Одним из направлений биотехнологии является селекция – выведение ценных для человека сортов растений или пород животных. научные исследования, разработка новых. производственное использование биологических агентов для получения ценных продуктов и осуществления целевых превращений в биотехнологических процессах. В данной презентации речь идет о биотехнологии, ее задачах и методах. На площадке РОСБИОТЕХ-2024 прошли пленарные заседания, тематические сессии, круглые столы, выставка-презентация инновационных разработок в области биотехнологий для.
Биотехнология
| Перспективные направления биотехнологии - биология, презентации | История биотехнологии Вероятно, древнейшим биотехнологичским процессом было брожение. |
| Презентации по экологической биотехнологии | Она рассказала, что впервые конференцию организуют два ведущих вуза по подготовке специалистов для различных отраслей биотехнологии. |
| Перспективные направления биотехнологии - биология, презентации | Работа ежегодной конференции охватывает следующие направления: «Сельскохозяйственная биотехнология»; «Пищевая биотехнология»; «Биоинформатика, клеточная и генетическая. |
Презентация, доклад по теме Биотехнологии
Презентация на тему Успехи современной биотехнологии к уроку по биологии. Одним из направлений биотехнологии является селекция – выведение ценных для человека сортов растений или пород животных. нология достижения и перспективы развития – 1 061 просмотр, продолжительность: 10:13 мин., нравится: 1. Слайд 3Биотехнологией часто называют применение генной инженерии в XX—XXI веках Однако, термин относится. Презентация, обзор современных методов биотехнологии и анализ перспектив их развития к разделу Основы селекции растений, животных и микроорганизмов, Биология, 9.
Презентация биотехнологического комплекса в Министерстве науки и образования РФ
УЗНАТЬ ВРАГА В ЛИЦО Современные технологии с применением биологических микрочипов позволяют быстро и эффективно идентифицировать возбудителей ряда болезней туберкулеза, СПИДа, гепатитов В и С, сибирской язвы, инфекций новорожденных , фиксировать наличие определенных биотоксинов, определять хромосомные транслокации при лейкозах, регистрировать белковые маркеры онкозаболеваний, определять генетическую предрасположенность к болезням и индивидуальную чувствительность к некоторым типам терапии. Технологии также можно использовать для генетической идентификации личности при проведении судебно-генетических экспертиз и формирования баз данных ДНК. В рамках первого проекта с участием специалистов ИМБ им. Энгельгардта созданы микрочипы, позволяющие точно идентифицировать различные штаммы вирусов оспы и герпеса. Были разработаны два варианта конструкции микрочипов на стеклянной подложке и с гелевыми спотами , а также портативный флуоресцентный детектор для их анализа. Биочипы представляют собой миниатюрные приборы для параллельного анализа специфических биологических макромолекул. Идея создания подобных устройств родилась в Институте молекулярной биологии им. Энгельгардта Российской академии наук Москва еще в конце 1980-х гг. За короткое время биочиповые технологии выделились в самостоятельную область анализа с огромным спектром практических приложений, от исследования фундаментальных проблем молекулярной биологии и молекулярной эволюции до выявления лекарственно устойчивых штаммов бактерий.
Сегодня в ИМБ РАН производятся и используются в медицинской практике оригинальные тест-системы для идентификации возбудителей ряда социально значимых инфекций, в том числе таких как туберкулез, с одновременным выявлением их резистентности к антимикробным препаратам; тест-системы для оценки индивидуальной переносимости препаратов группы цитостатиков и многое другое. На одном таком чипе на площади менее 2 см2 могут располагаться миллионы точек-спотов размером в несколько микрон. Такой биосенсор позволяет в реальном времени отслеживать взаимодействие биомолекул. Его составной частью является одна из таких взаимодействующих молекул, которая играет роль молекулярного зонда. Зонд захватывает из анализируемого раствора молекулярную мишень, по наличию которой можно судить о конкретных характеристиках здоровья пациента. Глубокое понимание механизма возникновения заболевания, в который вовлечены нуклеиновые кислоты, дает возможность сконструировать терапевтические нуклеиновые кислоты, восполняющие утраченную функцию либо блокирующие возникшую патологию. Двуцепочечные молекулы нуклеиновых кислот, ДНК и РНК, формируются благодаря взаимодействию пар нуклеотидов, способных к взаимному узнаванию и образованию комплексов за счет формирования водородных связей. В Новосибирске были созданы и первые препараты ген-направленного действия для избирательной инактивации вирусных и некоторых клеточных РНК.
