Informacija

7.23A: Biotechnologijos apžvalga – biologija

7.23A: Biotechnologijos apžvalga – biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Biotechnologija – tai biologinių metodų ir inžinerinių organizmų naudojimas gaminant produktus arba augalus ir gyvūnus, turinčius norimų savybių.

Mokymosi tikslai

  • Apibūdinkite istorinę biotechnologijų raidą

Pagrindiniai klausimai

  • Jau tūkstančius metų žmonija naudojo biotechnologijas žemės ūkyje, maisto gamyboje ir medicinoje.
  • XX amžiaus pabaigoje ir XXI amžiaus pradžioje biotechnologijos išsiplėtė ir apėmė naujus ir įvairius mokslus, tokius kaip genomika, rekombinantinių genų technologijos, taikomoji imunologija, farmacinės terapijos ir diganostinių testų kūrimas.
  • Biotechnologiją galima pritaikyti keturiose pagrindinėse pramonės srityse, įskaitant sveikatos priežiūrą (mediciną), augalininkystę ir žemės ūkį, javų ir kitų produktų (pvz., biologiškai skaidžių plastikų, augalinio aliejaus, biokuro) naudojimą maistui (pramonei) ir aplinkosaugos naudojimą.

Pagrindinės sąlygos

  • nanotechnologijos: nanodalelių kūrimo ir nanometrų dydžių gamybos mašinų mokslas ir technologija

Žmonės tūkstančius metų naudojo biotechnologinius procesus, tokius kaip selektyvus gyvūnų veisimas ir fermentacija. 19 vėlaith ir anksti 20thamžiaus atradimai, kaip mikroorganizmai vykdo komerciškai naudingus procesus ir kaip jie sukelia ligas, paskatino komercinę vakcinų ir antibiotikų gamybą. Šios pastangos taip pat patobulino gyvūnų veisimo metodus. Aštuntajame dešimtmetyje San Francisko įlankos srities mokslininkai žengė milžinišką žingsnį į priekį, atradę ir plėtodami rekombinantinės DNR metodus. Biotechnologijų sritis ir toliau spartėja dėl naujų atradimų ir naujų pritaikymų, kurie, kaip tikimasi, bus naudingi ekonomikai 21 m.Šv amžiaus.

Plačiausiu apibrėžimu biotechnologija yra biologinių metodų ir inžinerinių organizmų taikymas gaminant produktus arba modifikuojant augalus ir gyvūnus, kad jie įgytų norimas savybes. Šis apibrėžimas taip pat apima įvairių žmogaus ląstelių ir kitų kūno dalių naudojimą norimiems produktams gaminti. Biopramonė reiškia įmonių, gaminančių inžinerinius biologinius produktus, ir jas remiančias įmones. Biotechnologija reiškia biologijos mokslų (pvz., manipuliavimo genais) naudojimą, dažnai kartu su kitais mokslais (pvz., medžiagų mokslais, nanotechnologijomis ir kompiuterių programine įranga), siekiant atrasti, įvertinti ir kurti produktus biopramonei. Biotechnologijos produktai padėjo lengviau nustatyti ir diagnozuoti ligas. Daugelį šių naujų metodų naudoti lengviau, o kai kuriuos, pavyzdžiui, nėštumo testą, galima naudoti net namuose. Šiandien naudojama daugiau nei 400 klinikinės diagnostikos prietaisų, kuriuose naudojami biotechnologijos produktai. Svarbiausi yra atrankos metodai, skirti apsaugoti kraujo tiekimą nuo AIDS ir hepatito B ir C virusų.


Biotechnologija

I.I. Amarakoon , . M.E. Roye, farmakognozijoje, 2017 m

28.17 Peržiūros klausimai

Apibrėžti biotechnologiją? Ar šis apibrėžimas pakeitė jūsų suvokimą apie biotechnologijas?

Kokie yra kai kurie produktai iš: a.

Aptarkite spalvų kodą, naudojamą skirtingoms biotechnologijų sritims atskirti.

Aptarkite kai kuriuos biotechnologijų pritaikymus medicinoje ir žemės ūkyje.

Natūralūs gėlo vandens telkiniai ir vandenynas yra dideli nepanaudoti biotechnologinių produktų šaltiniai. Aptarkite naudodami konkrečius pavyzdžius.

Kaip jūs suprantate terminą „rekombinantinė DNR technologija“? Kuo rekombinantinė DNR technologija skiriasi nuo hibridomos technologijos?

Polimerazės grandininė reakcija (PGR) ir DNR klonavimas.

DNR hibridizacija ir DNR sekos nustatymas.


Biotechnologija: Biotechnologijos įvadas, taikymo sritis ir pritaikymai

Perskaitykite šį straipsnį, kad sužinotumėte apie biotechnologijų taikymo sritį ir pritaikymą.

Biotechnologijos taikymas apima augalų audinių kultūrą, transgenų gamybą gyvūnuose ir augaluose, taikymą medicinoje kaip priemones ir terapiją, naujų fermentų kūrimą ir jų imobilizavimą pramoniniam naudojimui, monokloninių antikūnų kūrimą ir taršos kontrolę ir kt.

1. Įvadas:

Biotechnologija apibrėžiama kaip „mokslinių ir inžinerinių principų taikymas biologiniais agentais apdorojant medžiagą, siekiant tiekti prekes ir teikti paslaugas“. Spinkso ataskaitoje (1980) biotechnologiją apibrėžė kaip „biologinių organizmų, sistemų ar procesų taikymą gamybos ir paslaugų pramonėje“. Jungtinių Valstijų Kongreso Technologijų vertinimo biuras apibrėžė biotechnologiją kaip „bet kokią techniką, kurią naudojant gyvi organizmai buvo naudojami gaminiui gaminti ar modifikuoti, augalams ar gyvūnams gerinti arba mikroorganizmams konkretiems tikslams sukurti“’.

Dokumente pagrindinis dėmesys skiriamas šiuolaikinės biotechnologijos, pagrįstos naujais įgalinančiais rekombinantinės DNR technologijos, dažnai vadinamos genų inžinerija, kūrimui ir taikymui. Biotechnologijos istorija prasideda nuo zymotechnologijos, kuri prasidėjo nuo alaus gaminimo technikų. Tačiau iki Pirmojo pasaulinio karo zymotechnologija išsiplėtė, kad būtų išspręstos didesnės pramonės problemos, o pramoninės fermentacijos potencialas paskatino biotechnologiją. Seniausi biotechnologiniai procesai randami mikrobinėje fermentacijoje, kurią sukūrė Babilonijos tabletė apie 6000 m. rastas 1881 metais ir aiškinantis alaus ruošimą.

Apie 4000 m.pr.Kr. rauginta duona buvo gaminama su mielių pagalba. Šumerai trečiajame tūkstantmetyje prieš Kristų sugebėjo išvirti net dvidešimt alaus rūšių. 14 amžiuje pirmoji acto gamybos pramonė buvo įkurta Prancūzijoje netoli Orleano.

1680 m. Antony Van Leeuwenhoek pirmą kartą pastebėjo mielių ląsteles savo naujai suprojektuotu mikroskopu. 1857 m. Louis Pasteur pabrėžė pieno rūgšties fermentaciją mikrobais.

Iki XIX amžiaus pabaigos daug pramonės šakų ir mokslininkų buvo įsitraukę į biotechnologijų sritį ir Vokietijoje ir Prancūzijoje buvo sukurta didelio masto nuotekų valymo sistema, kurioje naudojami mikrobai.

1914–1916 m. Delbruckas, Heyduckas ir Hennerbergas atrado didelio masto mielių naudojimą maisto pramonėje. Tuo pačiu laikotarpiu iš bakterijų buvo gauti acetonas, butanolis ir glicerinas.

1920 m. Aleksandras Flemingas atrado peniciliną, o stambaus masto penicilino gamyba pradėta 1944 m. 22.1 lentelėje pateikta chronologinė biotechnologijos istorija.

Fermentacija maisto produktų gamybai:

Fermentacija yra bene seniausias biotechnologinis atradimas. Daugiau nei prieš 10 000 metų žmonija vyną, alų, actą ir duoną gamino naudodama mikroorganizmus, pirmiausia mieles. Jogurtą gamino piene esančios pieno rūgšties bakterijos, o sūriui gaminti buvo naudojami pelėsiai. Šie procesai ir šiandien naudojami gaminant šiuolaikinius maisto produktus. Tačiau naudojamos kultūros buvo išgrynintos ir dažnai genetiškai rafinuotos, kad būtų išsaugotos labiausiai pageidaujamos savybės ir aukščiausia produktų kokybė.

Pramoninė fermentacija:

1897 m. atradus, kad mielių fermentai gali paversti cukrų į alkoholį, paskatino pramoninius cheminių medžiagų, tokių kaip butanolis, acetonas ir glicerolis, procesus. Fermentacijos procesai šiandien vis dar naudojami daugelyje modernių biotechnologijų organizacijų, dažnai gaminant fermentus, naudojamus farmacijos procesuose, aplinkos atkūrimui ir kituose pramoniniuose procesuose.

Maisto konservavimas:

Maisto produktų džiovinimas, sūdymas ir šaldymas, siekiant užkirsti kelią mikroorganizmų gedimui, buvo praktikuojamas daug anksčiau, nei kas nors iš tikrųjų suprato, kodėl jie veikia, ar net iki galo suprato, dėl ko maistas sugedo.

Karantinai:

Karantino praktika, siekiant užkirsti kelią ligų plitimui, buvo taikoma dar gerokai anksčiau, nei buvo žinoma ligos kilmė. Tačiau tai rodo ankstyvą pripažinimą, kad liga gali būti perduodama iš užsikrėtusio asmens kitam sveikam asmeniui, kuriam tada prasidėtų ligos simptomai.

Selektyvus augalų veisimas:

Derliaus gerinimas, parenkant sėklas iš sėkmingiausių ar sveikiausių augalų, siekiant gauti naują derlių, turintį labiausiai pageidaujamų savybių, yra ankstyvosios pasėlių technologijos forma. Ūkininkai sužinojo, kad naudojant tik geriausių augalų sėklas ilgainiui sustiprėtų ir sustiprėtų tolesnių pasėlių norimi bruožai. 1860-ųjų ir 8217-ųjų viduryje Gregoro Mendelio tyrimai dėl paveldimų žirnių savybių pagerino mūsų supratimą apie genetinį paveldėjimą ir paskatino kryžminimo praktiką (dabar žinomą kaip hibridizacija).

Per pastaruosius penkiolika metų mikrobiologai ir genų inžinieriai padarė pažangą ir tikimės išspręsti daugybę šių dienų problemų, ypač energetikos ir maisto krizę, kad būtų patenkintas augančio pasaulio gyventojų poreikis. Mineralinės rūdos telkiniai taip pat tampa vis retesni ir brangesni juos atkurti iš žemės plutos.

Mikroorganizmai gali būti naudojami siekiant pagerinti metalų išgavimą iš žemos kokybės rūdų ir nuotekų, kuriose yra nepageidaujamų sunkiųjų metalų ar kitų toksinų. Kai šios technologijos taikomos pramoniniu lygiu, jos sudaro biopramonę (22.2 lentelė).

2. Biotechnologijos sritis:

Genetinė inžinerija biotechnologijų srityje sužadino viltis tiek terapiniams baltymams, tiek vaistams, tiek patiems biologiniams organizmams, tokiems kaip sėklos, pesticidai, inžinerinės mielės ir modifikuotos žmogaus ląstelės, skirtos genetinėms ligoms gydyti. Dėl genų terapijos, kamieninių ląstelių tyrimų, klonavimo ir genetiškai modifikuoto maisto atsiradimo genų inžinerijos sritis išlieka karšta diskusijų tema šiandieninėje visuomenėje.

Biotechnologija yra taikomasis mokslas ir padarė pažangą dviejose pagrindinėse srityse, būtent molekulinėje biologijoje ir pramoniniu požiūriu svarbių biocheminių medžiagų gamyboje. Šiuo metu mokslininkai kreipiasi į biotechnologijų įmones, o tai paskatino daugelio biotechnologinių pramonės šakų vystymąsi.

Vien JAV įsteigtos ir sėkmingai veikiančios daugiau nei 225 įmonės, tokios kaip Biogen, Cetus, Geneatech, Hybritech ir kt. Pasaulyje JAV, Japonija ir daugelis Europos šalių yra pramonininkų skatinami biotechnologinių tyrėjų lyderiai.

Šios įmonės siekia žmonių gerovės ir pasirinko šias mokslinių tyrimų ir plėtros sritis:

a) Automatizuotas biologinis terapinių medžiagų patikrinimas.

b) Biologinis alkenų perdirbimas į vertingus oksidus ir glikolius.

c) imobilizuotų ląstelių ir fermentų sistemų kūrimas chemijos procesų pramonei.

d) organizmų serijos kūrimas specifiniam pramoniniam naudojimui.

e) genetinis mikroorganizmų tobulinimas farmacijos produktų gamybai.

g) geresnė vitamino B12 gamyba.

h) didelio masto fruktozės gamyba iš nebrangių gliukozės formų.

i) Etanolio gamyba nuolatinės fermentacijos būdu.

(j) Mikrobiologinė žmogaus insulino ir interferono’ gamyba.

k) Mikrobiologinis angliavandenilių gradavimas.

l) vakcinos, skirtos kalibakcilozės prevencijai, gamyba ir kūrimas.

m) biologinių pesticidų ir biologinių trąšų gamyba.

n) Diagnostinių rinkinių toksoplazmozei nustatyti gamyba.

o) Monokloninių antikūnų, skirtų organų transplantacijos audinių tipavimui, gamyba.

p) Fotosintetiškai efektyvių augalų gamyba.

q) Transgeninių augalų ir gyvūnų auginimas.

r) Ksantano dervos gamyba naftos telkiniuose, siekiant išgauti žalią mineralinę alyvą.

Rekombinantinės DNR technologijos pažanga įvyko lygiagrečiai su genetinių procesų ir biologinių variacijų raida. Naujų technologijų kūrimas leido pagaminti didelį kiekį biochemiškai apibrėžtų medicininės reikšmės baltymų ir sukūrė milžinišką potencialą farmacijos pramonei.

Biotechnologija pati savaime yra plati tema ir jos taikymo sritis apima įvairias biologijos šakas. Tai apima augalų audinių kultūrą, transgeninių medžiagų gamybą gyvūnuose ir augaluose, taikymą medicinoje kaip priemones ir terapiją, naujų fermentų kūrimą ir jų imobilizavimą pramoniniam naudojimui, monokloninių antikūnų kūrimą ir taršos kontrolę ir kt.

3. Programos:

Biotechnologijos pramoninis pritaikymas:

Molekulinės biotechnologijos pramoninis pritaikymas dažnai skirstomas į pogrupius, todėl kalbame apie raudoną, žalią, pilką arba baltą biotechnologiją. Šis skirtumas yra susijęs su technologijos naudojimu medicinos srityje (žmonių ir gyvūnų medicinoje), žemės ūkyje, aplinkosaugoje ir pramonėje.

Kai kurios įmonės taip pat taiko žinias, gautas iš molekulinės biotechnologijos srityse, kurios kertasi su šiais skirtumais (pvz., raudonosios ir žaliosios biotechnologijos, sekos paslaugos). Pagal Ernst and Young tyrimą, susijusį su Vokietijos biotechnologijų pramone, 92 % įmonių šiuo metu (2004 m.) dirba raudonosios biotechnologijos, 13 % žaliosios ir 13 % pilkosios arba baltosios biotechnologijos srityje.

Biotechnologijos medicinoje:

Kaip nurodyta 22.4, 22.5 lentelėse, terapiniams biotechnologijų produktams priklauso labai įvairus produktų asortimentas. Kai kurie produktai yra skirti imituoti žmogaus atitikmenį, o kiti skirtis nuo žmogaus analogų ir gali būti analogai, chemiškai modifikuoti (pvz., pegiliuoti) arba nauji produktai (pvz., vienos grandinės arba fragmento antikūnų produktai, genų perdavimo vektoriai, audiniai). - suprojektuoti produktai).

Dauguma šių produktų yra reglamentuojami kaip vaistai, tačiau kitų, pvz., kai kurių ląstelių terapijų ir audinių, reguliavimo statusas: organų produktai visame pasaulyje skiriasi ir patenka į medicinos praktikos, medicinos prietaisų ir vaistų ribą. Įvairios medicinos sritys, kuriose biotechnologijos naudojamos diagnostikos rinkiniams ir gydymui, pateiktos 22.1 paveiksle.

Biotechnologijomis gauti vaistai gali būti gauti iš įvairių ekspresijos sistemų, tokių kaip Escherichia coli, mielių, žinduolių, vabzdžių arba augalų ląstelės, transgeniniai gyvūnai ar kiti organizmai. Išreikštas baltymas arba genas gali turėti identišką aminorūgščių arba nukleotidų seką kaip žmogaus endogeninė forma arba gali būti sąmoningai skirtinga seka, kad suteiktų tam tikrą techninį pranašumą, pavyzdžiui, optimizuotą farmakokinetinį arba farmakodinamikos profilį.

Tikėtina, kad baltymų produktų glikozilinimo modelis skirsis nuo endogeninės žmogaus formos dėl skirtingų naudojamos ekspresijos sistemos glikozilinimo nuostatų. Be to, po vertimo gali būti atliekami tyčiniai pakeitimai arba pakeitimai, pvz., pegiliacija. Svarbu, kad toksikologas žinotų bandomojo produkto pobūdį pirminės, antrinės ir tretinės struktūros atžvilgiu ir bet kokius potransliacinius pakeitimus, pvz., glikozilinimo būseną, ypač dėl to, kad jos gali pasikeisti, jei gamybos sistema modifikuotas.

Raudonoji biotechnologija:

Raudonosios biotechnologijos srityje, susijusioje su taikymu žmonių ir gyvūnų medicinoje, galima išskirti įvairius papildomus skirtumus: biofarmacinių vaistų kūrimas, vaistų tiekimo ląstelių ir genų terapija, audinių inžinerija / regeneracinė medicina, farmakogenomika (personalizuota medicina), sistemos biologija ir diagnostika naudojant molekulinę mediciną.

Biofarmacinių vaistų kūrimas:

Biofarmacinių vaistų kūrimo srityje tai terapinių žmogaus baltymų kūrimas rekombinantiniais metodais. (22.5 lentelė), skirti naudoti kaip seniausias tradicijas turinčius vaistus. Kaip minėta pirmiau, rekombinantinis žmogaus insulinas buvo pirmasis rekombinantinis vaistas pasaulyje, kurį gamino Genentech ir pristatė į rinką 1982 m. Šiandien rekombinantinis žmogaus insulinas beveik visiškai pašalino kitą insulino preparatą (išskirtą iš žmogaus ar gyvūno audinių). turgus.

Pirmieji terapiniai antikūnai, ypač monokloniniai antikūnai, buvo rinkoje nuo 1990-ųjų pabaigos. 2002 m. antikūnai buvo (kartu su vakcinomis) svarbiausia kuriamų vaistų terapinė klasė, taip pat yra naujesni rinkos tyrimai, daugiau nei 100 antikūnų ar antikūnų fragmentų buvo klinikinės kūrimo stadijoje 2002 m. ir šiuo metu vykdomi tyrimai ir plėtra. apie 470 daugiau maždaug 200 įmonių visame pasaulyje (22.6,7 lentelė).

Nuo tada, kai terapiniai antikūnai pasirodė rinkoje, jie pasiekė didelę apyvartą, kuri nuolat auga. Apskaičiuota, kad 2008 m. rinkos apimtis sieks 16,7 mlrd. JAV dolerių (iš Data-monitor, 2003 m. lapkričio mėn.). Šiandien, be baltymų, kurie šiuo metu atlieka svarbiausią vaidmenį biofarmacijos srityje, remiantis pažangiomis žiniomis, kuriami ir nauji vaistai, kurių pagrindą sudaro RNR (antisensiniai vaistai, ribozimai, aptamerai, špiegelmeriai ir RNR trukdžiai). apie molekulines biotechnologijas.

Narkotikų pristatymas:

Su terapinių agentų kūrimu susijusios priemonės, padedančios pasiekti tikslinį jų pristatymą į jų veikimo vietą. Šios vaistų tiekimo sistemos daugiausia naudojamos vaistams, kurių fizinės ir cheminės savybės nėra pakankamai stabilios, kad nepasiektų savo veikimo vietos. Jie taip pat gali būti naudojami vaistams tikslingai transportuoti į konkrečias veikimo vietas (taikymas į audinius) arba biologiniams barjerams, pvz., žarnyno sienelei arba kraujo ir smegenų barjerui, įveikti.

Žalioji biotechnologija:

Žalioji biotechnologija – tai biotechnologinių procesų taikymas žemės ūkyje ir maisto gamyboje. Pagrindinės žaliosios biotechnologijos dominuojančios jėgos šiandien yra agrogigantai, turintys pasaulinę veiklos sritį, pavyzdžiui, BASF, Bayer Crop-Science, Monsanto ir Syngenta. Jie daug dėmesio skiria molekulinei augalų biotechnologijai, kuri laikoma ateities augimo veiksniu žemės ūkio pramonėje. Kita vertus, tradicinė pesticidų rinka sustingsta jau daugelį metų.

Transgeniniai augalai:

Šiuolaikinėje augalų biotechnologijoje pagrindinis akcentas yra transgeninių augalų gamyba. Pirmą kartą genų technologijos panaudojimas augalų pokyčiams sukelti tapo įmanomas devintojo dešimtmečio pradžioje, praėjus maždaug dešimčiai metų po pirmojo eksperimento su bakterijomis. Remiantis Vokietijos federalinės aplinkos tarnybos skaičiavimais, transgeninių augalų rinkos vertė viršija 2 milijardus eurų. Šie skaičiai susiję su transgeniniais augalais, kurie 1999 ir 2000 m. buvo auginami apie 40 milijonų hektarų visame pasaulyje.

Naujas ir funkcinis maistas:

Nauji maisto produktai, turintys naujų savybių, dažnai vadinami funkciniu maistu. Kita kategorija, kuri dažnai minima šiame kontekste, yra maistinės medžiagos. Tai vaistai, turintys gydomąjį poveikį.

Gyvulininkystė:

Šiuolaikinės biotechnologijos yra naudojamos komerciniais tikslais, siekiant įdiegti naujas produktyvių gyvulių efektyvumo savybes. Tada transgeniniai egzemplioriai pasižymi, pavyzdžiui, skirtingomis avių vilnos savybėmis arba geresnėmis galvijų pieno savybėmis.

Pilka/balta biotechnologija:

Pilkos ir baltos spalvos biotechnologijų terminai buvo sukurti biotechnologinių procesų taikymui aplinkos ir pramoninės gamybos kontekstuose. Pastaroji visų pirma skirta smulkių cheminių medžiagų, ypač techninių fermentų, gamybai.

Techniniai fermentai:

Šiuolaikinės biotechnologijos jau dominuoja techninių fermentų rinkoje. Jų galima rasti kaip proteazės, lipazės, celiuliozės ir amilazės, pavyzdžiui, šiuolaikiniuose plovikliuose, kur, be kitų tikslų, tirpina baltymus ir riebalus.

Susirūpinimas dėl saugos:

Yra keletas saugos klausimų, susijusių su biotechnologiniais produktais, kurie skiriasi nuo tų, kuriuos kelia mažos molekulinės masės produktai, ir į juos reikia atsižvelgti rengiant biotechnologijų pagrindu pagaminto farmacinio produkto saugos vertinimo programą.

Produkto kokybė ir nuoseklumas reikalauja kruopštaus produkto tapatumo, stiprumo ir grynumo kontrolės, nes nerimaujama dėl mikrobiologinės saugos, gamybos proceso metu susidarančių priemaišų (pvz., ląstelių šeimininko teršalų, endotoksinų, likutinių DNR lygių ir proceso cheminių medžiagų), ir baltymų sekos bei potransliacinių modifikacijų tikslumas tobulinant procesą ir didinant mastelį.

Rengiant saugos vertinimo programą ir tinkamai stebint antikūnų prieš produktą, ypač neutralizuojančių antikūnų, įtrauktų į toksiškumo tyrimus, taip pat reikia atsižvelgti į heterologinių baltymų, vektorių, ląstelių, audinių ir proceso teršalų imunogeniškumą, kad būtų lengviau interpretuoti rezultatus. Kalbant apie genų perkėlimo produktus, susirūpinimą kelia vektorių sekų pasiskirstymas ir išlikimas, vektorių sekų ekspresijos potencialas netikslinėse ląstelėse: audiniuose ir ypač netyčinio lytinių liaukų pasiskirstymo ir gemalo linijų integracijos galimybė.

1997 m. Maisto ir vaistų administracija (FDA) sužinojo, kad daugelio klinikinių tyrimų metu atlikti ikiklinikiniai tyrimai parodė, kad gyvūnų lytinių liaukų audiniuose atsirado vektorinė DNR po papildomo lytinių liaukų skyrimo. Šie teigiami polimerazės grandininės reakcijos (PGR) signalai buvo skirti DNR ekstraktams iš visų lytinių liaukų po vektoriaus vartojimo. Stebėjimai apėmė daugybę vektorių klasių, formų ir vartojimo būdų.


7.23A: Biotechnologijos apžvalga – biologija

Biotechnologijos pagerina pasėlių atsparumą vabzdžiams, padidina augalų herbicidų toleranciją ir palengvina aplinkai tausesnės ūkininkavimo praktikos naudojimą. Biotechnologijos padeda maitinti pasaulį:

  • Didesnio derliaus generavimas su mažesnėmis sąnaudomis
  • Sumažinti pasėliams reikalingų žemės ūkio chemikalų kiekį – ribojamas šių produktų nutekėjimas į aplinką
  • Naudojant biotechnologinius augalus, kuriems reikia mažiau naudoti pesticidus ir kurie leidžia ūkininkams sumažinti dirbamos žemės dirbimą
  • Patobulintų maistinių savybių turinčių javų auginimas, padedantis išspręsti vitaminų ir maistinių medžiagų trūkumą
  • Maisto produktų, kuriuose nėra alergenų ir toksinų, tokių kaip mikotoksinas ir
  • Maisto ir augalų aliejaus kiekio gerinimas, siekiant pagerinti širdies ir kraujagyslių sveikatą.

Šiuo metu yra daugiau nei 250 biotechnologijų sveikatos priežiūros produktų ir vakcinų prieinama pacientams, daugeliui – nuo ​​anksčiau negydomų ligų. Daugiau nei 13,3 mln. ūkininkų visame pasaulyje naudoti žemės ūkio biotechnologijas, siekiant padidinti derlių, užkirsti kelią vabzdžių ir kenkėjų daromai žalai ir sumažinti ūkininkavimo poveikį aplinkai. Ir statoma daugiau nei 50 biorafinavimo gamyklų visoje Šiaurės Amerikoje išbandyti ir tobulinti technologijas, skirtas biokurui ir cheminėms medžiagoms gaminti iš atsinaujinančios biomasės, o tai gali padėti sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą.

