Oqsil muhandisligi

Kurs ishi

fan: Qishloq xo'jaligi biotexnologiyasi

Mavzu bo'yicha: "Oqsil muhandisligi"

Mundarija
mavhum

Kirish. protein muhandisligi

.1 Oqsil muhandisligi tushunchasi. Rivojlanish tarixi

.2 Protein muhandislik strategiyalari. Ishlab chiqarilgan oqsillarga misollar. Protein muhandisligini qo'llash

.1 Peptid va epitop kutubxonalari

.2 termoyadroviy oqsillardagi reportyor oqsillar

.3 Oqsil injeneriyasining ayrim yutuqlari.

Xulosa

Adabiyotlar ro'yxati
mavhum
R&D: Protein muhandisligi.

Kalit so'zlar: biotexnologiya, genetik muhandislik, oqsil, genetik kod, gen, DNK, RNK, ATP, peptidlar, epitop.

Kurs ishining maqsadi: “oqsil muhandisligi” tushunchasini va undan foydalanish imkoniyatlarini o‘rganish.

Protein muhandisligining potentsial imkoniyatlari:

. Konvertatsiya qilingan moddaning - substratning ferment bilan bog'lanish kuchini o'zgartirib, fermentativ reaktsiyaning umumiy katalitik samaradorligini oshirish mumkin.

. Haroratning keng diapazonida va muhitning kislotaliligida oqsilning barqarorligini oshirish orqali uni asl oqsil denatüratsiyasi va faolligini yo'qotadigan sharoitlarda foydalanish mumkin.

. Suvsiz erituvchilarda ishlay oladigan oqsillarni yaratish orqali fiziologik bo'lmagan sharoitlarda katalitik reaktsiyalarni amalga oshirish mumkin.

. Fermentning katalitik markazini o'zgartirish orqali uning o'ziga xosligini oshirish va kiruvchi nojo'ya reaktsiyalar sonini kamaytirish mumkin.

. Oqsilning uni parchalaydigan fermentlarga chidamliligini oshirish orqali uni tozalash tartibini soddalashtirish mumkin.

. Proteinni odatdagi aminokislota bo'lmagan komponentisiz (vitamin, metall atomi va boshqalar) ishlay oladigan tarzda o'zgartirib, uni ba'zi uzluksiz texnologik jarayonlarda qo'llash mumkin.

. Fermentning tartibga soluvchi hududlari tuzilishini o'zgartirib, salbiy teskari aloqa ko'rinishidagi fermentativ reaktsiya mahsuloti tomonidan uning inhibisyon darajasini pasaytirish va shu bilan mahsulot rentabelligini oshirish mumkin.

. Ikki yoki undan ortiq oqsillarning funktsiyalariga ega bo'lgan gibrid oqsilni yaratishingiz mumkin .

. Birlashtiruvchi oqsilni yaratish mumkin, uning bo'limlaridan biri sintezlangan hujayradan sintez oqsilining chiqishi yoki aralashmadan olinishini osonlashtiradi.
Kirish
Qadim zamonlardan beri biotexnologiya asosan oziq-ovqat va engil sanoatda: vinochilikda, non pishirishda, sut mahsulotlarini fermentatsiyalashda, mikroorganizmlardan foydalanish asosida zig'ir va terini qayta ishlashda qo'llanilgan. So'nggi o'n yilliklarda biotexnologiyaning imkoniyatlari juda kengaydi. Buning sababi shundaki, uning usullari an'anaviy usullardan ko'ra foydaliroqdir, chunki tirik organizmlarda fermentlar tomonidan katalizlangan biokimyoviy reaktsiyalar optimal sharoitlarda (harorat va bosim) davom etadi, samaraliroq, ekologik toza va kimyoviy moddalarni talab qilmaydi. muhitni zaharlaydigan reaktivlar [13 ].

Biotexnologiya ob'ektlari tirik organizmlar guruhlarining ko'p sonli vakillari - mikroorganizmlar (viruslar, bakteriyalar, protozoa, xamirturushli zamburug'lar), o'simliklar, hayvonlar, shuningdek, izolyatsiya qilingan hujayralar va hujayra osti komponentlari (organellalar) va hatto fermentlardir. Biotexnologiya tirik tizimlarda sodir boʻladigan fiziologik va biokimyoviy jarayonlarga asoslanadi, buning natijasida energiya ajralib chiqadi, metabolizm mahsulotlari sintezlanadi va parchalanadi, hujayraning kimyoviy va strukturaviy komponentlari hosil boʻladi.

