Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

CATEGORII DOCUMENTE





BulgaraCeha slovacaCroataEnglezaEstonaFinlandezaFranceza
GermanaItalianaLetonaLituanianaMaghiaraOlandezaPoloneza
SarbaSlovenaSpaniolaSuedezaTurcaUcraineana

įstatymaiįvairiųApskaitosArchitektūraBiografijaBiologijaBotanikaChemija
EkologijaEkonomikaElektraFinansaiFizinisGeografijaIstorijaKarjeros
KompiuteriaiKultūraLiteratūraMatematikaMedicinaPolitikaPrekybaPsichologija
ReceptusSociologijaTechnikaTeisėTurizmasValdymasšvietimas

Biotechnologija

biologija

+ Font mai mare | - Font mai mic







DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger

Biotechnologija

Biotechnologija, tai mokslas apie manipuliavimą biologiniais organizmais tikslu



užtikrinti ir palengvinti žmogaus gyvenimą. Tradiciniu medicininiu technologijų,

žemdirbystes ir tradicinis grūdiniu kultūrų auginimas nepripažįstama kaip

biotechnologija.Biotechnologija apima tokias įvairias sritis kaip maisto pramonė, atliekų

perdirbimą, kalnakasybą (metalų gavybą), mediciną ir kt.Pirmą kartą, jeigu taip galima vadinti, biotechnologija buvo panaudota maistogaminimui 6000 metų prieš mūsų erą, kai alaus darymui buvo panaudotos mielės. Jau 4000 metų prieš mūsų erą egiptiečiai atrado kaip mielių pagalba gauti raugintą duoną.Taip pat manoma kad Kinijoje tuo metu jau buvo panaudojami ir kiti fermentacijos procesai. Viena iš seniausių šiuo metu auginamų kultūrų yra kukurūzai. Jie ir šiandien,kaip ir prieš 5000 metų p.m.e. Meksikoje, yra auginami maistui. Kadangi pradinio augalo iš kurio išsivystė kukurūzai nerasta tai parodo kad turbūt tai buvo labiausiai pavykęs agrokultūrinis eksperimentas antikoje.Šiuolaikines biotechnologijos era prasideda 1953 metais kai Amerikos

biochemikas James Watson ir anglų biofizikas Francis Crick pasiūlė dvigrandės,

komplementarių spiralių, DNR modelį. Tais pačiais metais William Hayes atranda kad

galimas plazmidinių DNR perkėlimas iš vienos ląstelės (bakterijos) į kitą.

1960-asiais šveicaru mikrobiologas Werner Arber's bakterijoje atrado specifinius

fermentus, vadinamus restrikcijos endonukleazėmis (restriktazėmis). Šie fermentai kerpa (skelia) visu žinomų organizmų DNR grandinę specifinėse vietose.

1973 metais Amerikos genetikas Stanley Cohen ir Amerikos biochemikas Herbert

Boyer panaudojant DNR restrikcijos endonukleazes perkėlė specifinį geną iš vienos

bakterijos į kitą bakteriją. Šis įvykis pradėjo rekombinantinės DNR technologijos erą,

bendrai vadinama genetine inžinerija. 1977 metais genai iš aukštesniųjų organizmų buvo pernešti į bakteriją. Šie pasiekimai pagaliau įgalino pirma žmogaus hormono geno

įterpimą į bakteriją Escherichia coli. Gauta transgeninė bakterija negali naudoti žmogaus hormono, ji tik gamina ji kartu su savo, įprastais, cheminiais junginiais.

Molekulinė biotechnologija tai patraukli, moksliniu požiūriu revoliucinė disciplina, pagrįsta mokslininkų sugebėjimais pernešti specifinę genetinę informaciją iš vienų organizmų į kitus. Dažniausiai šios rekombinantinės technologijos tikslas yra komercinių produktų sukūrimas. “Gententech” kompanijoje besispecializuojančioje rekombinantinės DNR technologijoje, genetinėje inžinerijoje, genų transplantacijoje bei genų klonavime,

sėkmingai buvo išskirtas insuliną koduojantis genas ir perneštas į genetinį elementą

(klonavimo vektorių) kuris gali būti palaikomas bakterijoje Escherichia coli ląstelėje. Šios

bakterijos ląsteles veikia kaip biologijos fabrikas gaminant dvi žmogaus insulino

polipeptidines grandines, kurios po to išgryninamos ir panaudojamos diabetu sergančių

