Государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии
ЛЕКЦИЯ (методическая разработка)
для студентов 4 курса, специальность 060301 «Фармация», квалификация «специалист»
(очная форма обучения)
ТЕМА: Введение в биотехнологию. Биообъекты как средство производства лекарственных средств.
ЦЕЛЬ: Познакомить студентов с целью и назначением курса, его ролью и местом в системе учебных дисциплин, историей развития биотехнологии, наметить перспективы развития науки и ее вклад в практику. Сформировать знания о биообъектах, используемых в биотехнологии.
ВРЕМЯ ЛЕКЦИИ: 2 часа.
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Биотехнология как наука. История развития биотехнологии.
2. Микро- и макроорганизмы как объекты биотехнологии.
3. Использование макромолекул с ферментативной активностью в биотехнологии.
ВЫВОДЫ.
Биотехнология - пограничная между микробиологией, биохимией, промышленной инженерией, фармацией научная дисциплина и сфера производства. Фармацевтическая биотехнология изучает производство лекарственных, профилактических и диагностических средств.
Объектами биотехнологии являются живые организмы (бактерии, грибы, растения, животные), некоторые биогенные вещества (ферменты), и организованные частицы (вирусы).
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ СТУДЕНТОВ.
1. Определение понятия «биотехнология». Предмет и методы биотехнологии.
2. Этапы развития биотехнологии.
3. Задачи биотехнологии на современном этапе.
4. Особенности строения прокариот, обуславливающие их широкое применение в биотехнологии.
5. Строение вирусных частиц. Примеры биотехнологических процессов с участием вирусов.
6. Характеристика эукариотических организмов и области их использования в биотехнологии.
7. Трудности использования нативных ферментов в промышленности. Пути решения проблемы.
8. Основные параметры биообъектов, отражающие их пригодность для использования в биотехнологии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Фармацевтическая биотехнология / Под ред. В.А. Быкова. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 2009. – С. 9-50.
2. Основы фармацевтической биотехнологии / Т.П. Прищеп [и др.]. – Ростов н/Д.: Феникс; Томск: Изд-во НТЛ, 2006. – С. 8-20.
3. Сазыкин Ю.О. Биотехнология / Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева. - М.: ИЦ «Академия», 2007.- 254 с.
4. Елинов Н. П. Основы биотехнологии / Н.П. Елинов. - СПб.: Наука, 1995. - 600 с.
ЛЕКЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА: доц. В.С. Савостиным
Методическая разработка утверждена на заседании кафедры
№_____ от «____________________»
Зав. кафедрой организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии, доц. Г.И. Шведов
Государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии
ЛЕКЦИЯ (методическая разработка)
для студентов 4 курса, специальность 060301 «Фармация», квалификация «специалист»
(очная форма обучения)
ТЕМА: Совершенствование биообъектов методами мутагенеза, селекции и генной инженерии
ЦЕЛЬ: способствовать формированию системы теоретических знаний по скринингу продуцентов биологически активных веществ и методам создания суперпродуцентов.
ВРЕМЯ ЛЕКЦИИ: 2 часа
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Мутагенез и селекция. Вариационные ряды. Классификация мутаций. Отбор спонтанных мутаций.
2. Физические и химические мутагены и механизм их действия.
3. Основные принципы технологии рекомбинантной ДНК. Ферменты, используемые в генетической инженерии.
4. Понятие вектора в генетической инженерии. Методы идентификации и изоляции клонов с рекомбинантной ДНК.
5. Экспрессия чужеродных генов в микроорганизмах.
ВЫВОДЫ. На лекции рассмотрены основные методы селекции продуцентов, способы повышения генетической разнородности популяции биообъектов с помощью индуцированного мутагенеза. Для отбора требуемых мутантных организмов используют селективные методы.
Одно из основных направлений современной фармацевтической биотехнологии – конструирование продуцентов с помощью методов генной инженерии. Типовой эксперимент в генной инженерии состоит из следующих этапов:
1) получение фрагмента (или смеси фрагментов) ДНК;
2) конструирование in vitro рекомбинантных молекул ДНК, состоящих из фрагментов, полученных на первом этапе, и небольших автономно реплицирующихся в клетке-реципиенте структур (плазмид, фагов, вирусов), носящих название векторов;
3) введение рекомбинантных молекул ДНК в клетку-рецепиент;
4) отбор клонов, несущих нужную рекомбинантную молекулу.
