II Закрепление нового материала

Беседа со студентами, закрепление знаний о достижениях и перспективах геномики прокариот и эукариот (Беседа по вопросам)

Тестовые вопросы

1) Наука, занимающаяся изучением структуры и функций генов

А) геномика

Б) биоинформатика

В) протеомика

Г) информатика

Д) физика

2) Наука, занимающаяся изучением биологической информации с помощью математических, статистических и компьютерных метод:

А) биоинформатика

Б) геномика

В) протеомика

Г) информатика

Д) физика

3) Наука, занимающаяся изучением совокупности белков и их взаимодействий в живых организмах

А) протеомика

Б) геномика

В) биоинформатика

Г) астрономия

Д) физика

4) Клеточная биотехнология изучает:

а) культуру клеток высших растений in vitro

б) методы экстрагирования и сепарирования

в) способы электрохимического синтеза

г) окислительно - восстановительный потенциал

д) качественный и количественный анализ

III Задание на дом: составить глоссарий на тему «Геномика - новая развивающая наука»

Занятие 3.4

Тема: Протеомика как основа белковой инженерии.

Оборудование: стенд

Форма проведения занятий: семинар –дискуссия

План занятия:

1. Роль белковой инженерии в биотехнологии.

2. Протеомика –наука о жизни.

Задачи: сформировать знания об особенностях протеомики – как новой науки.

Методические рекомендации:

I Проверка домашнего задания

II Изучение нового материала

Из геномики выросла новая наука –протеомика.

Протеомика — наука, основным предметом изучения которой являются белки и их взаимодействия в живых организмах, в том числе — в человеческом. Учёные, работающие в области протеомики, исследуют «производство» белков, их декомпозицию и замену белков внутри тела. Они также изучают как белки модифицируются после их синтеза в организме. Традиционно изучение белков являлось одним из разделов биохимии, но после определения структуры всей геномной ДНК человека и ряда других организмов, у исследователей белков появились новые методы, с которыми и связывают появление нового термина протеомика (от протеин и геномика). В частности, появились исчерпывающие базы данных о структуре всех белков человека, а также их протеолитических фрагментов, полученных в стандартных условиях. Это позволяет идентифицировать белки по молекулярной массе их протеолитических фрагментов, полученных в тех же условиях.

«Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». Ф. Энгельс.

Протеомика занимается инвентаризацией белков, т.е. реально работающих молекулярных машин, в клетке. Задача протеомики на несколько порядков сложнее, чем у геномики. Всего 10 лет назад мы начали инвентаризовать гены, сейчас мы можем инвентаризировать белки. В настоящее время возможно не только считывать последовательности, но и читать и анализировать все модифицированные белки: фосфорилированные, гликозилированные, процессированные и многие другие. Самое главное то, что мы можем прямо в патологический изменненых тканях видеть диспропорцию между белками. Протеомны анализ ведут следующим образом. Первый этап –двумерный электрофорез, который дает разделение по молекулярной массе и изоэлектрической точке. Второй этап –анализ. Показано, что в потологически измененных тканьях содержание некоторых белков увеличено (это имеет значение для онкологии) других –уменьшено . Третий этап –масс-спектроскопия, с помощью которой можно прочитать последовательности этих белков с точностью до атомов. Можно выходить на атомарное разрешение и определять остатки глюкозы, фосфорной кислоты в молекуле белка, можно читать смеси белков, не разделяя их.

Важно знать, что вся это информация имеется в современных банках данных. Там можно наити 4млн. геномных последовательности, но только 10 тыс. Известных трехмерных структур для 2 тыс. отдельных белков (данные на октябрь 1999г). Поэтому о белках, реально работающих молекулярных машинах клетки, мы, фактически, мы ничего не знаем. Задачей протеомики является проанализировать белок, установить его последовательность, соотнести с банком данных, сделать рентген и установить структуру. Стоимость проведения рентгено-структурного анализа отдельного белка состовляет 200 тыс. долларов, реально довести стоимость анализа до 20 тыс долларов, но, так или иначе эта наука не для нас, -слишком дорого. Самый простой комплекс, который позволяет работать этой области, стоит 500-700 тыс долларов –то же не для нас. Экономически наиболее доступное для нас наука –биоинформатика.

III Закрепление нового материала (Беседа по вопросам)

1. Белки и их взаимодействия в живых организмах, в том числе — в человеческом.

2. Какие функции выполняют белки в организме.

3. Экспериментальные методы классической протеомики.

III Задание на дом: Написание эссе по данной теме.

Занятие 5.

Тема: Роль биоинформатики в развитии клеточной биотехнологии.

Форма проведения занятия: семинар –дискуссия.

План занятия:

1.Роль биоинформатики в клеточной биотехнологии

Задачи: ознакомить студентов с основной ролью биоинформатики как области науки, разрабатывающей и применяющей вычислительные алгоритмы для анализа и систематизации генетической информации с целью выяснения структуры и функции макромолекул с последующим использованием этих знаний для создания новых лекарственных препаратов и задачами биоинформатики.

Методические рекомендации: