Abonați-vă la promoții și bonusuri. Obiecte biologice utilizate în producția biotehnologică și metode de îmbunătățire a acestora Crearea de noi obiecte biologice folosind metode de inginerie genetică
Impactul antropic asupra biosferei este parte integrantă a dezvoltării civilizației. Aratul terenurilor, defrișarea și „călcarea” stepelor însoțesc constant istoria omenirii. Este oportun să reamintim distrugerea anumitor specii de animale și plante și relocarea unor specii din habitatele lor native.
Datorită relevanței deosebite a problemei influenței industriei asupra biosferei, să luăm în considerare cum arată producția biotehnologică în acest sens. În primul rând, este intensivă în cunoștințe și, în comparație cu producția chimico-tehnologică, mai eficientă, deoarece celula producătorului (obiectul biologic) reprezintă un „complex echilibrat de biocatalizatori” care funcționează mai productiv decât sistemele de secvenție. reactii chimice cu catalizatori anorganici.
Consumul de energie și apă al industriei biotehnologiei este o fracțiune dintr-un procent din cel consumat de industria chimică modernă. Eliberarea în atmosferă a deșeurilor gazoase de la întreprinderile din industria biotehnologică nu depășește o zecime de procent din emisiile din industrie în ansamblu. Producția biotehnologică este cea mai acceptabilă în conditii moderne, cu toate acestea, are, de asemenea, specific, probleme de mediuși, în consecință, se îmbunătățește în următoarele direcții:
Crearea și utilizarea unor obiecte producătoare biologice mai active (ca urmare vor fi mai puține deșeuri pe unitatea de producție!);
Înlocuirea mediilor și a reactivilor cu altele mai puțin rare;
Imobilizarea obiectelor biologice (atât celulele, cât și enzimele), utilizarea repetată a acestora pentru reducerea deșeurilor;
Introducerea tehnologiei membranelor în etapa de izolare și purificare a produsului țintă (reducerea cantității de solvenți organici utilizați pentru a evita condițiile agresive în unele etape ale procesului de producție);
Respectarea regulilor GMP.
Să luăm în considerare pe scurt problemele legate de eliminarea (eliminarea) sau purificarea deșeurilor de producție dintr-o întreprindere biotehnologică tradițională.
Deșeuri solide.În primul rând, acestea includ miceliul (biomasa) producătorului după separarea acestuia din lichidul de cultură și produsul țintă. Vă puteți face o idee vizuală a cantității de miceliu cu care trebuie să vă ocupați pe baza faptului că volumul de scurgere al unui fermentator industrial este de 50-100 m3 de lichid gros, vâscos (datorită prezenței miceliului). Având în vedere că întreprinderea dispune de un număr de fermentatoare, iar ciclul de fermentație durează aproximativ o săptămână, putem concluziona că acest tip de deșeuri solide într-o întreprindere (mare) se ridică la sute de tone pe an. Este necesar să se țină cont de faptul că miceliul conține și cantități reziduale ale produsului țintă, iar acestea sunt, de regulă, substanțe biologic foarte active.
În prezent, deșeurile solide sunt eliminate prin prelucrarea miceliului. Se amestecă cu pământ și se pune în gropi cu suport de beton. Fiecare astfel de groapă este lăsată închisă
de câțiva ani. În acest timp, microorganismele din sol supun substanțele organice ale miceliului la descompunerea enzimatică, folosindu-le pentru a construi „lor” biomasă. De fapt, se formează compost, partea organică a miceliului se descompune. O bază de beton în aceste tipuri de „gropi de compost” este necesară pentru a preveni intrarea solubilului încă necompus. materie organică miceliu în ape subterane și în rezervoarele de apă pluvială. De obicei, sunt alocate zone speciale pentru gropile de compost pe teritoriul întreprinderii. Vă rugăm să rețineți că este interzisă îndepărtarea miceliului uscat (masa sa este redusă de 10-100 de ori față de originalul) în depozitele de gunoi din întregul oraș.