В качестве векторов в генной инженерии чаще всего используют плазмиды бактерий и вирусы. Однако для эффективной экспрессии чужеродных генов необходимо их включение в строго определенные локусы генома продуцента.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ СТУДЕНТОВ:
1. Дайте определение понятиям: «скрининг», «вариационный ряд», ступенчатый отбор».
2. Перечислите типы мутационных изменений, укажите наиболее важные для биотехнолога.
3. В чем заключается особенность селективных методов отбора мутантов?
4. Что такое рекомбинантная молекула ДНК. Перечислите основные этапы генной инженерии.
5. Охарактеризуйте основные ферменты, применяемые в генной инженерии.
6. Перечислите преимущества и недостатки каждого типа векторов, используемых в рДНК-технологии.
7. Что такое ген-маркер зачем он нужен биотехнологу?
8. Охарактеризуйте основные молекулярно-биологические свойства систем экспрессии чужеродных генов в микрорганизмах.
ЛИТЕРАТУРА
5. Фармацевтическая биотехнология / Под ред. В.А. Быкова. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 2009. – С. 186-258.
6. Основы фармацевтической биотехнологии / Т.П. Прищеп [и др.]. – Ростов н/Д.: Феникс; Томск: Изд-во НТЛ, 2006. – С. 20-43.
7. Сазыкин Ю.О. Биотехнология / Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева. - М.: ИЦ «Академия», 2007.- 254 с.
ЛЕКЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА: доц. В.С. Савостиным
Методическая разработка утверждена на заседании кафедры
№_____ от «____________________»
Зав. кафедрой организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии, доц. Г.И. Шведов
Государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии
ЛЕКЦИЯ (методическая разработка)
для студентов 4 курса, специальность 060301 «Фармация», квалификация «специалист»
(очная форма обучения)
ТЕМА: Общая характеристика биотехнологического процесса. Ферментеры
ЦЕЛЬ: способствовать формированию системы теоретических знаний по устройству и принципам работы современного лабораторного и производственного оборудования, подбору основных и вспомогательных компонентов питательных сред в зависимости от получаемого целевого продукта, выбору типа биотехнологического процесса и необходимого технологического оборудования.
ВРЕМЯ ЛЕКЦИИ: 2 часа
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Общая схема биотехнологического процесса.
2. Приготовление и стерилизация питательных сред, технологического воздуха и оборудования.
3. Выращивание посевного материала.
4. Культивирование биообъектов (ферментация).
5. Аппаратурное оформление биотехнологического процесса. Биореакторы.
ВЫВОДЫ. Основные технологические стадии биотехнологического процесса включают: приготовление и стерилизацию питательных сред; приготовление посевного материала; культивирование; обработку культуральной жидкости; выделение и очистку биопрепарата; получение готовой продукции.
Понятие «среда для культивирования» включает не только определенный качественный и количественный состав компонентов или отдельных элементов, необходимых для конструктивного и энергетического обмена организма (источники азота, углерода, фосфора, ряда микроэлементов, витамины, ростовые вещества), но и физико-химические и физиологические факторы (кислотность, окислительно-восстановительный потенциал, температура, аэрация и др.). Все эти факторы играют существенную роль в развитии микроорганизмов и в проявлении ими отдельных физиологических и биохимических функций.
Обязательное требование всех б/т процессов – соблюдение асептических условий на всех этапах.
Каждая производственная культура, которая используется в качестве продуцента целевого продукта, должна иметь свой паспорт, в котором указаны: ее название, род (вид), коллекционный номер, средний уровень активности, серия, дата выпуска, срок годности, характеристика среды для выращивания и хранения культуры.
Процесс подготовки посевного материала многоступенчатый, состоит из нескольких последовательных этапов. Таким образом, реализуется один из основных принципов б/т процессов принцип масштабирования — поэтапного увеличения объема аппаратов. Второй принцип б/т процессов - принцип однородности физико-химических условий — температуры, рН, концентрации растворенных веществ, включая О2и другие газы, во всем объеме аппарата – соблюдается не только при подготовке инокулята, но и в основном при глубинном культивировании в биореакторе.
