Молекулалық биотехнология негіздері

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім және Ғылым Министрлігі

Семей қаласының Шәкәрім атындағы Мемлекеттік Университеті

СӨЖ

Тақырыбы: Молекулалық биотехнология негіздері

Орындаған: Нұрдәуітов Р. Қ

Тексерген: Нуржанова К. Х

Семей-2015ж

Молекулалық биология - тіршілік құбылыстарының молекулалық негіздері туралы ғылым; генетика, биохимия және биофизика ғылымдарымен тығыз байланысты. Медицина (вирусология, иммунология, онкология, т. б. ), а. ш. (жануарлар мен өсімдіктердің тұқым қуалау қасиеттерін белгілі бағытта қадағалай отырып зерттеу) және биотехнология (гендік инженерия, клеткалық инженерия) салаларының теориялық негізі. Негізгі мақсаты - биологиялық ірі молекулалар (ақуыздар, нуклеин қышқылдары) құрылымын барлық деңгейде зерттеу. 1953 жылы ағылшын ғалымы Ф. Крик және АҚШ биологы Дж. Уотсон ДНҚ-ныңмакромолекуласының құрылымының кеңістіктік моделін жасауы - молекулалық биология ғылымының өз алдына жеке ғылым болып қалыптасуына негіз болды. Қазақстанда молекулалық биология саласындағы ғылыми зерттеулер XX ғасырдың 50-жылдарының аяғында Қазақстан Ғылым Академиясының Ботаника институтында басталды. Академик М. Айтхожинның басшылығымен рибосомалардың құрылымы зерттеліп, соның нәтижесінде рибосомалар мен (мысалы, вирустар) құрылымында айтарлықтай айырмашылықтар бар екені анықталды. Бұл жаңалық - жануарлар клеткасының цитоплазмасында информосома түрінде болатын ақпараттық РНҚ (аРНҚ) бар екенін көрсетті. Молекулалық биология саласындағы зерттеулер, әсіресе, Қазақстан Ғылым Академиясының молекулалық биология және биохимия институты ашылғаннан кейін (1983) дами түсті. Өсімдік клеткасындағы информосомалар, яғни, бос цитоплазмалық, полисомды-байланысқан және ядролы ақуыздардың (РНҚ-ны қоса) және төменгі молекулалы РНҚ-ның физика-химиялық қасиеттері зерттеліп, олардың өсімдік эмбриогенезі мен дамуы кезінде белок биосинтезі мен биогенезін реттеуге қатысатыны анықталды. Соның нәтижесінде функционалды белсенді әркелкі (гетерогалды) будан рибосомалары құрастырылды. Бұрын белгісіз болып келген өсімдік клеткаларындағы (қалыпты және стресс жағдайында) зат алмасу процесінің маңызды бөліктеріндегі (азотты, көмір сулы, фенолды) ферментті кешендердің реттелу механизмі ашылды. Бұл техникалық және астық дақылдарының бағалы шаруашылық белгілерін қалыптастыру бағытының ғылыми негізін салуға мүмкіндік берді. Азот алмасу кезіндегі маңызды ферменті - НАДФ-ГДГ-ны (-глютаматдегидрогенез) активациялаудың жаңа жолы анықталды. Қазақстан өсімдіктерінен жасалынған биологиялық активті заттардың биотехнологиясы жетілдірілді. Қазір республикада молекулалық биология саласы бойынша: геномды құрастыру, экспрессиясы және оның реттелуі, клетканың маңызды полимерлері белок пен нуклеин қышқылының құрылымы мен қызметі, өсімдіктердің гендік инженериясы, молекулалық иммунология мәселелері зерттелуде.

Биотехнологияның негiзгi бағыттары

10 жылдың iшiнде жiңiшке химия (биокатализаторлар, органикалық синтездiң өнiмдерi), өндiру өнеркәсiбi (биогеотехнологиялар, топырақ биоремедиациясы), жартылай өткiзгiштердi өндiру (жаңа материалдар), ақпараттық технологиялар (микроэлектрондық жүйелер, биоинформатика құралдары, биологиялық қағидаттар негiзiндегi құрылғылар, биокомпьютерлер) сияқты экономиканың маңызды салаларында биотехнологияны қолдау аясын елеулi кеңейту болжанып отыр. Жекелеген салаларда биотехнологиялық әдiстердi енгiзу өндiрiстiк базаның сапалық өзгеруiне әкелiп соғады. 2010 жылға қарай биотехнологияларды қолданумен алынатын өнiм әлемдiк химикаттар рыногының шамамен 30% құрайды. Бұл рыноктың көлемi 1, 5 трлн. долларға бағаланады. Генетикалық модификацияланған дақылдарды кеңiнен тарату гербицидтер мен пестицидтердiң сатылуын жыл сайын 30% кемуiне әкелiп соғады. Әлемдiк биотехнологияда гендiк инженерия кең дамыған. Биоинженерия саласында барлық әлемдiк зерттеулердiң негiзгi бағыты адам үшiн пайдалы белгiлерге ие генетикалық модификацияланған организмдердi (ГМО) жасауға шоғырландырылған. Гендiк-инженериялық қызметтiң кең мағынада үш негiзгi мақсаты бар: фармакологиялық және тамақ өнеркәсiбi үшiн генетикалық модификацияланған (бұдан әрi - ГМ) өсiмдiктердi, ГМ-жануарларды және ГМ-микроорганизмдердi жасау.