Încercările de utilizare a miceliului în diverse scopuri nu au avut încă succes, dar tehnologia cu deșeuri reduse a fost deja creată în condiții de laborator. Fracția lipidică totală a fost extrasă din miceliul unui actinomicet care produce tetraciclină și utilizată ca antispumă în următorul ciclu de producție pentru producerea de tetraciclină produsă de un producător aparținând aceleiași tulpini. În unele cazuri (când pășunile sunt limitate), biomasa sterilizată și măcinată a anumitor microorganisme este utilizată ca aditiv în hrana animalelor de fermă. Miceliul ciupercilor și actinomicetelor (deșeuri din producția de antibiotice) îmbunătățește calitatea unor materiale de constructie(plăci de lut expandat, cărămizi etc.), crescând rezistența acestora. Dar din motive economice, nu este practic să se producă aceste materiale.
Deșeuri lichide. ÎNÎn cazul producției biotehnologice, deșeurile lichide sunt apa uzată și lichidul rezidual, în principal lichidul de cultură după ce miceliul este separat de acesta și produsul țintă este extras. Volumul total anual de lichid de cultură care trebuie purificat este de zeci de mii de metri cubi pentru o întreprindere. Gradul de purificare, controlat prin diferite metode, trebuie să fie astfel încât lichidul purificat să poată fi descărcat în rezervoare deschise.
Există diferite scheme de curățare. În aproape toate, microorganismele joacă un rol cheie (tratament biologic). Să prezentăm una dintre astfel de scheme. Prima componentă a sistemului de purificare este un bazin de beton armat în care intră lichidul de cultură a deșeurilor. În fundul bazinului sunt țevi prin care sedimentele sunt aspirate. În această etapă, aproximativ 40% dintre contaminanți sunt îndepărtați din fluidul de cultură.
Următoarea secțiune a sistemului de curățare este formată din unul sau mai multe, amplasate unul după altul, rezervoare de aerare - rezervoare cu țevi care trec de-a lungul fundului, din care aerul iese sub formă de bule, trecând prin toată grosimea lichidului, ca un rezultat este saturat cu oxigen. Aerul promovează procese oxidative intense. Caracteristica cheie a rezervorului de aerare este prezența în el a așa-numitului „nămol activat” (o biocenoză artificială - o comunitate de microorganisme care oxidează substanțele organice dizolvate în lichid la CO 2 și H 2 O), care se formează treptat. în timpul funcționării întreprinderii.
Compoziția de specii a biocenozei cu nămol activ la diferite întreprinderi poate varia ușor, deoarece aceasta din urmă depinde de substraturile oxidabile. De regulă, este dominat de reprezentanți ai genului Pseudomonas (70%). Urmează microorganismele grupate în genul Bacterium (20%). Restul de 10% sunt reprezentanți ai genurilor Bacillus, Sarcina și ai altor microorganisme. Atunci când se caracterizează nămolul activ ca biocenoză sau ca comunitate interspecifică supraorganismă în legătură cu purificarea lichidului rezidual din producția biotehnologică, trebuie reținute trei circumstanțe importante.
În primul rând, tulpinile din genul Pseudomonas joacă un rol fundamental aici. Cu toate acestea, acest gen nu trebuie redus doar la specia Pseudomonas acruginosa, un cunoscut agent cauzator al infecțiilor periculoase ale rănilor. ÎN conditii naturale Genul Pseudomonas este reprezentat de un număr mare de specii care nu sunt periculoase pentru oameni. Sunt tulpini nepatogene care sunt incluse în nămolul activat. Aceste microorganisme sunt caracterizate printr-o gamă largă de enzime oxidative. Preparatele constând din celule Pseudomonas sunt folosite pentru a curăța poluarea cauzată de scurgerile de ulei. În sens figurat, substraturile exotice, cum ar fi hidrocarburile inelare, sunt, de asemenea, supuse oxidării. În plus, învelișul speciilor saprofite de Pseudomonas inclus în nămolul activat are propriile caracteristici la nivelul canalelor porinelor, facilitând accesul substraturilor la enzimele oxidative.
În al doilea rând, transformarea unor substraturi în CO 2 și H 2 O se realizează datorită acțiunii secvențiale a enzimelor diferitelor microorganisme asupra acestora. Cu alte cuvinte, un sistem enzimatic transformă un anumit compus în intermediari, iar celălalt catalizează degradarea ulterioară a acestor intermediari. Acest lucru subliniază faptul că nămolul activat funcționează ca un complex de microorganisme.
În al treilea rând, trebuie avut în vedere faptul că apele uzate din unele industrii (în special, întreprinderile din industria antibioticelor) pot conține cantități reziduale de substanțe antimicrobiene. Aceasta înseamnă că microorganismele din rezervoarele de aerare sunt în permanență în contact cu ele, de exemplu. se creează condiţii pentru selectarea formelor rezistente. Dar este posibil ca concentrația de substanțe antimicrobiene din deșeurile lichide tratate să fie neobișnuit de mare și să provoace moartea celulelor cu nămol activ.
Acest lucru necesită monitorizarea stării nămolului activ. După o secțiune cu un rezervor de aerare sau mai multe rezervoare de aerare amplasate succesiv și un rezervor de decantare secundar, „unitatea de tratare terțiară” este fundamental importantă pentru sistemul de deșeuri lichide. În acesta, lichidul de cultură, în care rămâne aproximativ 10% din conținutul inițial de substanțe organice (de regulă, acestea sunt substanțe greu de oxidat), este trecut prin biofiltre - filme cu celule imobilizate ale microorganismelor cu cea mai mare activitate oxidativă. Adesea, aceste celule aparțin unor tulpini modificate genetic care conțin plasmide care poartă gene pentru enzime oxidative (enzime de distrugere). Astfel de „tulpini destructoare” obținute intenționat sunt capabile să oxideze substanțele greu de oxidat și să distrugă restul de 10% din contaminanții din lichidul care este purificat.
Imobilizarea celulelor unor astfel de tulpini în biofilme este rațională datorită faptului că atunci când aceste celule se reproduc liber, activitatea oxidativă crescută artificial poate fi pierdută din cauza mutațiilor inverse sau a pierderii plasmidelor. În acest caz, ingineria genetică și enzimologia ingineriei sunt „combinate” în „unitatea de tratament terțiar”. Un lichid care a fost supus unei „unități de tratare terțiară” și care îndeplinește criteriile oficiale de apă potabilă (una dintre metodele acceptate de control al toxicității în acest caz este de a suprima viabilitatea microscopică).
crustacee Daphnia magna), este clorurat și apoi intră în corpurile de apă deschise.
În ceea ce privește funcționarea sistemelor de epurare biologică a apelor uzate în diferite moduri, trebuie menționat că la sarcini maxime („șoc”) pot apărea diverse dificultăți. În astfel de perioade de lucru, în rezervoarele de aerare sunt introduse tulpini destructoare foarte active („începători bacterieni”), ceea ce poate crește semnificativ debitul sistemului de tratare a deșeurilor lichide. În acest scop, pentru întreprinderile biotehnologice de diferite profiluri sunt recomandate preparate speciale: „Phenobac” - pentru utilizarea hidrocarburilor, „Thermobac” - pentru oxidarea polizaharidelor, „Polibac” - pentru eliberarea detergenților sintetici etc. Doza aproximativă de „starter bacterian” din celulele vii este de aproximativ 100 mg per 1 m 3 de lichid rezidual.
În concluzie, remarcăm posibila varietate de scheme de eliminare biologică a deșeurilor lichide. Astfel, pe lângă tratamentul aerob, schema poate include: o etapă de tratament anaerob, etape care utilizează adsorbanți (cărbune activ, zeoliți etc.), etape folosind metode electrochimice(de exemplu, electrocoagulare).
Deșeuri gazoase. Emisiile de gaze sunt purificate din compușii organici la temperaturi de la 300 la 1.000 °C în coloane cu catalizatori anorganici. În acest caz, „materia organică” volatilă se transformă în CO2. În unele cazuri, filtrele biologice sunt folosite pe baza de microorganisme care oxidează substanțele organice la CO2.
Un super producător este un obiect de uz industrial. Cum îl puteți obține și ce proprietăți ar trebui să aibă în contrast cu tulpina naturală?