Biotexnologiyaning asosiy yo'nalishi biologik faol birikmalar (fermentlar, vitaminlar, gormonlar), dori vositalari (antibiotiklar, vaktsinalar, zardoblar, yuqori o'ziga xos antikorlar va boshqalar), shuningdek qimmatli birikmalar (oziq-ovqat qo'shimchalari, masalan, muhim aminokislotalar) ishlab chiqarishdir. kislotalar, ozuqa oqsillari va boshqalar).

Genetika muhandisligi usullari insonning genetik kasalliklarini davolash uchun zarur bo'lgan insulin va somatotropin (o'sish gormoni) kabi gormonlarni sanoat miqdorida sintez qilish imkonini berdi .

Biotexnologiya nafaqat fan va ishlab chiqarishning o'ziga xos muammolarini hal qiladi. U yanada global metodologik vazifaga ega - u insonning yovvoyi tabiatga ta'siri ko'lamini kengaytiradi va tezlashtiradi va tirik tizimlarning inson mavjudligi sharoitlariga, ya'ni noosferaga moslashishiga yordam beradi. Shunday qilib, biotexnologiya antropogen adaptiv evolyutsiyada kuchli omil bo'lib xizmat qiladi.

Biotexnologiya, genetik va hujayra muhandisligi istiqbolli. Tobora ko'proq yangi vektorlar paydo bo'lishi bilan, odam ulardan o'simliklar, hayvonlar va odamlar hujayralariga kerakli genlarni kiritish uchun foydalanadi. Bu asta-sekin insonning ko'plab irsiy kasalliklaridan xalos bo'ladi, hujayralarni zarur dori-darmonlar va biologik faol birikmalarni, so'ngra to'g'ridan-to'g'ri iste'mol qilinadigan oqsillar va muhim aminokislotalarni sintez qilishga majbur qiladi. Tabiat tomonidan allaqachon o'zlashtirilgan usullardan foydalangan holda biotexnologlar fotosintez orqali kelajakning eng ekologik toza yoqilg'isi bo'lgan vodorodni olish, normal sharoitda atmosfera azotini ammiakga aylantirishga umid qilmoqdalar [9].

Tabiiy oqsillarning fizik va kimyoviy xossalari ko'pincha bu oqsillar odamlar tomonidan qo'llaniladigan sharoitlarni qondirmaydi. Uning birlamchi tuzilishini o'zgartirish talab qilinadi, bu esa boshqa sharoitlarda tabiiy oqsilga xos bo'lgan funktsiyalarni bajarishga imkon beradigan, fazoviy tuzilishga va yangi fizik-kimyoviy xususiyatlarga ega bo'lgan oqsil hosil bo'lishini ta'minlaydi. Protein muhandisligi oqsillarni qurishda ishtirok etadi [1, 2, 9].

Hozirgi vaqtda oqsil muhandisligining eng mashhur qo'llanilishi "ekologik toza" sanoat jarayonlarini ishlab chiqish uchun fermentlarning katalitik xususiyatlarini o'zgartirishdir. Atrof-muhit nuqtai nazaridan fermentlar sanoatda qo'llaniladigan barcha katalizatorlar ichida eng maqbul hisoblanadi . Bu biokatalizatorlarning suvda erishi va neytral pH bo'lgan muhitda va nisbatan past haroratlarda to'liq ishlash qobiliyati bilan ta'minlanadi. Bundan tashqari, ularning yuqori o'ziga xosligi tufayli, biokatalizatorlardan foydalanish ishlab chiqarishning juda kam kiruvchi qo'shimcha mahsulotiga olib keladi. Kimyo, to‘qimachilik, farmatsevtika, sellyuloza-qog‘oz, oziq-ovqat, energetika va zamonaviy sanoatning boshqa sohalarida biokatalizatorlardan foydalangan holda ekologik toza va energiya tejaydigan sanoat jarayonlari uzoq vaqtdan beri faol joriy etilgan.

