Современные методы в биотехнологии



Скачать 80.88 Kb.
страница1/3
Дата28.04.2016
Размер80.88 Kb.
ТипЛекция
  1   2   3
Современные методы в биотехнологии
Лекция № 1 Введение
Мембраны и мембранные технологии играют все более важную роль в решении глобальных проблем, стоящих перед человечеством, прежде всего как технологии, позволяющие навести мост через пропасть, разделяющую промышленность и экологию. Экологическая чистота, малая энергоемкость и сравнительная простота технологического решения обусловливают широкое применение мембранных процессов в различных сферах деятельности, прежде всего для эффективного разделения жидких и газообразных сред, выделения ценных продуктов из сточных вод и газовых выбросов, для сепарации ионов в батареях, топливных элементах, для электрохимических процессов. Существуют области, где мембранная технология вообще не имеет конкурентов, например, аппараты “искусственная почка” и “искусственное легкое”, получение сверхчистых веществ и зон в микроэлектронике, выделение термолабильных биологически активных веществ и др. В США, например, уже производятся в лабораторном масштабе биокаталитические мембраны, энерго- и информационно-преобразующие мембраны, использующиеся как биосенсоры в устройствах для мониторинга. Россией получен ряд фундаментальных результатов в области физикохимии мембранного разделения, создано производство мембран разных типов, мембранных модулей, установок. Это установки для разделения и очистки жидкостей на базе современных неорганических мембран, аппараты для газоразделения, мембранные аппараты для разделения плазмы крови, мембранные элементы для очистки воды и органических жидкостей и др.

Наиболее перспективные направления исследований в области мембранных технологий:

– Целенаправленное формирование системы канальных наноструктур для трансмембранного переноса молекул и ионов как конструкционных элементов объема мембран.

– Создание барьерных мембранных структур с толщинами порядка 10–30 нм.

– Формирование состояния поверхности мембран с целью контролируемого изменения избирательности переноса.

– Реализация энергозависимого активного транспорта целевых нейтральных компонентов.

– Формирование структуры жидких сред для повышения эффективности выделения растворенных в них целевых компонентов при мембранном разделении.

Биофизика— область биологической науки, занимающаяся исследованием физико-химических и физических процессов в биологических системах  на молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом и организменном уровнях, включая структуру и функции макромолекул, надмолекулярных комплексов и мембран; механизмов регуляции жизнедеятельности; первичных стадий действия физических и химических факторов внешней среды на живые системы и их компоненты.

Биофизика как междисциплинарная наука, находящаяся на стыке биологии, физики, химии и математики, играет существенную роль в формировании мировоззрения современного биолога, дает основу для глубокого усвоения других дисциплин, относящихся к разделу физико-химической биологии и биотехнологии. Современная биофизика стремительно развивается, ее достижения способствуют переходу биологии на качественно более глубокий молекулярный уровень исследований.

Целями изучения биофизики являются:

освоение основных принципов и теоретических положений биофизики;

познание взаимосвязи физического и биологического аспектов функционирования живых систем;

освоение биофизических методов исследования.

Значение биофизики для народного хозяйства состоит в разработке и использовании биофизических методов и направленных физических воздействий на биологические системы в биотехнологии, биоинженерии и экологии, создании экспрессных методов диагностики, прогнозирования  и эффективных методов лечения заболеваний человека и животных.

Непосредственной наукой, занимающееся изучением биополимеров является аналитическая биохимия. Аналитическая биохимия - раздел биохимии, предметом изучения которого являются принципы и методы обнаружения, идентификации и количественного определения химических соединений, входящих в состав живых организмов. Взаимосвязь аналитической биохимии с проблемами структурного анализа в биохимии. Специфические особенности анализа биологических проб (многокомпонентность, низкое содержание анализируемого вещества, невысокая стабильность многих биологически значимых веществ вне организма).

Генетическая инженерия начинает активно воздействовать на развитие не только медицины, но и других сфер народного хозяйства. Успешное развитие методов генетической инженерии открывает широкие возможности для решения ряда задач, стоящих перед сельским хозяйством. Это и создание новых ценных сортов сельскохозяйственных растений, устойчивых к различным заболеваниям и неблагоприятным факторам внешней среды, и ускорение процесса селекции при выведении высокопродуктивных пород животных, и создание для ветеринарии высокоэффективных средств диагностики и вакцин, и разработка методов биологической фиксации азота. Решение этих проблем будет способствовать научно-техническому прогрессу сельского хозяйства, и ключевая роль в этом будет принадлежать методам генетической, а также, очевидно, и клеточной инженерии.