Naujausi biotechnologijų pažanga padeda mums pasiruošti ir įveikti svarbiausius visuomenės iššūkius.

BIO yra didžiausia pasaulyje prekybos asociacija, atstovaujanti biotechnologijų įmonėms, akademinėms institucijoms, valstybiniams biotechnologijų centrams ir susijusioms organizacijoms Jungtinėse Valstijose ir daugiau nei 30 kitų šalių.

Siūlome narystę, renginius, pramonės analizės ataskaitas ir dar daugiau, kurie aptarnauja visą biotechnologijų pramonės spektrą.

BIO parengė keletą išsamių ataskaitų ir įrankių, skirtų išsamiai pramonės analizei apie COVID-19 gydymo raidą, kylančias įmonių investicijų tendencijas, lėtinių ligų tendencijas, klinikinės sėkmės rodiklius ir kt.


Intelektinės nuosavybės teisės ir biotechnologija: apžvalga

Perskaitykite šį straipsnį, kad sužinotumėte apie biotechnologijų intelektinės nuosavybės teises. Intelektinė nuosavybė skirstoma į dvi kategorijas:

(1) pramoninė nuosavybė, kuri apima išradimus (patentus), prekių ženklus, pramoninį dizainą ir geografines šaltinio nuorodas ir (2) autorių teises, apimančias literatūros ir meno kūrinius, tokius kaip romanai, eilėraščiai ir pjesės, filmai, muzikos kūriniai, meno kūriniai. pvz., piešiniai, paveikslai, nuotraukos ir skulptūros bei architektūriniai projektai.

Įvadas:

Intelektinė nuosavybė – tai proto kūriniai: išradimai, literatūros ir meno kūriniai bei komercijoje naudojami simboliai, pavadinimai, atvaizdai ir dizainai. Intelektinė nuosavybė skirstoma į dvi kategorijas: Pramoninė nuosavybė, kuri apima išradimus (patentus), prekių ženklus, pramoninį dizainą ir geografines šaltinio nuorodas bei autorių teises, kuri apima literatūros ir meno kūrinius, tokius kaip romanai, eilėraščiai ir pjesės, filmai, muzikos kūriniai, meno kūriniai, tokie kaip piešiniai, paveikslai, nuotraukos ir skulptūros bei architektūriniai projektai.

Gretutinės su autorių teisėmis teisės apima atlikėjų atliekamus pasirodymus, fonogramų gamintojų įrašus ir transliuotojų teises į radijo ir televizijos programas. Pastaraisiais metais intelektinės nuosavybės teises (INT) užtikrinančios priemonės, tokios kaip patentai ir komercinės paslaptys, buvo susilaukusios dėmesio kaip mechanizmai, kuriais galima išlaikyti biologinės įvairovės išteklius, skatinant tvarų vystymąsi ir teisingesnį iš to gaunamos naudos paskirstymą tarp tautų.

Dauguma pasaulio šalių, kuriose gausu biologinės įvairovės, yra nepakankamai išsivysčiusios ir joms trūksta reikiamų technologijų biologiniams ištekliams paversti produktais, duodančiais didelę išmatuojamą naudą. Turint mažą arba nereikšmingą in situ rinkos vertę, biologinės įvairovės turtingos laukinės žemės gali pasiduoti plėtros veiklos spaudimui (pvz., pavertimas pasėliais, miško žemių užtvindymas dėl hidroelektrinių ir potvynių kontrolės projektų ir kt.).

Vienas iš būdų užkirsti kelią laukinių žemių sunaikinimui (ir, savo ruožtu, biologinės įvairovės nykimui), yra skatinti biologinės įvairovės žvalgymą, kuris sukuria naujas rinkas biologiniams ištekliams ir skatina juos išsaugoti. Tačiau biologinės įvairovės ieškotojai paprastai yra tarptautinės korporacijos iš išsivysčiusių šalių. Šios korporacijos nenori investuoti į besivystančiose šalyse atrastas biotechnologijas dėl prastai apibrėžtų ir vykdomų intelektinės nuosavybės įstatymų.

Šiuo metu keli mokslininkai sprendžia šį INT apsaugos trūkumą. Valstybės, kurios pastaraisiais metais pasirašė du pagrindinius tarptautinius susitarimus: 1992 m. Biologinės įvairovės konvenciją (CBD) (UNEP, 1992 m.) ir 1993 m. Su prekyba susijusias intelektinės nuosavybės teises (TRIPS) (JT, 1993). Šiuose susitarimuose reikalaujama nustatyti atitinkamų intelektinės nuosavybės įstatymų rinkinį kiekvienoje šalyje, atsižvelgiant į nagrinėjamos intelektinės medžiagos tipą ir pačios tautos ekonominį bei technologinį pagrindą.

CBD nustato formalią abipusio biologinių išteklių ir žinių (technologijų) perdavimo tarp tautų sistemą. Konvencija propaguoja biologinės įvairovės, kaip pasaulinio bendro paveldo, idėją, todėl reikalaujama, kad biologinės įvairovės turtingos šalys leistų kitoms šalims prieiti prie biologinių išteklių „abipusiai sutartomis sąlygomis“ (JT, 1993). CBD reikalauja, kad technologijų turtingos šalys – paprastai išsivysčiusios šalys – skatintų technologijų perdavimą į biologinės įvairovės turtingas, neišsivysčiusias šalis. Taigi Konvencija skatina keistis biologiniais ištekliais į technologijas, palengvinančias biologinės įvairovės žvalgymą, o tai naudinga visoms pasaulio tautoms.

Nors šių susitarimų išteklių ir technologijų abipusiškumo ir intelektinės nuosavybės teisių nuostatos turi tvirtą ekonominį pagrindimą, jų naudojimas pasauliniu lygmeniu kelia problemų dėl turto perdavimo ir pagarbos nacionaliniam bei kultūriniam suverenitetui. Šios problemos gali tapti neatidėliotinos situacijose, kai išteklių naudojimas, susijęs su patentuota biotechnologija, tiesiogiai prieštarauja tradiciniam regiono biologinių išteklių naudojimui.

Konfliktas gali būti įvairių formų. Pirma, naujos biotechnologijos kūrėjas, kuris paprastai turi didesnę finansinę galią, gali nukonkuruoti tradicinius vartotojus dėl žaliavų biologinių medžiagų žaliavų rinkoje, mokėdamas didesnes kainas.

Tačiau naujojo komercinio vartotojo ir tradicinių vartotojų pagaminti produktai gali nekonkuruoti tarpusavyje produkcijos rinkoje. Antra, sukurtas komercinis produktas gali turėti intelektualinį panašumą su tradiciniais produktais.

Tuomet intelektinės nuosavybės teisių suteikimas naujam produktui / technologijai gali apriboti tradicinius vartotojus arba trukdyti jiems toliau naudoti biologinius išteklius. Trečia, naujas komercinis produktas gali tapti tradicinio produkto pakaitalu ir prieinamas pigiau. Mažesnė produkcijos rinkos kaina gali išstumti tradicinius gamintojus iš verslo. Tokie konfliktai gali pakeisti pagrindines konkuruojančių išteklių naudotojų paskatas rinkoje, o tai gali turėti neigiamų pasekmių biologinei įvairovei.

Augalų biotechnologijų išradimų intelektinės nuosavybės apsauga:

Vis sunkiau gauti plačius patentų reikalavimus, o išduodamų patentų plačiųjų pretenzijų stiprumas silpnėja. Naujausias to pavyzdys yra atvejis JAV, kai teiginiai apie diagnostinį tyrimą –, skirtą atskirti vieną bakterijų gentį nuo kitų, buvo pripažinti negaliojančiais.

Kelionės:

Intelektinės nuosavybės teisių standartas yra apibrėžtas pasaulinėje intelektinės nuosavybės sutartyje dėl intelektinės nuosavybės teisių aspektų (TRIPS) su prekyba susijusių aspektų. Šalys narės, pasirašiusios šį susitarimą, turi užtikrinti, kad jų teisės aktuose būtų laikomasi TRIPS nustatytų reikalavimų. TRIPS sutartyse teigiama, kad „patentai turi būti prieinami bet kokiems išradimams, nesvarbu, gaminiams ar procesams, visose technologijos srityse, jei jie yra nauji, yra išradingumo lygio ir gali būti pritaikyti pramonėje“.

Nors atrodo paprastas ir atitinkantis daugumos išsivysčiusių šalių patento gavimo reikalavimus, šis teiginys yra daugumos ginčų, susijusių su biotechnologijų patentavimu, esmė. Papildoma TRIPS pastraipa leidžia taikyti keletą priežasčių netaikyti patentinės apsaugos, įskaitant pašalinimą dėl moralinių priežasčių arba diagnostinius, terapinius ir chirurginius metodus, skirtus gydyti žmones ar gyvūnus, gyvybės formas, išskyrus mikroorganizmus, ir augalų ar gyvūnų gamybos procesus. Tačiau šios išimtys yra neprivalomos ir įvairiose šalyse skiriasi.

Pavyzdžiui, Europos patentų konvencija (EPK) numato ribotus moralinius pašalinimo pagrindus, tačiau Kanados, Australijos, JAV ar Japonijos patentų aktuose tokie pagrindai nėra apibrėžti.

TRIPS taip pat nurodo, kad jei augalų apsauga nėra prieinama patentu, šalys narės turi užtikrinti apsaugą kitu būdu. Standartinis tokios alternatyvios apsaugos metodas yra augalų veislių apsauga, kaip nustatyta Union International pour la Protection des Obtentions Vegetables, dar paprasčiau vadinamoje UPOV.

Augalų veislių apsauga:

UPOV yra pasaulinis susitarimas, nustatantis minimalius augalų veislių apsaugos standartus, panašius į TRIPS. Valstybės narės, pasirašiusios UPOV konvenciją, turi užtikrinti, kad šių standartų būtų laikomasi pagal savo teisės aktus (20.1 lentelė). Dvi šiuo metu galiojančios UPOV versijos yra nustatytos 1978 ir 1991 m. UPOV konvencijose ir yra panašios tuo, kad užtikrina augalų veislių apsaugą, kuri skiriasi nuo esamų žinomų veislių ir yra vienoda, stabili ir nauja.

Tačiau 1991 m. įstatyme yra keletas reikšmingų pakeitimų. Pavyzdžiui, buvo sugriežtintas dauginamosios medžiagos apibrėžimas ir apibrėžtos nuostatos, susijusios su ūkininkų teisėmis (arba privilegijomis), leidžiančiomis ūkininkui persodinti sėklą asmeniniam naudojimui.

Nors augalų veislių apsauga, atitinkanti UPOV nustatytą standartą, yra priimta 50 šalių, tokia apsauga nebuvo vienodai priimta ir daugelis šalių, turinčių tvirtą ūkininkų privilegijų istoriją, dar turi prisijungti prie konvencijos. Griežtos diskusijos taip pat tęsiasi dėl augalų veislių apsaugos ir susijusių medžiagų perdavimo susitarimų poveikio dalijimuisi ir naujų gemalų kūrimui.

UPOV 1978 suteikia išskirtinę teisę gaminti ir siūlyti parduoti augalų veislių dauginamą medžiagą, bet ne nuimtą galutinį produktą, pavyzdžiui, vaisių. Be to, ši teisė taikoma tik komerciniam galutiniam produktui, o ne nekomerciniam naudojimui. Dėl to pagal 1978 m. UPOV netiesiogiai leidžiama atsodinti sėklą, todėl ūkininkams suteikiama privilegija.

1978 m. konvencijoje taip pat buvo numatyta selekcininkų išimtis, leidžianti saugomas veisles naudoti kaip gemalo plazmos šaltinį kuriant naujas augalų veisles. 1991 m. įstatyme buvo pateikti keli svarbūs pakeitimai. Augalų genčių ir rūšių, kurios gali būti saugomos pagal UPOV, skaičius buvo padidintas nuo pasirinkto augalų sąrašo 1978 m. UPOV iki visų augalų.

Be to, 1991 m. įstatyme numatyta galimybė apsaugoti visus augalų veislių auginimo ir dauginimo aspektus, taip panaikinant ūkininkų privilegiją. Tačiau šią nuostatą kiekviena UPOV valstybė narė gali taikyti savo nuožiūra ir, jei pageidaujama, šalis gali numatyti išimtį savo įstatymuose, kad suteiktų ūkininkams privilegijas. Kitas svarbus pakeitimas yra susijęs su augalų veislių, kurios „iš esmės gautos“ iš saugomos veislės, apsauga.

„Iš esmės gautas“ augalas yra toks, kuris turi saugomos veislės savybes ir tik nedidelius pokyčius. Geno įvedimo į saugomą augalų veislę naudojant rekombinantinius metodus gali nepakakti, kad būtų viršyti „iš esmės išvestiniai“ kriterijai, nebent genas reikšmingai pakeis veislę.

2001 m. lapkričio 3 d. Tarptautinę sutartį dėl augalų genetinių išteklių priėmė 116 šalių, dvi susilaikė (JAV ir Japonija). Kad Sutartis įsigaliotų, ją turi ratifikuoti 40 šalių. Ši Sutartis skirta užtikrinti, kad žaliavos, naudojamos kuriant naujas augalų veisles, liktų viešai prieinamos.

Taip Sutartis skatina augalų genetinių išteklių, skirtų maistui ir žemės ūkiui, išsaugojimą. Sutarties tikslas – užtikrinti ūkininkų privilegijas ir sukurti daugiašalę sistemą, kurią sudarytų šalių narių genetinės medžiagos visuma, kad nariai, sumokėję mokestį, galėtų prieiti prie genetinės medžiagos.