Îmbunătățirea obiectelor biologice ca surse de medicamente include mai multe domenii. Determinați aceste direcții în conformitate cu obiectivele țintă.
Un obiect biologic modern folosit în industria biotehnologică este un organism super-producător biologic care diferă de tulpina naturală originală în mai multe privințe.
1) inofensivă pentru consumatori și personalul de service.
2) omogenitatea genetică și stabilitatea în raport cu substraturile și condițiile de cultivare.
3) randament ridicat al produsului țintă
4) capacitatea de a crește pe medii nutritive relativ ieftine
5) proprietăți reologice favorabile ale biomasei, asigurând o izolare relativ simplă a produsului
6) rezistență la fagi
7) indicatori favorabili de mediu ai procesului (formare scăzută de spori, miros etc.)
8) Absența substanțelor toxice în produsul țintă și în apele uzate industriale.
Îmbunătățirea obiectelor biologice folosind metode de mutație și selecție
La nivel biochimic, o mutație este o modificare a structurii primare a ADN-ului unui organism și, ca urmare, o schimbare a fenotipului unui obiect biologic. O modificare a unui obiect biologic care este favorabilă utilizării lui în producție (mutație) trebuie moștenită.
Multă vreme, conceptul de mutație a fost atribuit doar cromozomilor la procariote și cromozomilor (nucleul) la eucariote. În prezent, pe lângă mutațiile cromozomiale, a apărut și conceptul de mutații citoplasmatice (plasmidă - la procariote, mitocondrială și plasmidă - la eucariote).
Mutațiile spontane sunt de obicei destul de rare. Îmbunătățirea obiectelor biologice prin mutații și selecția ulterioară s-a dovedit a fi mult mai eficientă.
Mutageneza este efectuată atunci când un obiect biologic este tratat cu mutageni fizici sau chimici. În primul caz este ultraviolete, gamma, raze X; în al doilea - nitrometiluree, nitrozoguanidină, coloranți de acridină, antibiotice care interacționează în mod specific cu ADN-ul (de obicei nu sunt utilizate în terapie).
Mecanismul de acțiune al mutagenilor fizici și chimici este asociat cu efectul lor direct asupra ADN-ului (în primul rând asupra bazelor azotate ale ADN-ului, care se exprimă prin reticulare, dimerizare, alchilare a acestora din urmă, intercalare între ele). Daunele nu trebuie să fie fatale. Următoarea sarcină este selecția (înmulțirea) mutațiilor necesare biotehnologului. Această parte a lucrării în ansamblu necesită foarte multă muncă.
În primul rând, biotehnologul este interesat de culturile mutante care au o capacitate crescută de a forma produsul țintă. Producătorul substanței țintă, cel mai promițător din punct de vedere practic, poate fi tratat în mod repetat cu diferiți mutageni. Noile tulpini mutante obținute în laboratoarele științifice din întreaga lume servesc drept subiect de schimb pentru colaborare creativă, vânzări licențiate etc.
Un exemplu de eficacitate a mutagenezei cu selecția ulterioară bazată pe creșterea formării produsului țintă este istoria creării superproducătorilor moderni de penicilină. Lucrările cu obiecte biologice inițiale - tulpini ale ciupercii Penicillium chrysogenum izolate din surse naturale - au fost efectuate încă din anii 1940. de câteva decenii în multe laboratoare. Inițial, selecția a fost efectuată ca urmare a mutațiilor spontane. Apoi au trecut la inducerea de mutații cu mutageni fizici și chimici. În prezent, activitatea tulpinilor este acum de 100 de mii de ori mai mare decât cea a tulpinii originale descoperite de A. Fleming, de la care a început istoria descoperirii penicilinei.
Tulpinile de producție sunt extrem de instabile datorită faptului că numeroase modificări artificiale în genomul celulelor tulpinii în sine nu au un efect pozitiv asupra viabilității acestor celule. Prin urmare, tulpinile mutante necesită monitorizare constantă în timpul depozitării.
