Биотехнология. Методы. Задачи

Мюнхен 1984. Б.Т это научно – техн направление изучающая возможность использования биотехнологических продуктов в тех или иных целях. Чейн, Флори, Флеминг в 1945 году получили нобелевскую премию за создание антибиотиков. 1953 Вейсман открыл стрептомицин, который убивает палочку Коха. 1956 год Киношито создал продуцента глутаминовой кислоты. 1980 Берг создал модифицированный инсулин. А в 1981 соматотропин и интерферон.

Методы:

Комплексные: биологические, физ. Хим., микробиол. Клеточной, генной инженерии, иммунологии. Типы б.т.

Промышленные б.т это научные направления изучающие возможности использования м.о. для получения ценных б.т. – х продуктов (аминокислот, витаминов, ферментов, антибиотиков, орг кислот, бактериальных инсектицидов, пестицидов.) Белковая инженерия – направления б.т. изучающая возможность синтеза белков и их использования в научно практических целях (мясо из пробирки) Экологическая биотехнология – разработка системы мониторинга за состоянием окр среды, экологически безопасные технологии, а также биосистемы для решения проблем загрязнения окр среды. Иммунологическая биотехнология – создание и внедрение новых биопрепаратов для диагностики, вакцинации и лечения. Клеточная инженерия – создание новых биообъектов на основе культивирования изолированных клеток и тканей, их реконструкции и гибридизации. Генная инженерия = Молекулярное клонирование = техника рекомбинантных ДНК. Создание новых видов путем конструирования генных элементов и внесения в уже сущ живые системы. Биотехнология ксенобиотиков: ДДТ – разлагается 30 лет, альдрин и хлоран, - 15 лет, диэльдрин – 25 лет, гиптохлорметан – до 14 лет. Используют псеудомонас, лактобацилюс (утилизируют крахмал), бацилюс (утилизируют ферменты). Использование

В промышленной б.т.: энтобактерин и дендробацилин, энтомопатагенные вирусы, хлорэлла. Нефтередуцирующие: ацнетобактер олеоворум, кандида парапсилозис, псеудомонас путида. Актиномицеты: стрептомицес цоликолор. Е. coly производит инсулин, соматостатин, соматотропин и интерферон. Сахаромицес церевизиа – инсулин интерферон. Культуры насекомых используют для наработки экспрессирующих векторов с трансгеном аденозин дезаминазы, ритропоэтина, щелочной фосфотазы, ил2, интерферона для борьбы с насекомыми. Овцы и козы продуцируют лактоферин и химозин, лосось – гормон роста. Используют вирусы HSV – простого герпеса, SV40 – обезьяний опухалевых онко, ретровирусы. Бактериальное вышелачивание металлов – тиобациллюс фероксиданс, тиобациллюс тиооксиданс (серобактерии). Рис несет человеческие белки: лактоферин и лизоцим. Хлорелла источник белка и витаминов, спирулина платенсис используют в косметологии.

31.42. Кровь представляет собой внутреннюю жидкую среду (ткань) организма, обеспечивающую определенное постоянство основных физиологических и биохимических параметров и осуществляющую гуморальную связь между органами. Существует два понятия: периферическая кровь, состоящая из плазмы и находящихся в ней во взвешенном состоянии форменных элементов и система крови, куда относят периферическую кровь, органы кроветворения и кроверазрушения (костный мозг, печень, селезенка и лимфатические узлы). Кровь является своеобразной формой ткани и характеризуется рядом особенностей: жидкая среда организма, находится в постоянном движении, составные части крови имеют разное происхождение, образуются и разрушаются в основном вне ее.

Кровь состоит из форменных элементов (42-46%) — эритроцитов (красных кровяных клеток), лейкоцитов (белых кровяных клеток) и тромбоцитов (кровяных пластинок) и жидкой части — плазмы (54-58%). Плазма крови, лишенная фибриногена, называется сывороткой. У взрослого человека общее количество крови составляет 5-8%массы тела, что соответствует 5-6л. Объем крови принято обозначать по отношению к массе тела (мл • кг1). В среднем, он равен у мужчин — 65 мл • кг1, у женщин — 60 мл • кг1 и у детей — около 70 мл • кг1.

