Генная инженерия
<<  Традиционная биотехнология Биотехнологии в СХ  >>
Основы биотехнологии
Основы биотехнологии
Белковая инженерия
Белковая инженерия
Словарь
Словарь
Комплекс методов
Комплекс методов
Основные подходы в инженерии белка
Основные подходы в инженерии белка
Рациональный дизайн
Рациональный дизайн
Направленная эволюция белковых молекул
Направленная эволюция белковых молекул
Инженерия белковых поверхностей
Инженерия белковых поверхностей
Скрининг
Скрининг
Дисплейные системы
Дисплейные системы
Фаговый дисплей
Фаговый дисплей
Инфицирование
Инфицирование
Белковая инженерия
Белковая инженерия
Перспективы практического использования белковой инженерии
Перспективы практического использования белковой инженерии
Биосенсорный анализатор
Биосенсорный анализатор
Принципиальная стуктурная схема биосенсора
Принципиальная стуктурная схема биосенсора
Измерение глюкозы
Измерение глюкозы
Специальные биотехнологии
Специальные биотехнологии
Иммобилизация
Иммобилизация
Инженерная энзимология
Инженерная энзимология
Классификация ферментов
Классификация ферментов
Формы ферментов в биотехнологиях
Формы ферментов в биотехнологиях
Источники ферментов
Источники ферментов
Носители для иммобилизации
Носители для иммобилизации
Методы иммобилизации
Методы иммобилизации
Преимущества иммобилизованных ферментов
Преимущества иммобилизованных ферментов
Ферменты в биотехнологическом производстве
Ферменты в биотехнологическом производстве
Экологическая биотехнология
Экологическая биотехнология
Методы экологической биотехнологии
Методы экологической биотехнологии
Очистка сточных вод
Очистка сточных вод
Белковая инженерия
Белковая инженерия
Аэробные системы очистки
Аэробные системы очистки
Аэротенк
Аэротенк
Метантенк
Метантенк
Фазы метанового брожения
Фазы метанового брожения
Примеры микроорганизмов
Примеры микроорганизмов
Белковая инженерия
Белковая инженерия
Биоремедиация
Биоремедиация
Биоремедиация
Биоремедиация
Биоремедиация
Биоремедиация
Биоремедиация
Биоремедиация
Загрязнения
Загрязнения
Биофиторемедиация
Биофиторемедиация
Аккумуляция загрязнителей
Аккумуляция загрязнителей
Синтез специфических токсинов
Синтез специфических токсинов
Растения устойчивые к фитопатогенам
Растения устойчивые к фитопатогенам
Повышенная устойчивость трансгенных растений
Повышенная устойчивость трансгенных растений
История биотехнологии
История биотехнологии
Генетическая инженерия
Генетическая инженерия
21
21
31
31

Презентация на тему: «Белковая инженерия». Автор: . Файл: «Белковая инженерия.ppt». Размер zip-архива: 4481 КБ.

Белковая инженерия

содержание презентации «Белковая инженерия.ppt»
СлайдТекст
1 Основы биотехнологии

Основы биотехнологии

БЕЛКОВАЯ ИНЖЕНЕРИЯ. СПЕЦИАЛЬНЫЕ БИОТЕХНОЛОГИИ. Лекция 10

2 Белковая инженерия

Белковая инженерия

БЕЛКОВАЯ ИНЖЕРЕНИЯ. СПЕЦИАЛЬНЫЕ БИОТЕХНОЛОГИИ. Лекция 10

3 Словарь

Словарь

Элюция – метод извлечения вещества (вируса) из твердого носителя вымыванием Метод дисплея – метод представления гетерологичных белков/ пептидов на поверхности вирусов, клеток или бесклеточных культур для отбора белков или пептидов с требуемыми свойствами Биосенсор – аналитическая система (биологический материал + преобразователь), позволяющая обнаруживать вещества в исследуемой пробе и оценивать их концентрации

4 Комплекс методов

Комплекс методов

Белковая инженерия

Комплекс методов и подходов по изучению белков и получению белков с новыми свойствами