Иммунология позволяет создавать новые подходы к лечению иммунологических заболеваний (в том числе иммунодефицитов, аутоиммуннных заболеваний и аллергии), инфекционных и онкологических заболеваний.
Лекция № 2 Методы изучения и использования мембранных структур в биотехнологии


  1. Мембранные белки

  2. Нанокапсулы, имитирующие биологические мембранные структуры

1.Новая технология, основанная на размещении мембранных белков внутри синтетических структур, может использоваться при создании нового типа биодатчиков для обнаружения ядов, взрывчатых веществ и наркотиков. Мембранные белки выполняют в клетке несколько функций, в том числе и функцию рецепторов, передавая сигнал внутрь клетки при обнаружении определенных молекул снаружи. Д-р Ева-Катрин Зиннер (Eva-Kathrin Sinner) и ее коллеги из института Макса Планка для создания биодатчиков использовали искусственно выращенные мембранные белки, которые на стадии формирования вводились в искусственные липидные мембранные системы, структура которых повторяла структуру клеточной мембраны, сообщается в пресс-релизе института Макса Планка. Рецепторы запаха, выбранные учеными для этого исследования, представляли собой G-протеин-связанные рецепторы, взятые у мышей. Ученые продемонстрировали, что рецепторы, помещенные внутрь искусственных мембранных структур, сохраняют свои биологические функции.

2.Французские ученые сконструировали из искусственных биологических молекул шарообразные наноразмерные образования, которые являются подобием мембранных пузырьков, органелл клетки.Вооружившись простым оптическим микроскопом легко заметить, что основой многих биологических структур являются замкнутые образования, покрытые мембраной и заполненные жидкостью. Они построены из липидов, белков и углеводов. Действительно, клетки представляют собой не что иное как пузырьки, и многие находящиеся внутри клеток органеллы, играющие важную роль во внутриклеточном транспорте биологических молекул – так же более мелкие пузырьки.

Пытаясь понять особенности жизни клеток, а также повлиять на биохимические процессы в них, ученые уже давно применяют различные модели мембран и мембранных образований. В их числе – синтетические пузырьки – липосомы и полимерсомы, сконструированные из липидов и полимеров соответственно. Такие наночастицы активно используются в косметической и фармацевтической биотехнологии в качестве нанокапсул для доставки активных биологических молекул внутрь клеток.

Конструирование искусственных мембрано-подобных наносистем дает ученым возможность создания микрореакторов, моделирующих процессы в живых клетках. Наибольших результатов в этой области можно добиться, если использовать для конструирования природные компоненты.Ученые из французского Университета Бордо (University of Bordeaux) осуществили синтез искусственных мембранных пузырьков из гибридных молекул, в состав которых входят цепочки из сахаров (полисахариды) и фрагменты белковых структур (полипептиды). Полисахарид и полипептид химически "пришиты" друг к другу, а построенная таким образом молекула содержит ярко выраженные гидрофобный (белковый) и гидрофильный (сахарный) участки. Такие молекулы в водном растворе способны самопроизвольно организовываться в шарообразные наноструктуры.

Для создания гидрофильного сахарного фрагмента ученые использовали полисахарид декстран, состоящий из соединенных между собой остатков глюкозы. Гидрофобным фрагментом служила α-спираль биосовместимого полипептида PBLG (поли-γ-бензил-L-глутамата). Соединение этих двух фрагментов ученые провели с использованием современного синтетического подхода конъюгирования сложных органических молекул, называемого клик-химией ("click" chemistry – катализируемой реакции циклоприсоединения азидов к алкинам с региоспецифичным образованием 1,4 дизамещенных 1,2,3 – триазолов). Этот подход обеспечивает протекание реакции в мягких условиях, практически количественный выход продукта и отсутствие необходимости защиты многочисленных функциональных групп.Таким способом ученым удалось добиться получения амфифильного сополимера (имеющего гидрофобную и гидрофильную части), молекулы которого самопроизвольно ориентируются в водном растворе с образованием полых сферических наночастиц. Это происходит благодаря высокому сродству друг к другу гидрофобных частей молекул, скрываемых между слоями гидрофильных фрагментов. Толщина таких трехслойных стенок, по результатам проведенных с помощью электронной микроскопии измерений, составляет 21 нм, а сами частицы имеют один и тот же диаметр – около 90 нм.