žmonių gydymui.Ankstyvaisiais 1970-aisiais metais tradicinė biotechnologija nebuvo plačiai žinoma disciplina. Plačiu požiūriu biotechnologija yra susijusi su mikroorganizmų gaminamų metabolitinių produktų komercinių technologijų kūrimu ir jų produktų panaudojimu.Formaliau biotechnologija gali būti apibrėžta kaip mokslinių inžinerinių principų taikymas tikslu išskirti ir panaudoti biologinių organizmų gaminamas medžiagas.Šiandien biotechnologija taikoma įvairiose srityse, kaip pavyzdžiui atliekų

perdirbime, biotechnologija panaudojama sukuriant įvairias biodegradacines medžiagas.Viena iš tokių medžiagų gaminama iš pieno rūgšties gaunamos fermentuojant (išmetamus,likusius po derliaus nuėmimo) kviečių stiebus. Individualios pieno rūgšties molekulės yra chemiškai sujungiamos tuo pačiu susidarant polimerui, pasižyminčiam plastiko savybėmis bet yra tuo pačiu biodegraduojama, kas labai svarbu atliekų perdirbime. Šiuo metu tokio plastiko gamyba yra brangi tačiau tikimasi kad ateityje tokio plastiko gamyba taps rentabili.Pramoninis biotechnologijos procesas naudojantis mikroorganizmus komercinių produktų gamyboje vyksta pagal tokią schemą:

Žaliava

|

Pirminis žaliavos apdorojimas

|

Fermentacija ir transformacija

|

Antrinis žaliavos apdorojimas

|

Švarus produktas

1. Pirminis apdorojimas: žaliavos paruošimas taip kad mikroorganizmai galėtų panaudoti kaip pirminį maisto šaltinį.

2. Fermentacija ir transformacija: tikslinių mikroorganizmų, gaminančių reikalingas

medžiagas, auginimas dideliuose bioreaktoriuse. Tai gali būti antibiotikai, amino rūgštys,įvairūs baltymai. Transformacijos efektyvumo didinimas tai viena iš sunkiausiai

optimizuojamų stadijų.

3. Antrinis apdirbimas: reikalingų medžiagų, antibiotikų, amino rūgščių, įvairių baltymų, iš ląstelių terpės ar biomasės gryninimas.Biotechnologijos mokslo pastangos pagrinde yra nukreiptos kiekvienos iš šių pakopų

efektyvumo didinimą.Išsivysčius rekombinantinės DNR technologijai, pagrindinė biotechnologijos kryptis buvo stipriai pakeista.Šiuo metu biotechnologija vystos šiomis kryptimis:

- Įvairių ligų diagnostikos pagerinimas bei vaistų įvairioms infekcinėms bei genetinėms

ligoms sukūrimas.

- Grūdinių kultūrų derliaus padidinimas, sukuriant augalus atsparius augalų kenkėjams,

grybams ir virusinėms ligoms, aplinkos stresams tokiems kaip trumpalaikės sausros ar

ilgalaikiai karščiai.

- Mikroorganizmų gaminančių (produkuojančių) vaistus, antibiotikus, polimerus, amino

rūgštis, fermentus ir įvairius maisto priedus sukūrimas.

- Įvairių mikroorganizmų, gyvūnų genetinis pakeitimas taip kad jie pasižymėtų reikiamomis savybėmis.

-Technologijų sukūrimas teršalų ir atliekų pašalinimui iš aplinkos.

Biologinės sistemos naudojamos biotechnologijoje.

Biotechnologijoje naudojamas labai platus biologinių sistemų spektras: įskaitant

mikroorganizmų, vabzdžių, augalų ir žinduolių ląstelių linijas, vabzdžių augalų ir žinduolių virusus, o taip pat daugialąstelinius organizmus tokius kaip augalai, pelės ir kt. Biologinės sistemos yra labai svarbios biotechnologijos proceso biotransformacijos fazėje. Daugeliu atveju genetiškai modifikuotas besidauginantis biologinis vienetas (ar tai butu mikroorganizmas ar virusas ar augalas ar gyvūnas) faktiškai tai yra komercinis produktas(Escherichia coli, mieles, įvairios augalų ar ląstelių linijos).

Prokariotiniai ir eukariotiniai organizmai.