Центральный процесс биотехнологического производства — биосинтез в ферментере принято характеризовать с использованием разных критериев.
Наиболее часто он дифференцируется по принципу организации материальных потоков на периодический, полупериодический (или регулируемый), непрерывный, отьемно-доливной, многоциклический.
По характеру культивирования продуцента процесс биосинтеза подразделяется на поверхностную и глубинную ферментации.
Основным аппаратурным элементом биотехнологического процесса является биореактор - ферментер. Биореакторы предназначены для культивирования микроорганизмов, накопления биомассы, синтеза целевого продукта. Биореакторы изготавливают из высоколигированных марок стали, иногда из титана.
Типовые ферментеры представляют собой вертикальные ёмкости различной вместимости. Ферментеры снабжены паровой рубашкой, мешалками, барботерами, стерилизующими воздушными фильтрами, отбойниками, обеспечивающими необходимые температурный, газовый режим, гидродинамическую обстановку в биореакторе.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ СТУДЕНТОВ:
1. Перечислите основные стадии биотехнологического процесса.
2. Укажите назначение питательных сред. В чем отличие твердых и жидких питательных сред?
3. Какова роль основных компонентов питательных сред?
4. Охарактеризуйте методы стерилизации питательных сред, воздуха, оборудования.
5. Перечислите различные классификации биотехнологического процесса.
6. Приведите примеры рационального выбора типа биотехнологического процесса в зависимости от целевого продукта.
7.Охарактеризуйте системы перемешивания, теплоснабжения, аэрации, пеногашения современных ферментеров.
8. Укажите основные направления совершенствования промышленного биотехнологического оборудования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Фармацевтическая биотехнология / Под ред. В.А. Быкова. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 2009. – С. 50-109.
2. Основы фармацевтической биотехнологии / Т.П. Прищеп [и др.]. – Ростов н/Д.: Феникс; Томск: Изд-во НТЛ, 2006. – С. 43-76.
3. Сазыкин Ю.О. Биотехнология / Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева. - М.: ИЦ «Академия», 2007.- 254 с.
ЛЕКЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА: доц. В.С. Савостиным
Методическая разработка утверждена на заседании кафедры
№_____ от «____________________»
Зав. кафедрой организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии, доц. Г.И. Шведов
Государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии
ЛЕКЦИЯ (методическая разработка)
для студентов 4 курса, специальность 060301 «Фармация», квалификация «специалист»
(очная форма обучения)
ТЕМА: Механизмы внутриклеточной регуляции и управление биосинтезом целевых биотехнологических продуктов
ЦЕЛЬ: способствовать формированию системы теоретических знаний по влиянию физиолого-биохимических особенностей продуцентов на эффективность технологического процесса и поддержанию оптимальных условий для биосинтеза целевого продукта.
ВРЕМЯ ЛЕКЦИИ: 2 часа
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Регуляция активности ферментов. Индукция и репрессия синтеза ферментов.
2. Аминокислотный контроль метаболизма и функции гуанозинтетрафосфата.
3. Катаболитная репрессия и циклический 3', 5-аденозинмонофосфат.
4. Регуляция переноса веществ через мембраны.
5. Регуляция усвоения азотсодержащих соединений.
ВЫВОДЫ. Основная задача в селекции суперпродуцентов - поддержание и активация путей обмена клеток, ведущих к накоплению целевых продуктов при заметном подавлении других реакций обмена у культивируемого организма.
С помощью репрессии и ретроингибирования регулируется синтез аминокислот, пуринов, пиримидинов, витаминов и других первичных метаболитов. Таким образом, для повышения выхода целевого продукта необходимо получать мутанты с нарушенным механизмом регуляции биосинтеза. Кроме того, индукция синтеза ферментов широко применяется при получении рекомбинантных белков и в процессах биотрансформации органических веществ.
В процессе селекции и конструирования штаммов — продуцентов биологически активных соединений — необходимо учитывать роль гуанозинполифосфатов в регуляции метаболизма. Стимулирующее действие ффГфф на экспрессию аминокислотных оперонов проявляется в позитивном влиянии дикого аллеля гена relA на сверхсинтез аминокислот, в частности треонина у Е. coli. С другой стороны, можно ожидать, что пуриновые нуклеотиды и их производные, синтез которых подавляется гуанозинтетрафосфатом, будут более эффективно продуцироваться мутантами RelA-.