Описанная методика позволяет создавать различные нано-сферы, используя и другие синтетические гибридные молекулы гликопептидов, что дает возможность продвигатиться в изучении свойств многочисленных типов углеводных цепей (гликомика).

Конечно же, ученые считают, что одним из самых перспективных направлений работы с наночастицами, имитирующими мембранные образования, станет разработка нового поколения нано-капсул для транспорта в клетки лекарств, генов и других биологически активных молекул. Углеводная оболочка таких капсул своим составом напоминает поверхность клетки, и наночастицы хорошо адсорбируются на ней.
Лекция № 3 Физические и биофизические методы, используемые в биотехнологии


  1. Молекулярная, мембранная и клеточная биофизика

  2. Физические и биофизические методы исследования

1.Молекулярная биофизика.

1. Общие свойства биологических молекул.

Основные классы биологических молекул. Белки. Нуклеиновые кислоты. Углеводы. Липиды. Тейхоевые кислоты. Витамины. Гормоны. Пигменты. Физические и физико-химические свойства биологических молекул. Биологические макромолекулы как кооперативная система. Внутреннее вращение и поворотная изомерия. Модель Изинга. Роль воды в формировании молекулярных и надмолекулярных структур клетки. Асимметрия биологических молекул.

2. Структура белков.

Химическая структура аминокислот. Классификация аминокислот. Физико-химические свойства аминокислот. Химическое строение белковых молекул. Пептидная связь. Классификация уровней макромолекулярной организации белков. Первичная структура белков. Принцип минимизации свободной энергии и самосборка белков. Альфа - спираль и бета-формы. Силы, стабилизирующие вторичную структуру. Вандерваальсовы силы. Электростатические взаимодействия. Водородная связь. Третичная структура белков. Белковая глобула. Факторы, определяющие третичную структуру. Гидрофобные взаимодействия. Дисульфидные связи. Субъединицы белков и четвертичная структура. Физико-химические свойства белков. Денатурационные и неденатурационные конформационные переходы и кооперативность. Термодинамика и кинетика денатурационного процесса. Динамика белковой макромолекулы.

3. Функция белков.

Функции белков. Ферментативный катализ. Апоферменты и коферменты. Простетические группы. Стереоспецифичность. Фермент-субстратный комплекс. Кинетика ферментативного катализа. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Основные параметры ферментативного катализа. Механизмы ингибирования. Теория абсолютных скоростей реакций. Понятие об активированном комплексе. Термодинамика ферментативного катализа. Пути снижения энергии активации. Роль четвертичной структуры ферментов в ферментативном катализе. Аллостерические ферменты. Положительная и отрицательная кооперативность. Оценка степени кооперативности по уравнению Хилла. Изоферменты. Структура и транспортная функция гемоглобина и сывороточного альбумина. Механохимические функции белков. Структурные основы и энергетика мышечного сокращения. Контрактильные белки. Иммунологические функции белков. Антитела. Рецепторная и медиаторная функции белков.

4. Структура нуклеиновых кислот.

Химическое строение нуклеиновых кислот. Азотистые основания, нуклеозиды и нуклеотиды. Первичная структура нуклеиновых кислот. Правила Чаргаффа. Вторичная структура ДНК. Силы, стабилизирующие нуклеиновые кислоты. Механизм плавления нуклеиновых кислот. Обратимая денатурация ДНК, ДНК-белковые и ДНК-мембранные комплексы. Хроматин. Нуклеосомы. Гистоны. Информационная, транспортная, рибосомальная РНК. Макромолекулярная структура РНК.

5. Функция нуклеиновых кислот.