Подобные ген-направленные терапевтические препараты сегодня активно разрабатываются на основе нуклеиновых кислот, их аналогов и конъюгатов антисмысловых олигонуклеотидов, интерферирующих РНК, аптамеров, систем геномного редактирования. Было доказано, что с помощью подобных соединений можно подавить функционирование определенных матричных РНК живой клетки, воздействуя на синтез белков, а также защитить клетки от вирусной инфекции. Так, олигонуклеотиды, комплементарные последовательности матричной РНК, подавляют экспрессию генов на стадии трансляции, т. Но терапевтические нуклеиновые кислоты могут вмешиваться и в другие молекулярно-биологические процессы, например, исправлять нарушения в процессе сплайсинга при созревании мРНК. Ведутся испытания ряда противовирусных и противовоспалительных препаратов, созданных на основе искусственных аналогов олигонуклеотидов, а некоторые из них уже начинают внедряться в клиническую практику. Ее организатором стал профессор Йельского университета, Нобелевский лауреат С. В лаборатории ведутся исследования физико-химических и биологических свойств новых перспективных искусственных олигонуклеотидов, на основе которых разрабатываются РНК-направленные противобактериальные и противовирусные препараты. В рамках проекта, руководимого С.
Альтманом, было выполнено масштабное систематическое исследование воздействия различных искусственных аналогов олигонуклеотидов на патогенные микроорганизмы: синегнойную палочку, сальмонеллу, золотистый стафилококк, а также вирус гриппа. Были определены гены-мишени, воздействием на которые можно наиболее эффективно подавить эти патогены; проводится оценка технологических и терапевтических характеристик самых действующих аналогов олигонуклеотидов, в том числе проявляющих антибактериальную и противовирусную активность. Эти новые соединения электронейтральны, устойчивы в биологических средах и прочно связываются с РНК- и ДНК-мишенями в широком диапазоне условий. Благодаря спектру уникальных свойств они перспективны для применения в качестве терапевтических агентов, а также могут быть использованы для повышения эффективности средств диагностики, основанных на биочиповых технологиях. Среди коммерческих фирм лидером в создании терапевтических нуклеиновых кислот является американская компания Ionis Pharmaceuticals, Inc. Препараты Ionis против ряда других заболеваний проходят клинические испытания. Более эффективным является ферментативное разрезание мРНК, спровоцированное связыванием терапевтического олигонуклеотида с мишенью. Этот фермент и сам представляет собой РНК с каталитическими свойствами рибозим.
Чрезвычайно мощным средством подавления активности генов оказались не только антисмысловые нуклеотиды, но и двуцепочечные РНК, действующие по механизму РНК-интерференции. Использование этого механизма открывает новые возможности для создания широкого спектра высокоэффективных нетоксичных препаратов для подавления экспрессии практически любых, в том числе вирусных, генов. Молекулы нуклеиновых кислот, избирательно связывающие определенные вещества, называются аптамерами. На их основе могут быть получены препараты, блокирующие функции любых белков: ферментов, рецепторов или регуляторов активности генов.
Проект включает работу с регионами России, поиск и отбор стартапов. По итогам лучшие команды пройдут обучение и получат возможность найти инвестиции и поддержку и крупного бизнеса.
Участники выставки «БИО 2014» действуют в области исследований и развития здравоохранения, производства продукции для сельского хозяйства, защиты окружающей среды, а также в области биотехнологий. Участниками международного форума в этом году стали более 1900 компаний, организаций, институтов и учреждений занятых в отрасли биотехнологий и наук о земле.
Для этого нужны подготовленные специалисты. Начинать профильное обучение необходимо еще в школе. Для этого и создаются специальные классы. Картина дня.
В рамках Форума будут обсуждаться такие важные направления, как Современные вызовы и перспективные направления развития биотехнологий, Современные подходы в ранней диагностике, лечении и реабилитации пациентов при социально значимых заболеваниях, Применение нанотехнологий и IT технологий в здравоохранении и биомедицине, Возможности разработки и внедрения инновационных биомедицинских технологий на базе Университетской онкологической клиники, Профилактика онкологических заболеваний, Экологическая безопасность в биотехнологии и медицине, Пищевые биотехнологии и стратегии развития пищевых систем, Функциональная и специализированная пищевая продукция и др. В рамках Форума пройдет Третья Международная конференция «Перспективные подходы и технологии в задачах биомедицины и клинической практики» Сопредседатели: академик Ю. Гуляев, научный руководитель ИРЭ им. Левшина Сеченовского университета, профессор Сурендра Кумар Верма, действительный член Индийской академии биомедицинских наук.
В рамках конференции будут представлены, как результаты экспериментов, например, нетепловое воздействие мощных ультракоротких электромагнитных импульсов на карциному академик РАН Черепенин В. Котельникова РАН и коллагеновая мембрана для применения в кардиохирургии B.
Вертикальные фермы и медицина: столичным школьникам рассказали о современных биотехнологиях
При использовании биотехнологических методов стало возможно массовое производство всех необходимых белков. Значительно проще стали процессы получения продуктов ферментации. В будущем биотехнологии позволят улучшать животных и растений. Учеными рассматриваются варианты борьбы с наследственными болезнями при помощи генной инженерии. Генная инженерия, как основное направление в биотехнологии, значительно ускоряет решение проблемы продовольственного, аграрного, энергетического и экологического кризисов. Самое большее влияние биотехнология оказывает на медицину и фармацевтику. Прогнозируется, что в будущем станет возможным диагностика и лечение тех заболеваний, которые имеют статус «неизлечимых». Этические аспекты некоторых достижений в биотехнологии После того, как стало известно, что некоторые научные лаборатории не только проводили опыты на человеческих эмбрионах, но и пытались произвести клонирование людей — пошла волна бурного обсуждения этого вопроса не только среди ученых, но и среди обычных людей. В биотехнологии можно выделить две этические проблемы, связанные с клонированием человека: терапевтическое клонирование культивация человеческих эмбрионов для применения их клеток с целью лечения ; репродуктивное клонирование создание человеческих клонов.