4

5 Основные подходы в инженерии белка

Основные подходы в инженерии белка

Рациональный дизайн (rational design) белковых молекул

Направленная эволюция (directed evolution) белковых молекул

5

6 Рациональный дизайн

Рациональный дизайн

Проблемы

Несовершенство методик и аппаратуры

Направление, нацеленное на создание новых белков de novo путем их пространственного конструирования

Необходимость знаний о пространственной организации белка

Необходимость знаний о внутри- и межмолекулярных взаимодействиях

7 Направленная эволюция белковых молекул

Направленная эволюция белковых молекул

Направление, нацеленное на создание новых белков, посредством селекции

8 Инженерия белковых поверхностей

Инженерия белковых поверхностей

Направленная эволюция белковых молекул (варианты)

Инженерия белковых поверхностей

Рациональный редизайн

С помощью направленного мутагенеза заменяют конкретные аминокислотные остатки в активном центре фермента

С помощью мутаций изменяют участки полипептидной цепи в окрестностях аминокислотных остатков, сближенных на поверхности белковой глобулы, но находящихся в полипептидной цепи на значительном расстоянии друг от друга

9 Скрининг

Скрининг

Скрининг и отбор белков с заданными свойствами

Пути

Обнаружение белка с требуемыми свойствами среди большого числа макромолекул, составляющих полученную клонотеку

Случайный скрининг

Улучшенный скрининг

Отбор

Каждый белок исследуется на наличие требуемых свойств; выбор белков из клонотеки происходит случайно

Возможен, если объекты, составляющие клонотеку, различаются фенотипически (например, по наличию ферментативной активности)

Создаются условия для избирательного сохранения компонентов клонотеки, которые обладают определенными свойствами (фаговый, клеточный дисплей)

10 Дисплейные системы

Дисплейные системы

11 Фаговый дисплей

Фаговый дисплей

Цель – экспонировать чужеродные белки на поверхности фага Метод был разработан в 1985 г. для нитчатого бактериофага М13. (гены pIII и pVIII являются пригодными сайтами мишенями для вставки чужеродного кДНК фрагмента)

12 Инфицирование

Инфицирование

Инфицирование E.coli фагом-помощником

Клетки E.Coli, трансформированные плазмидной библиотекой / фагмидой, инфицируют хелперным фагом для получения фаговых частиц, на поверхности которых экспонированы различные варианты целевого белка

13 Белковая инженерия
14 Перспективы практического использования белковой инженерии

Перспективы практического использования белковой инженерии

15 Биосенсорный анализатор

Биосенсорный анализатор

Биосенсорный анализатор «Биолан 1010»

16 Принципиальная стуктурная схема биосенсора

Принципиальная стуктурная схема биосенсора

17 Измерение глюкозы

Измерение глюкозы

Измерение глюкозы с помощью ферментного электрода (схематическое представление опыта Л. Кларка). Окисление глюкозы ферментом глюкозооксидазой в присутствии кислорода: глюкоза + О2 ? Н2О2 + глюконо-1,5-лактон. Н2О2 восстанавливается на платиновом электроде при потенциале +700 мВ; протекающий в цепи ток пропорционален концентрации пероксида водорода (т.е., косвенно, глюкозы).

18 Специальные биотехнологии

Специальные биотехнологии

БЕЛКОВАЯ ИНЖЕРЕНИЯ. СПЕЦИАЛЬНЫЕ БИОТЕХНОЛОГИИ. Лекция 10

19 Иммобилизация

Иммобилизация

Словарь

Иммобилизация – это ограничение подвижности молекул и их конфирмационных перестроек Аэротенк – система очистки стоков, резервуары в которых происходит перемешивание СВ, микробного ила и воздуха Метантенк – резервуар для биологической переработки органических загрязнителей с помощью бактерий в анаэробных условиях Биоремедиация – комплекс методов очистки вод, грунтов и атмосферы с использованием метаболического потенциала биологических объектов – растений, грибов, насекомых, червей и других организмов

20 Инженерная энзимология

Инженерная энзимология

Изучает возможность получения, модификации и применения ферментов в биотехнологических процессах

С6н12о6

С2н5он

Глюкоза

Этанол

21 Классификация ферментов

Классификация ферментов

Класс

Катализируемые реакции

Примеры ферментов

Оксидо-редуктазы

Восстановительные и окислительные реакции

Трансфе-разы

Обратимый перенос групп атомов от доноров к акцепторам.