Îmbunătățirea obiectelor biologice nu se limitează la creșterea productivității acestora. Din punct de vedere economic, este foarte important să se obțină mutanți capabili să utilizeze medii nutritive mai ieftine și mai puțin rare. Mare valoareÎn ceea ce privește garantarea fiabilității producției, se dobândește producția de obiecte biologice rezistente la fagi.
Astfel, un obiect biologic modern utilizat în producția biotehnologică este un super-producător, care diferă de tulpina naturală originală nu într-un singur indicator, ci, de regulă, în mai mulți indicatori.
În caz de utilizare plante superioareși animalele ca obiecte biologice pentru producerea medicamentelor, posibilitățile de utilizare a mutagenezei și selecției pentru îmbunătățirea lor sunt limitate.
Îmbunătățirea obiectelor biologice folosind metode de inginerie celulară
Ingineria celulară este schimbul „forțat” de secțiuni de cromozomi în procariote sau secțiuni și chiar cromozomi întregi la eucariote. Ca urmare, sunt create obiecte biologice nenaturale, dintre care pot fi selectați producători de noi substanțe sau organisme cu proprietăți practic valoroase.
Cu ajutorul ingineriei celulare, este posibil să se obțină culturi hibride interspecifice și intergenerice de microorganisme, precum și celule hibride între organisme multicelulare îndepărtate evolutiv. Culturile de astfel de celule au proprietăți noi. Un exemplu este producerea de antibiotice „hibride”.
Se știe că printre actinomicete se numără și cele aparținând diferite tipuri producători de antibiotice cu structură glicozidică cu agliconi și zaharuri variate. Astfel, antibioticul eritromicina are un aglicon macrociclic cu 14 membri și două zaharuri (desozamină și cladinoză) atașați printr-o legătură glicozidică, iar în antibioticele antracicline agliconul este format din patru inele de carbon condensat cu șase membri conectate la un amino zahăr.
Folosind ingineria celulară, s-au obținut producători de astfel de antibiotice în care agliconul macrolid al eritromicinei era asociat cu partea carbohidrată corespunzătoare antraciclinelor și invers, agliconul antraciclină cu zaharuri caracteristice eritromicinei.
Crearea de obiecte biologice folosind metode de inginerie genetică
Ingineria genetică este o metodă de producere a ADN-ului recombinant care combină secvențe de origini diferite.
Genele care codifică proteinele umane sunt introduse în genomul organismelor unicelulare (E. coli, Corynebacterium, Saccharomyces cerevisiae etc.). Ca rezultat, celulele microbiene sintetizează compuși specifici omului - hormoni proteici, factori proteici ai imunității nespecifice ( insulină, somatotropină, interferoni, factori de coagulare a sângelui, lactoferină etc.)
Principalele etape ale ingineriei genetice
1) Obținerea ADN (sinteză chimică din ARNm, procesarea enzimelor de restricție ADN)
2) Linearizarea vectorului pentru donarea cu aceeași enzimă de restricție
3) Amestecarea ADN-ului și a vectorului tăiat
4) Transformarea vectorilor celulei gazdă cu molecule reticulate
5) Reproducerea celulelor gazdă, amplificarea ADN-ului recombinant în celulele transformate
6) Obținerea unui produs proteic
Astfel, ingineria genetică face posibilă crearea de substanțe umane active biologic în afara corpului.
Schema cursului
1. Conceptul de obiect biologic.
2. Clasificarea obiectelor biologice ca producători de medicamente și medicamente de diagnostic și funcțiile acestora.
3. Macromolecule de origine naturală – biocatalizatori industriali.
4. Îmbunătățirea obiectelor biologice prin mutageneză și metode de selecție.
5. Mutații
a) concept
b) mutageni
c) clasificare
6. Seria de variații.
7. Metode de selecție.
8. Mutasinteză.
9. Îmbunătățirea obiectelor biologice folosind metode de inginerie celulară.
a) etapele de lucru
b) perspective
Cel mai important element al producției biotehnologice, care îi determină specificul, este obiectul biologic .
Un obiect biologic poate fi un organism integral, viabil, multicelular sau unicelular. Ele pot fi celule izolate ale unui organism multicelular, precum și viruși și complexe multienzimatice izolate din celule care sunt incluse într-un anumit proces metabolic. În cele din urmă, obiectul biologic poate fi o enzimă individuală izolată.