Visi organizmai auga atitinkamose temperatūros ribose. Aukštose temperatūrose prasideda ląstelės baltymų denatūracija ir kitų svarbių ląstelės sistemų bei komponentų irimo procesai vedantys į ląstelės žuvimą. Žemose temperatūrose gyvybiškai svarbūs ląstelės procesai dėl ląstelės baltymų struktūrinių pokyčių taip pat sustoja. Pagal optimalią augimo ir temperatūrą ląstelės yra klasifikuojamos į: termofilus (45->90 C), mezofilus (nuo 10 iki 47 C) ir psichrofilus (-5 - -35 C). Mikroorganizmai augantys skirtingose temperatūrose naudojami specifinių biotechnologijos tikslų pasiekimui. Pavyzdžiui: termofilai dažniausiai naudojami kaip genų produktų stabilių aukštose temperatūrose naudojamų pramonėje ir laboratorijose gavimui, tuo tarpu kai psichrofilai paprastai yra genetiškai pakeičiami kai kurių specifinių tikslų pasiekimui, pvz.: toksinių teršalų šaltuose vandenyse biodegradacijai.Gyvieji organizmai yra skirstomi į dvi pagrindines grupes: prokariotus ir eukariotus. Šįskirstimą nusako daugelis šių organizmų struktūrinių savybių.Prokariotiniese ląstelėse tokiose kaip bakterijos, chromosominė DNR ląstelėje randasi tiesioginiame kontakte su citoplazma. Kieta ląstelės sienelė sudaryta iš peptidoglikanų, taip pat jie neturi sublastelinių citoplazminių organelių.Eukariotinėse ląstelėse chromosomine DNR yra apsupta membranos susidarant taip vadinamam branduoliui. Ląstelės sieneles sudarytos iš chitino arba celiuliozės, bet niekada iš peptidoglikanų taip pat jos citoplazmoje turi subląstelines organeles tokias kaip mitohondrijas, Goldžio aparato daleles ar augalai turi chloroplastus.Plačiausiai biotechnologijoje naudojama bakterija aptinkama žmogaus žarnyne tai Escherichia coli.

Escherichia coli

Tai labiausiai tyrinėjamas bei naudojamas mikroorganizmas pasaulyje. Per pastaruosius 50 metų t.y. nuo tada kai šis mikroorganizmas pradėtas tyrinėti buvo gautas didelis kiekis informacijos apie genetiką, molekulinę biologiją, fiziologiją ir apie bendrąją biologiją. Tai gram-neigiama, nepatogeninė, pailgos formos, mažesnė negu 1 mikrometras ilgio,aptinkamas žmogaus žarnyne, bet natūraliai, dirvoje ar vandenyje, neaptinkamas mikroorganizmas. Jos sugebėjimas daugintis dalijimusi (dvigubėjimas ar skilimas) laboratorinėmis sąlygomis naudojant paprastą (nesudėtingą) auginimo terpę susidedančią iš nedidelių kiekių mineralinių druskų (Na+, K+, Mg2+, Ca2+, NH4, Cl-, HPO4



2-, ir SO42-) ir gliukozės kaip anglies šaltinio padarė šią bakteriją labai patrauklią tyrinėjimams.Turtingesnėje terpėje, turinčioje nedidelius kiekius amino rūgščių, vitaminų, druskų ir anglies šaltinį šių ląstelių dauginimosi laikas esant 37 oC, logaritminėje augimo fazėje yra apie 22 minutes.E.coli yra visapusiškas mikroorganizmas galintis augti tiek esant deguoniui (aerobiškai) tiek

jam nesant (anaerobiškai). Tačiau paprastai siekiant gauti optimalią reikiamų produktų

išeigą E.coli yra auginama aerobinėse sąlygose.Biotechnologijos tikslams be E.coli naudojama visa eilė mikroorganizmų. Visi šie mikroorganizmai gali buti skirstomi į tokias specifines grupes: tie kurie tiekia genus reikalingus specifinių funkcijų atlikimui, ir tie kurie specifinių tikslų efektyviam pasiekimui yra genetiškai keičiami.

Mielės (Saccharomyces cerevisiae).

Vienos iš labiausiai biotechnologijoje naudojamų ląstelių tai mielės (S.cerevisiae). Tai

beveik E.coli ląstelės eukariotinė versija. Mielių kaip ir E.coli auginimui naudojama

paprasta terpė. Mielių sugebėjimas perdirbti cukrus susidarant alkoholiui ir CO2 nuo

senovės naudojama alkoholinių gėrimų bei duonos gamybai. Šiandien kasmet pasaulyje

sunaudojama daugiau kaip milijonas tonų S.cerevisiae. Mielių svarba yra ne tiek pramonėje bet ir mokslo srityje t.y. jos naudojamos kaip modelinė sistema procesams vykstantiems eukariotinėje ląstelėje tyrinėti. Pvz.: jų genų dauginimosi ciklas yra panašus į žmogaus ląstelės ir tai leido charakterizuoti ir išskirti žmogaus genus atsakingus už vėžinių ląstelių vystimąsi.Dažniausiai, eukariotinėse ląstelėse baltymai po sintezės yra modifikuojami., pridedant mažo molekulinio svorio komponentus kurie reikalingi tiksliam baltymų ląstelėje veikimui.Skirtingai nuo E.coli ar kitu prokariotų kuriose nevyksta baltymų modifikacijos ar jos skirtingos nuo modifikacijų eukariotinėse ląstelėse. Mieles taip pat plačiai naudojamos įvairių rekombinantinių baltymų sintezei (ekspresijai).