Sutarties pratarmėje nurodoma, kad „jokia šios Sutarties nuostata negali būti aiškinama kaip reiškianti Susitariančiųjų Šalių teisių ir pareigų pagal kitus tarptautinius susitarimus pasikeitimą“’. Tačiau vyksta aktyvios diskusijos, ar Sutartis ir toliau bus pavaldi TRIPS ir UPOV. JAV susilaikė nuo šios sutarties pasirašymo iš dalies dėl neaiškių intelektinės nuosavybės nuostatų.

GATT (Bendrasis susitarimas dėl muitų ir prekybos):

Urugway konferencijos metu buvo sukurta PPO (Pasaulio prekybos organizacija). Bendrasis susitarimas dėl tarifų ir prekybos (GATT) buvo sudarytas PPO 1948 m. ir turėjo būti laikinas susitarimas draugiškai išspręsti tarp šalių kilusius sutrikimus dėl to, kam tenka kokia pasaulio prekybos dalis. Tai pasiekiama nustatant muitų tarifus ir kiekybinius importo ir eksporto apribojimus visame pasaulyje. 1994 m. šią sutartį pasirašė apie 100 šalių, tarp jų ir tuometinis JAV prezidentas Billas Clintonas. Tai turėjo būti veiksminga 1-1-95 etapais. Naujasis jos kvartalas yra Ženevoje, Šveicarijoje.

Nors GATT padarė pasaulį geresne vieta verslui, leisdamas laisvesnį ir vaisingesnį prekių ir paslaugų srautą, ši nauda, ​​deja, daugiausia atiteko išsivysčiusioms šalims, o trečiojo pasaulio šalių nenaudai.

JAV augalų patentai:

Kitas būdas apsaugoti su augalais susijusius objektus yra „augalų patentas“ 8217 – unikali apsaugos forma, siūloma JAV. Galimas JAV augalų patentas, skirtas augalui, kuris dauginasi nelytinio dauginimosi būdu, tačiau jis neapima stiebagumbiais dauginamo augalo. Nors ir nėra įprasta augalų apsaugos forma, ji naudojama dekoratyviniams ir vaismedžiams, rožėms, puansetijoms, braškėms ir kitiems nelytiškai besidauginantiems augalams apsaugoti. Augalų patentas skiriasi nuo įprasto naudingumo patento.

2000 m. rudenį USPTO (Jungtinių Valstijų patentų ir prekių ženklų biuras) pradėjo atmesti augalų patentus su UPOV pagrįstu sertifikatu, kuris buvo išduotas prieš pateikiant atitinkamą augalų patento paraišką, jei UPOV pagrįsta paraiška buvo pateikta >1 metus iki buvo pateikta augalų patento paraiška.

Toks UPOV pagrįsto atskleidimo aiškinimas anksčiau nebuvo pateiktas, nes nebuvo laikomas „įgalinančiu“, tai yra, augalų veislės atskleidimas augalų selekcininko teisės sertifikate nepateikė pakankamai informacijos, kad kas nors galėtų #8216sugebėjęs gaminti augalo veislę.

USPTO pozicija tiesiogiai prieštarauja LeGrice priimtai pozicijai, tačiau USPTO teigė, kad atmetimas dėl šių priežasčių atitinka Ex parte Thomson. Tačiau reikia pažymėti, kad vienintelis viešas atskleidimas LeGrice buvo pranešimas leidinyje, kuris, be abejonės, neleidžia atskleisti informacijos, o ex parte Thomson atveju sėklos buvo viešai prieinamos >1 metus iki paraiškos dėl augalo pateikimo. patentas, aiškiai suteikiant specialistui išradimą.

JAV gamyklos patento pareiškėjui suteikiamas 1 metų lengvatinis laikotarpis. Dėl didelio pramonės spaudimo buvo peržiūrėta USPTO pozicija ir pateiktas preliminarus pareiškimas, kuriuo atsisakoma jos pozicijos, o 2002 m. gegužės mėn. buvo pasiūlytas JAV patentų įstatymo pakeitimas (jis vis dar svarstomas), numatant 10 - metų malonės laikotarpis. Nepaisant to, nebuvo sprendžiamas klausimas, ar viešo, neleidžiančio atskleisti gamyklos pakanka, kad šios srities specialistas galėtų turėti išradimą, kaip yra LeGrice atveju.

Komunalinių paslaugų patentai:

Augalai taip pat gali būti apsaugoti naudojant įprastą (naudingumo) patentą šalyse, kuriose leidžiama patentuoti augalus ar aukštesnes gyvybės formas (HLF). Tai labiau paplitęs būdas apsaugoti visus naujus augalus, augalų genus, naujų augalų kūrimo metodus ir naujus esamo augalo pritaikymus.

Tačiau išlaidos yra didesnės, o procesas reikalauja daugiau nei augalų veislių apsauga. Daugelyje pagrindinių jurisdikcijų leidžiama patentuoti ne žmonių HLF, įskaitant Europą, JAV, Japoniją ir Australiją. JAV patentai buvo suteikti HLF nuo 1980 m. reikšmingo sprendimo Diamond v/s Chakrabarty. Neseniai priimtas Aukščiausiojo Teismo sprendimas Pioneer Hi-Bred International, Inc. v/s J.E.M. AG tiekimas. Inc. ir kt.Be to, nustatyta, kad tokia apsauga galioja augalams, net jei augalą galima apsaugoti augalų veislių apsauga arba augalų patentine apsauga. Šis atvejis taip pat patvirtino, kad augalai yra medžiagos sudėtis, kaip anksčiau nusprendė JAV patentų apeliacinė taryba.

Naudingumo patento teikiama apsauga yra platesnė nei augalų veislių apsauga. Kaip minėta, ūkininkas, taupantis ir persodinantis sėklą, ir selekcininkas, auginantis naują veislę, gali tai padaryti nepažeisdamas augalo veislės sertifikato. Tačiau jei komunalinių paslaugų patentas, patento savininkas saugo augalą arba licencijos turėtojas turi teisę neleisti gaminti, naudoti ar parduoti augalą ar sėklą, priversdamas vartotoją kasmet pirkti sėklą.

Genų patentavimas:

Nors patentai nukleotidų sekoms buvo išduoti daugiau nei 30 metų, pastaruoju metu kilo daug ginčų dėl genų patentavimo. Genomo sekos nustatymo iniciatyvos kartu su patobulintais genų identifikavimo ir sekos nustatymo metodais per pastarąjį dešimtmetį lėmė eksponentinį genų patentų skaičiaus padidėjimą.

Dėl to neaiškus genų patentavimo pasaulis dabar yra atidžiai tiriamas daugelyje skirtingų sektorių, ypač dėl to, kad šių patentų poveikis jaučiamas kasdieniame gyvenime, ypač sveikatos priežiūros srityje. Pavyzdžiui, Europoje buvo priimta Europos Parlamento rezoliucija dėl BRCA 1 ir BRCA 2 (su krūties vėžiu susijusių) genų patentavimo, raginanti EPO (Europos patentų biurą) užtikrinti, kad visos patentų paraiškos Europoje nepažeistų žmonių, jų genų ar ląstelių nepatentuojamumas jų natūralioje aplinkoje.

Rezoliucijoje buvo nustatyti du Europos patentai, susiję su BRCA 1 ir BRCA 2, ir prašoma pateikti oficialų prieštaravimą šiems patentams. Intelektinės nuosavybės svarba Indijoje yra gerai žinoma visais lygiais – įstatymų nustatytais, administraciniais ir teisminiais. Indija ratifikavo Pasaulio prekybos organizacijos (PPO) steigimo sutartį. Šioje sutartyje, inter alia, yra Sutartis dėl intelektinės nuosavybės teisių aspektų, susijusių su prekyba (TRIPS), įsigaliojusi nuo 1995 m. sausio 1 d.

Gyvybės formų ir GMO patentavimas:

Gyvybės formos, tokios kaip mikroorganizmai, augalai ir gyvūnai, nėra patentuojamos Indijoje pagal Indijos patentų įstatymo (1970) nuostatas. Tačiau patentą galima gauti įvairiems biotechnologiniams procesams ir produktų taikymams pagal tarptautines konvencijas. Amerikoje, Europoje ir kitose išsivysčiusiose šalyse mikroorganizmai, išskirti iš gamtos arba gauti paprastomis manipuliacijomis, nėra patentuojami. Tačiau mikroorganizmai, gauti naudojant tokius naujus metodus kaip genų inžinerija, yra patentuojami.

Pirmąjį GMO (genetiškai modifikuotų organizmų) patentą JAV Aukščiausiasis Teismas leido 1980 m., kaip aprašyta naudingumo patente. 1985 m. JAV buvo patentuotas kukurūzų augalas, gaminantis daugiau triptofano aminorūgšties. Tai buvo aukštųjų organizmų patentavimo pradžia. Gyvūnams 1988 m. JAV buvo suteiktas genetiškai modifikuotų pelių ‘oncomouse’ patentas.

JAV patentų ir prekių ženklų biuras dabar mano, kad JAV natūraliai neaptinkami ne žmogaus daugialąsčiai organizmai yra patentuojami. Tai aiškiai neįtraukia žmonių ir žmogaus dalių. Ilgai diskutuojama apie gyvybės formų, įskaitant GMO, patentavimą, o kelios organizacijos ir religinės grupės prieštarauja šių gyvybės formų patentavimui.

Autorių teisės:

Indijos autorių teisių įstatymas, nustatytas 1957 m. Indijos autorių teisių įstatyme su pakeitimais, padarytais 1999 m. Autorių teisių (pakeitimu) įstatymu, visiškai atspindi Berno autorių teisių konvenciją, kurios šalis yra Indija. Be to, Indija yra Ženevos konvencijos dėl fonogramų gamintojų teisių apsaugos ir Visuotinės autorių teisių konvencijos šalis. Indija taip pat yra aktyvi Pasaulio intelektinės nuosavybės organizacijos (WIPO), Ženevos ir UNESCO narė.

Autorių teisių įstatymas buvo periodiškai keičiamas, kad neatsiliktų nuo kintančių reikalavimų. Neseniai 1995 m. gegužės mėn. įsigaliojusiu autorių teisių įstatymo pakeitimu buvo atlikti visapusiški pakeitimai ir autorių teisių įstatymas suderintas su palydovinio transliavimo, kompiuterių programinės įrangos ir skaitmeninių technologijų raida. Iš dalies pakeistame įstatyme pirmą kartą numatytos nuostatos, skirtos apsaugoti atlikėjo teises, kaip numatyta Romos konvencijoje.

Prekybos paslaptys:

Komercinės paslaptys dažnai apima privačią nuosavybės informaciją, kuri suteikia savininkui neabejotiną pranašumą. Tai galima iliustruoti populiariu Coca-Cola prekės ženklo sirupo formulės pavyzdžiu, kuris nėra viešai žinomas kaip komercinė paslaptis.

Komercinės paslaptys biotechnologijų srityje gali apimti tokią medžiagą kaip:

i) Hibridizacijos sąlygos

(iii) įmonės prekybos planas arba

Skirtingai nei patentai, komercinės paslaptys galioja neribotą laiką, todėl gali nebūti reikalaujama, kad jos atitiktų sudėtingesnes patentų paraiškoms keliamas sąlygas. Komercinės paslapties atskleidimas ir neteisėtas jos panaudojimas gali būti baudžiamas teismo, o savininkui gali būti kompensuojama. Tačiau jei komercinė paslaptis tampa viešai žinoma savarankiškai atrandant ar kitomis priemonėmis, ji nebegali būti apsaugota.


Biotechnologijų istorija

IKI XVIII A. PER

  • Dauguma išradimų ir patobulinimų šiais laikotarpiais vadinami „atradimais”“ arba „patobulinimais“. Tokie išradimai buvo pagrįsti bendrais gamtos stebėjimais, kuriuos būtų galima išbandyti, siekiant pagerinti žmogaus gyvenimą tuo metu (Berkeley 2012).
  • Senovėje žmogus, norėdamas patenkinti pagrindinį maisto poreikį, tyrinėjo galimybes padaryti maistą prieinamą ir prieinamą augindamas jį šalia savo pastogės.

Tai atvėrė kelią kitiems poreikiams, pavyzdžiui, maisto konservavimo ir jo laikymo metodų kūrimui.

Žmogus padarė naujų stebėjimų ir išrado maisto produktus, tokius kaip sūris ir varškė. Istorijoje sūrio išradimas gali būti laikomas vienu iš pirmųjų tiesioginių biotechnologijų produktų.

Mielės buvo naudojamos įvairiuose produktuose, pavyzdžiui, duonos, acto ir fermentacijos gaminiuose, daugiausia žmonių labui. Mielių atradimas taip pat atvėrė kelią alkoholinių gėrimų, tokių kaip vynas, viskis ir alus, gamybai.


Hibridizacija, Southern Blotting ir Northern Blotting

Nukleino rūgščių mėginiuose, tokiuose kaip suskaidytos genomo DNR ir RNR ekstraktai, galima nustatyti tam tikrų sekų buvimą. Trumpi DNR fragmentai vadinami zondai yra sukurti ir pažymėti radioaktyviais arba fluorescenciniais dažais, kad būtų lengviau aptikti. Gelio elektroforezė atskiria nukleorūgščių fragmentus pagal jų dydį. Tada gelyje esantys fragmentai perkeliami ant nailono membranos atliekant procedūrą, vadinamą blotingas (Paveikslas). Nukleino rūgščių fragmentai, surišti su membranos paviršiumi, gali būti tiriami naudojant specifines radioaktyviai arba fluorescenciškai pažymėtas zondo sekas. Kai DNR perkeliama į nailono membraną, šis metodas vadinamas Southern blotting, o kai RNR perkeliama į nailono membraną, tai vadinama Northern blot. Southern blots yra naudojami tam tikrų DNR sekų buvimui tam tikrame genome aptikti, o Northern blot - genų ekspresijai nustatyti.