Роль нуклеиновых кислот в хранении и передаче генетической информации. Регуляторные гены и оперон. Онкогены. Понятие гена. Генетический код и его свойства. Экспрессия генов. Молекулярно-биофизические аспекты мутагенеза, конъюгации, трансформации бактерий. Механизмы рекомбинации нуклеиновых кислот. Механизмы транскрипции. Сплайсинг. Роль комплементарности оснований и РНК-полимера в правильности считывания информации. Функции матричной РНК и транспортной РНК. Активация аминокислот и взаимодействие кодон-антикодон. Биосинтез белка. Рибосомы и полирибосомы. Механизмы регуляции биосинтеза белка. Методы молекулярно-биологического синтеза. Вестерн-блоттинг. Саузерн-блоттинг. Нозерн-блоттинг. ПЦР-анализ. Методы модификации экспрессии белков в клетке.

6. Структура липидов и их классификация.

Классификация липидов и их строение. Жирные кислоты. Фосфолипиды. Гликолипиды. Физико-химическая характеристика липидов. Перекисное окисление липидов.

7. Функция липидов.

Роль липидов в осуществлении каталитических, транспортных, рецепторных и энергетических процессов. Участие липидов в процессах внутриклеточной сигнализации (фосфоинозитидный цикл, метаболиты арахидоновой кислоты и т.д.).

Мембранная и клеточная биофизика.

1. Искусственные фосфолипидные мембраны.

Липидный биослой. Липосомы. Мезоморфные состояния липидов. Фазовые переходы и фазовое разделение. Понятие о кооперативной единице. Ионная проницаемость липидных мембран.

2. Природные мембраны.

Классификация мембран по происхождению (плазматические, ядерные, митохондриальные и т.д.). Химический состав. Белки, липиды, углеводы. Надмолекулярная организация мембран. Твердокаркасная и жидкомозаичная модели мембран. Роль электростатических и гидрофобных взаимодействий в стабилизации структуры мембран. Липидный бислой, аннулярные липиды. Белок-липидные взаимодействия. Периферические и интегральные белки. Пространственная асимметрия белков и липидов в мембранах. Микровязкость и текучесть мембран. Типы подвижности мембранных компонентов и их временной диапазон. Флип-флоп переходы. Кооперативные переходы и их классификация, роль белков и липидов. Калориметрический анализ фазовых переходов. Понятие генерализации в дальнодействии. Роль электрического и осмотического потенциалов в структурной организации мембран. Примембранные белковые структуры (микротрубочки, микрофиламенты). Проницаемость мембран и транспорт веществ. Диффузия, облегченный транспорт. Ионные каналы. Кинетические и термодинамические закономерности. Транспортеры. Активный транспорт. Осмотическая работа. Источники энергии. Сопряженный характер транспорта ионов и веществ. Вторично активный транспорт. Симпорт и антипорт. Натрий-калий активируемые АТФазы. Натриевый и кальциевый насосы, протонная помпа- строение и функции. Ионные обменники. Транспорт углеводов, аминокислот и нуклеотидов. Потенциал покоя. Понятие о равновесном потенциале. Уравнение Гольдмана-Ходжкина и Каца.

3. Биофизические механизмы возбудимости.

Натриевые, калиевые и кальциевые каналы. Потенциал действия. Активация и инактивация каналов. Механизм распространения потенциала действия по возбудимым мембранам. Роль кальция в регуляции возбудимости. Синапсы. Химические и электрические механизмы синаптического проведения. Медиаторы и их роль. Пре- и постсинаптические рецепторы. Механизмы выделения нейромедиатов. Электромеханическое сопряжение в мышечном сокращении. Биофизика клетки. Физико-химические свойства клетки и ее элементов. Биофизика клеточных процессов. Механические, осмотические и электрические явления в клетках. Биофизические механизмы клеточного гомеостаза. Биофизика подвижности и цитоскелета. Организация сократительного аппарата мышц. Механизмы мышечного сокращения. Регуляция процессов сокращения мышц. Немышечная подвижность и сократимость. Электромеханическое сопряжение.

4. Биоэнергетика.

Источники энергии и ее запасание в макроэргических соединениях. АТФ и другие макроэрги. Природа макроэргичности. Гликолиз, цикл Кребса, электрон-транспортные цепи. Олигомерные комплексы дыхательной цепи. Наружная и внутренняя мембраны митохондрий. Локализация ферментов и переносчиков электронов. Роль мембраны в сопряжении между окислением и фосфорилированием согласно хемоосмотической гипотезе Митчелла. АТФ-синтетаза. Роль конформационной подвижности протонных редокс-помп и АТФ-синтазных комплексов в трансформации энергии. Электронно-транспортные процессы и сопряжение в хлоропластах. Принципы и механизмы трансформации энергии АТФ в различные виды работы (химическая, механическая, осмотическая).