Современные достижения и проблемы биотехнологии При помощи биотехнологии было и будет получено огромное количество продуктов для здравоохранения, сельского хозяйства продовольственной и химической промышленности. Стоит упомянуть, что многие из продуктов никаким другим способом не могли быть получены. Что касается проблем, так основным образом — это этические аспекты, связанные с тем, что общество отрицает и считает негативным клонирование человека или человеческого эмбриона. Современное состояние и перспективы биотехнологии В биотехнологии активно начала развиваться отрасль микробного синтеза ценных для человечества веществ. Это может повлечь за собой смену распределения роли продовольственной базы, основанной на растениях и животных, в сторону микробного синтеза. Получение экологически чистой энергии при помощи биотехнологий — еще одно важное и перспективное направление в науке. Все эти компании напрямую связаны с фармацевтикой и развиваются именно в этом направлении. Многие из компаний успешно принимают активное участие в развитии российского рынка биотехнологий: «Novartis International AG» — компания занимается выведением вакцин и производством препаратов в сфере онкологии, одно из предприятий работает в СПб.
Pfizer уже несколько лет реализует в России программу «Больше, чем образование» по соглашениям с МГУ им. Ломоносова и Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академией.
Ферментация занимает от нескольких дней до нескольких недель. Затем будущее пиво фильтруется и выдерживается. Выпечка хлеба и мучных изделий Местом, где используется процесс ферментации, являются также пекарни и кондитерские.
В пшеничную муку добавляют дрожжи, чтобы взбить тесто. Пекарские дрожжи выделяют много углекислого газа, который раздувает тесто, увеличивая его объем. Для ржаного хлеба нужна закваска, содержащая молочнокислые бактерии. Его приготовление заключается в том, чтобы подвергнуть муку процессу брожения. Для этого муку смешивают с водой и ставят на несколько дней в теплое место.
Приготовленную таким образом закваску добавляют к ржаной муке, чтобы распушить тесто и придать ему отчетливый кислый вкус. Создание антибиотиков Особую роль в лечении смертельных бактериальных заболеваний сыграло промышленное производство природных антибиотиков. Первый антибиотик — пенициллин — был открыт случайно в 1928 году. Александр Флеминг выращивал очень опасные бактерии стафилококка. Однажды он забыл закрыть ферму для размножения.
Вернувшись в лабораторию, он заметил, что на чашке появилась зеленовато-голубая плесень, вокруг которой не было колоний бактерий. Флеминг пришел к выводу, что плесень выделяет бактерицид. Веществом, тормозившим рост бактерий, оказался грибок Penicillium. Экстракт, выделенный из гриба, назвали пенициллином. Это открытие было прорывом, потому что до появления первого антибиотика любой даже небольшой порез мог привести к необходимости ампутации инфицированной конечности или к смерти, а туберкулез и венерические заболевания наносили огромный урон здоровью.
Благодаря возможности производства антибиотиков многие бактериальные заболевания больше не считаются опасными. Горнодобывающая промышленность В горнодобывающей промышленности используются бактерии, обладающие способностью выщелачивать извлекать различные элементы из обедненных руд. Для микроорганизмов, используемых в этих процессах, неорганические соединения, например сульфиды металлов, присутствующие в руде, могут быть источником энергии.
Соединение клеток зародышей на ранних стадиях развитие приводит к появлению мозаичных животных — химер Получение мозаичных мышей химер Клонирование. Клон — группа генетически идентичных клеток. В 1997 году началась эра клонирования животных. Клонирование может позволить реставрировать давно погибшие виды. Воспроизвести копии выдающихся по продуктивности животныхрекордистов. Клонирование человека Клони рование англ. Объекты, полученные в результате клонирования, называются клонами.
Слайды и текст этой презентации Слайд 1 Биотехнология Направления развития и достижения Слайд 2 Описание слайда: Население планеты В 1980 г. В настоящее время на планете - 6 млрд. Чтобы этого не произошло, нужно удовлетворять возрастающие потребности людей в продуктах питания Слайд 3 Биотехнология Нужны принципиально новые технологии производства. Деление — быстрое размножение Потрясающая выживаемость Простота генетической организации Слайд 6 Описание слайда: Направления развития -Выращивание бактерий, низших грибов, дрожжей на спец.
Учёные впервые напечатали на 3D-принтере живые ткани человеческого мозга
Презентация на тему Успехи современной биотехнологии к уроку по биологии. Биотехнология, её достижения, перспективы развития. Центр индустриальных технологий и предпринимательства Сеченовского университета провел презентацию проектов. В настоящем выпуске информационного бюллетеня представлены три перспективных тренда в области биотехнологий.