При получении штаммов — продуцентов чужеродных белков — большое значение имеет подавление протеолиза, который стимулируется ффГфф. Поэтому генетические факторы и физиологические условия, ограничивающие накопление этого нуклеотида, будут стабилизировать чужеродные полипептиды и повышать их выход.
Явление катаболитной репрессии играет важную роль в промышленной микробиологии. Синтез многих ферментов и антибиотиков подвержен репрессии легко усваиваемыми субстратами. Поэтому получение мутаций, сообщающих клеткам устойчивость к катаболитной репрессии, имеет большое практическое значение. Новые возможности открывает генетическая инженерия, которая в принципе позволяет заменять регуляторные области катаболических оперонов на эффективные промоторы, нечувствительные к катаболитной репрессии.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ СТУДЕНТОВ:
1. Перечислите механизмы регуляции активности ферментов.
2. Опишите механизмы индукции и репрессии синтеза ферментов на примере лактозного и триптофанового оперонов E. сoli.
3. Какой белок кодирует ген Rel A. Какого его функция?
4. Влияние гуанозинтетрафосфата на экспрессию различных оперонов и значение этого эффекта в биотехнологии.
5. Механизмы подавления глюкозой реакций катаболизма других субстратов.
6. Роль цАМФ в регуляции биосинтеза целевых продуктов.
7. Строение и функции лидерного (сигнального) пептида. Генетическое конструирование химерных экскретируемых рекомбинантных белков.
8. Кумулятивное ретроингибирование и регуляция активности глутаминсинтетазы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сазыкин Ю.О. Биотехнология / Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева. - М.: ИЦ «Академия», 2007.- 254 с.
ЛЕКЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА: доц. В.С. Савостиным
Методическая разработка утверждена на заседании кафедры
№_____ от «____________________»
Зав. кафедрой организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии, доц. Г.И. Шведов
Государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии
ЛЕКЦИЯ (методическая разработка)
для студентов 4 курса, специальность 060301 «Фармация», квалификация «специалист»
(очная форма обучения)
ТЕМА: Инженерная энзимология. Иммобилизованные клетки и ферменты в биотехнологическом производстве
ЦЕЛЬ: способствовать формированию системы теоретических знаний по проведению всех этапов иммобилизации и использованию иммобилизованных биообъектов
ВРЕМЯ ЛЕКЦИИ: 2 часа
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Носители для иммобилизации ферментов.
2. Физические методы иммобилизации.
3. Химические методы иммобилизации ферментов
ВЫВОДЫ.
Основная задача инженерной энзимологии – разработка биотехнологических процессов, в которых используется каталитические свойства ферментов, как правило, выделенных из состава биологических систем или находящихся внутри клеток, искусственно лишенных способности расти. Для получения иммобилизованных ферментов используется огромное число носителей, как органических, так и неорганических.
Методы физической иммобилизации (фермент не соединен с носителем ковалентными связями) подразделяют на четыре группы: 1) адсорбция на нерастворимых носителе; 2) включение в поры геля; 3) пространственное отделение фермента от остального объема реакционной системы с помощью полупроницаемой перегородки (мембраны); 4) включение в двух фазную реакционную среду, где фермент растворим и может находиться только в одной из фаз.
Главным отличительным признаком химических методов иммобилизации является то, что путем химического воздействия на структуру фермента в его молекуле создаются новые ковалентные связи, в частности между белком и носителем.
При сопоставлении различных приемов иммобилизации химические методы для крупномасштабных процессов кажутся малопривлекательными из-за сложности и дороговизны, обычно в них используются те или иные методы физической иммобилизации.
Иная ситуация сложилась в лабораторной практике, где химические методы иммобилизации занимают доминирующее положение. Без них немыслимы аффинная хроматография, иммуноферментный анализ, тонкий органический синтез особо чистых препаратов и многие другие процедуры. Кроме того, в химической сложности и гибкости методов ковалентной иммобилизации заложены широкие возможности создания препаратов иммобилизованных ферментов со строго определенными и контролируемыми свойствами, что особенно важно для целей медицины и высокочувствительных методов анализа (детекции).