Количество эритроцитов в крови примерно в тысячу раз больше, чем лейкоцитов, и в десятки раз выше, чем тромбоцитов. Последние по своим размерам в несколько раз меньше, чем эритроциты. Поэтому эритроциты составляют более 90% всего объема, приходящегося на долю форменных элементов крови. Выраженное в процентах отношение объема форменных элементов к общему объему крови называется гематокритом. У мужчин гематокрит составляет в среднем—46%, у женщин—42%. Эта разница обусловлена тем, что у мужчин содержание эритроцитов в крови больше, чем у женщин. У детей гематокрит выше, чем у взрослых; в процессе старения гематокрит снижается. Увеличение гематокрита сопровождается возрастанием вязкости крови, которая у здорового взрослого человека составляет 4-5 ед. Поскольку периферическое сопротивление кровотоку прямопропорционально вязкости, любое существенное увеличение гематокрита приводит к повышению нагрузки на сердце, в результате чего кровообращение в некоторых органах может нарушаться.

Кровь выполняет в организме целый ряд физиологических функций.

1)Транспортная функция крови заключается в переносе всех необходимых для жизнедеятельности организма веществ (питательных веществ, газов, гормонов, ферментов, метаболитов).

2)Дыхательная функция состоит в доставке кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким. Кислород

переносится преимущественно эритроцитами в виде соединения с гемоглобином — оксигемоглобином (НвО2), углекислый газ — плазмой крови в форме бикарбонатных ионов (НСО3~). В обычных условиях при дыхании воздухом 1 г гемоглобина присоединяет 1.34 мл кислорода, а так как в одном литре крови содержится 140-160 г гемоглобина, то количество кислорода в нем составляет около 200 мл; эту величину принято называть кислородной емкостью крови

3)Питательная функция крови обусловлена переносом аминокислот, глюкозы, жиров, витаминов, ферментов и минеральных веществ от органов пищеварения к тканям, системам и депо

4)Терморегуляторная функция обеспечивается участием крови в переносе тепла от органов и тканей, в которых оно вырабатывается, к органам, отдающим тепло, что и поддерживает температурный гомеостаз.

5)Выделительная функция направлена на перенос продуктов обмена (мочевина, креатин, индикан, мочевая кислота, вода, соли и др.) отмест их образования к органам выделения (почки, легкие, потовые и слюнные железы).

6)Защитная функция формирование иммунитета, который может быть как врожденным, так и приобретенным. Различают также тканевой и клеточный иммунитет. Первый из них обусловлен выработкой антител в ответ на поступление в организм микробов, вирусов, токсинов, ядов, чужеродных белков; второй связан с фагоцитозом, в котором ведущая роль принадлежит лейкоцитам, активно уничтожающим попадающие в организм микробы и инородные тела, а также собственные отмирающие и мутагенные клетки.

7)Регуляторная функция гуморальная (перенос кровью гормонов, газов, минеральных веществ), и рефлекторной регуляции, связанной с влиянием крови на интерорецепторы сосудов.

Образование форменных элементов крови называется гемопоэзом. Он осуществляется в различных кроветворных органах. В костном мозге образуются эритроциты, нейтрофилы, эозинофилы и базофилы. В селезенке и лимфатических узлах формируются лейкоциты. Образование моноцитов осуществляется в костном мозге и в ретикулярных клетках печени, селезенки и лимфатических узлов. В красном костном мозге и селезенке образуются тромбоциты.

ФУНКЦИИ эритроцитов: Связывание и перенос кислорода от легких к органам и тканям. Эритроциты являются высокоспециализированными безядерными клетками крови диаметром 7-8 микрон. Форма эритроцитов в виде двояковогнутого диска обеспечивает большую поверхность для свободной диффузии газов через его мембрану. Суммарная поверхность всех эритроцитов в циркулирующей крови составляет около 3000м2. В начальных фазах своего развития эритроциты имеют ядро и называются ретикулоцитами. В нормальных условиях ретикулоциты составляют около 1 % от общего числа циркулирующих в крови эритроцитов.

12.3. Увеличение числа ретикулоцитов в периферической крови может зависеть как от активации эритроцитоза, так и от усиления выброса ретикулоцитов из костного мозга в кровоток. Средняя продолжительность жизни зрелых эритроцитов составляет около 110 дней, после чего они разрушаются в печени и селезенке.

В процессе передвижения крови эритроциты не оседают, так как они отталкиваются друг от друга, поскольку имеют одноименные отрицательные заряды. При отстаивании крови в капилляре эритроциты оседают на дно. Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) в нормальных условиях у мужчин составляет 4-8 ммв 1 час,у женщин — 6-10 мм в 1 час.

