Южно-Казахстанская Медицинская академия Кафедра биологии и биохимии СРС На тему: Генетический аппарат вирусов.Нано-биотехнология.Фармацевтическая биотехнология Выполнила: Жанбосынова А Группа: В-ФО-04-18 Принял:Жолдасов К.Т Учебный год 2018-2019 План: I. Вирусы . Строение ДНК-вирусов и РНК-вирусов II. Примеры строения вирусов СПИД,гриппа,гепатита,полимиелита,онковирусов III. Геномы вирусов IV. Процессы нано-биотехнологии V. Основные этапы биотехнологических процессов VI. Клиническая( фармацевтическая ) биотехнология VII. Заключение VIII. Литература Вирусы Вирусы-мельчайшие возбудители инфекционных болезней. В переводе с латинского virus означает «яд,ядовитое начало».До конца 19 в. Термин использовался в медицине для обозначения любого инфекционного агента вызывающего заболевание. Современное значение это слово приобрело после 1892 г.,когда русский ботаник Д.И.Ивановский установил «фильтруемость» возбудителя мозаичной болезни табака (табачной мозаики).Он показал,что клеточный сок из зараженных этой болезнью растений ,пропущенный через специальные фильтры,задерживающие бактерии,сохраняет способность вызывать тоже заболевание у здоровых растений Пять лет спустя другой фильтрующийся агент возбудитель ящура крупного рогатого скотабыл обнаружен немецким бактериологом Ф.Леффлером. В 1898 голландский ботаник М.Бейеринк повторил в расширенном варианте эти опыты и подтвердил выводы Ивановского. Он назвал "фильтрующееся ядовитое начало", вызывающее табачную мозаику, "фильтрующимся вирусом". Этот термин использовался на протяжении многих лет и постепенно сократился до одно го слова - "вирус". В 1901 американский военный хирург У.Рид и его коллеги установили, что возбудитель желтой лихорадки также является фильтрующимся вирусом. Желтая лихорадка была первым заболеванием человека, опознанным как вирусное, однако потребовалось еще 26 лет, чтобы ее вирусное происхожд ение было окончательно доказано. Происхождение вирусов В настоящее время существует несколько гипотез, объясняющих происхождение вирусов. Считается, что крупные ДНК-содержащие вирусы происходят от более сложных внутриклеточных паразитов, утративших значительную часть своего генома. И действительно, некоторые крупные ДНК-содержащие вирусы (мимивирус, вирус оспы) кодируют функционально избыточные, на первый взгляд, ферменты, по-видимому, оставшиеся им в наследство от более сложных форм существования. ДНК-содержащие бактериофаги и некоторые ДНК-содержащие вирусы эукариот, возможно, происходят от мобильных элементов — участков ДНК, способных к самостоятельной репликации в клетке. Происхождение некоторых РНК-содержащих вирусов связывают с вироидами. Вироиды представляют собой высокоструктурированные кольцевые фрагменты РНК, реплицируемые клеточной РНК-полимеразой. Считается, что приобретение вироидами кодирующих участков и привело к появлению первых РНК-содержащих вирусов. Структура Вирусные частицы (вирио́ ны) представляют собой белковую капсулу — капсид, содержащую геном вируса, представленный одной или несколькими молекулами ДНКили РНК. Капсид построен из капсомеров — белковых комплексов, состоящих, в свою очередь, из протомеров. Нуклеиновая кислота в комплексе с белками обозначается термином нуклеокапсид. Некоторые вирусы имеют также внешнюю липидную оболочку. Размеры различных вирусов колеблются от 20 (пикорнавирусы) до 500 (мимивирусы) и более нанометров. Вирионы часто имеют правильную геометрическую форму (икосаэдр, цилиндр). Такая структура капсида предусматривает идентичность связей между составляющими её белками, и, следовательно, может быть построена из стандартных белков одного или нескольких видов, что позволяет вирусу экономить место в геноме. ДНК-содержащие вирусы К ДНК-содержащим вирусам относятся многие вирусы бактерий – бактериофаги (или просто фаги ). Некоторые мелкие фаги (например, фаг М13) при репродукции не разрушают клетку. Репродукция крупных фагов (например, фага Т–4) приводит к гибели клетки. Фаг Т–4 – это один из наиболее сложно организованных вирусов. Белковый капсид включает не менее 130 белков, образующих головку, воротничок, сократимый хвост, базальную пластинку и хвостовые нити. Такое строение капсида позволяет впрыскивать ДНК в бактериальную клетку через толстую оболочку, поэтому подобные вирусы образно называют «живыми шприцами». Т–фаги могут существовать в виде профага длительное время. К ДНК-содержащим вирусам относятся возбудители многих заболеваний человека и животных: вирусы оспы, герпеса, гепатита В, аденовирусы млекопитающих и человека (вызывают желудочно-кишечные заболевания,ОРВИ, конъюнктивиты), вирусы бородавок человека. К ДНКсодержащим вирусам относятся и некоторые вирусы растений (вирус золотистой мозаики фасоли, вирус мозаики цветной капусты). Некоторые вирусы