Наряду с иммобилизацией ферментов в последнее время все большее внимание уделяется иммобилизации клеток и субклеточных структур. Это объясняется тем, что при использовании иммобилизованных клеток отпадает необходимость выделения и очистки ферментных препаратов, применение кофакторов; создается возможность получения полиферментных систем, осуществляющих многостадийные непрерывно действующие процессы.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ СТУДЕНТОВ:
1. Дайте определение понятию «иммобилизованный биообъект».
2. Приведите классификацию носителей для иммобилизации.
3. Каким основным требованиям должны отвечать носители для иммобилизации ферментов?
4. Что такое активация носителя? Какими способами можно активировать различные носители?
5. Охарактеризуйте методы физической иммобилизации.
6. Перечислите преимущества и недостатки каждого из методов физической иммобилизации.
7. В чем заключается процесс химической иммобилизации ферментов.
8 Перечислите преимущества иммобилизованных ферментов и клеток перед свободными.
9. Приведите примеры использования иммобилизованных ферментов и целых клеток в фармацевтической биотехнологии.
ЛИТЕРАТУРА
2. Основы фармацевтической биотехнологии / Т.П. Прищеп [и др.]. – Ростов н/Д.: Феникс; Томск: Изд-во НТЛ, 2006. – С. 148-170.
3. Сазыкин Ю.О. Биотехнология / Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева. - М.: ИЦ «Академия», 2007.- 254 с.
ЛЕКЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА: доц. В.С. Савостиным
Методическая разработка утверждена на заседании кафедры
№_____ от «____________________»
Зав. кафедрой организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии, доц. Г.И. Шведов
Государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии
ЛЕКЦИЯ (методическая разработка)
для студентов 4 курса, специальность 060301 «Фармация», квалификация «специалист»
(очная форма обучения)
ТЕМА: Рекомбинантные белки и полипептиды. Традиционные и генно-инженерные методы получения
ЦЕЛЬ: способствовать формированию системы теоретических знаний по инновационным путям создания ЛС на основе использования достижений генной инженерии
ВРЕМЯ ЛЕКЦИИ: 2 часа
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Сахарный диабет. Инсулин: структура, свойства, биосинтез. Получение препаратов инсулина.
2. Структура и функции интерферонов. Методы получение интерферонов.
3. Структура и функции соматотропина. Методы получение соматотропина.
ВЫВОДЫ.
Сахарный диабет — заболевание, возникающее вследствие абсолютного или относительного дефицита инсулина.
Биосинтез инсулинавключает образование двух неактивных предшественников, препроинсулина и проинсулина, которые в результате последовательного протеолиза превращаются в активный гормон.
Первоначально препарат инсулина получали из поджелудочной железы свиней и КРС. В настоящее время, рекомбинантный инсулин человека продуцируют искусственно созданные штаммы бактерий и грибов. Кроме того, на генном уровне программируют выработку аналогов инсулина (лизпро, гларгин, аспарт, детемир) быстрого или пролонгированного действия.
Интерфероны (ИФН) - семейство индуцируемых секреторных белков, вырабатываемых клетками эукариотов в ответ на вирусы и другие стимулы. Известны три группы интерферонов: a-, b-, g- интерфероны.
Фибробласты, получаемые из тканей плода можно поддерживать в культуре клеток, что дает возможность массового производства β –интерферон. Остальные формы традиционно извлекали из крови человека, но из 1 л крови можно выделить всего 1 мкг интерферона. На современном этапе наиболее перспективный метод получения интерферонов — биосинтез с помощью генетически сконструированных микроорганизмов.
Соматотропный гормон - пептидный гормон, секретируется передней долей гипофиза. Первоначально ГРЧ выделяли из трупов. Однако гипофизарный материал часто заражен нейротоксическим вирусом с необычайно длительным инкубационным периодом, поэтому дети, получавшие СТГ, нуждались в многолетнем медицинском наблюдении. Вирус, содержавшийся в препаратах СТГ, нередко приводил к летальному исходу. С 1985 г. ВОЗ запрещено применение гормона, выделяемого из человеческих гипофизов.
