- •1. Введение
- •1. Допастеровская эра (до 1865 г.).
- •2. Послепастеровская эра (1866 – 1940 гг.).
- •3. Эра антибиотиков (1941-1960 гг.).
- •4. Эра управляемого биосинтеза (1961 – 1975 гг.).
- •5. Эра новой биотехнологии (после 1975 г.).
- •Вопросы для самоконтроля
- •2. Живая клетка – основа биологических систем
- •Эндоплазматический ретикулум (эр)
- •Аппарат Гольджи
- •Цитоплазматический матрикс
- •Клеточные органеллы
- •Хлоропласты
- •Клеточная стенка
- •3. Общая характеристика организмов – объектов биотехнологии
- •Эукариоты. Водоросли
- •Принципы подбора биотехнологических объектов
- •Вопросы для самоконтроля
- •4. Основы генетики микроорганизмов
- •Репликация
- •Синтез белка
- •Регуляция генной активности
- •Изменчивость
- •Генетическая рекомбинация
- •Плазмиды
- •Вопросы для самоконтроля
- •5. Метаболизм и принципы его регуляции
- •Анаболизм и катаболизм
- •Углеводы как источник энергии
- •Анаэробное дыхание
- •Брожение
- •Молочнокислое брожение
- •Спиртовое брожение
- •Маслянокислое брожение
- •Аминокислоты как источник энергии
- •Липиды как источники энергии
- •Двууглеродные соединения как источники энергии
- •Рост микроорганизмов на углеводных средах, спиртах, органических кислотах, углеводородах, с1-соединениях
- •Вопросы для самоконтроля
- •6. Ассимиляция у автотрофных и гетеротрофных организмов
- •Биосинтез углеводов
- •Поглощение света и возбуждение пигментов.
- •Биосинтез нуклеиновых кислот
- •Синтез пуриновых нуклеотидов:
- •Регуляция метаболизма
- •Первичные метаболиты
- •Производство аминокислот.
- •Производство органических кислот.
- •Производство спиртов.
- •Производство витаминов.
- •Вторичные метаболиты
- •Антибиотики.
- •Вопросы для самоконтроля
- •7. Питание микроорганизмов
- •Механизм поступления веществ в клетку
- •1) Пассивная диффузия.
- •4) Перенос (транслокация) групп.
- •1.Фотолитотрофия.
- •2. Фотоорганотрофия.
- •3. Хемолитотрофия.
- •4. Хемоорганотрофия.
- •Потребности микроорганизмов в дополнительных питательных веществах
- •Минеральные элементы.
- •Ростовые вещества.
- •Вопросы для самоконтроля
- •8. Рост, размножение и культивирование микроорганизмов
- •Рост бактериальной клетки
- •Размножение бактерий
- •Размножение бактериальной популяции
- •Непрерывные культуры
- •Синхронные культуры
- •Вопросы для самоконтроля
- •9. Подготовка биологических объектов для биотехнологического процесса
- •Гибридизация микроорганизмов
- •1. Получение генов.
- •2. Введение гена в вектор.
- •3. Перенос генов в клетки организма-реципиента.
- •4. Идентификация клеток-реципиентов, которые приобрели желаемый ген (гены).
- •Генетическая инженерия и конструирование новых организмов
- •Улучшение продуцентов, используемых в производстве, методами генетической инженерии
- •Клеточная инженерия
- •Получение гибридных клеток
- •Возможности клеточной инженерии
- •Культуры тканей и клеток высших растений
- •Культуры клеток животных и человека
- •Трансплантация эмбрионов
- •Гибридомная технология
- •Вопросы для самоконтроля
- •10. Культивирование биологических объектов
- •Принципы действия и конструкции биореакторов
- •Системы перемешивания и аэрации
- •1. Аппараты с механическим перемешиванием.
- •2. Аппараты с пневматическим перемешиванием.
- •3. Аппараты с циркуляционным перемешиванием.
- •Лабораторные, пилотные и промышленные биореакторы: проблемы масштабирования
- •Биотехнологические процессы и аппараты периодического и непрерывного действия
- •Периодические процессы.
- •Специализированные типы биотехнологических процессов и аппаратов Анаэробные процессы.
- •Твердофазные и газофазные процессы.
- •Поверхностные процессы.
- •Вопросы для самоконтроля
- •11. Словарь терминов
- •12.Список использованной литературы
Эндоплазматический ретикулум (эр)
Эндоплазматический ретикулум (сеть) образуется из впячиваний цитоплазматической мембраны, в результате чего цитоплазма делится на ряд обособленных пространств, систему уплощенных мембранных мешочков, цистерн в виде трубочек и пластинок (рис.5).
Рис. 5. Эндоплазматический ретикулум: гладкая и гранулярная структуры
Часть ретикулума окружает ядро, образуя единое целое с его наружной мембраной. Другая часть как бы изолирует и локализует в клеточной цитоплазме различные ферментные системы, катализирующие синтез белковых и липидных компонентов большинства клеточных органоидов. Существуют два типа ЭР: гранулярный (шероховатый) и гладкий. Если поверхность ЭР усеяна рибосомами, он называется гранулярным, по его цистернам перемещается белок, синтезирующийся в рибосомах. На гладком ЭР сконцентрированы ферменты, синтезирующие липиды и стероиды.
Аппарат Гольджи
Сетчатый комплекс был открыт итальянским ученым К. Гольджи в 1898 г. Это мембранное образование из ориентированных определенным образом стопок дисковидных мембранных пузырьков (цистерн). В животных клетках, как правило, одна стопка, в растительных – несколько и называются диктиосомы. На одном выпуклом конце стопки постоянно формируются новые цистерны из сливающихся пузырьков, на другом, вогнутом, цистерны вновь распадаются на пузырьки (рис. 6).
Рис. 6. Строение аппарата Гольджи
Функция аппарата Гольджи заключается в модификации и секреции веществ, синтезируемых клеткой. Белки из полости эндоплазматической сети входят в аппарат Гольджи, где подвергаются разнообразным ковалентным модификациям, в результате которых приобретают свои конечные зрелые формы. Аппарат Гольджи направляет их в многочисленные внутриклеточные и внеклеточные «пункты назначения». Правильная сортировка белков перед избирательным выделением - одна из главных функций аппарата Гольджи. Кроме того, здесь формируются лизосомы.
Цитоплазматический матрикс
Цитоплазма - это содержимое клетки, окруженное цитоплазматической мембраной. В ней различают основное вещество – матрикс (цитозоль или гиалоплазма (от «hyaline» - прозрачный), а также органеллы и включения. Матрикс образует истинную внутреннюю среду клетки, которая объединяет все внутриклеточные структуры и обеспечивает их взаимодействие друг с другом. Гиалоплазма представляет собой коллоидный раствор структурных белков и ферментов, аминокислот и нуклеотидов, углеводов, минеральных и других веществ в воде. По консистенции цитозоль приближается к гелю, однако под воздействием внешних условий или внутренних факторов возможны «гель-золь» переходы. Кроме того, в гиалоплазме клеток существует микротрабекулярная сеть, образованная тонкими фибриллами толщиной 2-3 нм и пронизывающая всю цитоплазму. В точках пересечения трабекул (перекладин) сети располагаются группы рибосом. Системы тонких нитей разделяют гиалоплазму на две фазы: полимерную, богатую белками и жидкую. Таким образом, функциональная роль трабекулярной системы заключается не только в создании и поддержании внутриклеточного каркаса, но и в правильной организации ферментов в объеме цитоплазмы.