По мере созревания эритроцитов их ядро замещается дыхательным пигментом — гемоглобином (Нв), составляющим около 90% сухого вещества эритроцитов, а 10% составляют минеральные соли, глюкоза, белки и жиры. Гемоглобин — сложное химическое соединение, молекула которого состоит из белка глобина и железосодержащей части — гема. Гемоглобин обладает свойством легко соединяться с кислородом и столь же легко его отдавать. Соединяясь с кислородом, он становится оксигемоглобином (НвО), а отдавая его — превращается в восстановленный (редуцированный) гемоглобин.

ФУНКЦИИ ЛЕЙКОЦИТОВ Лейкоциты по функциональным и морфологическим признакам представляют собой обычные клетки, содержащие ядро и протоплазму. Лейкоциты неоднородны по своему строению: в одних из них протоплазма имеет зернистое строение (гранулоциты), в других зернистости нет (агранулоциты). Гранулоциты составляют 65-70% всех лейкоцитов и делятся в зависимости от способности окрашиваться нейтральными, кислыми или основными красками на нейтрофилы, эозинофилы и базофилы.

Агранулоциты составляют 30-35% всех белых кровяных клеток и включают в себя лимфоциты и моноциты. Функции различных лейкоцитов разнообразны.

Процентное соотношение различных форм лейкоцитов в крови называется лейкоцитарной формулой. Общее количество лейкоцитов и лейкоцитарная формула не являются постоянными. Увеличение числа лейкоцитов в периферической крови называется лейкоцитозом, а уменьшение— лейкопенией. Продолжительность жизни лейкоцитов составляет 7-10 дней.

Нейтрофилы составляют 60-70% всех лейкоцитов и являются наиболее важными клетками зашиты организма от бактерий и их токсинов. Проникая через стенки капилляров, нейтрофилы попадают в межтканевые пространства, где осуществляется фагоцитоз

Эозинофилы (1-4% от общего числа лейкоцитов) адсорбируют на свою поверхность антигены, многие тканевые вещества и токсины белковой природы, разрушая и обезвреживая их. Эозинофилы принимают участие в предупреждении развития аллергических реакций.

42.4. Базофилы составляют не более 0.5% всех лейкоцитов и осуществляют синтез гепарина, входящего в антисвертываюшую систему крови. Участвуют в синтезе ряда биологически активных веществ и ферментов (гистамин, серотонин, РНК, фосфотаза, липаза, пероксидаза).

Лимфоциты (25-30% от числа всех лейкоцитов) играют важнейшую роль впроцессах образования иммунитета организма, а также активно участвуют в нейтрализации различных токсических веществ.

Главным фактором иммунологической системы крови являются Т- и В-лимфоциты. Т-лимфоциты прежде всего выполняют роль строгого иммунного контролера. Вступив в контакт с любым антигеном, они надолго запоминают его генетическую структуру и определяют программу биосинтеза антител (иммуноглобулинов), которая осуществляется В-лимфоцитами. В-лимфоциты, получив программу биосинтеза иммуноглобулинов, превращаютсяв плазмоциты, являющиеся фабрикой антител.

В Т-лимфоцитах происходит синтез веществ, активирующих фагоцитоз и защитные воспалительные реакции. Они следят за генетической чистотой организма, препятствуя приживлению чужеродных тканей, активируя регенерацию и уничтожая отмершие или мутантные (в том числе и опухолевые) клетки собственного организма. Т-лимфоцитам принадлежит роль регуляторов кроветворной функции, заключающаяся в уничтожении чужеродных стволовых клеток костного мозга. Лимфоциты способны синтезировать бета— и гамма-глобулины, входящие в состав антител.

Моноциты (4-8%) являются самыми крупными клетками белой крови, которые называют макрофагами. Они обладают самой высокой фагоцитарной активностью по отношению к продуктам распада клеток и тканей, обезвреживают токсины, образующиеся в очагах воспаления. Моноциты принимают участие в выработке антител. К макрофагам, наряду с моноцитами, относят ретикулярные и эндотелиальные клетки печени, селезенки, костного мозга и лимфатических узлов.

ФУНКЦИИ ТРОМБОЦИТОВ Тромбоциты— это мелкие, безъядерные кровяные пластинки (бляшки Биццоцери) неправильной формы диаметром 2-5 микрон. Несмотря на отсутствие ядра, тромбоциты обладают активным метаболизмом и являются третьими самостоятельными живыми клетками крови. Продолжительность жизни тромбоцитов составляет 8-12 дней. Тромбоцитам принадлежит ведущая роль в свертывании крови.

Недостаток тромбоцитов в крови —тромбопения— наблюдается при некоторых заболеваниях и выражается в повышенной кровоточивости.

31. 18. Насекомые:3млн. видов. Тело сост из цефалона, торакса и абдомена. На цефалонане нах: пара сложных фасеточн глаз м/д ними 1-3 простых глазков (медонос пчела 3 глаза). Усики: м/б нитевидные(кузнечики), щетинковидные(мухи), пластинчатые(жуки навоз, скоробеи), четковидные(жуки щелкуны), булавовидные (бабочки), перейные(ночн бабочки). Ротов аппарат: сост из верхней губы – складка кожи, пара мандибул – верх челюсть, пара максил – нижн челюсть, нижняя губа –образ путем слияния второй пары максил. Типы ротов аппарата: 1.Грызущий(тараканы, муравьи, стрекозы). 2.Сосущий(бабочки). 3.Колюще-соущий(комары). 4.Лакающий(). 5.Лижущий(мухи). Голова покрыта единой головной капсулой. Торакс: переднегрудной, среднегрудной, заднегрудной. На каждом находится пара ног и на среднегр и заднегр пара крыльев – равновесия. Типы ног: 1.Бегательные(тараканы,жужелицы). 2.Ходильные(жуки). 3.Прыгательные(саранча,блохи). 4.Плаваательные(плавунцы). 5.прикрепительные(нах присоски(мухи),крючки). 6.Хватательные(богомолы). 7.Собирательные(пчелы). Типы крыльев: 1.Жесткие=эпитры=надкрылья(жуки). 2.полужесткие(клопы). 3.Кожистые – 1я пара у тарак., кузнечиков. 4.Перепончатые(использ в полете: 2я пара у жуков, у тараканов). 5.Жужальца(видоизмен 2я пара крыльев, гидрорецепторы – для звука - муха). 6.Сетчатые(> < одинаков ячейки, не складыв у стрекоз). 7.Чешуйчатые(бабочки). Абдобен: сост до 11 сегментов, у совр двукрылых 3-4. Макс видоизмен конечности. Яйцеклад у прямокрылых, жало у пчел, церки и грифельки у тараканов. Размножение: 1.Половое с оплодотворением. 2.Партеногенез(без оплодотвор), у пчел из неоплод – самцы, у муравьев,тлей из неоплод – самки. 3.Педогенез – на личиночной стадии(мухи опарыши). 4.Полиэмбриональная из от% бластомеров – разные особи (наездники). Эмбриональное раз-ие: Яйца центролецетальные, дробление поверхностное,т.е. ядро пост на поверхность яйца и вокруг кл из них обособл-ся цитоплазма получается бластодерма. Внутри ост зачатки желточных клеток. Бластодерма % на зародышевую и незародышев зону. В зародыш зоне бластодерма утолщается и образ зародышев полоска. Со временнем она закрывается 2-мя оболочками: внешн – сероза, внутр – амксион. М/д амнионом и зародыш полоской нах амниотич полость заполнен амниостической жидкостью – хорошо защищен. Одновременно с формированием оболочек – образуются зародыш листки и происх сегментация. Образов 2х зародышев листков экто- и мезодермы путем инвагинации. Энтодерма образ из желточных клеток или из концов зародышев полосок. Постэмбриональныое развитие: 1. Неполное превращение – гемиметоболия: Яйцо – личинка – имаго. Личинка напомин взрослых но отлич отсутст крыльев. Неполовозрелые, Уменьшен размеров, есть провозорн органы(маска у стрекоз, жабры). Личинка ведет такой же образ жизни. ОТРЯД таракан, равнокрылые, прямокрылые, полужестокрылые. Личинки при росте линяют. 2.Полный метаморфоз – голометаболия. Яйцо – личинка – куколка – имаго. Личинка не похожа на имаго. Ведет др образ жизни, разн ротовой аппарат. На стадии куколки наблюд: гистолиз и гистогенез. Куколка – это не покоющ стадия. ОТР жесткокрылые, двукрылые, чешуекрылые, полужесткокрылые.