Гендiк инженерия жолымен алынған дәрi-дәрмек препараттары (атап айтқанда, синтетикалық инсулин, рекомбинанттық интерферон, гепатитке қарсы екпелер) дүние жүзiнде ғылыми ортада және тұтынушылардың тұрақты сұранысымен белгiлi. Ең алдымен адам мен жануарлар белогының негiзiндегi гендiк-инженерлiк дәрi-дәрмек препараттары көбiне тек биотехнологияның көмегiмен ғана алынуы мүмкiн және олар ауыр науқастарды емдеу кезiнде айырбасталмайтын теңдессiз болады. Мысалы, проурокиназ - тромболитиканың төртiншi шығарылған жаңа түрiн пайдалану миокард инфаркттан өлiмдi бес есеге азайтады. Лактоферриндi пайдалану "жасанды тамақтандырылған" балалардың гастроэнтериттермен ауруын 10 есеге азайтады. Қазiргi уақытта әлемде 143 гендiк-инженерлiк дәрi-дәрмек субстанцияларын өндiруге рұқсат берiлдi және 26 - рұқсат алу кезеңiнде. Өндiрудiң басталуын екi-үш жылдан кейiн күтуге болатын адам геномының мағынасын ашу, таяу арада адамның жаңа реттеуiш белоктарының ашылып және олардың негiзiнде жаңа дәрi-дәрмек препараттары жасалынады деп болжам жасауға мүмкiндiк бередi. Сарапшылардың болжамы бойынша 10 жылдан кейiн олар әлемдiк фармацевтиканың 15 пайызын өзiне алады, 20 жылдан кейiн барлық бүгiнгi дәрi-дәрмек құралдарының ең кемiнде жартысын алмастырады. Бiрiншi рет гендiк-инженерлiк әдiстердi ғалымдар микроорганизмдерге қолданды. ГМ-өнiмдердiң алғашқыларының бiрi инсулин болды - дезоксирибонуклеиндiк қышқыл бактериясыда (бұдан әрi - ДНК) оның синтезiне жауапты ген енгiзiлдi. Қазiр әлемде барлық инсулин трансгендiк бактериялардан өнеркәсiптiк тәсiлмен алынады. Кейiнiрек ғалымдар көптеген қажеттi белоктарды бактериялар көмегiмен алуға мүмкiн емес екенiн айқындап, пайдалы сапаларға ие трансгендiк өсiмдiктер мен жануарларды шығаруымен айналыса бастады. Дәрiлiк препараттарды өндiру трансгендiк жануарлар көмегiмен ғана емес, өсiмдiктер арқылы да алуға болады. Ғылыми әзiрлемелердiң басқа бағыты - ауруларға Қарсы жоғары тұрақтылығы не басқа да пайдалы қасиеттерге ие жануарлар мен өсiмдiктердi шығару. Сарапшылардың пiкiрi бойынша, бұл ғылым және өнеркәсiптiң дамуының өте пайдалы және перспективалы бағыты. Сарапшылардың бағалауы бойынша, 2010 жылы гендiк-инженерлiк технологияларды қолданудан дүниежүзiлiк табысы $1 трлн. құрайды. Дүние жүзiнде белсендi түрде таралып және бiр елдер қатарында қарсылыққа кез болатын генетикалық модификацияланған өсiмдiктер саласындағы жағдай мүлдем басқаша. ГМ-өсiмдiктермен байланысты талқыланатын басты мәселе - олардың адам мен қоршаған орта үшiн қаншалықты қауiпсiздiгi.

Биоинженериядағы биотехнология

Генетикалық инженерия негiзiнде биотехнология мынадай бағыттарға ие:

белоктық және клеткалық инженерия;

инженерлiк энзимология;

биосенсорика;

моно- және поликлондық антиденелер негiзiндегi иммунодиагностика.

Биоинженерия негiзiндегi биотехнологияның негiзгi мәнi - тiрi организмдердi жетiлдiру және жетiлдiрген қасиеттерге ие және табиғатта аналогы жоқ жаңа биологиялық белсендi қосылыстарды алу.

Биоинженерия негiзiндегi биотехнология мынадай салаларда қолданылады:

денсаулық сақтау және фармацевтика (диагностикумдардың жаңа ұрпағын, рекомбинанттық белоктар, ферменттер, гормондар негiзiнде дәрi-дәрмек препараттарды жасау) ;

өнеркәсiптiң әртүрлi салалары (өнеркәсiптiк процестердi интенсификациялау үшiн биокатализаторларды, рекомбинанттық ферменттердi, модифицикацияланған микроорганизмдердi жасау) ;

ауыл шаруашылығы (жетiлген қасиеттермен және жоғары өнiмдiлiгiмен трансгендiк өсiмдiктер мен жануарларды жасау, гендiк-инженерлiк өсiм реттеуiштерiн, био тыңайтқыштарды пайдалану) ;

қоршаған ортаны қорғау (қалдықтарды пайдаға асыру, ксенобиотиктердiң биодеградациясы, суды тазалау) .

Генетикалық өзгерiлген не генетикалық модификацияланған өнiмдер - бұл ДНК-на ерекше табиғаттан берiлмеген ген енгiзiлген өсiмдiктерден алынған өнiмдер, оның арқасында олардың бойында әртүрлi жаңа қасиеттер пайда болады.

Өсiмдiктердiң жаңа түрлерiн жасауда үш кезеңдi бөледi.

Бiрiншi - вирустарға, паразиттерге немесе гербицидтерге қандай да бiр жаңа тұрақтылық қасиетi бар өсiмдiктердi жасау. Бiрiншi кезеңде өсiмдiктiң түрлерiн жасауда салыстырмалы шапшаң жетiстiк енгiзiлген тұрақтылық қасиетi бiр генмен айқындалатынымен түсiндiрiлдi, ал гендер көзi өсiмдiктердiң вирустары немесе топырақ бактериялары (жәндiктерге, гербицидтерге тұрақтылық гендерi) болды, яғни ген доноры ретiнде жақсы зерделеген табиғатта бар қарапайым биологиялық объектiлер пайдаланылды.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.