Новое слово в биотехнологиях
а так же попытаемся понять суть методов применяемых в биотехнологии и выясним необходимость данного направления в жизни человека. Слайд 3Биотехнологией часто называют применение генной инженерии в XX—XXI веках Однако, термин относится. О том, как биотехнологии могут улучшить нашу жизнь, насколько сложно организовать. Последние новости [ Новости с фото ]. Посмотрите презентацию на 13 слайдах, которую биотехнология использовала для привлечения 120 миллионов долларов. Презентация на тему Успехи современной биотехнологии к уроку по биологии. История биотехнологии Вероятно, древнейшим биотехнологичским процессом было брожение.
Двуцепочечные молекулы нуклеиновых кислот, ДНК и РНК, формируются благодаря взаимодействию пар нуклеотидов, способных к взаимному узнаванию и образованию комплексов за счет формирования водородных связей. В Новосибирске были созданы и первые препараты ген-направленного действия для избирательной инактивации вирусных и некоторых клеточных РНК. Подобные ген-направленные терапевтические препараты сегодня активно разрабатываются на основе нуклеиновых кислот, их аналогов и конъюгатов антисмысловых олигонуклеотидов, интерферирующих РНК, аптамеров, систем геномного редактирования. Было доказано, что с помощью подобных соединений можно подавить функционирование определенных матричных РНК живой клетки, воздействуя на синтез белков, а также защитить клетки от вирусной инфекции.
Так, олигонуклеотиды, комплементарные последовательности матричной РНК, подавляют экспрессию генов на стадии трансляции, т. Но терапевтические нуклеиновые кислоты могут вмешиваться и в другие молекулярно-биологические процессы, например, исправлять нарушения в процессе сплайсинга при созревании мРНК. Ведутся испытания ряда противовирусных и противовоспалительных препаратов, созданных на основе искусственных аналогов олигонуклеотидов, а некоторые из них уже начинают внедряться в клиническую практику.
Ее организатором стал профессор Йельского университета, Нобелевский лауреат С. В лаборатории ведутся исследования физико-химических и биологических свойств новых перспективных искусственных олигонуклеотидов, на основе которых разрабатываются РНК-направленные противобактериальные и противовирусные препараты. В рамках проекта, руководимого С.
Альтманом, было выполнено масштабное систематическое исследование воздействия различных искусственных аналогов олигонуклеотидов на патогенные микроорганизмы: синегнойную палочку, сальмонеллу, золотистый стафилококк, а также вирус гриппа. Были определены гены-мишени, воздействием на которые можно наиболее эффективно подавить эти патогены; проводится оценка технологических и терапевтических характеристик самых действующих аналогов олигонуклеотидов, в том числе проявляющих антибактериальную и противовирусную активность. Эти новые соединения электронейтральны, устойчивы в биологических средах и прочно связываются с РНК- и ДНК-мишенями в широком диапазоне условий.
Благодаря спектру уникальных свойств они перспективны для применения в качестве терапевтических агентов, а также могут быть использованы для повышения эффективности средств диагностики, основанных на биочиповых технологиях. Среди коммерческих фирм лидером в создании терапевтических нуклеиновых кислот является американская компания Ionis Pharmaceuticals, Inc. Препараты Ionis против ряда других заболеваний проходят клинические испытания.
Более эффективным является ферментативное разрезание мРНК, спровоцированное связыванием терапевтического олигонуклеотида с мишенью. Этот фермент и сам представляет собой РНК с каталитическими свойствами рибозим. Чрезвычайно мощным средством подавления активности генов оказались не только антисмысловые нуклеотиды, но и двуцепочечные РНК, действующие по механизму РНК-интерференции.
Использование этого механизма открывает новые возможности для создания широкого спектра высокоэффективных нетоксичных препаратов для подавления экспрессии практически любых, в том числе вирусных, генов. Молекулы нуклеиновых кислот, избирательно связывающие определенные вещества, называются аптамерами. На их основе могут быть получены препараты, блокирующие функции любых белков: ферментов, рецепторов или регуляторов активности генов.
В настоящее время получены уже тысячи самых разных аптамеров, находящих широкое применение в медицине и технике. Модификации по азотистому основанию придают таким аптамерам дополнительную «белковоподобную» функциональность, что обеспечивает высокую стабильность их комплексам с мишенями. Кроме того, это увеличивает вероятность успешного отбора сомамеров к тем соединениям, к которым подобрать обычные аптамеры не удалось.
Развитие синтетической биологии происходит на базе революционного прорыва в области олигонуклеотидного синтеза. Синтез искусственных генов стал возможным благодаря созданию высокопроизводительных синтезаторов генов, в которых использованы микро- и нанофлюидные системы. Примером развития микрочиповых технологий могут служить американская фирма LC Sciences и немецкая Febit Gmbh.
