Биотехнология

Микроорганизмы в биотехнологии

Микробиологический синтез идёт в ферментёрах: культуру выращивают на питательной среде и выделяют продукт. Высокопродуктивные штаммы получают мутагенезом и отбором.

Клеточная инженерия

• Культура клеток и тканей — выращивание клеток на питательной среде вне организма. Растительная клетка тотипотентна: из неё можно вырастить целое растение.
• Микроклональное размножение растений: эксплант из органа, деление клеток на среде, каллус (недифференцированная масса), перенос на среду с другим соотношением фитогормонов, органогенез, проросток, пересадка в грунт. Даёт много одинаковых растений, свободных от вирусов.
• Соматическая гибридизация — слияние соматических клеток разных видов без полового процесса.
• Пересадка органоидов, например хлоропластов, из клетки в клетку.
• Искусственное оплодотворение — искусственное осеменение животных, ЭКО у человека.
• Стволовые клетки — неспециализированные клетки, способные делиться и превращаться в клетки разных тканей; основа медицинских технологий восстановления тканей.

Клонирование животных

Метод трансплантации ядер (овца Долли, 1996):

1. Берут соматическую клетку донора, например клетку молочной железы.
2. У яйцеклетки другой самки удаляют ядро.
3. Ядро соматической клетки пересаживают в безъядерную яйцеклетку.
4. Клетка дробится, вне организма формируется ранний зародыш (бластула).
5. Зародыш имплантируют суррогатной матери.

Хромосомная и генная инженерия

Хромосомная инженерия — добавление, замена или удаление целых хромосом в геноме растения.

Генная инженерия — перенос генов из одного организма в другой. Получение бактериального штамма с геном человека или животного:

1. Выделяют ДНК из клетки донора. Нужный ген вырезают рестриктазой или синтезируют по мРНК (обратной транскриптазой — это кДНК, без интронов) либо химически. Для бактерии ген эукариот берут именно без интронов: сплайсинга у бактерий нет, и ген с интронами дал бы неверный белок.
2. Той же рестриктазой разрезают плазмиду — кольцевую ДНК бактерии, которая служит вектором.
3. Ген встраивают в плазмиду, сшивая лигазой. Получается рекомбинантная ДНК.
4. Рекомбинантную плазмиду вводят в бактериальную клетку.
5. Отбирают колонии бактерий с нужным геном и размножают их — получают новый штамм.
6. Бактерии синтезируют белок, его выделяют и используют в производстве.

Так производят инсулин человека, гормон роста, интерферон, вакцины, создают трансгенные (ГМ) растения и животных. Геномное редактирование позволяет точечно изменить нужный ген.

Клеточная или генная

• Сопоставить характеристику и направление: генная или клеточная инженерия (линия 6).
• Выбрать приёмы клеточной инженерии, продукты микробиологического производства; найти «выпадающие» методы — испытание по потомству и гетерозис относятся к селекции (линия 7).
• Расставить этапы: получения инсулина и рекомбинантных плазмид, культуры тканей растений, клонирования животного (линия 8).