Рекомбинантный соматотропин впервые был получен в 1980 г. фирмой «Genentech». Гормон, синтезированный в генетически сконструированных клетках кишечной палочки, обладает биологической активностью нативного гормона и даже большим эффектом, чем гормон роста из гипофиза, по-видимому, по причине большей чистоты.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ СТУДЕНТОВ:
1. Дайте определение понятию «рекомбинантный белок», «видоспецифичность биомакромолекул».
2. Структура, функции и биосинтез инсулина.
3. Традиционные способы получения инсулина. Отличия инсулина человека от инсулинов животных.
4. Получение рекомбинантного инсулина человека по технологии компании Eli Lilly.
5. Аналоги инсулина короткого и длительного действия, молекулярные механизмы.
6. Структура, функции, биосинтез интерферона.
7. Почему с помощью культуры клеток можно получать только β-интерферон?
8. Методика получения рекомбинантного интерферона.
9. Структура, функции, биосинтез соматотропина.
10. Методика получения рекомбинантного соматотропина.
ЛИТЕРАТУРА
2. Основы фармацевтической биотехнологии / Т.П. Прищеп [и др.]. – Ростов н/Д.: Феникс; Томск: Изд-во НТЛ, 2006. – С. 93-103.
3. Сазыкин Ю.О. Биотехнология / Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева. - М.: ИЦ «Академия», 2007.- 254 с.
ЛЕКЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА: доц. В.С. Савостиным
Методическая разработка утверждена на заседании кафедры
№_____ от «____________________»
Зав. кафедрой организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии, доц. Г.И. Шведов
Государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии
ЛЕКЦИЯ (методическая разработка)
для студентов 4 курса, специальность 060301 «Фармация», квалификация «специалист»
(очная форма обучения)
ТЕМА: Получение витаминов и аминокислот биотехнологическими методами
ЦЕЛЬ: способствовать формированию системы теоретических знаний по технологии производства лекарственных средств, основанные на жизнедеятельности микроорганизмов
ВРЕМЯ ЛЕКЦИИ: 2 часа
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. 1. Традиционные способы получения аминокислот: гидролиз белоксодержащего сырья и химический синтез.
2. Микробиологическое получение аминокислот на примере лизина и триптофана.
3. Химико-ферментативный способ получения аминокислот.
4. Получение L-аминокислот из их рацемических смесей. Получение аминокислот с помощью иммобилизованных клеток и ферментов.
5. Получение аскорбиновой кислоты.
6. Синтез витаминов В2, В12.
7. Производство витаминов D и A.
ВЫВОДЫ.
В промышленном масштабе аминокислоты получают:
1) гидролизом природного белоксодержащего сырья;
2) химическим синтезом;
3) микробиологическим синтезом;
4) биотрансформацией предшественников аминокислот с помощью микроорганизмов или выделенных из них ферментов (химико-микробиологический синтез).
Основным недостатком традиционных способов получения аминокислот является получение рацемических смесей. Данными методами целесообразно получать глицин, не имеющий стереоизомерных форм, и метионин, метаболизм которого не стереоизберателен.
Наиболее перспективен и экономически выгоден микробиологический синтез аминокислот. Его основное преимущество – возможность получения L-аминокислот на основе возобновляемого сырья. В роли суперпродуцентов аминокислот используют ауксотрофные и регуляторные мутанты.
Химико-энзиматический способ в сравнении с микробиологическим более специфичен, не требует процедуры очистки аминокислот от побочных продуктов и сточных потоков. Однако по стоимости сырья и ферментативных препаратов он еще уступает микробиологическому способу.
Разделение рацематов аминокислот осуществляют с помощью аминоацилазы, иммобилизованной на ДЕАЕ-целлюлозе. В качестве исходных соединений в данном превращении используют N-ацилированные производные D-, L-аминокислот.
В настоящее время для крупномасштабного производства L-аскорбиновой кислоты (витамина С) используют преимущественно трудоемкий процесс, включающий одну микробиологическую стадию и несколько химических. Необходимость микробиологической стадии обусловлена необходимостью перевода исходных субстратов из D-формы в L-форму.
Активным продуцентом рибофлавина являются культура дрожжеподобного гриба Eremothecium ashbyii и Ashbya gossipii. Сверхсинтез рибофлавина можно получить, если действовать на дикие штаммы мутагенами, нарушающими механизм ретроингибирования синтеза витамина В2, флавиновыми нуклеотидами, а также изменением состава культуральной среды.
Продуцентом витамина В12 являются пропионовокислые бактерии из рода Propionibacterium. Применение мутантов и добавление в среду предшественника витамина В12 - 5,6 диметилбензимидазола (5,6 ДМБ) резко повышает продуктивность продуцента.
Продуцентами эргостерина являются дрожжи, мицеллиальные грибы – аспергиллы и пенициллы. В качестве продуцентов каратиноидов можно использовать бактерии, дрожжи, мицелиальные грибы. Более часто применяют зигомицеты Blakeslea trispora и Choanephora conjuncta.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ СТУДЕНТОВ:
1. Структура и функции аминокислот.
2. Получение аминокислот гидролизом белоксодержащего сырья.
3. Химический синтез аминокислот и разделение рацемических смесей.
4. Приведите примеры рационального использования аксутрофных и регуляторных мутантов в качестве продуцентов аминокислот.
5. Химико-энзиматический синтез аминокислот: преимущества и недостатки.
6. Традиционный способ синтеза аскорбиновой кислоты.
7. Получение витамина С с помощью рекомбинантного штамма Erwinia herbicola.
8. С какой целью применяется розеофлавин при скрининге продуцентов рибофлавина?
9. Что такое предшественник целевого метаболита и какое соединение выступает в этом качестве при производстве цианкобаламина?
10. Опишите процессы получения эргостерина и каротиноидов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Фармацевтическая биотехнология / Под ред. В.А. Быкова. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 2009. – С. 147-181.
2. Основы фармацевтической биотехнологии / Т.П. Прищеп [и др.]. – Ростов н/Д.: Феникс; Томск: Изд-во НТЛ, 2006. – С. 87-93.
3. Сазыкин Ю.О. Биотехнология / Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева. - М.: ИЦ «Академия», 2007.- 254 с.
4.
ЛЕКЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА: доц. В.С. Савостиным
Методическая разработка утверждена на заседании кафедры
№_____ от «____________________»
Зав. кафедрой организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии, доц. Г.И. Шведов
Государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии
ЛЕКЦИЯ (методическая разработка)
для студентов 4 курса, специальность 060301 «Фармация», квалификация «специалист»
(очная форма обучения)
ТЕМА: Иммунобиотехнология. Рекомбинантные вакцины. Принципы создания моноклональных антител
ЦЕЛЬ: способствовать формированию системы теоретических знаний по инновационным путям создания иммунобиопрепаратов на основе использования данных геномики, протеомики, а также современному ассортименту биотехнологической продукции при информировании врачей лечебно-профилактических учреждений.
ВРЕМЯ ЛЕКЦИИ: 2 часа
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Общие представления о вакцинации
2. Создание субъединичных вакцин
3. Создание аттенуированных вакцин
4. Создание векторных вакцин
5. Получение моноклональных антител
ВЫВОДЫ.
Современные вакцины создают на основе убитых (инактивированных) патогенных микроорганизмов либо живых, но невирулентных (аттенуированных) штаммов.
В последнее десятилетие, с развитием технологии рекомбинантных ДНК, появилась возможность создать новое поколение вакцин, не обладающих недостатками традиционных вакцин.
Вакцины, содержащие лишь отдельные компоненты патогенного микроорганизма, называют «субъединичными»; для их разработки с успехом используется технология рекомбинантных ДНК.
Векторные ВКОвакцины позволяют провести иммунизацию сразу от нескольких заболеваний. Для этого можно использовать рекомбинантный ВКО, который несет несколько генов, кодирующих разные антигены.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ СТУДЕНТОВ:
1. Дайте определение понятию «вакцина». Каким требованиям должна отвечать «идеальная вакцина»?
2. Приведите классификацию вакцин в зависимости от состава.
3. В чем заключаются недостатки традиционных вакцин на основе ослабленных вирулентных штаммов?
4. Метод получения субъединичных рекомбинантных вакцин.
5. Метод получения аттенуированных рекомбинантных вакцин.
6. Метод получения векторных рекомбинантных вакцин.
7. Производство моноклональных антител с помощью гибридом.
8. Области применения моноклональных антител в медицине.
ЛИТЕРАТУРА
1. Фармацевтическая биотехнология / Под ред. В.А. Быкова. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 2009. – С. 301-315.