Биочиповый реактор производства LC Sciences с использованием стандартных реагентов для олигонуклеотидного синтеза позволяет одновременно синтезировать 4—8 тыс. Микрочиповый реактор фирмы Febit Gmbh состоит из 8 независимых фрагментов, на каждом из которых одновременно синтезируется до 15 тыс. И на очереди множество подобных препаратов.
Этот сенсор способен «улавливать» молекулы лишь определенных белков, которые необходимо детектировать в образце. В настоящее время по этой схеме конструируются переключаемые биосенсоры к модифицированным белкам крови, служащим маркерами диабета. Новым объектом среди терапевтических нуклеиновых кислот является и сама матричная информационная РНК.
При попадании в клетку мРНК действуют в ней как ее собственные. В результате клетка получает возможность производить белки, которые могут предотвратить или остановить развитие заболевания. Большая часть таких потенциальных терапевтических препаратов направлена против инфекционных вирус гриппа, вирус Зика, цитомегаловирус и др.
Достижения клеточной инженерии растений, которая позволяет сформировать целое растение, в том числе с измененными свойствами, из отдельной клетки, нашли широкое применение в растениеводстве и селекции. Так, стали возможными соматическая гибридизация, клеточная селекция, гаплоидизация, преодоление нескрещиваемости в культуре и другие приемы. Технологии искусственного оплодотворения , за разработку которых присуждена Технологии искусственного оплодотворения, за разработку которых присуждена Нобелевская премия в области физиологии и медицины в 2010 году, также базируются на методах клеточной инженерии. Генная инженерия — это отрасль молекулярной биологии и генетики, задачей которой является конструирование генетических структур по заранее намеченному плану, создание организмов с новой генетической программой Генная инженерия — это отрасль молекулярной биологии и генетики, задачей которой является конструирование генетических структур по заранее намеченному плану, создание организмов с новой генетической программой. Во многих случаях это сводится к переносу необходимых генов от одного вида живых организмов к другому, зачастую очень далекому по происхождению. Переносу генов предшествует кропотливая работа по выявлению нужного гена в геноме организма - донора вируса, бактерии, растения, животного, гриба и его выделению Переносу генов предшествует кропотливая работа по выявлению нужного гена в геноме организма - донора вируса, бактерии, растения, животного, гриба и его выделению. Это наиболее трудная часть работы, поскольку вместе со структурным геном необходимо перенести и регуляторные.
В качестве векторов чаще всего используют вирусы, плазмиды бактерий, хромосомы митохондрий и пластид, а также искусственно сконструированные молекулы ДНК. Процесс введения вектора новой Процесс введения вектора новой ДНК в клетку-хозяина называется трансформацией. Последний этап работы заключается в размножении организмов-хозяев и отборе тех из них, в которых «прижился» введенный ген. В настоящее время применяют и прямое введение ДНК в клетки эукариот с помощью электрических разрядов, генной пушки и другими способами. Полученные в результате переноса генов организмы называются генетически модифицированными, или трансгенными. Клонирование — это получение многочисленных копий гена, белка, клетки или организма Клонирование — это получение многочисленных копий гена, белка, клетки или организма. Клонирование генов чаще всего осуществляется с помощью бактерий и вирусов, поскольку, например, одна вирусная частица бактериофага, в которой содержится нужный ген, за один день может образовать более 1012 идентичных копий себя и этой молекулы.
Клонирование растений также не представляет значительной трудности, поскольку клетки растений тотипотентны, т. Массовое клонирование животных долгое время сталкивалось с таким существенным препятствием, как отсутствие способности к бесполому размножению у высших животных Массовое клонирование животных долгое время сталкивалось с таким существенным препятствием, как отсутствие способности к бесполому размножению у высших животных.
А именно: тот же самый результат, которого селекция добивалась десятилетиями, генетическая инженерия получает значительно быстрее.
Предварительно проводятся исследования функций и особенностей планируемой модификации и ее безопасности для потребления. Повышенная токсичность, аллергенность и канцерогенность ГМО также не доказаны, то есть риск отравления и аллергии при употреблении таких продуктов совершенно такой же, как и при употреблении продуктов с пометкой «без ГМО». Что, разумеется, вовсе не отменяет контроля качества.
Более того, исследования показывают значительно большую урожайность генномодифицированных сельскохозяйственных культур по сравнению с обычными. Такие культуры требуют в среднем значительно меньшей обработки пестицидами, поскольку могут быть значительно более устойчивы к вредителям. А это сказывается, в том числе, и на стоимости конечного продукта.
Ну и, наконец, нельзя забывать о знаменитом золотом рисе. Он был специально модифицирован, чтобы содержать большое количество ретинола — провитамина А. Позже были созданы культуры, обогащенные другими полезными веществами: ресвератролом, витамином С, фолатами и прочими.