Funcția unui obiect biologic este biosinteza completă a produsului țintă, care include de obicei un număr de etape, adică reacții enzimatice succesive sau, în ca ultimă soluție, cataliza unei singure reacții enzimatice, care este cheia pentru obținerea produsului țintă.
Un obiect biologic care realizează biosinteza completă a produsului țintă este de obicei numit producător. Imobilizat un obiect biologic care este o enzimă individuală sau care îndeplinește funcția unei reacții enzimatice folosită de un biotehnolog se numește biocatalizator industrial.
Astfel, atât macromoleculele, cât și micro- și macroorganismele, adică de la viruși la oameni, pot fi clasificate ca obiecte biologice. Toate clasele cunoscute de enzime sunt folosite ca macromolecule în producția industrială, dar cel mai adesea hidrolaze și transferaze.
Cele mai utilizate ca obiecte biologice sunt microorganisme. Ca obiecte biologice, celulele microbiene ale procariotelor și eucariotelor din producția biotehnologică modernă sunt producători de metaboliți primari utilizați ca medicamente: aminoacizi, baze azotate, structuri lipidice, coenzime, mono și dizaharide, enzime în scopuri medicale utilizate în terapia de substituție etc. .
Microorganismele formează, de asemenea, un număr mare de metaboliți secundari, mulți dintre care și-au găsit și aplicație clinică. De exemplu, hormoni, antibiotice, vitamine și alți corectori promițători ai homeostaziei celulelor de mamifere.
Deci, ce înțelegem prin termenul „îmbunătățirea unui obiect biologic”? - În primul rând, aceasta este o creștere a productivității unui obiect biologic. În continuare, ce schimbări sunt necesare la îmbunătățirea unui obiect biologic? - numai ereditar. Acestea sunt modificări localizate în ADN, transmise în timpul replicării ADN-ului și, în consecință, în timpul reproducerii unui obiect biologic ( modificări ereditare). Acesta este singurul lucru care îi interesează pe biotehnologi. Adică, modificările ereditare ale fenotipului sunt modificări care se realizează atunci când ADN-ul se modifică.
Pe baza severității aproape oricărei trăsături dintr-o populație microbiană, se formează o serie de variații. Majoritatea celulelor au o expresie medie a trăsăturii.
Deci, ce proprietăți specifice folosim pentru a îmbunătăți un obiect biologic?
1. Productivitate
2. Eficiența costurilor (microorganismul folosește un mediu mai ieftin și mai nutritiv).
3. Deficiență (microorganismul folosește un mediu nutritiv mai accesibil).
4. Vâscozitate (în cazul mediului de cultură lichid).
Deoarece mediul de cultură (lichid) trece de la atelierul de fermentație la magazinul de izolare și purificare, angajații de acolo se plâng adesea de vâscozitatea ridicată a lichidului de cultură, ca urmare a căreia miceliul nu poate fi nici centrifugat, nici filtrat. Aceasta înseamnă că sarcina crescătorilor este de a îmbunătăți proprietățile lichidului de cultură.
5. Igiena industriala.
De exemplu, când se dezvoltă antibioticul cefalosporină, este foarte greu să fii în cameră (miros de varză putredă). Aceasta înseamnă că, în mod ideal, tulpina ar trebui să elibereze cât mai puține substanțe volatile posibil.
6. Rezistenta la boli.
Știți că dacă aveți un obiect biologic - o plantă, atunci aceasta poate fi afectată de bacterii, ciuperci etc. Și dacă obiectul tău biologic este o ciupercă microbiană sau actinomicet, atunci poate fi afectat de fagi (adică viruși microbieni).
Dacă luăm în considerare scopurile ingineriei celulare, putem spune că în mod ideal, cu ajutorul ei, putem obține hibrizi interspecifici și intergeneri de microorganisme, și putem obține și hibrizi celulari între organisme pluricelulare care sunt îndepărtate din punct de vedere evolutiv. O nouă direcție în biotehnologie este combinarea ingineriei celulare cu enzimologia inginerească direct în producție.