Southern blotting yra naudojamas tam tikrai sekai DNR mėginyje rasti. DNR fragmentai atskiriami ant gelio, perkeliami į nailoninę membraną ir inkubuojami su DNR zondu, papildančiu dominančią seką. Northern blotting yra panašus į Southern blotavimą, tačiau RNR yra paleidžiama ant gelio, o ne DNR. Atliekant Western blot metodą, baltymai paleidžiami ant gelio ir aptinkami naudojant antikūnus.


Kitos pramonės šakos: fermentų, natūralių produktų ir metabolitų gamyba

Valgomieji produktai

Iš vienmečių ir daugiamečių kultūrų kasmet gaunama daugiau nei 87 mln. tonų parduodamo augalinio aliejaus, kurio vertė yra apie 40–45 mlrd. USD. Augalinės kilmės aliejai daugiausia naudojami maisto produktų gamyboje. Aliejiniai augalai yra antroje vietoje po javų, nes jie yra kalorijų šaltinis žmonių visuomenei ir aprūpina nepakeičiamomis riebalų rūgštimis, tokiomis kaip linolo rūgštis, taip pat daug lipiduose tirpių vitaminų, įskaitant karotenoidus (vitaminas A) ir tokoferolius (vitaminas E). Kai kurie iš augalinio aliejaus pagaminti maisto produktai, tokie kaip kepimo aliejus, margarinas ar šokoladas, yra akivaizdžiai lipidiniai ir vadinami matomais riebalais. Tačiau didžioji dauguma augalinių aliejų, vartojamų vakarietiškoje dietoje, yra vadinamieji nematomi riebalai, kurie slypi daugiau nei pusėje visų maisto produktų tipiškame prekybos centre. Šių nematomų riebalų yra beveik visuose perdirbtuose maisto produktuose, įskaitant sausainius, pyragus, pyragus, duoną, konservuotus maisto produktus, šaldytus maisto produktus, jogurtus, pieno pakaitalus, užtepėles ir padažus.

Yra du svarbūs tikslai gerinant augalinių aliejų maistinę kokybę. Pirma, C18 polinesočiųjų riebalų rūgščių kiekis turėtų būti gerokai sumažintas. Taip būtų išvengta cheminio hidrinimo poreikio, dėl kurio susidaro didelis kiekis vert-riebalų rūgščių, kurios, daugelio žmonių nuomone, yra nepageidautinos dietoje. Kiekis vertRiebalų rūgštys maisto produktuose gali išryškėti, jei JAV maisto ir vaistų administracija (FDA) imsis planų iki 2002 m. privalomai jas ženklinti visuose maisto produktuose (Anonymous, 2000). Antra, labai ilgos grandinės (C20–C24) ω-3 polinesočiųjų riebalų rūgščių, tokių kaip dokozaheksano rūgšties (DHR) arba eikozapenteno rūgšties (EPA), kiekis turėtų būti gerokai padidintas. Šios riebalų rūgštys yra mitybos požiūriu naudingi hormonų ir fiziologinių efektorių, tokių kaip prostaglandinai, leukotrienai ir tromboksanai, pirmtakai. Žuvys ir kiti jūrų gyvūnai kaupia riebalus, kuriuose gausu DHR ir EPA, tačiau pastaraisiais metais jų ištekliai buvo smarkiai išeikvoti dėl pernelyg didelio išnaudojimo, todėl kai kurios žvejybos rūšys, pvz., Šiaurės Atlanto menkės, buvo beveik panaikintos. FAO apskaičiavo, kad iki 2025 m. metinės jūros gėrybių paklausos ir laukinės žuvininkystės pasiūlos trūkumas bus 50 mln. tonų: mažai tikėtina, kad žuvininkystės ūkiai galėtų kompensuoti šį trūkumą. Dėl sumažėjusio jūrinio aliejaus prieinamumo ir didelių kainų būtina apsvarstyti alternatyvius šių naudingų žuvies riebalų rūgščių šaltinius, ypač mažiau pasiturinčioms gyventojų grupėms.

Margarinai, praturtinti fitosteroliais, ekstrahuotais iš (ne transgeninės) medienos plaušienos arba augalinio aliejaus, neseniai buvo parduodami ir, nepaisant pastebimos kainos, palyginti su įprastiniais margarinais, jų komercinė sėkmė buvo nedidelė. Steroliais praturtintų margarinų patrauklumas grindžiamas įrodymais, kad jie gali padėti sumažinti cholesterolio kiekį kraujyje ir taip kovoti su širdies ligomis (Moreau ir kt., 1999). Tokie produktai galėtų būti pagaminti pigiau, jei daugiau fitosterolių būtų susintetinta tose pačiose sėklose kaip aliejus, iš kurio gaunamas margarinas, ir dedamos pastangos sureguliuoti fitosterolių biosintezės kelius transgeniniuose augaluose.

Baltymai

Susidomėjimas manipuliuoti sėklų baltymų sudėtimi per transgeno įterpimą daugiausia buvo nukreiptas į tokius tikslus kaip nepakeičiamų aminorūgščių kiekio didinimas, pvz. metioniną ir keičiant baltymų struktūrą, siekiant pagerinti savybes, tokias kaip duonos gaminimo gebėjimas. Daugeliui sėklų saugojimo baltymų santykinai trūksta sieros aminorūgščių, metionino ir cisteino. Šios aminorūgštys reikalingos žmogaus mitybai, nes jos negali būti sintezuojamos endogeniškai. Buvo net retų atvejų, kai vaikai, auginami laikantis ne pieno vegetariškos dietos, pasireiškė reikšmingų trūkumo simptomų dėl šių nepakeičiamų aminorūgščių trūkumo. Viena iš strategijų, kaip padidinti sieros aminorūgščių kiekį sėklose, yra sukurti transgeninius augalus, ekspresuojančius naujus baltymus, praturtintus šiomis pageidaujamomis aminorūgštimis. Tai padarė „Pioneer“ grupė, kuri išreiškė brazilinių riešutų saugojimo baltymą transgeninėse sojos pupelėse ir dėl to patenkinamai padidino metionino kiekį sėklose. Deja, vėlesni tyrimai parodė, kad kai kurie žmonės buvo alergiški Brazilijos riešutų baltymams, todėl tikriausiai bus alergiški visiems dešimčiai iš sojų pagamintų maisto produktų, kuriuose jis gali būti. Nors tuo metu literatūroje tai buvo vaizduojama kaip rimtas agbiotech nesėkmės, tai iš tikrųjų parodė, kad kokybės kontrolės apsaugos priemonės buvo veiksmingos, nes problema buvo pripažinta ankstyvoje stadijoje, o tolesnis šių transgeninių sėklų vystymas buvo nedelsiant sustabdytas. Nepaisant to, šis epizodas buvo išganingas perspėjimas apie alergenų susidarymo riziką, ypač manipuliuojant sėklų baltymais, kurių yra daug daugelyje pagrindinių maisto produktų.

Kitos mitybos modifikacijos

Maždaug pusė visų išsivysčiusių šalių maisto produktų yra tam tikru laipsniu pagerinta mityba. Pavyzdžiai: maisto produktai, praturtinti skaidulomis, cukraus pakaitalai, vitamino D pienas, neriebi arba neriebi mėsa, jogurtas ir užtepai, spirituotos daržovės ir steroliniai margarinai. Rinkos sektorius 2000 m. buvo įvertintas 58 milijardais JAV dolerių. Todėl nenuostabu, kad šiuo metu transgeniniai metodai naudojami keletui padidintos maistinės vertės kultūrų auginimui.

Tikriausiai geriausiai žinomas pastaruoju metu pagerintos maistinės kultūros pavyzdys yra transgeninių „auksinių ryžių“ sukūrimas, kurį sukūrė Šveicarijos grupė (Ye ir kt., 2000). Šios ryžių veislės grūdai yra geltoni, nes juose kaupiasi β-karotinas (provitaminas A), kurio ryžių grūduose paprastai nėra. Transgeniniuose ryžiuose yra trys įterpti genai, koduojantys fermentus, atsakingus už geranilo geranilo difosfato pavertimą β-karotinu. Teigiama, kad šių ryžių vartojimas rizikos grupėse gali sumažinti vitamino A trūkumą (sukeliantį naktinį aklumą), kuris šiuo metu kenčia apie 124 milijonus vaikų visame pasaulyje. Tokius teiginius karštai ginčija anti-GM grupės (pvz., Greenpeace Server, http://www.greenpeace.org/

geng/), o „auksiniai ryžiai“ dar turi pasitvirtinti atliekant didelio masto lauko ir mitybos tyrimus tikslinėse besivystančiose šalyse. Įdomu tai, kad „Syngenta“ dabar įsigijo „auksinių ryžių“ komercinio naudojimo teises išsivysčiusiose šalyse. Gali būti, kad ateityje „auksiniai ryžiai“ bus parduodami kaip vitaminais praturtintas produktas, pvz. pusryčių dribsniuose, kurie gali būti labiau priimtini visuomenei nei dabartinės kartos maistas iš modifikuotų genetiškai modifikuotų kultūrų.

Taip pat dedamos pastangos gaminti transgeninius pagrindinius augalus, tokius kaip ryžiai, kurie yra praturtinti geležimi. Apskaičiuota, kad geležies stokos anemija serga net 1,4 milijardo moterų, didžioji dauguma besivystančiose šalyse. Metodai apima geležies kiekio didinimą išreiškiant feritino arba metalotioneino transgenus arba esamos geležies padarymą prieinamesnę virškinimui sumažinant geležį sekvestruojančio baltymo fitazės kiekį (Goto ir kt., 1999). Siekiant padidinti geležies kiekį ryžių sėklose, buvo sujungti trys skirtingi transgeniniai metodai, nors šių pokyčių poveikis geležies biologiniam prieinamumui dar turi būti nustatytas (Lucca ir kt., 2001). Lygiagrečiai su šiais transgeniniais metodais, pastaruoju metu buvo padaryta keletas reikšmingų pažangų nustatant genus, susijusius su geležies ir cinko kiekiu pasėliuose, pavyzdžiui, kviečiuose (Frossard). ir kt., 2000), kaip apžvelgė Zimmermann ir Hurrell (2002).

Dažnai augalų, kuriuose yra daug esminių metalų, maistinę vertę smarkiai sumažina kompleksonai, kurie suriša metalus ir padaro juos nebiologiškai prieinamus. Turbūt žinomiausias to pavyzdys yra špinatai, kur tik 2% geležies iš tikrųjų yra biologiškai prieinama dėl oksalatų – deja, realus Popeye iš konservuotų špinatų nesukauptų daug jėgų! Dažnas metalų chelatorius maistiniuose augaluose yra fito rūgštis, kuri taip pat gali išskirti fosfatą. Neseniai identifikuoti kukurūzų mutantai, turintys mažai fitino rūgšties (Raboy, 2000), parodė, kad cinko biologinis prieinamumas gali padidėti net 78 % (Adams). ir kt., 2000). Kitame tyrime su tortilijomis, pagamintomis iš transgeninių mažai fitino rūgšties turinčių kukurūzų, geležies biologinis prieinamumas buvo 49 % didesnis nei laukinio tipo kontrolinių mėginių (Mendoza). ir kt., 1998). Pažanga identifikuojant genus, reguliuojančius mikroelementus ir vitaminus, tokius kaip geležis, cinkas ir fosfatas, atveria galimybę naudoti žymenų pagalba atliekamą atranką, kad būtų galima auginti maistines kultūras tradiciniu veisimu.

Riba tarp kai kurių šių valgomų produktų maistinio ir gydomojo poveikio tampa neryški. Iš tiesų, nors fitosteroliu praturtintus margarinus kai kuriose Europos šalyse buvo leista parduoti, JAV jie susidūrė su daugiau iššūkių. Benecol atveju, laikydamasis kai kurių aiškiai reklamuojamų teiginių apie sveikatingumą, platintojas norėjo parduoti margariną kaip maisto papildą. Tačiau FDA nusprendė, kad Benecol turi būti laikomas pagrindiniu maisto produktu, o tai reiškia, kad fitosteroliai bus laikomi maisto priedais, kuriems turi būti suteiktas tolesnis reguliavimo patvirtinimas.

Kitas įdomus tokio „funkcinio maisto“ pavyzdys yra kai kurios naujai sukurtos brassica daržovės. Dauguma brassica šeimos daržovių gamina izotiocianatus, kurie gyvūnų ir žmogaus ląstelių kultūros modelių sistemose atlieka apsauginį vaidmenį nuo tam tikrų kancerogenų (Tawfig). ir kt., 1995 Zhang ir kt., 1994). Tokie tyrimai patvirtino senas liaudies tradicijas ir naujesnius epidemiologinius įrodymus, susijusius su tam tikrų vaisių ir daržovių vaidmeniu apsaugant nuo vėžio (blokas ir kt., 1999 Londonas ir kt., 2000). Naujos izotiocianatais praturtintos daržovių rūšys, pavyzdžiui, brokoliai, neseniai buvo gaminamos tradiciniu veisimu ir parduodamos kaip sveiko gyvenimo būdo dalis. Vykdomi transgeniniai metodai, skirti modifikuoti izotiocianatus ir kitus mitybai svarbius antrinius produktus, tačiau mažai tikėtina, kad jie bus komerciškai naudojami esant dabartiniam anti-GM klimatui, kuris ypač paveikia daugelį tikslinių vadinamojo gyvenimo būdo maisto produktų vartotojų.