используются в генной инженерии для переноса генов от одних организмов к другим, например, обезьяний вирус SV 40. К РНК-содержащим вирусам относятся многие вирусы растений, возбудители заболеваний человека и животных: вирус полиомиелита, вирусы гриппа А, В и С, вирусы паротита (свинки), кори, чумы плотоядных животных (чумки), бешенства, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). В отдельную группу выделяются арбовирусы, которые переносятся членистоногими (клещами, москитами), например, вирусы клещевого энцефалита, желтой лихорадки. Многие РНК-содержащие вирусы вызывают ОРВИ (например, коронавирусы), желудочнокишечные заболевания (реовирусы птиц, млекопитающих и человека). Некоторые РНКсодержащие вирусы используются в биотехнологии, например, вирусы полиэдроза насекомых. Вирионы РНК-содержащих вирусов содержат РНК. После проникновения в клетку вирусная РНК становится матрицей для синтеза ДНК и РНК. СПИД Строение вируса гриппа Строение вируса гепатита В Геном вирусов включает: – Структурные гены, которые кодируют белки. Занимают примерно 95 % вирусной хромосомы. Белки вирусов можно разделить на несколько групп: структурные, ферменты, регуляторы. – Регуляторные последовательности, которые не кодируют белки: промоторы, операторы и терминаторы. – Прочие некодирующие участки (сайты), в том числе: – участок attP , обеспечивающий интеграцию вирусной хромосомы в хромосому клетки–хозяина; – участки cos – липкие концевые участки линейных вирусных хромосом, обеспечивающие замыкание линейной хромосомы в кольцевую форму. Гены, кодирующие рРНК и тРНК, в геноме вирусов обычно отсутствуют. Однако в геноме крупного фага Т4 имеются гены, кодирующие несколько тРНК. Геном вирусов отличается высокой плотности упаковки информации. Например, у фага φХ174 в пределах одного гена может располагаться еще один ген. В частности, ген В находится в пределах гена А , а ген Е – в пределах гена D. У мелкого РНК-содержащего фагаf2 ген регуляторного белка, блокирующего лизис (созревание вирионов и разрушение клетки), перекрывается с двумя другими генами, удаленными друг от друга. Нано-биотехнологии Термин «нанотехнология» впервые ввел японский ученый Норио Танигути в конце 60-х годов XX в. Под нанотехнологиями он предложил понимать процесс создания новых веществ или материалов путем манипуляции атомов или частиц менее одной миллиардной доли метра (10 9 метра). Нанобиотехнология - это область науки на стыке биологии и нанотехнологии. Обычно этот термин используют при применении нанотехнологических устройств и наноматериалов в биотехнологии и при использовании биологических молекул для нанотехнологических целей. Размеры нанобиологических макромолекул (ДНК, РНК), ферментов, антител находятся в пределах диапазона наношкалы. Наночастицы, которые представляют собой комплекс биогенных и не биогенных нанокомпонентов, являются по своей природе универсальными. Результаты разработок в области нанобиотехнологий нашли практическое применение в медицине, пищевой промышленности и т.д. Основные этапы биотехнологических процессов Существует 5 стадий биотехнологического производства. Две начальные стадии включают подготовку сырья и биологически действующего начала. В процессах инженерной энзимологии они обычно состоят из приготовления раствора субстрата с заданными свойствами (рН, температура, концентрация) и подготовки партии ферментного препарата данного типа, ферментного или иммобилизованного. При осуществлении микробиологического синтеза необходимы стадии приготовления питательной среды и поддержания чистой культуры, которая могла бы постоянно или по мере необходимости использоваться в процессе. Поддержание чистой культуры штамма-продуцента – главная задача любого микробиологического производства, поскольку высокоактивный, не претерпевший нежелательных изменений штамм может служить гарантией получения целевого продукта с заданными свойствами. Третья стадия – стадия ферментации, на которой происходит образование целевого продукта. На этой стадии идет микробиологическое превращение компонентов питательной среды сначала в биомассу, затем, если это необходимо, в целевой метаболит. На четвертом этапе из культуральной жидкости выделяют и очищают целевые продукты. Для промышленных микробиологических процессов характерно, как правило, образование очень разбавленных растворов и суспензий, содержащих, помимо целевого, большое количество других веществ. При этом приходится разделять смеси веществ очень близкой природы, находящихся в растворе в сравнимых концентрациях, весьма лабильных, легко подвергающихся термической деструкции. Заключительная стадия биотехнологического производства – приготовление товарных форм продуктов. Общим свойством большинства продуктов микробиологического синтеза является