Prelegerea nr. 3
Îmbunătățirea producătorilor (bioobiecte) folosind metode de inginerie genetică.
Schema cursului
1. Conceptul de inginerie genetică.
2. Schema etapelor muncii unui inginer genetician.
3. Factori care determină alegerea microorganismului-producător.
4. Conceptul și funcțiile unui vector plasmidic.
5. Funcţiile enzimelor de restricţie şi ale ligazelor.
6. Gene marker.
7. Fenomenul de splicing
Cele mai mari succese practice ale ingineriei genetice în legătură cu biotehnologia medicamentelor au fost acum obținute în domeniul creării de tulpini de microorganisme care produc proteine specifice speciei pentru oameni. Astfel de proteine sunt străine unei celule microbiene, dar în corpul uman unele dintre ele joacă rolul de bioregulatori (hormoni proteici), altele - factori ai imunității înnăscute (interferoni) etc.
Tehnologia ADN-ului recombinant (numită și clonarea moleculară sau inginerie genetică) este un set de proceduri experimentale care permite transferul de material genetic de la un organism la altul. Nu există un singur set universal de tehnici aici, dar cel mai adesea experimentele sunt efectuate conform unei scheme strict definite. Ingineria genetică este combinația de fragmente de ADN (de origine naturală, sintetică sau ambele) într-o eprubetă, adică in vitroși introducerea ulterioară de noi structuri (recombinante) într-o celulă vie cu condiția ca fragmentul de ADN introdus, caracterizat cu precizie, să fie replicat după includerea în cromozom sau să fie exprimat autonom.
Schema etapelor de lucru ale unui inginer genetician.
1. Conexiunea fragmentelor de ADN, i.e. secvențe de nucleotide in vitro (pot exista și secvențe sintetice sau un amestec de secvențe naturale și sintetice).
2. În continuare, o secvență de nucleotide care codifică așa-numita secvență lider de aminoacizi (în mare parte hidrofobă) este atașată la gena care codifică proteina țintă. Produsul țintă sintetizat în celulă cu o astfel de secvență lider de aminoacizi trece cu ajutorul lor prin straturile lipidice ale membranei citoplasmatice din celulă spre exterior.
3. Apoi, gena este introdusă în celulă, dar „nu direct în celulă, desigur”, deoarece, înțelegi, celula este înconjurată de o membrană și pentru a introduce gene în ea, trebuie să folosești așa-numitele „dispozitive de transport” bazate pe plasmide.
Atunci când alegeți un microorganism, sunt luate în considerare o serie de circumstanțe.
1. Deoarece microorganismul va fi cultivat în condiții de producție în cantități mari și mulți angajați ai întreprinderii (biologi, chimiști etc.) vor intra în contact cu acesta, este deci de dorit ca acesta să nu fie patogen. De asemenea, este necesar ca produsul țintă modificat genetic să nu conțină nici măcar urme de toxine microbiene.
2. Ca structură străină celulei, vectorul care a intrat în celulă nu ar trebui să fie scindat de nucleazele celulare. Material genetic trebuie păstrat.
3. La viitorul producător al produsului țintă, este necesară slăbirea acelor sisteme de reparare la nivel de ADN care pot distruge vectorul. Adică, ribozomii unui potențial producător trebuie să perceapă ARN-ul mesager corespunzător materialului străin.
4. Proteina rezultată, străină celulei (pentru un biotehnolog, produsul țintă) nu trebuie descompusă de proteazele sale, adică. nu trebuie expus la sisteme care hidrolizează proteine străine.
5. În cele din urmă, este de dorit ca pentru un potențial producător al unei proteine străine, aceasta din urmă să fie îndepărtată din celulă în mediu. Acest lucru facilitează izolarea și purificarea sa ulterioară.
Astfel, trebuie să aveți o genă, o celulă adecvată și un dispozitiv de transport, care se numește vector. Vectorul este construit pe baza plasmidelor. Plasmida este alcătuită din ADN cu două catene (o moleculă circulară închisă), în principiu la fel cu cea a cromozomului bacterian. Diferența este că plasmida este de 100 de ori mai mică decât cromozomul. De exemplu, dacă un cromozom bacterian conține aproximativ 3000 de gene (de la 1 mie la 6-7 mii), atunci o plasmidă conține aproximativ 30 de gene.