Проще говоря, бионика — это соединение биологии и техники. Бионика рассматривает биологию и технику совсем с новой стороны, объясняя, какие общие черты и какие различия существуют в природе и в технике. Слайд 18 Экологическая биотехнология Биоремедиация Комплекс методов очистки вод, грунтов и атмосферы с использованием метаболического потенциала биологических объектов — растений, грибов, насекомых, червей и других организмов. Слайд 19 Клонирование Появление естественным путём или получение нескольких генетически идентичных организмов путём бесполого в том числе вегетативного размножения. Термин «клонирование» в том же смысле нередко применяют и по отношению к клеткам многоклеточных организмов. Клонированием называют также получение нескольких идентичных копий наследственных молекул молекулярное клонирование. Наконец, клонированием также часто называют биотехнологические методы, используемые для искусственного получения клонов организмов, клеток или молекул. Группа генетически идентичных организмов или клеток — клон. Слайд 20 Трансгенные растения и животные— это те организмы, которым «пересажены» гены других организмов.
Презентация факультета биотехнологии и промышленной экологии
За последние годы было установлено, что в клетках образуется множество различных некодирующих РНК, участвующих в регуляции самых разных процессов на уровне клеток и целого организма. Изучение спектра микроРНК и длинных некодирующих РНК при различных состояниях открывает широкие возможности для быстрой и эффективной диагностики. УЗНАТЬ ВРАГА В ЛИЦО Современные технологии с применением биологических микрочипов позволяют быстро и эффективно идентифицировать возбудителей ряда болезней туберкулеза, СПИДа, гепатитов В и С, сибирской язвы, инфекций новорожденных , фиксировать наличие определенных биотоксинов, определять хромосомные транслокации при лейкозах, регистрировать белковые маркеры онкозаболеваний, определять генетическую предрасположенность к болезням и индивидуальную чувствительность к некоторым типам терапии. Технологии также можно использовать для генетической идентификации личности при проведении судебно-генетических экспертиз и формирования баз данных ДНК. В рамках первого проекта с участием специалистов ИМБ им. Энгельгардта созданы микрочипы, позволяющие точно идентифицировать различные штаммы вирусов оспы и герпеса. Были разработаны два варианта конструкции микрочипов на стеклянной подложке и с гелевыми спотами , а также портативный флуоресцентный детектор для их анализа. Биочипы представляют собой миниатюрные приборы для параллельного анализа специфических биологических макромолекул. Идея создания подобных устройств родилась в Институте молекулярной биологии им. Энгельгардта Российской академии наук Москва еще в конце 1980-х гг.
За короткое время биочиповые технологии выделились в самостоятельную область анализа с огромным спектром практических приложений, от исследования фундаментальных проблем молекулярной биологии и молекулярной эволюции до выявления лекарственно устойчивых штаммов бактерий. Сегодня в ИМБ РАН производятся и используются в медицинской практике оригинальные тест-системы для идентификации возбудителей ряда социально значимых инфекций, в том числе таких как туберкулез, с одновременным выявлением их резистентности к антимикробным препаратам; тест-системы для оценки индивидуальной переносимости препаратов группы цитостатиков и многое другое. На одном таком чипе на площади менее 2 см2 могут располагаться миллионы точек-спотов размером в несколько микрон. Такой биосенсор позволяет в реальном времени отслеживать взаимодействие биомолекул. Его составной частью является одна из таких взаимодействующих молекул, которая играет роль молекулярного зонда. Зонд захватывает из анализируемого раствора молекулярную мишень, по наличию которой можно судить о конкретных характеристиках здоровья пациента. Глубокое понимание механизма возникновения заболевания, в который вовлечены нуклеиновые кислоты, дает возможность сконструировать терапевтические нуклеиновые кислоты, восполняющие утраченную функцию либо блокирующие возникшую патологию. Двуцепочечные молекулы нуклеиновых кислот, ДНК и РНК, формируются благодаря взаимодействию пар нуклеотидов, способных к взаимному узнаванию и образованию комплексов за счет формирования водородных связей. В Новосибирске были созданы и первые препараты ген-направленного действия для избирательной инактивации вирусных и некоторых клеточных РНК.
Подобные ген-направленные терапевтические препараты сегодня активно разрабатываются на основе нуклеиновых кислот, их аналогов и конъюгатов антисмысловых олигонуклеотидов, интерферирующих РНК, аптамеров, систем геномного редактирования. Было доказано, что с помощью подобных соединений можно подавить функционирование определенных матричных РНК живой клетки, воздействуя на синтез белков, а также защитить клетки от вирусной инфекции. Так, олигонуклеотиды, комплементарные последовательности матричной РНК, подавляют экспрессию генов на стадии трансляции, т. Но терапевтические нуклеиновые кислоты могут вмешиваться и в другие молекулярно-биологические процессы, например, исправлять нарушения в процессе сплайсинга при созревании мРНК. Ведутся испытания ряда противовирусных и противовоспалительных препаратов, созданных на основе искусственных аналогов олигонуклеотидов, а некоторые из них уже начинают внедряться в клиническую практику. Ее организатором стал профессор Йельского университета, Нобелевский лауреат С. В лаборатории ведутся исследования физико-химических и биологических свойств новых перспективных искусственных олигонуклеотидов, на основе которых разрабатываются РНК-направленные противобактериальные и противовирусные препараты. В рамках проекта, руководимого С. Альтманом, было выполнено масштабное систематическое исследование воздействия различных искусственных аналогов олигонуклеотидов на патогенные микроорганизмы: синегнойную палочку, сальмонеллу, золотистый стафилококк, а также вирус гриппа.