Гидролазы

Реакции гидролиза

Лиазы

Негидролитического отщепления от субстрата групп атомов с обра-зованием двойных связей

Изомеразы

Внутримолекулярные реакции перестройки органических соединений

Лигазы

Реакции присоединения друг к другу двух различных молекул

Известно более 200 ферментов. Каталаза, глюкооксидаза

Известно более 450 ферментов. Пируваткиназа, протеинкиназа

Известно более 200 гидролаз. Протеаза, амилаза, целлюлаза

Известно более 100 лиаз. Аспартаза, фумараза

Известно более 50 ферментов. Глюкозоимераза

Известно более 100. ДНК-лигаза, триптофан-синтетаза

22 Формы ферментов в биотехнологиях

Формы ферментов в биотехнологиях

Ферменты

Изолированные ферменты

Внутриклеточные ферменты

Свободные

Иммобилизованные

23 Источники ферментов

Источники ферментов

Растения

Микроорганизмы

Животные

Бациллы – биосинтезаторы рибонуклеаз, дезоксирибонуклеаз и протеаз, а дрожжи – глюкоамилаз, инвертаз и кислой фос-фатазы

Амилазы выделяют из ячменя, кислую фосфатазу из картофеля, пероксидазу из хрена

Из сердца КРС выделяют лактатдегидрогеназу, из желудка – щелочную фосфатазу. Желудок свиней используют для получения пепсина

24 Носители для иммобилизации

Носители для иммобилизации

Стекло

25 Методы иммобилизации

Методы иммобилизации

Физические методы

Химические методы

Адсорбция на нерастворимом носителе, включение в поры геля, пространственное отделение с помощью полупроницаемой мембраны и другие

Основывается на создании новых ковалентных связей между ферментом и носителем

26 Преимущества иммобилизованных ферментов

Преимущества иммобилизованных ферментов

Можно

Отделять ферменты от реакционной среды, останавливать реакцию в нужный момент и получать продукт не загрязненный ферментом; проводить процесс в непрерывном режиме и регулировать скорость реакции; изменять свойства катализатора, его специфичность, зависимость от условий реакции и чувствительность к денатурирующим воздействиям; регулировать каталитическую активность фермента посредством воздействия на носитель

27 Ферменты в биотехнологическом производстве

Ферменты в биотехнологическом производстве

Фермент

Источник, метод иммобилизации

Биотехнология

Ацетилнейтраминат-9-фосфатсинтаза

Фермент E. coli. Включение в полиакриламидный гель.

Синтез сиаловых кислот.

Пероксидаза

Фермент из хрена. Сополимеризация и включение в гель альгината.

Окисление фенола в сточных водах.

3-Кетостероид-дегидрогеназа

Клетки Mycobacterium globiformis. Включение в полиакриламидный гель.

Трасформация гидрокортизона в преднизолон

28 Экологическая биотехнология

Экологическая биотехнология

Решает проблемы загрязнения окружающей среды (биодатчики, биосенсоры, биоиндикаторы, редуценты загрязнителей и пр.)

29 Методы экологической биотехнологии

Методы экологической биотехнологии

29

Лавряшина М.Б. КемГУ 2005

30 Очистка сточных вод

Очистка сточных вод

Важнейшая проблема биотехнологии – очистка сточных вод

31 Белковая инженерия
32 Аэробные системы очистки

Аэробные системы очистки

Аэробные системы очистки СВ

33 Аэротенк

Аэротенк

Аэротенк (от аэро и англ. tank — бак, цистерна)

Сточные воды

Аэротенк

Очищенные сточные воды

Активный ил

Аэротенки работают в комплексе с усреднителем, отстойниками, регенератором ила и уплотнителем ила (пресс).