2. Основы фармацевтической биотехнологии / Т.П. Прищеп [и др.]. – Ростов н/Д.: Феникс; Томск: Изд-во НТЛ, 2006. – С. 76-78.
3. Сазыкин Ю.О. Биотехнология / Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева. - М.: ИЦ «Академия», 2007.- 254 с.
ЛЕКЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА: доц. В.С. Савостиным
Методическая разработка утверждена на заседании кафедры
№_____ от «____________________»
Зав. кафедрой организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии, доц. Г.И. Шведов
Государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии
ЛЕКЦИЯ (методическая разработка)
для студентов 4 курса, специальность 060301 «Фармация», квалификация «специалист»
(очная форма обучения)
ТЕМА: Биотехнология и проблемы экологии и охраны окружающей среды. Особенности GMP для биотехнологического производства
ЦЕЛЬ: способствовать формированию системы теоретических знаний по обеспечению соблюдений правил промышленной гигиены, охраны окружающей среды, труда, техники безопасности.
ВРЕМЯ ЛЕКЦИИ: 2 часа
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Методы очистки выбросов биотехнологического производства.
2. Системы GLP и GMP в связи с качеством биотехнологических продуктов.
ВЫВОДЫ.
Экологические проблемы промышленной биотехнологии определяются тем, что эта область производства связана с использованием огромных масс технологической воды и воздуха, т. е. потенциально могла бы стать источником большого количества воздушных и водных выбросов. Экологическая опасность этих выбросов определяется, в первую очередь и почти исключительно, присутствием в них живых или убитых клеток микроорганизмов.
Все это накладывает на микробиологические производства жесткие требования относительно охраны окружающей среды и загрязненности выбросов и заставляет постоянно проводить микробиологический контроль воздуха, воды и почвы в окружающей местности. Результатом этого стало практическое отсутствие каких-либо нежелательных воздействий со стороны предприятий микробиологической промышленности на окружающую среду.
Методы биологической очистки отходов биотехнологических производств основаны на использовании специфических биологических сообществ, носящих общее название активного ила
Микроорганизмы, выделенные из активного ила, относятся к различным родам: Actinomyces, Arthrobacter, Bacillus Bacterium, Corynobacterium, Desulfotomaculum, Micococcus, Pseudomonas, Sarcina и др.
Окислительная способность перечисленных микроорганизмов для различных органических соединений различна, и лишь для бактерий рода Pseudomonas она практически одинакова для разных видов загрязнений.
Для утилизации наиболее стойких органических соединений применяют специально сконструированные рекомбинантные организмы – штаммы деструктуры с высокой окислительной способностью.
В целях организации качественного проведения доклинических испытаний лекарственных и других биологически активных веществ в промышленно развитых странах утверждены единые правила системы GLP.
GMР - это единая система требовании по контролю качества лекарственных средств с начала переработки сырья до производства готовых препаратов, включая общие требования к помещениям, оборудованию и персоналу. Соблюдение правил GMP обеспечивает выпуск качественных продуктов и гарантирует благополучие потребителей.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ СТУДЕНТОВ:
1. Перечислите типы отходов биотехнологического производства.
2. Состав и качество активного ила.
3. Этапы очистки жидких отходов.
4. Штаммы-деструкторы и их роль в очистке отходов биотехнологического производства.
5. Какие стороны биотехнологического производства контролируют GLP и GMР.
ЛИТЕРАТУРА
2. Основы фармацевтической биотехнологии / Т.П. Прищеп [и др.]. – Ростов н/Д.: Феникс; Томск: Изд-во НТЛ, 2006. – С. 203-213.
3. Сазыкин Ю.О. Биотехнология / Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева. - М.: ИЦ «Академия», 2007.- 254 с.
ЛЕКЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА: доц. В.С. Савостиным
Методическая разработка утверждена на заседании кафедры
№_____ от «____________________»
Зав. кафедрой организации фармацевтического дела,
клинической фармации и фармакогнозии, доц. Г.И. Шведов
Дата добавления: 2015-08-28; просмотров: 95 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| Тирозин используется для синтеза тироксина. Атомы какого микроэлемента используются в этом процессе? | | | Негосударственное образовательное учреждение |