Didėjantis susidomėjimas šių ir kitų maistingumu patobulintų produktų kūrimu ir reklama kelia klausimą, kada nustoti juos laikyti įprastais maisto produktais, o laikyti juos papildais, tokiais kaip nakvišų aliejus, ar net gydomosiomis medžiagomis, tokiomis kaip taxol®. Iš tiesų, agbiotechnologijų pramonė dabar domisi naujos kartos maistinėmis medžiagomis, ty maisto produktais, kuriuose gali būti daugiau žinomų ar numanomų maistinių medžiagų arba netgi stiprių terapinių medžiagų, tokių kaip vakcinos ar antikūnai. Neseniai atlikta apklausa parodė, kad 74% visų JAV vartotojų vartoja maisto papildus, o rinka vertinama 14 mlrd. USD per metus. Įdomi farmacijos įmonės direktoriaus pastaba buvo ta, kad nors FDA patvirtinti vaistą, apibrėžtą kaip farmacinį preparatą, gali kainuoti 600 mln. USD, o maistinių medžiagų, ty maisto produkto, klinikinių tyrimų procedūra kainuotų tik 100 000 USD. 30 milijonų dolerių (Fitzpatrick, 2000).

Pramonės gaminiai

Fermentai

Kol kas komercinei gamybai buvo sukurta labai nedaug augalinės kilmės gyvūninių ar mikrobų baltymų. Du iš retų tokių baltymų pavyzdžių yra avidinas ir β-gliukuronidazė (GUS), abu gaminami transgeniniuose kukurūzuose. Avidinas naudojamas kaip biocheminis reagentas tyrimams ir diagnostikai, taip pat gali būti sukurtas kaip biopesticidas (Kramer). ir kt., 2000 Burgess ir kt., 2002). Tradiciškai avidinas buvo gaunamas iš vištų kiaušinių baltymų, kur pradinės medžiagos kaina yra 1000 USD už toną, o pakankamas transgeninių kukurūzų kiekis tokiam pat kiekiui avidino gauti kainuoja tik 20 USD (Hood ir kt., 1997, 1999). GUS yra bakterinis baltymas, plačiai naudojamas tyrimų laboratorijose kaip žymenų fermentas, kurį galima aptikti atliekant labai jautrius citocheminius, spektrofotometrinius ir fluorimetrinius tyrimus. Teigiama, kad GUS, išreikštas transgeniniuose kukurūzuose, yra žymiai pigesnis nei iš bakterijų išgrynintas GUS. Tiek avidiną, tiek GUS dabar gamina kaip rekombinantinius augalų baltymus ir Sigma-Aldrich parduoda kaip mokslinius biocheminius preparatus. Šių dviejų labai skirtingų gyvūnų ir bakterijų baltymų komercinės gamybos sėkmė parodo augalų, kaip baltymų ekspresijos sistemų, universalumą. Avidinas yra mažas, bazinis, 17 kDa glikozilintas eukariotinis baltymas, tuo tarpu GUS yra santykinai didelis, rūgštus, 68 kDa neglikozilintas bakterinis baltymas, tačiau abu buvo tinkamai apdoroti ir sulankstyti į biologiškai aktyvias formas, kai buvo ekspresuojami dideliais kiekiais augaluose. Nors šie du baltymai gaminami tik nedideliu mastu nišinėms rinkoms, ateityje jie gali būti daug platesnio augalų, kaip molekulinio ūkininkavimo priemonių, naudojimo pranašai.

Oleocheminės medžiagos

Apie 20 % visos augalinių aliejų produkcijos naudojama kaip žaliava oleocheminėms medžiagoms gaminti. Per pastarąjį šimtmetį beveik visi augaliniai aliejiniai augalai buvo veisiami tam, kad būtų valgomi produktai, todėl jų riebalų rūgščių sudėtis yra gana ribota, daugiausia apribota iki C16 ir C18 sočiųjų ir nesočiųjų riebalų rūgščių. Yra daug pageidautinų pakeitimų, kuriuos būtų galima padaryti siekiant pagerinti augalinių aliejų pramoninį naudojimą, o transgenų naudojimas tokioms modifikacijoms atlikti buvo patrauklus pasirinkimas. Iš tiesų, dabartiniame transgeninių kultūrų, patvirtintų bendram platinimui JAV, sąraše yra tik du pasėliai su modifikuotomis sėklų kokybės savybėmis, kurių abiejų aliejaus profilis yra pakeistas. Pakeitus riebalų rūgščių grandinės ilgį ir funkcionalumą, iš esmės galima gaminti aliejus, kurių anglies grandinės ilgis yra nuo C8 iki C24, turintis nuo 0 iki 5 dvigubų jungčių arba kitų naudingų cheminių funkcijų, tokių kaip hidroksi, epoksidinė arba acetilino grupės. Tokie aliejai gali būti naudojami gaminant tokius produktus kaip klijai, dažai, plovikliai, tepalai, nailonai, kosmetika ir vaistai. Daugelis aliejinių augalų sėklų jau gamina kai kurias iš šių naujų ir potencialiai naudingų riebalų rūgščių, ir tokie augalai buvo naudojami kaip genų šaltiniai, perkeliami į pagrindinius aliejinius augalus, tikintis, kad pastarieji sukaups naujus aliejus.

Pirmasis transgeninis augalas, turintis modifikuotą produkcijos požymį, patvirtintas komerciniam auginimui, buvo lauro aliejaus (12 anglies) rapsų veislė, išauginta 1995 m. (Murphy, 1999). Tuo metu buvo manoma, kad aliejaus susidarymo sėklose biochemija buvo gerai suprantama ir kad jo, kaip inertiško saugojimo produkto, sudėtis gali būti lengvai ir radikaliai modifikuojama nepažeidžiant kitų medžiagų apykaitos ar fiziologinių procesų augale. Iš tiesų, pirmieji rezultatai buvo džiuginantys. Vieno tioesterazės geno įterpimas iš Kalifornijos lauro medžio rapsus iš augalo, kurio aliejuje nėra lauro rūgšties, pavertė augalu, kuriame buvo 40 % lauro (Voelker ir kt., 1992). Genai taip pat gali būti reguliuojami, norint pakeisti alyvos profilį. Įdėjus antisensines stearato desaturazės geno kopijas, atsirado transgeniniai rapsų augalai, kurių sėklų aliejuje yra dešimt kartų daugiau stearino rūgšties (Knutzon). ir kt., 1992). Per pastarąjį dešimtmetį buvo išskirti genai, koduojantys didžiąją daugumą fermentų, dalyvaujančių nustatant augalų riebalų rūgščių grandinės ilgį ir funkcionalumą. Tikimasi, kad įterpus šiuos genus susikaups vidutinis arba didelis atitinkamų riebalų rūgščių kiekis. Tačiau aliejų riebalų acilų sudėties reguliavimas pasirodė sudėtingesnis, nei buvo manoma iš pradžių. Iš tiesų, labai naujausi išvados rodo, kad mūsų supratimas net apie pagrindinį triacilglicerolio aliejaus biosintezės kelią toli gražu nėra baigtas ir tikriausiai yra keli būdai, o ne vienas (Murphy, 2003).

Šių augalų lipidų apykaitos sudėtingumo pasekmė buvo ta, kad nepaisant daugybės įspūdingų pasiekimų išskiriant su aliejumi susijusius genus ir gaminant transgeninius augalus su modifikuotomis aliejaus sudėtimis, kol kas nepavyko pasiekti tokio aukšto lygio, ty 80–90 % naujų riebalų rūgščių, todėl jas bus galima plačiai panaudoti komerciniais tikslais. Rapsų sėklų lauro aliejaus įvairovė buvo pagerinta nuo 40% iki 60% įterpus kelis papildomus transgenus (Voelker ir kt., 1996), tačiau toli gražu nėra komercinės sėkmės. Daugelio genų, susijusių su riebalų rūgščių modifikavimu, prieinamumas ir didelė pažanga transformuojant pagrindines aliejinių augalų rūšis tikrai paskatins tolesnes pastangas išspręsti mažo naujų riebalų rūgščių gamybos lygio iššūkį. Tačiau net jei tokios pastangos bus sėkmingos, transgeninių aliejinių kultūrų komercinė sėkmė išliks problemiška. Reikės nustatyti arba plėtoti tvirtas jų produktų rinkas – paprasčiausiai pakeisti iš naftos gautus produktus vargu ar bus ekonomiška bent kelis dešimtmečius, jei išvis. Papildomos tapatybės išsaugojimo išlaidos neleidžia naudoti transgeninių aliejų, pavyzdžiui, didelio masto prekių, konkuruojančių su įprastais augalų aliejais, net ir pramonėje. Apibendrinant galima pasakyti, kad transgeniniai aliejiniai augalai gali turėti tam tikrą potencialų ilgalaikę ateitį, tačiau jų komercinės perspektyvos per ateinančius kelerius metus tebėra neaiškios.

Bioplastikai

Beveik visi mūsų įprasti plastikai yra pagaminti iš neatsinaujinančių naftos produktų, tokių kaip adipo rūgštis ir vinilo chloridas. Alternatyva yra panaudoti dirvožemio bakterijų, tokių kaip Ralstonia eutrophus kurie gali sukaupti iki 80 % savo masės netoksiškų biologiškai skaidžių polimerų, vadinamų polihidroksialkanoatais (PHA), pavidalu. PHA sudaro β-hidroksialkanoato subvienetai, kurie yra sintetinami iš acetil-CoA per santykinai trumpą kelią, apimantį tik tris labiausiai paplitusio PHA, polihidroksibutirato (Steinbüchel) fermentus. ir kt., 1998). Devintajame ir dešimtajame dešimtmečiuose Jungtinėje Karalystėje įsikūrusi įmonė ICI sukūrė fermentacijos procesą, skirtą PHB ir kitoms PHA transgeninėms medžiagoms gaminti. E. coli kultūros, ekspresuojančios PHA genus, gautus iš bakterijų, pvz Ralstonia eutrophus. Tačiau gauto plastiko kaina buvo dešimt kartų didesnė nei įprasto plastiko. Nepaisant milžiniškos šių biologiškai skaidžių plastikų naudos aplinkai (juos galima kompostuoti į dirvą ir visiškai suirti per kelis mėnesius), dėl didelių sąnaudų jie tapo neekonomiški didelio masto gamybai. Įdomu tai, kad yra nedidelė, bet pelninga biologiškai skaidžių plastikų, kaip dirbtinių audinių pagrindo, rinka. Po jų įterpimo į kūną PHA palaipsniui suskaidomi ir kūnas vėl surenka natūralų audinį tokios pat formos kaip ir pradinis PHA šablonas. Tokioje specializuotoje medicinoje tokio PHA produkto kaina akivaizdžiai nėra tokia svarbi kaip mažesnės vertės medžiagų, pvz., plastikinių žaislų, rašiklių ar maišelių, ty didelės vertės reikmenys paprastai yra gana elastingi kainai, o prekės nėra.

PHA kaina galėtų būti žymiai sumažinta, jei jie būtų gaminami žemės ūkio mastu naudojant transgeninius augalus. Dėl šios perspektyvos „Monsanto“ dešimtojo dešimtmečio viduryje įsigijo teises į PHA gamybą iš ICI/Zeneca ir perkėlė bakterijų genus į transgeninius rapsų augalus. Jei PHA kaupiasi plastiduose, o ne citozolyje, galima gauti nedidelį polimero derlių tiek iš lapų, tiek iš sėklų (Valentin ir kt., 1999). Pagrindinė ir dar neišspręsta techninė kliūtis – efektyviai ir ekonomiškai išgauti polimerą iš augalo audinio. Kitas sudėtingumas yra tas, kad polihidroksibutiratas, kuris yra labiausiai paplitęs PHA, yra gana trapus plastikas ir netinka daugeliui pritaikymų. Geriausi plastikai yra polihidroksibutirato kopolimerai su kitais PHA, pvz., polihidroksivaleratas, ir tokių kopolimerų gamyba transgeniniuose augaluose yra daug sunkesnė nei vieno subvieneto polimerų. 2001 m. gegužės mėn. šie suvokiami sunkumai kartu su grynųjų pinigų srautų problemomis paskatino „Monsanto“ parduoti savo transgeninių PHA verslą „Metabolix“ („Metabolix Server“, http://www.metabolix.com/). „Metabolix“ dabar dalyvauja bendroje įmonėje su JAV Energetikos departamentu, kurios vertė 14,8 mln. USD, siekiant per ateinančius 5 metus gaminti PHA transgeniniuose augaluose. Yra keletas kitų grupių, bandančių gaminti PHA augaluose (įskaitant vieną iš aliejinių palmių), ir bus įdomu sužinoti, ar šie aplinkai nekenksmingi produktai iš tiesų gali būti gaminami kaip perspektyvi komercinė įmonė.

Krakmolai

Labai įdomu manipuliuoti sudėtingais angliavandeniais, tokiais kaip krakmolas, kurie yra pagrindiniai pagrindinių grūdinių kultūrų, tokių kaip ryžiai, kviečiai, kukurūzai ir miežiai, produktai. Apskaičiuota, kad kasmet pagaminama 19 milijonų tonų krakmolo, už maždaug 5 milijardus dolerių (Goddijn ir Pen, 1995). Europos Sąjungoje ir JAV net 25–30% krakmolo produkcijos naudojama pramonės reikmėms, o likusi dalis – maistui ir gėrimams gaminti. Skirtingai nei aliejai ir baltymai, krakmolai yra neapibrėžtos molekulės, sudarytos iš įvairaus ilgio ir išsišakojusių gliukozės polimerų, kurių struktūra ir savybės labai skiriasi. Augalų krakmolo grūduose yra du pagrindiniai polisacharidai, amilozė ir amilopektinas. Abu polimerai yra sudaryti iš α(1–4) susietų gliukozės molekulių grandinių, tačiau, nors amilozėje grandinės yra ilgos ir beveik neišsišakojusios, amilopektino grandinės ilgis yra daug trumpesnis ir jas jungia dažnas α(1–6). )-ryšiai. Būtent grandinės ilgis ir išsišakojimas iš esmės lemia išgaunamų krakmolų fizines savybes, pvz. jie gali būti daugiau ar mažiau želatininės maisto produktų sudedamosios dalys, jos gali būti dedamos į ne maisto produktus, pavyzdžiui, pakavimo medžiagas, arba netgi naudojamos biologiškai skaidomiems plastikams gaminti. Kadangi skirtingose ​​kultūrose yra skirtingų rūšių sėklinio krakmolo, naudingos savybės, esančios vienos kultūros krakmolo pavidalu, dažnai neturi kitose kultūrose. Taigi ES importuoja didelius kiekius kukurūzų krakmolo, skirto daugeliui maisto produktų gamybos būdų, nes krakmolas, pagamintas iš jos namuose užaugintų grūdų, pavyzdžiui, kviečių ir miežių, neturi tam tinkamos struktūros.

Dėl neapibrėžto krakmolo pobūdžio jie yra sudėtingesni, palyginti su aliejais ir baltymais, atsižvelgiant į jų potencialą biotechnologijomis manipuliuoti augale. Galima įtakoti kai kuriuos drastiškus krakmolo sudėties pokyčius, pvz. amilopektino kiekis gali būti sumažintas iki beveik nulio, išreiškiant antisensinę granulėmis surišto krakmolo sintazės geno kopiją bulvių gumbuose (Visser ir kt., 1992). Tačiau daug sunkiau pagaminti „dizaininį krakmolą“ su iš anksto nustatytu amilozės ir amilopektino santykiu ir todėl turinčio nuspėjamų fizikinių ir cheminių savybių. Daugelis pagrindinių biosintetinių fermentų, dalyvaujančių krakmolo susidaryme, dabar buvo apibūdinti ir jų genai klonuoti, tačiau tokie tyrimai padėjo pabrėžti šio proceso sudėtingumą. Tai pasakytina ne tik apie medžiagų apykaitos lygį, bet ir ląstelių lygiu, kai plastiduose susidaro parakristalinio krakmolo granulės, kur papildomi baltymai gali būti įtraukti į įvairius trimačio granulių organizavimo aspektus. Dėl šių veiksnių sunku numatyti pasekmes, susijusias su sėklų krakmolo sudėtimi, kai manipuliuojama biosintetinių fermentų, pvz., krakmolo sintazės arba krakmolo šakojančio fermento, ekspresija transgeniniuose augaluose. Šiuo metu dedamos pastangos suprasti biosintetinius ir fiziocheminius krakmolo granulių formavimosi modelių bakterijų sistemose mechanizmus, ir kol jie neduos vaisių, genų perkėlimas krakmolams perdaryti pasėlių augaluose tam tikram galutiniam naudojimui išliks iš esmės empirinis siekis.


17.1 Biotechnologija

Šiame skyriuje išnagrinėsite šiuos klausimus:

  • Kokie yra pagrindinių metodų, naudojamų manipuliuoti genetine medžiaga (DNR ir RNR) pavyzdžiai?
  • Kuo skiriasi molekulinis ir reprodukcinis klonavimas?
  • Kokie yra biotechnologijų panaudojimo medicinoje ir žemės ūkyje pavyzdžiai?

Ryšys su AP ® kursais

Ar pusryčiams valgėte dribsnių, o vakarienės salotose – pomidorų? Ar žinote ką nors, kuriam buvo taikoma genų terapija tokiai ligai kaip vėžys gydyti? Ar jūsų mokykla, sveikatos draudimo paslaugų teikėjas ar darbdavys turėtų turėti prieigą prie jūsų genetinio profilio? Supratę, kaip veikia DNR, mokslininkai galėjo rekombinuoti DNR molekules, klonuoti organizmus ir gaminti peles, kurios švyti tamsoje. Tikriausiai valgėme genetiškai modifikuotą maistą ir žinome, kaip DNR analizė naudojama sprendžiant nusikaltimus. Žmonėms manipuliuojant DNR, atsirado bakterijų, kurios gali apsaugoti augalus nuo vabzdžių kenkėjų ir atkurti ekosistemas. Biotechnologijos taip pat buvo naudojamos gaminant insuliną, hormonus, antibiotikus ir vaistus, kurie tirpdo kraujo krešulius. Lyginamoji genomika suteikia naujų įžvalgų apie rūšių ryšius, o DNR sekos atskleidžia mūsų asmeninę genetinę sandarą. Tačiau manipuliavimas DNR yra susijęs su socialine ir etine atsakomybe, todėl kyla klausimų dėl tinkamo jos panaudojimo.

Nukleino rūgštys gali būti išskirtos iš ląstelių analizei lizuojant ląstelių membranas ir fermentiniu būdu sunaikinant visas kitas makromolekules. Fragmentuotos arba visos chromosomos gali būti atskirtos pagal dydį (bazinės poros ilgį) gelio elektroforezės būdu. Trumpos DNR arba RNR sekos gali būti amplifikuojamos naudojant polimerazės grandininę reakciją (PGR). Rekombinantinės DNR technologija gali sujungti DNR iš skirtingų šaltinių, naudojant bakterines plazmides arba virusus kaip vektorius, pernešančius svetimus genus į ląsteles-šeimininkus, taip sukuriant genetiškai modifikuotus organizmus (GMO). Transgeninės bakterijos, žemės ūkio augalai, tokie kaip kukurūzai ir ryžiai, ir ūkio gyvūnai gamina baltyminius produktus, tokius kaip hormonai ir vakcinos, kurios naudingos žmonėms. (Svarbu priminti, kad rekombinantinė technologija yra įmanoma, nes genetinis kodas yra universalus, o transkripcijos ir vertimo procesai iš esmės yra vienodi visuose organizmuose.) Klonuojant gaunamos genetiškai identiškos DNR, ląstelių ar net ištisų organizmų kopijos ( reprodukcinis klonavimas). Genetinio tyrimo metu nustatomi ligą sukeliantys genai, o genų terapija gali būti taikoma paveldima ligai gydyti ar išgydyti. Tačiau kyla klausimų dėl šių technologijų, įskaitant GMO saugumą ir privatumo problemas.

Skyriuje pateikta informacija ir paryškinti pavyzdžiai palaiko AP ® Biologijos mokymo programos 3 didžiojoje idėjoje išdėstytas koncepcijas. Mokymosi tikslai, išvardyti mokymo programos sistemoje, suteikia skaidrų AP ® biologijos kurso pagrindą, apklausomis pagrįstą laboratorinę patirtį, mokomąją veiklą ir AP ® egzamino klausimus. Mokymosi tikslas sujungia reikiamą turinį su viena ar daugiau iš septynių mokslo praktikų.

Didelė idėja 3 Gyvosios sistemos saugo, nuskaito, perduoda ir reaguoja į informaciją, būtiną gyvybės procesams.
Patvarus supratimas 3.A Paveldima informacija užtikrina gyvenimo tęstinumą.
Esminės žinios 3.A.1 DNR ir kai kuriais atvejais RNR yra pagrindinis paveldimos informacijos šaltinis.
Mokslo praktika 6.4 Studentas, remdamasis mokslinėmis teorijomis ir modeliais, gali teikti teiginius ir prognozes apie gamtos reiškinius.
Mokymosi tikslas 3.5 Mokinys gali pagrįsti teiginį, kad žmonės gali manipuliuoti paveldima informacija, nurodydamas dažniausiai naudojamos technologijos pavyzdį.
Didelė idėja 3 Gyvosios sistemos saugo, nuskaito, perduoda ir reaguoja į informaciją, būtiną gyvybės procesams.
Patvarus supratimas 3.C Genetinės informacijos apdorojimas yra netobulas ir yra genetinės variacijos šaltinis.
Esminės žinios 3.C.1 Genotipo pokyčiai gali sukelti fenotipo pokyčius.
Mokslo praktika 7.2 Mokinys gali sujungti sąvokas vienoje srityje ir tarp jų, kad apibendrintų arba ekstrapoliuotų ilgalaikius supratimus ir (arba) dideles idėjas.
Mokymosi tikslas 3.24 Studentas gali numatyti, kaip genotipo pokytis, išreikštas kaip fenotipas, suteikia variaciją, kuri gali būti pavaldi natūraliai atrankai.

Mokslo praktikos iššūkių klausimais yra papildomų šio skyriaus testo klausimų, kurie padės pasiruošti AP egzaminui. Šie klausimai susiję su šiais standartais:
[APLO 3.13][APLO 3.23][APLO 3.28][APLO 3.24][APLO 1.11][APLO 3.5][APLO 4.2][APLO 4.8]

Pagalba mokytojams

Pradėkite diskusiją nuo etinių sumetimų, tokių kaip genetiškai modifikuotas maistas, genomo prieinamumas vyriausybei ar draudimo paslaugų teikėjui arba genomo modifikavimas gydymui ar lyties atrankai naudojant embrionus. Šios temos bus mokinių galvose, todėl iškelkite jas iš anksto ir įsigilinkite į temos mechaniką.

Pagrindiniai metodai, skirti manipuliuoti genetine medžiaga (DNR ir RNR)

  • Išbandykite DNR ekstrahavimo procesą klasėje kaip demonstraciją. Tai tikriausiai būtų pirmas kartas, kai studentai turės galimybę iš tikrųjų pamatyti DNR. Įtraukite gelio elektroforezės gelį ir Southern Blotting rezultatus kaip metodų iliustracijas. Tai padės diskusijai būti šiek tiek konkretesnei.
  • Įsitikinkite, kad mokiniai supranta įvairius žodžio klonavimus, pvz., molekulinį klonavimą, ląstelių klonavimą, reprodukcinį klonavimą. Pabrėžkite, kad žodis yra neutralus ir automatiškai nenurodo neigiamo proceso. Ankstesnės diskusijos apie dalyko etiką turėtų padėti jį įtraukti į kontekstą.

Biotechnologija – tai biologinių veiksnių naudojimas technologinei pažangai. Biotechnologijos buvo naudojamos gyvulių ir javų veisimui dar gerokai anksčiau nei buvo suprastas mokslinis šių metodų pagrindas. Nuo 1953 m., kai buvo atrasta DNR struktūra, biotechnologijų sritis sparčiai augo tiek akademinių tyrimų, tiek privačių įmonių dėka. Pagrindinis šios technologijos pritaikymas yra medicinoje (vakcinų ir antibiotikų gamyba) ir žemės ūkyje (genetinis pasėlių modifikavimas, siekiant padidinti derlių). Biotechnologijos taip pat turi daug pramoninių pritaikymų, tokių kaip fermentacija, naftos išsiliejimo apdorojimas ir biokuro gamyba.

Pagrindiniai metodai, skirti manipuliuoti genetine medžiaga (DNR ir RNR)

Norėdami suprasti pagrindinius metodus, naudojamus dirbant su nukleino rūgštimis, atminkite, kad nukleorūgštys yra makromolekulės, sudarytos iš nukleotidų (cukraus, fosfato ir azoto bazės), sujungtų fosfodiesterio ryšiais. Šiose molekulėse esančios fosfatų grupės turi grynąjį neigiamą krūvį. Visas branduolyje esančių DNR molekulių rinkinys vadinamas genomu. DNR turi dvi viena kitą papildančias grandines, sujungtas vandeniliniais ryšiais tarp suporuotų bazių. Dvi sruogos gali būti atskirtos veikiant aukštai temperatūrai (DNR denatūravimas) ir gali būti pakartotinai atkaitintos aušinant. DNR gali replikuoti DNR polimerazės fermentas. Skirtingai nuo DNR, esančios eukariotinių ląstelių branduolyje, RNR molekulės palieka branduolį. Dažniausias analizuojamas RNR tipas yra pasiuntinio RNR (mRNR), nes ji atstovauja baltymus koduojantiems genams, kurie yra aktyviai ekspresuojami. Tačiau RNR molekulės kelia kitų problemų analizei, nes jos dažnai yra mažiau stabilios nei DNR.

DNR ir RNR ekstrahavimas

Norint ištirti ar manipuliuoti nukleino rūgštimis, pirmiausia reikia išskirti arba išgauti iš ląstelių DNR arba RNR. Skirtingiems DNR tipams išgauti naudojami įvairūs metodai (17.2 pav.). Dauguma nukleino rūgščių ekstrahavimo metodų apima veiksmus, kuriais siekiama sulaužyti ląstelę ir naudoti fermentines reakcijas, kad būtų sunaikintos visos nepageidaujamos makromolekulės (pvz., nepageidaujamų molekulių skaidymas ir atskyrimas nuo DNR mėginio). Ląstelės suskaidomos naudojant lizės buferį (tirpą, kuris dažniausiai yra ploviklis), lizė reiškia „skilti“. Šie fermentai skaido lipidų molekules ląstelių membranose ir branduolio membranose. Makromolekulės inaktyvuojamos naudojant fermentus, tokius kaip proteazės, kurios skaido baltymus, ir ribonukleazės (RNR), kurios skaido RNR. Tada DNR nusodinama naudojant alkoholį. Žmogaus genominė DNR paprastai matoma kaip želatinos, baltos spalvos masė. DNR mėginiai gali būti laikomi užšaldyti –80 °C temperatūroje keletą metų.