Отстойник

Усреднитель

Регенератор ила

Пресс

Метантенк

34 Метантенк

Метантенк

Метантенк (от метан и англ. tank – бак, цистерна)

Группы бактерий

Исходные вещества

Продукты

Гидролитические ацетогенные

Органические загрязнители

Высшие жирные кислоты

Водородопродуци-рующие

Высшие жирные кислоты

Н2,со2, сн3соон

Метанобразующие

Н2,со2, сн3соон

Сн4, со2

35 Фазы метанового брожения

Фазы метанового брожения

36 Примеры микроорганизмов

Примеры микроорганизмов

I фаза. ЦЕЛЛЮЛОЗОРАЗРУШАЮЩИЕ (Bacterioides ruminicola, Butyrivibrio fibriosolvens) ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИЕ (Clostridium, Petrococcus) II фаза. АЦЕТОГЕННЫЕ (Syntrophobacter wolinii) III фаза. МЕТАНООБРАЗУЮЩИЕ (Metanobacterium thermoautotrophicum, Metanococcus vannielii)

37 Белковая инженерия
38 Биоремедиация

Биоремедиация

В основе метода лежит способность микроорганизмов утилизировать сложные органические вещества с разложением их до простых «биологически безопасных» веществ

Молекулярная биология и генетика

Микро-биология

Экология

Инженерные науки

39 Биоремедиация

Биоремедиация

Задачи.

40 Биоремедиация

Биоремедиация

Подходы.

Использование активности природных «диких» микроорганизмов (требуется интенсификатор, например О2)

Использование активных штаммов, внесенных в виде биопрепаратов в места интенсивных загрязнений

41 Биоремедиация

Биоремедиация

Этапы.

42 Загрязнения

Загрязнения

Биофиторемедиация (Сообщества растений и микроорганизмов)

Биоремедиация (Искусственные микробные биопрепараты)

Биостимуляция (Природные микробные сообщества)

Химический анализ

Инженерные технологии

Мониторинг биоремедиации

43 Биофиторемедиация

Биофиторемедиация

By E. Pilon-Smits, 2004

44 Аккумуляция загрязнителей

Аккумуляция загрязнителей

Растение

Деградация загрязнителей

Фиторемедиация

Биоремедиация

Бактерии ризосферы Pseudomonas

45 Синтез специфических токсинов

Синтез специфических токсинов

Конструирования трансгенных растений, устойчивых против насекомых вредителей

1. Синтез специфических токсинов 2. Синтез гидролитических ферментов, действущих на клеточные стенки личинок насекомых и других вредителей и патогенов /хитиназа, ?-1,3- глюконазы, рr-белки/ 3. Синтез ингибиторов протеиназ и ингибиторов ферментов, расщепляющих полисахариды растения

4. Модификация вторичного метаболизма растений для: а) лимитирования необходимых веществ б) синтеза новых репеллентов и токсинов 5. Регуляция защитного ответа: а) тканеспецифическая экспрессия генов б) регуляция экспрессии генов различными естественными и искусственными факторами

46 Растения устойчивые к фитопатогенам

Растения устойчивые к фитопатогенам

47 Повышенная устойчивость трансгенных растений

Повышенная устойчивость трансгенных растений

Повышенная устойчивость трансгенных растений к грибному патогену Phomopsis helianhi

А - нетрансгенное растение В - трансгенное растение

А b

48 История биотехнологии

История биотехнологии

Примерный список тем, входящий в тест на зачете

1. История биотехнологии. Характеристика исторических периодов. Наиболее значимые открытия, сыгравшие важную роль в становлении науки. 2. Общие понятия биотехнологии: биотехнологическая система, биотехнологический процесс, биотехнологический объект. 3. Биотехнологические объекты, определение, характеристика места биообъекта в биотехнологической системе, классификация, примеры практического применения. 4. Микроорганизмы как биообъекты. Примеры, практическое использование в биотехнологиях. 5. Культуры клеток и тканей как биообъекты. Примеры, практическое использование в биотехнологиях. 6. Биотехнологический процесс. Этапы. Краткая характеристика этапов биотехнологического процесса. 7. Характеристика микроорганизмов как объектов селекции. Селекция микроорганизмов в биотехнологии. 8. Мутагенез: определение, формы мутагенеза, мутагенные факторы. 9. Отбор мутантных микроорганизмов созданных в процессе селекции на подготовительной стадии биотехнологического процесса. 10. Селекция биообъектов. Этапы, подходы, методы.