Были определены гены-мишени, воздействием на которые можно наиболее эффективно подавить эти патогены; проводится оценка технологических и терапевтических характеристик самых действующих аналогов олигонуклеотидов, в том числе проявляющих антибактериальную и противовирусную активность. Эти новые соединения электронейтральны, устойчивы в биологических средах и прочно связываются с РНК- и ДНК-мишенями в широком диапазоне условий. Благодаря спектру уникальных свойств они перспективны для применения в качестве терапевтических агентов, а также могут быть использованы для повышения эффективности средств диагностики, основанных на биочиповых технологиях. Среди коммерческих фирм лидером в создании терапевтических нуклеиновых кислот является американская компания Ionis Pharmaceuticals, Inc. Препараты Ionis против ряда других заболеваний проходят клинические испытания. Более эффективным является ферментативное разрезание мРНК, спровоцированное связыванием терапевтического олигонуклеотида с мишенью. Этот фермент и сам представляет собой РНК с каталитическими свойствами рибозим. Чрезвычайно мощным средством подавления активности генов оказались не только антисмысловые нуклеотиды, но и двуцепочечные РНК, действующие по механизму РНК-интерференции. Использование этого механизма открывает новые возможности для создания широкого спектра высокоэффективных нетоксичных препаратов для подавления экспрессии практически любых, в том числе вирусных, генов.
Но до последнего времени электронные цепи на ДНК, с которыми работали учёные, не могли похвастаться универсальностью — они выполняли лишь ограниченный круг алгоритмов. Группа исследователей из Китая разработала интегральную схему ДНК, которая способна выполнять множество разнообразных операций. По словам учёных, реконфигурируемый базовый элемент электронная цепь с 24 адресуемыми двухканальными затворами может быть представлен в виде 100 млрд вариаций цепей, каждая из которых сможет выполнять собственную подпрограмму.
Из этого следует, что на основе этого решения можно спроектировать процессор общего назначения для запуска любых программ. В своей работе, которая была опубликована в журнале Nature, исследователи показали, как с помощью трёхслойной матрицы из цепей на базе их ДНК-чипа можно обеспечивать простейшие математические операции. Представленная платформа легко масштабируется, что позволяет рассчитывать на создание в будущем очень мощных процессоров.
Для решения вопроса масштабирования учёные проделали другую работу. Ведь для прохождения сигнала в цепях из ДНК потребуется передача биохимических данных в заданном направлении и без затухания. И чем длиннее будет этот путь масштаб , тем выше будет вероятность потери «сигнала» — фрагмента ДНК или концентрации фрагментов ДНК.
В качестве «сигнала» китайские учёные испытали олигонуклеотиды — короткие фрагменты ДНК, которые уже используются как детекторы и носители ДНК-информации. В своих экспериментах китайцы показали, что типовые одноцепочечные олигонуклеотиды хорошо работают в качестве унифицированного сигнала для передачи, что позволяет надёжно интегрировать крупномасштабные цепи с минимальной утечкой и высокой точностью для вычислений общего назначения. Вычисления в пробирке.
Источник изображения: Nature В качестве примера учёные создали схему, решающую квадратные уравнения, которая собрана с использованием трёх слоев каскадных ЦВМ, состоящих из 30 логических вентилей и содержащих около 500 нитей ДНК. Иными словами, предложенная платформа сможет не только работать как обычный компьютер, но также будет способна на мгновенную диагностику вирусных и других заболеваний. И ещё большой вопрос, которая из этих возможностей окажется наиболее полезной.
Такое кажется невозможным, но поставленный учёными эксперимент показал , что активностью генов в клетках человека можно управлять электрическими импульсами. Учёные представили то, что они назвали «электрогенетическим» интерфейсом. Перспективный интерфейс способен запускать целевые гены по команде в те моменты, когда наш организм будет нуждаться в стимуляции или в коррекции состояния здоровья.
Здесь мы предоставляем недостающее звено». Как сообщается в статье учёных в журнале Nature Metabolism, эксперимент был поставлен на мышах, больных диабетом 1-го типа. Мышам имплантировали клетки поджелудочной железы человека.
Раздражение этих клеток электрическим током по команде с внешнего устройства приводило к принудительной выработке инсулина. С оговорками, но животных фактически избавили от неизлечимой болезни. Источник изображения: Nature Metabolism Стимуляция клеток происходит в процессе образования активных форм кислорода — очень активных и «агрессивных» молекул, уровень которых, впрочем, контролировался и не достигал концентрации, после которой молекулы кислорода становятся для организма ядом.
Молекулы кислорода напрямую воздействуют на ДНК при делении клеток и могут направлять этот процесс в нужное русло, обеспечивая генную терапию с помощью контролируемых электрических импульсов. Очевидно, что такое произойдёт очень и очень нескоро. Но потенциал в этом есть, и он обещает когда-нибудь справиться с генетическими заболеваниями и не только.