RNR analizė atliekama siekiant ištirti genų ekspresijos modelius ląstelėse. RNR natūraliai yra labai nestabili, nes gamtoje dažniausiai yra RNR, jas labai sunku inaktyvuoti. Panašiai kaip ir DNR, RNR ekstrahavimas apima įvairių buferių ir fermentų naudojimą makromolekulėms inaktyvuoti ir RNR išsaugoti.

Gelio elektroforezė

Kadangi nukleorūgštys yra neigiamo krūvio jonai esant neutraliam arba baziniam pH vandeninėje aplinkoje, jas gali mobilizuoti elektrinis laukas. Gelio elektroforezė yra metodas, naudojamas molekulėms atskirti pagal dydį, naudojant šį krūvį. Nukleino rūgštys gali būti atskirtos kaip visos chromosomos arba fragmentai. Nukleorūgštys įdedamos į plyšį, esantį šalia pusiau kietos, porėtos gelio matricos neigiamo elektrodo, ir traukiamos link teigiamo elektrodo priešingame gelio gale. Mažesnės molekulės per gelio poras juda greičiau nei didesnės molekulės, todėl šis migracijos greičio skirtumas atskiria fragmentus pagal dydį. Yra molekulinės masės standartiniai mėginiai, kuriuos galima paleisti kartu su molekulėmis, kad būtų galima palyginti dydį. Nukleino rūgštys gelio matricoje gali būti stebimos naudojant įvairius fluorescencinius arba spalvotus dažus. Skirtingi nukleorūgščių fragmentai, atsižvelgiant į jų dydį, atrodo kaip juostos tam tikru atstumu nuo gelio viršaus (neigiamo elektrodo galo) (17.3 pav.). Įvairių dydžių genominių DNR fragmentų mišinys atrodo kaip ilgas tepinėlis, o nesupjaustyta genominė DNR paprastai yra per didelė, kad galėtų prasiskverbti per gelį ir gelio viršuje sudaro vieną didelę juostą.

Nukleino rūgščių fragmentų amplifikacija polimerazės grandininės reakcijos būdu

Nors genominė DNR yra matoma plika akimi, kai ji išgaunama dideliais kiekiais, DNR analizei dažnai reikia sutelkti dėmesį į vieną ar daugiau specifinių genomo regionų. Polimerazės grandininė reakcija (PGR) yra metodas, naudojamas tam tikroms DNR sritims amplifikuoti tolesnei analizei (17.4 pav.). PGR naudojamas daugeliui tikslų laboratorijose, pavyzdžiui, klonuojant genų fragmentus genetinėms ligoms analizuoti, identifikuoti užterštą svetimą DNR mėginyje ir amplifikuoti DNR sekos nustatymui. Praktiškesni pritaikymai apima genetinių ligų nustatymą.

DNR fragmentai taip pat gali būti amplifikuojami iš RNR šablono procese, vadinamame atvirkštinės transkriptazės PGR (RT-PGR). Pirmasis žingsnis yra atkurti pradinę DNR šablono grandinę (vadinamą cDNR), pritaikant DNR nukleotidus prie mRNR. Šis procesas vadinamas atvirkštine transkripcija. Tam reikia fermento, vadinamo atvirkštine transkriptaze. Pagaminus cDNR, jai amplifikuoti galima naudoti įprastą PGR.

Nuoroda į mokymąsi

Pagilinkite savo supratimą apie polimerazės grandininę reakciją spustelėdami šį interaktyvų pratimą.

  1. PGR procesas gali išskirti tam tikrą DNR dalį kopijavimui, o tai leidžia mokslininkams per trumpą laiką nukopijuoti milijonus DNR grandžių.
  2. PGR procesas gali išgryninti tam tikrą DNR dalį, o gryninimui gali būti naudojami labai nedideli DNR kiekiai.
  3. PGR procesas atskiria ir analizuoja DNR ir jos fragmentus, o tam reikia labai mažai DNR.
  4. PGR procesas sujungia DNR molekules į papildomas DNR grandines, kurios palaiko tą patį DNR kiekį.

Hibridizacija, Southern Blotting ir Northern Blotting

Nukleino rūgščių mėginiuose, tokiuose kaip suskaidytos genomo DNR ir RNR ekstraktai, galima nustatyti tam tikrų sekų buvimą. Trumpi DNR fragmentai, vadinami zondais, yra sukurti ir paženklinti radioaktyviais arba fluorescenciniais dažais, kad būtų lengviau aptikti. Gelio elektroforezė atskiria nukleorūgščių fragmentus pagal jų dydį. Tada gelyje esantys fragmentai perkeliami ant nailono membranos taikant procedūrą, vadinamą blotavimu (17.5 pav.). Nukleino rūgščių fragmentai, surišti su membranos paviršiumi, gali būti tiriami naudojant specifines radioaktyviai arba fluorescenciškai pažymėtas zondo sekas. Kai DNR perkeliama į nailono membraną, šis metodas vadinamas Southern blotting, o kai RNR perkeliama į nailono membraną, tai vadinama Northern blot. Southern blots yra naudojami tam tikrų DNR sekų buvimui tam tikrame genome aptikti, o Northern blot - genų ekspresijai nustatyti.

Molekulinis klonavimas

Apskritai žodis „klonavimas“ reiškia tobulos kopijos sukūrimą, tačiau biologijoje viso organizmo atkūrimas vadinamas „reprodukciniu klonavimu“. Dar gerokai prieš tai, kai buvo bandoma klonuoti visą organizmą, mokslininkai išmoko atkurti norimus genomo regionus ar fragmentus – šis procesas vadinamas molekuliniu klonavimu.

Klonuojant nedidelius genomo fragmentus, galima manipuliuoti ir tirti specifinius genus (ir jų baltymų produktus) arba atskirai nekoduojančius regionus. Plazmidė (taip pat vadinama vektoriumi) yra maža žiedinė DNR molekulė, kuri replikuojasi nepriklausomai nuo chromosomų DNR. Klonuojant plazmidės molekulės gali būti naudojamos norint sukurti „aplanką“, į kurį galima įterpti norimą DNR fragmentą. Plazmidės paprastai įvedamos į bakterijų šeimininką dauginimuisi. Bakterijų kontekste žmogaus genomo (arba kito tiriamo organizmo genomo) DNR fragmentas vadinamas svetima DNR arba transgenu, siekiant atskirti jį nuo bakterijos DNR, kuri vadinama šeimininko DNR.

Plazmidės natūraliai atsiranda bakterijų populiacijose (pvz., Escherichia coli) ir turi genų, kurie gali turėti teigiamų organizmo savybių, pavyzdžiui, atsparumą antibiotikams (gebėjimą nepaveikti antibiotikais). Plazmidės buvo perkurtos ir sukurtos kaip vektoriai molekuliniam klonavimui ir didelio masto svarbių reagentų, tokių kaip insulinas ir žmogaus augimo hormonas, gamybai. Svarbi plazmidinių vektorių savybė yra tai, kad svetimą DNR fragmentą galima lengvai įvesti per daugybinę klonavimo vietą (MCS) . MCS yra trumpa DNR seka, turinti kelias vietas, kurias galima iškirpti naudojant įvairias įprastas restrikcijos endonukleazes. Restrikcijos endonukleazės atpažįsta specifines DNR sekas ir nuspėjamu būdu jas supjausto, jas natūraliai gamina bakterijos kaip gynybos mechanizmą nuo svetimos DNR. Daugelis restrikcijos endonukleazių daro laipsniškus pjūvius dviejose DNR grandinėse, todėl nupjauti galai turi 2 arba 4 bazių vienos grandinės iškyšą. Kadangi šias iškyšas galima atkaitinti su papildomomis iškyšomis, jos vadinamos „lipniais galais“. Pridėjus fermento, vadinamo DNR ligaze, DNR fragmentai visam laikui sujungiami per fosfodiesterio ryšius. Tokiu būdu bet koks DNR fragmentas, sukurtas skeliant restrikcijos endonukleazę, gali būti sujungtas tarp dviejų plazmidės DNR galų, perpjautos ta pačia restrikcijos endonukleaze (17.6 pav.).

Rekombinantinės DNR molekulės

Plazmidės, į kurias įterpta svetima DNR, vadinamos rekombinantinėmis DNR molekulėmis, nes jos sukurtos dirbtinai ir gamtoje nebūna. Jos dar vadinamos chimerinėmis molekulėmis, nes skirtingų molekulių dalių kilmė gali būti siejama su skirtingomis biologinių organizmų rūšimis ar net chemine sinteze. Baltymai, ekspresuojami iš rekombinantinių DNR molekulių, vadinami rekombinantiniais baltymais. Ne visos rekombinantinės plazmidės gali ekspresuoti genus. Rekombinantinę DNR gali tekti perkelti į kitą vektorių (arba šeimininką), kuris yra geriau pritaikytas genų ekspresijai. Plazmidės taip pat gali būti sukurtos taip, kad ekspresuotų baltymus tik tada, kai jas stimuliuoja tam tikri aplinkos veiksniai, kad mokslininkai galėtų kontroliuoti rekombinantinių baltymų ekspresiją.


7.23A: Biotechnologijos apžvalga – biologija

Būdami BIO nariu, mūsų įmonei suteikiamas kolektyvinis balsas ir vieta prie stalo, kad galėtume paskatinti prasmingus ir paveikius pokyčius pramonėje, kuriai visi esame nenuilstamai įsipareigoję.

BIO komitetai suteikė mums galimybę bendradarbiauti su kitais biotechnologijų lyderiais. Mus sieja bendras tikslas tobulinti mokslą ir technologijas bioekonomikoje.

BIO ėmėsi aktyvaus vaidmens skatindama tarptautinį bendradarbiavimą ir tarpvalstybinę veiklą.

Šiame epizode nagrinėjama, kaip biotechnologijos sprendė COVID krizę, ir nagrinėjama, kaip krizė savo ruožtu pakeitė biotechnologijų pramonę – jos reputaciją, jos poveikį platesnei auditorijai ir pasirengimą perimti pandemijos pamokas.

Veda daktarė Michelle McMurry-Heath.

Šiame epizode nagrinėjamos rekomendacijos ir geriausi sprendimai, kaip spręsti pasaulines platinimo problemas, ir abejojama supaprastintu pasiūlymu, kurį kai kurios šalys siūlo PPO.

Veda daktarė Michelle McMurry-Heath.

„BIO Digital 2021“ gali būti pasibaigęs, bet vis tiek galite užsiregistruoti, kad pasiektumėte „BIO Digital Event Hub“ su visu nuostabiu edukaciniu turiniu, užsiėmimais ir „Innovation Stage“ pristatymais, kuriuos galėsite peržiūrėti iki liepos 18 d.

Užmegzkite ryšius su žmonėmis, kurie buvo ten, kur vykstate, ir gali padėti paspartinti jūsų verslą.

Gaukite įkvėpimo ir kritinių įžvalgų iš pasaulinių minčių lyderių, sprendžiančių svarbias temas mokslo, verslo ir politikos sankirtoje.

Maksimaliai padidinkite pasaulinius sandorius ir išplėskite savo tinklą.

BIO investuotojų forumas Skaitmeninis yra tarptautinė biotechnologijų investuotojų konferencija, skirta ankstyvoms ir įsitvirtinusioms privačioms įmonėms bei besikuriančioms valstybinėms įmonėms.

Prisiregistruokite, kad gautumėte naujienų, kad gautumėte viską, ką reikia žinoti apie BIO pacientų ir sveikatos gynimo aukščiausiojo lygio susitikimą, įskaitant pranešėjus ir sesijas, informaciją apie registracijos įkainius ir svarbius terminus bei galimybes gauti matomumą pacientų aukščiausiojo lygio susitikime per rėmimą.

COVID-19 pandemija parodė pasauliui mokslo ir biotechnologijų laimėjimų svarbą – biotechnologijų naujovės yra pagrindinis uždavinys grąžinti pasaulį į vėžes. Susipažinkite su žmonėmis, kurie slypi už šių proveržių – nuo ​​mokslininkų laboratorijose iki įkvepiančių pacientų ir pacientų gynėjų iki jaunų žmonių, kurie yra naujos kartos biotechnologijų lyderiai.


Karjera

Biologijos ir biotechnologijų absolventai turės daugybę įgūdžių ir žinių, kurios bus svarbios daugeliui užimtumo sektorių, įskaitant ligoninių laboratorijas, mokslinių tyrimų organizacijas, daugiadalykes konsultacijas, pramonės įmones, mokslinių tyrimų labdaros organizacijas, vyriausybės departamentus ir agentūras, švietimo įstaigas, mokslinių tyrimų tarybas ir privačias institucijas. sektoriuje.

Galimybės Bangore

Universiteto įgūdžių ir įsidarbinimo tarnyba teikia daugybę išteklių, kurie padės jums pasiekti absolventų ambicijas.

Bangoro užimtumo apdovanojimas (BEA)

Su BEA galite gauti pripažinimą už savo popamokinę veiklą (pvz., savanorystę, klubus ir draugijas, darbą ne visą darbo dieną ir kt.)

Stažuotės

Bangoro universitetas vykdo mokamą stažuočių programą universiteto akademiniuose ir paslaugų skyriuose.

Studentų savanoriška veikla

Savanoriška veikla praplečia jūsų patirtį ir pagerina jūsų įsidarbinimo galimybes. Daugiau apie savanorystę rasite Studentų sąjungos svetainėje.