5. Биофизика регуляторных процессов.

Нервная и гуморальная регуляция. Геномная и метаболическая регуляция. Рецепторная природа первичного регуляторного акта. Иерархия регуляторных контуров. Регуляция на уровне отдельных макромолекул. Аллостерия. Взаимодействие гистон - ДНК и репрессор - ДНК. Ретроингибирование и отрицательные обратные связи. Мембранный уровень регуляции. Основные этапы внутриклеточной сигнализации. Рецепторы для гормонов, нейромедиаторов и биологически активных веществ. Вторичные мессенджеры. Аденилат- и гуанилатциклазная системы, фосфоинозитидный цикл и цикл арахидоновой кислоты. Ионы кальция, окись азота и пероксид водорода. Протеинкиназы, фосфатазы. Фосфорилирование и дефосфорилирование мембранных и внутриклеточных белков. Трансдукция рецепторного сигнала. Структурные перестройки мембран. G-белки и их функциональная роль. Участие мембранною цитоскелета во внутриклеточной сигнализации. Клеточная информатика.

6. Физико-химические основы фотобиологических процессов.

6.1. Основные понятия и законы фотофизики и фотохимии.

Поглощение света. Биохромофоры. Пути дезактивации электронно-возбужденных состояний. Типы фотохимических и фотобиологических реакций. Стадии фотобиологических реакций. Фотохимия белков, нуклеиновых кислот и липидов.

6.2. Фотосинтез.

Итоговая реакция фотосинтеза, КПД. Состав и структурная организация фотосинтетического аппарата. Пигменты. Светособирающие комплексы и миграция энергии. Две фотосистемы и цепь транспорта электронов. Фотосинтетическое фосфорилирование. Кислород-выделящая функция. Роль мембранной организации в функционировании фотосинтетического аппарата. Цикл Кальвина.

6.3. Фоторецепция.

Структурная организация фоторецепторных мембран. Физика и химия зрительной рецепции. Родопсин, его фотопревращения. Механизм передачи сигнала от мембран диска к наружной плазматической мембране. Роль белков и циклических мононуклеотидов. Механизм формирования и регуляции рецепторного потенциала.

2.Физические и биофизические методы исследования.

Седиментационный анализ. Ультрацентрифугирование в градиенте плотности. Различные варианты хроматографического анализа. Электрофорез. Изоэлектрическое фокусирование. Полярография. Электронная микроскопия. Замораживание и скалывание. Рентгеноструктурный анализ. Дисперсия оптического вращения и круговой дихроизм. Флуоресцентные метки и зонды. Спектры действия, спектрально-абсорбционный анализ. Рамановская спектроскопия. ИК-спектроскопия. ЭПР-спектроскопия. Спиновые метки и зонды. Ядерный магнитный резонанс. Калориметрия. Изотопные методы исследования. Методы измерения концентрации кальция и других внутриклеточных ионов. Проточная цитометрия. Микроэлектродная техника. Физические основы томографии.
Лекция № 4 Методы изучения биополимеров


  1. Биополимеры

  2. Общие лабораторные методы

1.Белки и нуклеиновые кислоты, как нерегулярные линейные полимеры. Многообразие биополимеров.

Аминокислотный состав белков. Алифатические аминокислоты - глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин. Аминокислота - пролин. Ароматические аминокислоты - фенилаланин, триптофан, тирозин. Оксиаминокислоты - серин и треонин. Дикарбоновые аминокислоты и их амиды - глутаминовая и аспарагиновая аминокислоты, глутамин и аспарагин. Основные аминокислоты - лизин, аргинин и гистидин. Серосодержащие аминокислоты - цистеин и метионин. Цистин, оксилизин и оксипролин - продукты превращения аминокислотных остатков в составе белковых молекул. Пептидная связь. Электрохимические и спектральные характеристики пептидной связи, боковых и концевых групп белков и пептидов.