Например, получить возможность выбрать в меню браслета режим «форсаж» и догнать уходящий поезд. Вместо выбросов в атмосферу, где CO2 будет создавать парниковый эффект, открытая цепочка биохимических реакций приводит к синтезу аминокислоты, необходимой для производства кормового белка. При этом территория под комплекс для синтеза будет ощутимо меньше сельхозугодий под те же задачи.
Так можно будет «накормить будущее», уверены учёные. Немецкие учёные придумали реакцию для синтеза аминокислоты L-аланина и намерены разработать процессы для синтеза других необходимых аминокислот, чтобы в конечном итоге из углекислого газа синтезировать полные белковые комплексы. В основе биохимической реакции синтеза L-аланина лежит метанол и не простой, а «зелёный» — полученный из CO2 с использованием возобновляемой энергетики — от ветряных или солнечных ферм.
Метанол необходим как промежуточный продукт, потому что напрямую аминокислоту синтезировать из углекислого газа нельзя. Получив из CO2 метанол, учёные запускают с ним серию реакций с использованием синтетических ферментов. На выходе получается необходимая для синтеза кормового белка аминокислота.
Для синтеза этой же аминокислоты природным способом необходимы земля, люди и длительные процессы по выращиванию. В случае природного подхода ресурсные затраты и произведённые в его процессе вредные выбросы проигрывают синтетическим, уверены исследователи. К тому же, синтетический способ производства аминокислот и белков не производит вредных выбросов, если использует возобновляемую энергию.
Предложенное решение поможет устранить конфликт между растущим населением Земли и производством продуктов. Еды хватит всем, и производиться она будет без ущерба для экологической обстановки. Группа учёных смогла решить эту проблему в сфере 3D-печати живых тканей человека — она создала сложнейшее и дорогое оборудование из обычных наборов LEGO и готова поделиться опытом со всеми желающими.
Самыми дорогими, по-видимому, оказались интеллектуальный блок Lego Mindstorms и лабораторный насос. LEGO-принтер печатает биогелем, в котором растворены клетки кожи человека. Сопло принтера создаёт трёхмерную модель тканей кожи в чашке Петри, укладывая в неё слой за слоем.
В дальнейшем учёные намерены изучить работу с разными составами геля и соплами разного диаметра, чтобы попытаться максимально точно воспроизводить кожную ткань человека. Всё эту нужно для получения множества образцов живой ткани для проведения медицинских опытов. В обычных условиях биологический материал получают либо от доноров, либо в виде отходов после операций.
В обоих случаях процедура и порядок получения биоматериалов достаточно сложные и становятся всё сложнее и сложнее, поэтому даже такой доморощенный принтер из конструктора LEGO может быть приемлемым решением для медицинских экспериментов. Данные о разработке с детальным описанием сборки, настройки и работы принтера изложены в журнале Advanced Materials и свободно доступны по ссылке. Повторить работу может любой желающий.
Фермент добывается из бактерий, способных выживать во льдах и в термальных источниках. Чувствительность фермента настолько высока, что он улавливает водород в следовых количествах. Когда-нибудь с его помощью можно будет питать гаджеты и другую электронику.
Атомная структура фермента Huc.
В ходе мероприятия были проведены тематические круглые столы, сессия по подготовке научных кадров для биотехнологии и выставка-презентация технологий, продукции и оборудования для биотехнологических производств в здравоохранении, пищевой промышленности и сельском хозяйстве. Присутствующие могли ознакомиться с проектами: «Разработка биотехнологических процессов получения хитозана и его производных для использования в качестве регуляторов роста растений и индукторов устойчивости к фитопатогена», «Разработка научных подходов к оценке биобезопасности новой продукции сельского хозяйства растительного происхождения», «Разработка наукоемких технологий интенсивного культивирования растений», «Новые подходы в валоризации сельскохозяйственных отходов с использованием электромикробиологии». Также на Форуме состоялось награждение научно-исследовательских коллективов. В номинациях «Конкурс молодых ученых, изобретателей, аспирантов и студентов» и «Конкурс инновационных разработок и проектов в области биотехнологий» золотые медали и дипломы получили представители РГАУ-МСХА им. Тимирязева за исследования, которые проводятся ими в ходе деятельности НЦМУ «Агротехнологии будущего»: Метод создания генетически редактированных растений путем доставки целевых биомолекул через пыльцевые зерна Авторы Л. Хрусталева, Мардини Мажд, А.
Проще говоря, бионика - это соединение биологии и техники. Бионика рассматривает биологию и технику совсем с новой стороны, объясняя, какие общие черты и какие различия существуют в природе и в технике. Термин «клонирование» в том же смысле нередко применяют и по отношению к клеткам многоклеточных организмов. Клонированием называют также получение нескольких идентичных копий наследственных молекул молекулярное клонирование. Наконец, клонированием также часто называют биотехнологические методы, используемые для искусственного получения клонов организмов, клеток или молекул.