49 Генетическая инженерия

Генетическая инженерия

11. Генетическая инженерия: цель, техника, биообъекты, примеры практического применения, современные достижения. 12. Ферменты генетической инженерии. Классификация, характеристика катализируемых реакций. 13. Методы получения гена в генетической инженерии. Краткая характеристика, достоинства и недостатки методов. 14. Вектора в генетической инженерии. Определение, классификации, требования, краткая характеристика векторов. 15. Рекомбинантная ДНК. Определение, назначение, методы получения рекомбинантной ДНК в генетической инженерии. 16. Методы введения рекомбинантной ДНК в клетку-реципиент и отбор модифицированных клеток в генетической инженерии. 17. Трансгенез растений. Вектора. Основные стратегии. Методы введения трансгенов и отбора трансгенных организмов. 18. Трансгенез животных. Вектора. Основные стратегии. Методы введения трансгенов и отбора трансгенных организмов. 19. Клеточная инженерия: цель, техника, биообъекты, примеры практического применения, современные достижения. 20. Методы культивирования клеток и тканей растений. Условия культивирования, классификация и краткая характеристика культур растений в клеточной инженерии

50 21

21

Соматические гибриды растений. Техника получения, современные достижения, примеры практического применения. 22. Протопласты: определение, использование в клеточной инженерии, методы и условия выделения протопластов. 23. Культивирование и слияние протопластов в клеточной инженерии. Методы, условия, фьюзогены. 24. Практическое использование культур клеток и тканей растений. Биосинтез и биотрансформация, микроразмножение, примеры трансгенных растений с ценными свойствами. 25. Клеточная инженерия животных. Методы, объекты, техника, современные достижения, практическое применение. 26. Клеточные и тканевые культуры животных. Классификации культур, условия культивирования, среды, методы получения соматических гибридов, практическое применение. 27. Стволовые клетки. Характеристика. Классификация. Перспективы применения. 28. Клонирование. Характеристика метода. Классификация. Перспективы применения. 29. Биотехнологический процесс. Стадия культивирования. Основные этапы, характеристика сред для микроорганизмов, клеток растений и животных. Аппаратура. 30. Биотехнологический процесс. Стадия культивирования. Режимы культивирования биообъектов. Стадии роста культуры в биореакторе, синтез целевого продукта.

51 31

31

Биотехнологический процесс. Стадия получения продукта. Основные этапы и методы отделения и очистки биотехнологического продукта. Примеры биотехнологических продуктов. 32. Экологическая биотехнология: цель, методы, биообъекты, примеры практического применения, современные достижения. 33. Экологическая биотехнология. Проблема питьевой воды. Аэробные методы очистки сточных вод. 34. Экологическая биотехнология. Проблема питьевой воды. Анаэробные методы очистки сточных вод. 35. Экологическая биотехнология. Биоремедиация, биофиторемедиация. 36. Биотехнология: цель, предмет, задачи, основные направления биотехнологии. Современные достижения в области биотехнологии. 37. Инженерная энзимология. Цель, проблемы. Перспективы. Источники ферментов. 38. Иммобилизованные ферменты. Преимущества, методы иммобилизации. 39. Иммобилизованные ферменты. Носители для иммобилизации, практическое использование. 40. Белковая инженерия. Направления, методы, перспективы.

«Белковая инженерия»
http://900igr.net/prezentacija/biologija/belkovaja-inzhenerija-60123.html
cсылка на страницу

Генная инженерия

3 презентации о генной инженерии
Урок

Биология

136 тем
Слайды