Нуклеозиды и нуклеотиды - низкомолекулярные компоненты нуклеиновых кислот. Рибоза и дезоксирибоза. Главные гетероциклы - аденин, гуанин, цитозин и тимин или уроцил. Рибонуклеозиды - аденозин, гуанозин, цитидин, уридин. Дезоксирибонуклеозиды - дезоксиаденозин, дезоксиаденозин, дезоксицитидин, тимидин. Минорные компоненты, как продукты превращения мономеров в составе нуклеиновых кислот. Метелирование гетероциклических оснований. Дигидроуридин. Псевдоуридин. Нуклеотиды - фосфаты нуклеозидов. Моно-, ди- и тринуклеотиды. Межнуклеотидная связь. Рибонуклеиновые кислоты (РНК). Дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). Электрохимические и спектральные характеристики нуклеозидов и нуклеотидов.

Нековалентные взаимодействия в биополимерах. Электростатические взаимодействия. Водородные связи. Ван-дер ваальсовы взаимодействия. Гидрофобные и гидрофильные группы в биополимерах. Специфические взаимодействия между гидрофобными участками в водных растворах (гидрофобные взаимодействия). Межплоскостные взаимодействия ароматических и сопряженных гетероциклических систем (стекинг - взаимодействия). Понятие о вторичной структуре белков. Альфа-спиральная конформация полипептидных цепей. Бета-конформация пептидной цепи. Образование спиральных структур в полинуклеотидах за счет стекинг-взаимодействия.

Специфические взаимодействия в биополимерах. Многоточечность и кооперативность специфических взаимодействий. Понятие о комплементарных гетероциклах в нуклеиновых кислотах. Комплементарные последовательности нуклеотидов. Специфические взаимодействия между комплементарными полинуклеотидными цепями, как пример специфического взаимодействия. Пространственная структура нативной ДНК (модель Уотсона и Крика). Правило Чаргаффа. Возможность комплементарных взаимодействий между участками одной полинуклеотидной цепи. Третичная структура биополимеров, как итог специфических внутримолекулярных взаимодействий. Роль дисульфидных связей в образовании третичной структуры белков. Рентгеноструктурный анализ пространственной структуры кристаллических белков и нуклеиновых кислот.

Специфические межмолекулярные взаимодействия биополимеров между собой и с низкомолекулярными компонентами. Четвертичная структура белков. Субъединицы белков. Комплексы белков с нуклеиновыми кислотами - нуклеопротеиды. Основные классы нуклеопротеидов - хроматин, рибосомы, вирусы, бактериофаги. Биологические мембраны. Фосфолипиды. Липопротеидные комплексы в биологических мембранах. Значение специфических межмолекулярных взаимодействий. Специфическая сорбция малых молекул. Гемоглобин и его взаимодействие с кислородом. Сорбция субстратов ферментами. Сорбция низкомолекулярных соединений транспортными белками мембран. Белковые рецепторы в мембранах и их взаимодействия с эффекторами. Взаимодействия между белками. Взаимодействие антиген - антитело. Самосборка белков из субъединиц. Самосборка вирусов и рибосом. Способность биополимеров к узнаванию и самоорганизации - результат специфической пространственной структуры с организацией области узнавания.

Конформационная лабильность биополимеров. Нативное и денатурированное состояние. Потеря способности к специфическим взаимодействиям при денатурации. Обратимость переходов между нативным и денатурированным состоянием. Множиство фиксированных (функционально значимых) конформаций биополимеров. Направленные конформационные переходы под действием низкомолекулярных соединений. Конформационные переходы и мышечное сокращение. Транспорт веществ через фосфолипидные меамбраны. Передача сигнала внутрб клетки путем взаимодействия специальных белков-рецепторов со специфическими к ним низкомолекулярными соединениями. Взаимодействие репрессора с оператором. Значение направленных конформационных переходов для регуляции ферментативной активности. Направленные перемещения молекул, как результат направленных конформационных переходов.

Первичная структура биополимеров. Направление полимерной цепи в белке от N-конца к С-концу и от5’-конца к 3’-концу в нуклеиновой кислоте. Определение мономерного состава биополимеров. Расщепление белков до аминокислот и гидролиз нуклеиновых кислот до свободных гетероциклов. Ферментативные методы расщепления. Методы разделения и анализа смесей мономеров.