Biotechnologijos metodai

Technologija

Sveikatos

apsauga ir vet.

preparatai

Žemės ūkio ir

Maisto

produktai

Žemės

ūkis

Energetika

Chemijos

pramonė

Rauginimas

Antibiotikai,

vitaminai,

fermentai,

amino rūgštys,

nukleotidai,

steroidai,

alkaloidai.

Citrinos

rūgštis, amino

rūgštys,

nukleotidai,

fermentai,

biopolimerai

Biopestici

dai

Etanolis,

acetonobutanolio

mišinys,

biodujos

Etanolio

chemija,

etilenas, acto

aldechidas

acetones,

butanolis,

butadienas.

Enzimologin

ė inžinerija

Fruktozogliuko

zės sirupas,

glikozės

Etanolis

Genų

inžinerija,

arba DNR

rekombinacij

os technika

Interferonai,




hormonai,

vakcinos

Genetiškai

modifikuotas

maistas

Genetiškai

modifikuoti

organizmai

Aplinkos

užteršimo

chemijos ir

naftos

produktais

Ląstelių

kultūros

Interferonai,

vakcinos,

kraujo

komponentai,

monokloniniai

Vienaląsčių

baltymai

(pašariniai

baltymai)

Kluonai

(augalų

veislės)

1. Rauginimas

Rūgimas tai organinių junginių, daugiausia angliavandenių, biologinis kitimas,

sukeliamas raugų mikroorganizmų išskiriamais fermentais. Šis kitimas vyksta aerobinėmis, kai procese dalyvauja gyvybei palaikyti reikalingas deguonis, ir anaerobinėmis, kai deguonis nereikalingas, sąlygomis. Raugų mikroflora patekusi į rauginamą substratą, tinkamomis sąlygomis greitai dauginasi ir sukelia rūgštinį ar alkoholinį rūgimą. Ir priešingai – į netinkamą substratą patekusi ir netinkamomis sąlygomis daugindamasi, netinkamai parinkta raugų mikroflora gali sukelti nepageidaujamus substrato pokyčius. Raugų savybes arba rūgimo pobūdį sąlygoja jų

mikroorganizmų rūšių visumos ir substrato savybes.Natūralaus pieno ar raugų bakterijų, mielių ar pelėsinių grybų išskiriamas fermentas betagalaktazė (laktazė) kanalizuoja disacharido laktozės hidrolizę ir ši suskyla į du monosacharidus gliukozę ir galaktozę. Tolimesniame rūgimo procese dalyvauja tik monosacharidas gliukozė Monosacharidas galaktozė nerūgsta. Veikiamas fermento galaktokinazės monosacharidas galaktozė

pereina į galaktozės 1-fosfatą. Veikiant fermentui 4-epimerazei, iš UDP- galaktozės susidaro UDP–gliukozė.Tolimesnis laktozės rūgimas iki pirovynuogių rūgšties susidarymo vyksta anaerobiniu glikolizės būdu. Pirovynuogių rūgšties tolimesnis kitimas priklauso nuo pieno raugų mikrofloros išskirtų fermentų specifinio veikimo ir nuo aplinkos sąlygų.Labiausiai paplitę trijų mikroorganizmų rūšių raugai: grynos bakterijų kultūros, mielės ir pelėsiniai grybai.

a) grynų bakterijų kultūros. Pagal rūgimo reakcijų metu susidarančius cheminius junginius išskiriamos šios grynų bakterijų kultūros: acto, citrinų, pieno, propiono, sviesto bei kitų rūgščių kultūros. Grynų pieno bakterijų kultūros naudojamos pieno produktams – rūgpieniui, jogurtams,varškės gaminiams, lietuviškiems sūriams, fermentiniams sūriams ir kitiems produktams gaminti. Grynos propiono rūgšties bakterijų kultūrų raugai naudojami kai kurių rūšių fermentinių sūrių gamyboje. Pieno produktams gaminti vartojami coccus, bacilus, leuconostoc,bifidobakterium, propionibacterium ir kiti mikroorganizmai. Iš šių mikroorganizmų sudaromi ir simbiotiniai raugai arba sumaišomi mechaniškai.