их недостаточная стойкость к хранению, поскольку они склонны к разложению и в таком виде представляют прекрасную среду для развития посторонней микрофлоры. Это заставляет технологов принимать специальные меры для повышения сохранности препаратов промышленной биотехнологии. Кроме того, препараты для медицинских целей требуют специальных решений на стадии расфасовки, так должны быть стерильными. Клиническая(фармацевтическая) биотехнология Нужно сказать, что одной из отраслей, которая гармонично влилась в отмеченный выше поток технологической революции, является фармацевтика. К препаратам, в производстве которых применяется биотехнология, относятся, в частности: • природные / полусинтетические антибиотики, способные подавлять рост живых клеток, а именно: ингибиторы биосинтеза клеточной клетки (пенициллины, цефалоспорины, цефамицины и т.п.), ингибиторы синтеза РНК на уровне РНКполимеразы и метаболизма фолиевой кислоты (рифампицины), ингибиторы синтеза РНК на уровне ДНК-матрицы (актиномицины), ингибиторы синтеза ДНК на уровне ДНКматрицы (антрациклины, нитрофураны, митомицин С, налидиксовая кислота), нарушители молекулярной организации и функций клеточных мембран (полиены, полимиксины), подавители синтеза белка на уровне рибосом (фузидин, макролиды, левомицетин, тетрациклины); • моно- и комплексные лекарства на основе аминокислот, в том числе: глицин (оказывает ноотропный и седативный эффекты), глутамин (участвует в формировании высших психических функций), метионин (выполняет в биохимических реакциях роль донора метильной группы), раверон (нормализует обмен веществ в предстательной железе), румалон (коррелирует метаболизм костно-хрящевой ткани), тимоген (обладает иммуностимулирующими свойствами), церебролизин (регулирует регенерационные процессы головного мозга), цистеин (борется с помутнением глазного хрусталика), эмбриобласт (усиливает процессы метаболизма) и др. • водорастворимые (B1, B2, B3, B5, B6, B12, C) и жирорастворимые (A, D, E, K) витамины, имеющие высокую биологическую ценность и служащие активным биокатализатором метаболических процессов в организме; вакцины (в частности, получаемые за счёт технологии рекомбинантных ДНК), усиливающие защитные функции иммунной системы к деструктивным микроорганизмам и патогенным вирусам • тероидные гормоны (характеризуются противовоспалительными, противораковыми, анаболическими, контрацептивными свойствами), соматостатин (один из гормонов гипоталамуса), инсулин (гормон пептидной природы), соматотропин (разновидность гормона передней доли гипофиза) и иные гормоны; • оптимизирующие микробиологический статус пробиотики, включающие в себя бифидо- и молочнокислые бактерии, лактобациллы, некоторые штаммы энтерококков; • ферменты (энзимы), участвующие в биохимических реакциях внутри и вне живых организмов, которые, в зависимости от типа катализируемых реакций, подразделяются на следующие базовые классы: оксидоредуктазы (катализаторы окислительно-восстановительных реакций), трансферазы (катализаторы переноса химических групп с одной молекулы на другую), гидролазы (катализаторы гидролиза химических связей), лиазы (катализаторы реакций соединения или расщепления молекул), изомеразы (катализаторы разного рода изменений в пределах одной молекулы), лигазы (катализаторы образования связей в реакции конденсации двух различных соединений с помощью энергии АТФ — аденозинтрифосфата); • рекомбинантный и лейкоцитарный интерферон для лечения вирусных гепатитов и т. д Заключение Все вирусы отличаются следующими особенностями : 1) они имеют очень малые размеры тела; 2) не имеют клеточного строения; 3) отличаются относительно простым химическим составом (мельчайшие вирусы состоят только из белка и нуклеиновой кислоты) ; 4) все вирусы проходят особый цикл развития в организме хозяина; 5) не способны репродуцироваться на искусственных питательных средах; 6) в определенных условиях некоторые вирусы способны кристаллизоваться. Размеры и форма вирусных частиц очень разнообразны. Следует, однако, подчеркнуть их сложное строение и организацию. 1. Отличие вирусов от живых организмов: - не имеют клеточного строения - нет обмена веществ - нет роста - не размножаются половым способом 2. Отличие вирусов от неживой материи: - способность воспроизводить себе подобные формы - наследственность и изменчивость. Литература 1. 2. 3. 4. 5. https://biomolecula.ru/articles/meditsinskaia-biotekhnologiia-v-kontekstechelovecheskogo-razvitiia http://fb.ru/article/407600/meditsinskaya-biotehnologiya-opisanie-tseli-i-zadachiprimeryi Презентация на тему "Особенности генетического аппарата вирусов. ДНК и РНК содержащие вирусы" - скачать презентации по Медицине http://biofile.ru/bio/5266.html https://ilive.com.ua/health/stroenie-virusa-gepatita-v_85545i15947.html