Biroq, biokatalizatorlarning ba'zi xususiyatlari ba'zi hollarda ulardan foydalanishni qabul qilib bo'lmaydi. Masalan, ko'pchilik fermentlar harorat ko'tarilganda parchalanadi. Olimlar bunday to'siqlarni engib o'tishga va oqsil muhandislik texnikasidan foydalangan holda og'ir ishlab chiqarish sharoitida fermentlarning barqarorligini oshirishga harakat qilmoqdalar.

Sanoat dasturlariga qo'shimcha ravishda, oqsil muhandisligi tibbiyot ishlanmalarida o'zining munosib o'rnini topdi. Tadqiqotchilar viruslar va mutant o‘simtalarni keltirib chiqaruvchi genlar bilan bog‘lanib, ularni zararsiz holga keltiradigan oqsillarni sintez qilishmoqda; yuqori samarali vaktsinalar yaratish va ko'pincha farmatsevtika preparatlari uchun maqsad bo'lgan hujayra yuzasi retseptorlari oqsillarini o'rganish. Oziq-ovqat mahsulotlarini yaxshilash bo'yicha olimlar o'simlik oziq-ovqatlarini, shuningdek, jelleştirici moddalarni yoki quyuqlashtiruvchi moddalarni saqlaydigan oqsillarning sifatini yaxshilash uchun protein muhandisligidan foydalanadilar.

Protein muhandisligini qo'llashning yana bir sohasi kimyoviy va biologik hujumlar uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan moddalar va mikroorganizmlarni zararsizlantirishi mumkin bo'lgan oqsillarni yaratishdir. Masalan, gidrolaza fermentlari asab gazlarini ham, qishloq xo'jaligi pestitsidlarini ham zararsizlantirishi mumkin. Shu bilan birga, fermentlarni ishlab chiqarish, saqlash va ishlatish atrof-muhit va inson salomatligi uchun xavfli emas.

O'zgartirilgan oqsilni olish uchun kombinatoryal kimyo usullari qo'llaniladi va yo'naltirilgan mutagenez - aminokislotalar ketma-ketligida ma'lum o'zgarishlarga olib keladigan kodlovchi DNK ketma-ketliklarida o'ziga xos o'zgarishlarni kiritish. Istalgan xossalarga ega bo'lgan oqsilni samarali loyihalash uchun oqsilning fazoviy tuzilishini shakllantirish qonuniyatlarini bilish, uning fizik-kimyoviy xususiyatlari va funktsiyalari bog'liqligini bilish kerak, ya'ni oqsilning birlamchi tuzilishi qanday ekanligini bilish kerak. , uning har bir aminokislota qoldig'i oqsilning xususiyatlari va funktsiyalariga ta'sir qiladi. Afsuski, ko'pchilik oqsillar uchun uchinchi darajali tuzilma noma'lum, kerakli xususiyatlarga ega bo'lgan oqsilni olish uchun qaysi aminokislotalar yoki aminokislotalar ketma-ketligini o'zgartirish kerakligi har doim ham ma'lum emas. Allaqachon, kompyuter tahlilidan foydalanadigan olimlar aminokislotalar qoldiqlari ketma-ketligi asosida ko'plab oqsillarning xususiyatlarini taxmin qilishlari mumkin. Bunday tahlil kerakli oqsillarni yaratish tartibini sezilarli darajada soddalashtiradi. Shu bilan birga, kerakli xususiyatlarga ega modifikatsiyalangan oqsilni olish uchun ular asosan boshqa yo'l bilan boradilar: ular bir nechta mutant genlarni oladi va ulardan birining kerakli xususiyatlarga ega bo'lgan protein mahsulotini topadi.

Saytga yo'naltirilgan mutagenez uchun turli xil eksperimental yondashuvlar qo'llaniladi. O'zgartirilgan genni olgandan so'ng, u genetik konstruktsiyaga kiritiladi va ushbu genetik konstruktsiya tomonidan kodlangan oqsilni sintez qiladigan prokaryotik yoki eukaryotik hujayralarga kiritiladi [1, 2].
I. Protein muhandisligi