b) mielės. Alaus mielės. Vienas seniausių biotechnologijos produktų žmonijos istorijoje yra alus.Šiuolaikiniuose fermentacinėje gamyboje alui gaminti naudojamos kultūrinės mielės Saccharomyces cerevisiae. Aukščiausia jų vystymosi temperatūra yra 25-30 C, lėčiausiai veikia kai yra 2-3 C .Esant 40 C temperatūrai, mielės neauga, apmiršta. Jos gerai išsilaiko nors ir nesiveisia esant žemai temperatūrai. Nustatyta kad jos nežūsta, net esant -180 C temperatūrai.Koncentruotuose cukraus tirpaluose mielės nesivysto nes esant dideliam osmosiniam slėgiui prasideda mielių ląstelių plazmolizė. Cukraus koncentracija įvairioms mielių rasėms nevienodai pavojinga. Alaus gamyboje naudojamos įvairios mielių rasės. Dažniausiai naudojamos mielės kurių veikimo temperatūra pakankamai žema, jos turi būti pakankamai grynos mikrobiologiniu

požiūriu, greitai nusėsti ir sudaryti skaidrų ir nustatyto skonio ir aromato gėrimą. Alaus

gamybos technologiniai procesai- salyklo paruošimas, alaus misos paruošimas, rauginimas ir išpilstymas kiekvienos alaus daryklos kruopščiai tobulinamas, perduodamas iš kartos į kartą verslo tęsėjams ir saugomos kaip komercinė paslaptis.

Vyno mielių rasės. Vyno gamyboje yra vertinamos tos mielės, kurios greitai dauginasi ir suteikia

vynui atitinkamą aromato“puokštę“. Vyno gamyboje naudojamos Saccharomyces ellipsideus mielės, kurių ląstelės yra pailgos – ovalios formos, energingai raugina gliukozę, fruktozę, sacharozę ir maltozę.

Duonos kepimo mielės. Duonos gaminių kepimo pramonėje naudojamos greitai besidauginančios mielės pasižyminčios geromis „kėlimo“ savybėmis ir pastovumu laikant.

Spirito gamybos mielės. Spirito gamyboje naudojamos tos viršutinės mielės kurios, kurios energingiausiai raugina ir sudaro didžiausią etilo alkoholio kiekį ir veikia monosacharidus, disacharidus ir dekstrinus.

c) Pelėsiniai grybai. Maisto pramonėje raugams yra vartojamos galvenio Aspergillus , perėjūno Penicillum, paprasto pelėsio Mukor ir kitos pelėsių ir grybų rūšys išskiriančios fermentus sukeliančius alkoholinį rūgimą arba proteolizę. Natūralus kefyro grybų raugas vartojamas kefyrui gaminti. Pelėsinių grybų raugas vartojamas kai kurių rūšių fermentiniams sūriams gaminti.

2. Enzimologinė inžinerija

Enzimologinė inžinerija - biotechnologijos šaka besidarbuojanti biologiškai aktyvių

medžiagų tyrime ir pritaikyme, veikloje kuri apima šių medžiagų išskyrimą, dirbtinį susintetinimą ar ekstrahavimą ir pateikimą į rinką plačiam vartotojui ūkiniam panaudojimui ar tyrinėjimo bei gydymo tikslais.Plačiausiai enzimologinės inžinerijos produktai naudojami pašarų gamyboje gyvuliams ir paukščiams, bei žmonėms kaip maisto papildai profilaktiškai ar gydymo tikslu. Maistas ir pašarai be savo naudingų maistinių savybių turi ir antimitybinių faktorių, kurių visiškai eliminuoti iš pašaro

ar maisto neįmanoma. Be to įtakoja aplinkos sąlygos ir stresoriai. Nepalankiems veiksniams sumažinti gyvūnams, kaip beje ir žmonių mityboje, skatinamas žarnyno, prieskrandžių mikroflorą teigiamai veikiantis mechanizmas ir procese dalyvaujančios aktyvios medžiagos.Pagrindinės yra: 1) enzimai, 2) fermentinės fitazės 3) probiotinės medžiagos 4) prebiotiniai ir simbiotiniai preparatai 4) aminorūgštys ir vitaminai.

3. Genų inžinerija (DNR rekombinacijos technika)

Genų inžinerija - rekombinantinių DNR molekulių technologijos – pats efektyviausias

eksperimentinis būdas fundamentinėms ir biologijos problemoms spręsti, taikant molekulinės biologijos metodus. Tai leidžia izoliuoti genus iš genomo, kurti genetines bibliotekas ir bankus,

klonuoti genus, pažinti jų struktūrą ir funkcijas, įkelti į recipianto organizmą, kad jis aktyviai veiktų ir būtų perduodamas kitoms kartoms.

4. Ląstelių kultūros

Augalų biotechnologija-tai augalų izoliuotų organų, audinių ir ląstelių auginimas in vitro bei genų inžinerija. G.Haberlad 1902 metais paskelbė ląstelių totipotentiškumo teoriją, pagal kurią kiekviena gyva totipotentinė ląstelė geba atkurti visą organizmą. Jis pirmasis iškėlė mintį apie galimybę auginti izoliuotas augalų ląsteles dirbtinėmis sąlygomis išvystė ląstelių in vitro auginimo koncepciją ir numatė, kad ateis metas kai gemalai bus išauginami iš vegetatyvinių ląstelių. Mūsų laikais ši idėja tapo realiai įgyvendinama ir vis plačiau taikoma.Dirbtinomis sąlygomis, naudojant dirbtinas maitinimo terpes auginamos žmonių ar gyvūnų ląstelės. Ląstelių kultūros gaunamos dirbtinomis sąlygomis padauginus labai mažą pradinį vieno ar kito audinio lastelių skaičių. Tinkamai prižiūrimos, ląstelių kultūros išlaikomos labai ilgai (metais ir dešimtmečiais). Visos tokių kultūrų ląstelės yra visiškai vienodos, todėl jos labai tinkamos įvairiems biologiniams eksperimentams.Augalų dauginimas sėklomis yra paprastas ir palygimus pigus būdas, tačiau apie trečdalis svarbiausių pasaulyje augalų yra dauginama vien tik vegetatyviniu būdu.Sukurta daug vegetatyvinio dauginimo variantų, tačiau kalbant apie naujausias technologijas, pats efektyviausias yra mikrodauginimo būdas in vitro. Tai būdas skirtas greitai ir dideliais kiekiais padauginti augalus.

a) mikrovegetatyvinis dauginimas – mikroklonavimas. Šiuo atvėju siekiama klonuoti



augalus išlaikant jų genetines ir fiziologines savybes. Kadangi šiuo metodu dauginant visiškai pašalinami sisteminių ligų pernešėjai, šis metodas tinkamas augalams gydyti ir palaikyti sveikas individų kolekcijas.Būdas labai svarbus tiems augalams, kurių neįmanoma arba sunku padauginti kitaip.Mikrodauginimui vykdyti in vitro naudojamos specialios maitinamosios terpės, atskirai augalų rūšiai reikalingos optimalios individualiai paruoštos maitinamosios terpės - kietos ir skystos .Yra sukurta daug maitinamųjų terpių receptų, bet universalių visoms augalų rūšims nėra. Savo sudėtyje

jos turi svarbiausių cheminių elementų reikalingų augalams augti,mineralinių maisto medžiagų,kompleksinių mišinių, amino rūgščių priedų, vitaminų ir augalų fitohormonų. Fitohormonai–auksinai, giberalinai ir citokininai laboratorinėmis sąlygomis, kaip ir natūraliai, labai svarbūs.Terpės rūgštingumas lemia maisto medžiagų paėmimą, druskų tirpumą tirpale ir turi įtakos eksplanto morfogenezei. Dažniausiai nustatomas optimalus terpės pH 5,6 – 5,8. Svarbu palaikyti atitinkamą apšvietimo rėžimą ie tam tikrą temperatūrą. Izoliuotos kultūros dažniausiai auginamos 20 -25 C temperatūroje. Pagrindinis kriterijus pasirenkant temperatūrą yra konkrečių augalų poreikiai.

Mikrovegetatyviniam dauginimui naudojami šie metodai: dauginimas pažastiniais pumpurais,dauginimas pridėtiniais ūgliais, ūglių generavimas iš kaliaus ir somatinė embrionizacija.

Dauginimas pažąstiniais pumpurais paremtas daugelio aukštesniųjų augalų lapų pažastyse susidarančių meristeminių audinių panaudojimu.Maitinamosiose terpėse mikroūgliai išauga trumpi,jų lapų pažastyse auga šoniniai ūgliai, jiems paaugus - vėl kiti, taip susidaro ūglių gniužulys. Tokį ūglių susidarymą galima pratęsti ilgą laiką, taip padauginant augalus. Atskyrus pumpurus ir perkėlus į kitokios sudėties terpę jie išauginami iki minimaliai savarankiško augalėlio.

Dauginimas pridėtiniais ūgliais. Metodas pagrįstas izoliuotos augalo dalies sugebėjimu palankiomis sąlygomis atauginti trūkstamus organus.Šiuo būdu dauginama daugelis gėlių–narcizai, hiacintai, lelijos.

Ūglių generavimas iš kaliaus. Kalius - tai neorganizuotas audinys, sudarytas iš

dediferencijuotų ląstelių.Tai amorfinė masė, neturinti konkrečios anatominės struktūros. Keičiant atitinkamų fitohormonų balansą terpėje citokininų naudai, iš kaliaus galima generuoti ūglius arba embrionus.

b) somatinė embrionizacija.

Šiuo metu embriogenezė sėkmingai indukuojama medvilnėje, vynuogėse, tabake, agurkuose.Somatiniai embrionai vystosi iš somatinių individo audinių ir turi klono požymių.Somatiniai embrionai paprastai susidaro asinchroniškai. Todėl masėje randama įvairaus išsivystymo struktūrų,todėl po brendimo fazės išlieka geriausios kitos sunyksta. Padauginus augalus tokiu būdu,gemalams reikalingas maisto medžiagų apvalkalas. Priešingai nei sėklos išaugintas embrionas neturi natūralaus maisto medžiagų šaltinio, todėl šis patalpinamas į įvairios sudėtie alginatų kapsules pripildytas maitinamosios terpės. Tokiu būdu siekiama sukurti dirbtines sėklas. Dirbtinės sėklos būna dviejų tipų: 1) hidratuotos ir 2) desikuotos arba išdžiovintos.

Dabartinė biotechnologija apima įvairias technologijas, susijusias su gyvų organizmų ar jų produktų panaudojimu maisto ir medicinos pramonėje, tobulinant augalus ir gyvūnus, formuojant organizmus specifiniam naudojimui, taip pat gerinant žmogaus sveikatą ir įprastinę aplinkąBiotechnologija — tai senas ir gerai išvystytas mokslas, darantis įtaką mūsų kasdienybei. Nuo neatmenamų laikų augalai ir gyvūnai buvo veisiami atrankos būdu, o mikroorganizmai naudojami pagaminti tokiems produktams kaip duona, sūris, vynas ir alus. Archeologai atranda tokių pavyzdžių, kurių kilmė gali siekti 5000 metų prieš Kristų.Tarp ankstyvosios biotechnologijos evoliucijos ir šiandieninės moderniosios biotechnologijos pramonės, gamyboje naudojančios rekombinantinę DNR, prabėgo didžiulis istorijos tarpsnis, aprėpiantis gausybę laimėjimų, iš kurių žymiausi galėtų būti šie:

·         dvispiralinės DNR struktūros aprašymas (1953 m., Jamesas Watsonas ir Francisas Crickas);

·         pirmieji rekombinantinės DNR eksperimentai (1973 m., Walteris Gilbertas),

·         pirmosios biotechnologijos kompanijos 'Genentech', 1978 m. paskelbusios apie pirmąjį žmogaus baltymo pagaminimą iš bakterijos — žmogaus somatostatiną, įkūrimas (1976 m.);

·         Johnas Baxteris paskelbia apie žmogaus augimo hormono geno klonavimą (1979 m.);

·         Kompanijos 'Biogen' mokslininkai pirmieji paskelbė biologiškai aktyvaus rekombinantinio žmogaus leukocitų alfa interferono ekspresiją (1980 m.);

·         pirmojo rekombinantinio baltymo — insulino pramoninė gamyba (1982 m., kompanija 'Eli Lilly', pagal 'Genentech' lizenciją);

·         'Genentech' gavo iš JAV Maisto ir vaistų reguliavimo tarnybos (FDA) patvirtinimą, kad galima išleisti į rinką žmogaus rekombinantinį augimo hormoną vaikams su augimo hormono nepakankamumu (1982 m.);

·         rekombinantinio interferono alfa-2a gamybos licenciją 'Genentech' perdavė kompanijai 'Hoffman-La Roche', ši 1986 m. iš FDA gavo patvirtinimą apie šio vaisto tinkamumą leukemijai gydyti, o 1987 m. — leidimus masinei genetiškai modifikuoto plazminogeno aktyvatoriaus ir rekombinatinei hepatito B vakcinos gamybai pradėti;

·         1989 m. kompanija 'Amgen' iš FDA gavo patvirtinimą dėl genetiškai modifikuoto eritropoetino tinkamumo inkstų nepakankamumui ir anemijai gydyti;

·         pradėtas žmogaus genomo projektas — tarptautinio masto bandymas iššifruoti visus genus žmogus ląstelėje (1990 m.);

·         paskelbtas galutinis žmogus genomo variantas (2003 m.).

Modernioji biotechnologija, paremta rekombinantinės DNR ar hibridomų technologija (technologija specifinių antikūnų gamybai), taikoma naujų maisto ir farmacijos produktų gamyboje, padeda išspręsti aplinkos problemas. Dėl to biotechnologija skyla į keletą sričių, tokių kaip žemės ūkio, pramonės, aplinkos bei farmacinė biotechnologijos.

Pastaroji užsiima farmacinių baltyminių preparatų gamyba: vakcinos, diagnostiniai baltymai ir žmogaus terapijai skirti baltymai. Dideli baltymų kiekiai gali būti gaminami naudojant bioprocesinę technologiją. Taikant biologijos, chemijos ir inžinerijos principus, kuriamos technologijos, kurioms padedant pagaminami dideli kiekiai baltymų ar kitų biomedžiagų. Šie procesai vykdomi tam pritaikytose gamyklose, kur ruošiamos terpės ir buferiniai tirpalai, auginami mikroorganizmai arba ląstelių kultūros, vyksta bioproduktų išskyrimo ir gryninimo darbai. Visus procesus seka kokybės kontrolės specialistai. Gamybos procesas turi atitikti dabartinės geros gamybos praktikos reikalavimus.

Šiuo metu šimtai biotechnologijos kompanijų atlieka daugiau kaip 350 vaistinių produktų ir vakcinų klinikinius bandymus, dar šimtai darbuojasi ankstyvose įvairių biofarmacinių projektų kūrimo stadijose. Šie projektai – tai būsimi vaistai, diagnostiniai testai, augalų ir gyvūnų genetinės modifikacijos. Dauguma naujų farmacinių produktų skirti gydyti ligoms, kurių iki šiol nepavykdavo išgydyti tradiciniais vaistais. Dauguma farmacinių produktų skirti gydyti ligoms, kurių iki šiol nepavykdavo išgydyti tradiciniais vaistais. Mokslininkai išmoko manipuliuoti DNR ir baltymais — dviem svarbiausiais gyvybės elementais. O tai leidžia biotechnologijos mokslui aprėpti sritis nuo genetiškai modifikuotų vaistų gamybos iki visiems žinomos avies Doli klonavimo.

Kitas žingsnis užbaigus pirminį žmogaus genomo sekos nustatymo variantą, — naujų vaistų rūšių atradimas. Tikimasi, kad per artimiausius 20 metų atrastų, ištirtų ir išleistų į rinką farmacinių produktų skaičius padidės šešis kartus.

Biotechnologija – mokslo kryptis, sujungianti biologijos ir technikos galimybes. Tai biologinių procesų ir sistemų naudojimas žemės ūkyje, pramonėje, medicinoje.
Terminas paplito XX a. antroje pusėje, nors biotechnologiniais procesais, kaip duonos kepimas, rūgščių pieno produktų gamyba, fermentinių sūrių ir vyno darymas, naudojamasi labai seniai.

Panaudojimas
Mikrobiologijos ir biochemijos pažanga – fermentų ir kitokių biologiškai aktyvių medžiagų išskyrimas leido išplėsti praktines biotechnologijos galimybes.
Mikrobiologijos pramonė gamina pašarinius baltymus, aminorūgštis, vitaminus, antibiotikus, biopesticidus. Molekuliniame lygyje susiformavus genoinžineriniai biotechnologijai, kuriamos naujos organizmų, produkuojančių fermentus, hormonus, interferonus ir kitokias biologiškai aktyvias medžiagas, formas: susidaro galimybės kurti produktyvesnių ir turinčių kitas naudingas savybes žemės ūkio augalų ir gyvulių veisles.
Augalininkystėje viena iš genoinžinerinės biotechnologijos problemų – kurti azotą jungiančių bakterijų kamienus, sugebančius fiksuoti daugiau atmosferinio azoto ant ankštinių augalų šaknų, ir dirbtines azotą jungiančių bakterijų bei javų ir techninių augalų simbiozes. Vienas iš biotechnologijos pasiekimų gyvulininkystėje – embrionų transplantavimas, siekiant gauti iš mažesnės veislės vertės patelių genetiškai vertingus palikuonis.
Biotechnologiniai procesai naudojami nukenksminant (utilizuojant) organines atliekas žemės ir komunaliniame ūkyje, pramonėje, gaunant vertingas organines trąšas ir dujas.

Referatas:

Biotechnologija-draugas ir priesas

             








Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 2422
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2019 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site