Фенилтиогидантоиновый метод ступенчатого расщепления полипептидов с N-конца (метод Эдмана). Автоматические секвенаторы полипептидов. Специфические методы расщепления полимеров на крупные блоки. Ферментативное расщепление белков специфическими протеазами - трипсином, химотрипсином, пепсином и др. Химические методы расщепления полипептидных цепей. Бромциановый метод. Расщепление дисульфидных связей. Метод перекрывающихся блоков для установления порядка полученных фрагментов в исходной полипептидной цепи. Специфические рибонуклеазы. Расщепление ДНК ферментами рестрикции. Физические карты ДНК. Методы специфической химической модификации ДНК. Специфическое расщепление ДНК. Метод Максама-Гильберта и метод Сенгера.

2. Общие принципы и составные части биохимического исследования. Место аналитических процедур в биохимических исследованиях. Аналитический процесс, уровни его реализации. Стадии проведения анализа. Метрологические характеристики аналитической процедуры, цель и задачи метрологического обеспечения в биохимическом анализе, основные метрологические характеристики. Стандартизация подходов к выполнению анализа, принципы добросовестной лабораторной практики. Источники ошибок и артефактов в биохимическом анализе, возможные способы их обнаружения и устранения.

Источники опасности и меры безопасности в лаборатории при проведении биохимического анализа. Особенности применения общих лабораторных методов в биохимическом эксперименте. Микро- и нанометоды.

Лабораторная посуда: материалы для её изготовления, выбор оптимального материала в зависимости от поставленной задачи биохимического эксперимента, виды лабораторной посуды, биосовместимые способы мытья и сушки лабораторной посуды, особые способы подготовки лабораторной посуды для биохимического анализа.

Исходные реактивы для биохимической лаборатории. Сведения о реактивах: маркировка реактивов, использование литературных и электронных источников справочной информации. Особенности хранения реактивов для биохимического анализа. Способы проверки качества и чистоты реактивов, выбор способа проверки, адекватного поставленной аналитической задаче. Методы дополнительной подготовки и очистки реактивов для биохимического анализа. Перекристаллизация.

Методы отбора реактивов в биохимическом анализе. Взвешивание: виды весов для аналитической биохимии, принципы и источники погрешностей взвешивания. Дозирование жидкостей, использование пипеточных дозаторов, возможные источники погрешностей. Особенности приготовления растворов в аналитической биохимии: принципы приготовления, способы выражения, концентраций, растворимости, растворители для биохимического анализа, способы постепенного добавления реактивов, растворение плохо растворимых веществ (суспендирование, эмульгирование, детергенты, использование которых допустимо в биохимическом анализе). Буферные растворы для использования в биохимическом анализе.

Методы контроля температуры в биохимической лабораторной практике.

Необходимость проведения ряда биохимических анализов в специальных условиях. Техника работ с реагентами, чувствительными к влаге, кислороды воздуха и свету. Проведение реакций в апротонных растворителях, в безводных условиях и в инертной атмосфере. Техника проведения фотохимических реакций.

Техника проведения экстракции в водную фазу и органическими растворителями. Высушивание органических растворов. Распределение между растворами полимеров, примеры широко применимых в биохимическом анализе систем (декстран/полиэтиленгликоль). Барьерные методы (фильтрация, диализ, осмос на мембранах) в аналитической биохимии. Общие принципы осаждения веществ из растворов, особенности осаждения биомолекул, условия осаждения, препятствующие нарушению пространственной структуры биологических макромолекул. Высушивание осадков. Методы концентрирования растворов: ультрафильтрация, упаривание на роторном испарителе, распылительная сушка, лиофилизация, концентрирование диализом, осадительное концентрирование.
Лекция № 5 Методы анализа и синтеза нуклеиновых кислот


  1. Каталог: ebook -> umkd
    umkd -> Учебно-методический комплекс дисциплины «Эпизоотология и инфекционные болезни»
    umkd -> Республики казахстан
    umkd -> Лекция № Лечебное голодание. Содержание 1 Классификации 2 Область применения Лечебное голодание метод
    umkd -> Республики казахстан
    umkd -> Программа дисциплины «Ветеринарная фитотерапия»
    umkd -> Учебно-методический комплекс дисциплины
    umkd -> Руководство по изучению рыб. М., 1966 Карташев Н. Н. и др. Практикум по зоологии позвоночных. М.,2004
    umkd -> 4. Самостоятельная работа обучающегося
    umkd -> Лекция № Концепция раздельного питания. Содержание Правила питания по Хэю Правила питания по Г. Шелтону
    umkd -> Республики казакстан


    Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница