; простотой проведения реакции; наличием как инструментального, так и визуального учета; возможностью автоматизации всех этапов реакции; относительно низкой стоимостью диагностических наборов.

Вышеперечисленные преимущества определили широкое применение ИФА во всех областях медицины, в том числе и при диагностике, профилактике и изучении вирусных гепатитов А, В, С, D и Е. Одним из наиболее важных вопросов при проведении иммуноферментного теста является вопрос о специфичности результатов. Для этого, как было показано выше, применяется конфирмационный тест. Четкое соблюдение всех параметров, указанных в наставлениях к диагностическим наборам для иммуноферментного анализа, позволяет избежать ложнопозитивных и ложнонегативных результатов, связанных с работой оператора2.  
2.2. РАЗЛИЧНЫЕ КЛАССИФИКАЦИИ БИООБЪЕКТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ

Все биотехнологические производства и биотехнологические процессы классифицируются по параметрам, которые характеризуют их с разных точек зрения3.

По характеристике биообъекта: плазмиды, фаги, вирусы растений и млекопитающих, клетки прокариот, клетки эукариот, биомолекулы (ферменты, нуклеиновые кислоты или их компоненты и др.).

Рис. 1. Классификация биообъектов

По общности и специфичности биотехнологических процессов: общие, специальные (микробиотехнология, фитобиотехнология, зообиотехнология).

По числу биообъектов: один (иммобилизованный фермент, одна чистая культура - продуцент и т.д.), два и более (иммобилизованная полиферментная система; кефирные зерна – ассоциация бактерий и дрожжей и т.д.).

По целевым продуктам: клеточная биомасса, первичные метаболиты, вторичные метаболиты.

По механизму образования конечного продукта: биосинтез, биотрансформация.

По управлению процессом: управляемые, неуправляемые.

По типу биотехнологического процесса: простой, совместный, последовательный, ступенчатый4.

По источникам энергии, углерода и доноров электронов (таб. 1):

Таблица 1

Группа	Источник			Название подгруппы
	энергии	углерода	доноров эдектронов (водорода)
Фототрофные бактерии	Свет	Неорганичес-кий	Неорганичес-кие вещества	Фотоавтолитотрофы
		Органический	Органические вещества	Фотогетероорганотрофы
Хемотрофные бактерии	Химические реакции окисления – восстано-вления	Неорганичес-кий	Неорганичес-кие вещества	Хемоавтолитотрофы
		Органический	Неорганичес-кие вещества	Хемогетеролитотрофы
			Органические вещества	Хемогетероорганотрофы

 

 

По способности питаться «живым белком» – по патогенности и взаимоотношений между организмами (таб. 2).

Таблица 2

Взаимоотношения
Вид	Подвид	Краткая характеристика
Симбиоз	Коменсализм	Один вид из ассоциантов живет за счет другого, не причиняя ему вреда
	Мутуализм	Оба ассоцианта помогают друг другу
	Нейтрализм	Ассоцианты не влияют друг на друга
	Паразитизм	Один из ассонциантов живет за счет другого
Антибиоз	Собственно антибиоз и антагонизм 1)односторонний (моно- и полинаправленный)	Один вид ингибирует развитие другого (других) или убивает его (их) своими метаболитами
	а)спонтанный, самопроизвольный, без постороннего вмешательства	В природных условиях
	б)направленный (насильственный)	В искусственных условиях
	2) двусторонний	Оба ассоциата ингибируют или убивают друг друга за счет своих метаболитов
	Саутоантибиоз	Один вид или ассоциация видов образует метаболиты.

 

По целевым продуктам (таб. 3).

По механизму образования конечного продукта (таб. 3).

Таблица 3

Характеристика процесса	Целевые продукты	Названия целевых продуктов или процессов
Биосинтез	Метаболиты: преметаболиты	Аминокислоты
		Нуклеозиды
		Нуклеотиды
	первичные	Нуклеиновые кислоты
		Ферменты
	вторичные	Алкалоиды
		Антибиотики
		Гиббереллины
		Гликаны и гликоконьюгаты Органические кислоты, кетоны, спирты
		Липиды
		Аминокислоты, пептидные гормоны
	клеточная масса	Пекарские и пивные дрожжи
		Кормовой и пищевой белок
		Вакцины и антигенные вещества
Трансформация	Неорганические вещества	Обнаружение металлов
		Обогащение металлов
	Преимущественно органические вещества	Компостирование отходов, получение биогаза
		Детоксикация, дезодорация и обезвреживание, например. ПАВ (поверхностно-активных веществ)
		Определение (анализ) веществ по продуктам трансформации
		Кисломолочные продукты и сыры
		Хлебно-булочные изделия
		Квашение и соление овощей
		Силосование кормов
		Мочка льна и джута
		Ферментация чая, табака, кофе, какао, маслин
		Пивоварение, виноделие винокурение

 

 

По управлению процессом. Подразделение биотехнологических процессов на управляемые и неуправляемые опирается на глубину и масштабность контроля, осуществляемого с применением средств автоматики и ЭВМ5.

 

4.2. ГЕНЕТИКА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ. ХАРАКТЕРИСТИКА. КРАТКАЯ ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА РАЗВИТИЯ

Генетика - наука о закономерностях наследственности и изменчивости. В зависимости от объекта исследования классифицируют генетику растений, животных, микроорганизмов, человека и другие; в зависимости от используемых методов других дисциплин - молекулярную генетику, экологическую генетику и другие. Идеи и методы генетики играют важную роль в медицине, сельском хозяйстве, микробиологической промышленности, а также в генетической инженерии6.

История развития генетики

Выяснение многих вопросов генетики, особенно открытие носителей наследственности и механизма изменчивости организмов, стало достоянием науки последних десятилетий, выдвинувших генетику на передовые позиции современной биологии. В своем развитии генетика прошла ряд этапов.

Первый этап - открытие Г. Менделем (1865) делимости наследственных факторов и разработкой гибридологического метода, изучения наследственности, т.е. правил скрещивания организмов и учета признаков у их потомства. Законы Менделя о наследственности заложили основу теории гена — величайшего открытия естествознания XX в., а генетика превратилась в быстро развивающуюся отрасль биологии. Де Фриз (1901 - 1903) выдвинул мутационную теорию изменчивости, которая сыграла большую роль в дальнейшем развитии генетики.

Второй этап - переход к изучению явлений наследственности на клеточном уровне (питогенетика). Т. Бовери (1902-1907), У. Сэттон и Э. Вильсон (1902-1907) установили взаимосвязь между законами наследования и распределением хромосом в процессе клеточного деления (митоз) и созревания половых клеток (мейоз). Развитие учения о клетке привело к уточнению строения, формы и количества хромосом и помогло установить, что гены, контролирующие те или иные признаки, не что иное, как участки хромосом - предпосылка хромосомной теории наследственности. Используя эти знания Т.Г. Морган и его сотрудники (1910-1911) установли, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке, образуя группы сцепления, а также закономерности наследования признаков, сцепленных с полом.

Третий этап - объектами генетических исследований стали грибы, бактерии, вирусы: изучены взаимоотношения между генами и ферментами и сформулирована теория “один ген - один фермент” (Дж. Бидл и Э. Татум, 1940) – была доказана физическая природа гена как элемента наследственной информации. Ф. Крик и Дж. Уотсон (1953), создана структурную модель ДНК в форме двойной спирали, которая согласуется с биологической функцией этого соединения, т.е. способностью к самоудвоению генетического материала и устойчивому сохранению его в поколениях - от клетки к клетке.

Возникновение генной инженерии - системы приемов, позволяющих биологу конструировать искусственные генетические системы, основываясь на универсальности генетического кода: триплеты нуклеотидов ДНК программируют включение аминокислот в белковые молекулы всех организмов человека, животных, растений, бактерий, вирусов. Благодаря этому можно синтезировать новый ген или выделить его из одной бактерии и ввести его в генетический аппарат другой бактерии, лишенной такого гена.

Таким образом, третий, современный этап развития генетики открыл огромные перспективы направленного вмешательства в явления наследственности и селекции растительных и животных организмов, выявил важную роль генетики в медицине, в частности, в изучении закономерностей наследственных болезней и физических аномалий человека7. 
9.2. КЛАССИФИКАЦИЯ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПО УСЛОВИЯМ ПРОВЕДЕНИ, СТАДИЯМ РЕАЛИЗАЦИИ

По условиям проведения процесса: нестерильный, стерильный, аэробный, анаэробный, поверхностный, глубинный, периодический, полунепрерывный, непрерывный, твердофазный, газофазный, 1-ступенчатый, 2-ступенчатый, многоступенчатый.

В биотехнологических производствах по условиям проведения процесса, а именно по фазовому состоянию ингредиентов биотехнологические производства различают на твердофазные процессы, например, при флуидизации или протеинизации грубых кормов на основе соломы злаковых растений с участием некоторых грибов, получение тканевых культур лекарственных растений на уплотненных средах, из которых затем экстрагируют действующие вещества, производство сыра из белков молока и др.; газофазные процессы основаны на использовании газа (например, метана) для получения микробного белка с помощью ассоциаций метилотрофных бактерий.

В биотехнологических производствах по условиям проведения процессов выделяют одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые биотехнологические процессы. Одноступенчатые проводятся, например, при получении 6-АПК из бензилпенициллина с помощью пенициллинацилазы, или пенициллинамидазы на колоннах, содержащих иммобилизованный фермент.  Двухступенчатые процессы базируются на использовании клеток, находящихся в разном фазовом состоянии (в трофофазе и идиофазе). Так, например, двухступенчатый биотехнологический процесс возможен при получении полисахарида курдлана — на первой ступени выращивают продуцент (Alcaligenes faecalis var. myxogenes) на питательной среде, поддерживая его в трофофазе; на второй ступени культуру переносят в другой биореактор, где нет питательной среды, но имеется глюкоза, из которой синтезируется курдлан. Многоступенчатые процессы присущи генетической инженерии и рДНК-биотехнологии.