Deci, iată-ne. Ce se folosește pentru asta? Pentru a introduce gena în vector se folosesc enzime de restricție (din cuvântul restrictionare - tăiere), care conform clasificării biochimice aparțin nucleazelor (endonucleazelor). Apoi, pentru a securiza ferm gena în vector (dispozitiv de transport), alte enzime intră în acțiune - acestea sunt ligaze (de la cuvântul „ligatură” - reticulare), care „reticulă” gena și vectorul. cu o legătură covalentă.
Îmbinare(din limba engleză splice - a îmbina sau lipi capetele a ceva) - procesul de tăiere a anumitor secvențe de nucleotide din moleculele de ARN și de conectare a secvențelor care rămân în molecula „matură” în timpul procesării ARN. Acest proces are loc cel mai adesea în timpul maturizării ARN-ului mesager (ARNm) la eucariote.
Prelegerea nr. 4
Genomica si proteomica
Schema cursului
1. Perioade de dezvoltare a geneticii.
2. Secvențierea genomului.
3. Scopul și clasificarea genomicii.
4. Microorganisme model.
5. Esențialitate genetică.
6. Probleme filozofice genomica.
7. „gene de întreținere a casei” și „gene ivi”.
8. Sistemul „IVET”.
9. Proteomica.
Ce înseamnă exact genomica? Cum este diferit de genetică? Genomica nu se mai concentrează pe genă, ci pe genomul complet al celulelor microbiene, vegetale și animale. Genomul este deja un salt calitativ înainte, demonstrând depășirea unei multitudini de dificultăți, atât tehnice, cât și teoretice. Deci, genomul procariotelor, după cum știți, este ancestral, adică. considerat genetic, este un singur cromozom, adică. ADN circular, închis. În ceea ce privește genomul eucariot (nu uitați, există un nucleu format, o membrană), acesta este, de regulă, mai complex, deoarece celulele eucariote au mai mulți cromozomi. Procariotele au un genom mult mai simplu decât eucariotele, numărul lor de gene este mult mai mic decât cel al eucariotelor. Și vom lua în considerare câteva exemple folosind celule procariote, al căror genom este mai simplu.
Acum, genomica, care privește o genă în ansamblu, este posibilă numai atunci când gena a fost secvențializată. Din (engleză) secvență - secvență. În acest caz, „secvența” este o secvență de perechi de nucleotide ADN. Scopul genomicii este de a stabili caracteristicile genetice complete ale întregii celule: stabilirea numărului de gene pe care le conține și a secvenței acestora, stabilirea numărului de nucleotide din fiecare genă și a secvenței acestora, stabilirea funcțiilor fiecărei gene în raport cu metabolismul. a corpului.
În ciuda faptului că genomica ca știință a apărut relativ recent, anumite domenii pot fi identificate aproximativ. Ei bine, genomica în sine este structural evaluarea genomului în ansamblu: determinați secvența perechilor de nucleotide prin secvențiere, adică mai întâi structura o genă separată și apoi structuraîntregul genom.
Cu toate acestea, pe o serie de probleme individuale, efectuați cercetări în direcția așa-numitului genomica comparativă. Aceasta înseamnă că secvențați genomurile și genele din diferite organisme și le comparați între ele și rezolvați anumite probleme teoretice și practice.
Un alt domeniu foarte important, care ulterior s-a dovedit a fi foarte intensiv în muncă, este genomica functionala sau metabolica. Identificarea genelor se realizează folosind special programe de calculator, care descriu genomul așa-numitului model microorganisme.
Acum următorul este foarte punct important - Fiecare genă are o parte inițială, o parte determinantă și un cadru de citire, de exemplu. genă structurală, care este individuală pentru fiecare genă. Dar părțile inițiale și determinante sunt, de regulă, standard (cu rare excepții).
Deci, cea mai importantă problemă este cum să treceți de la un cifr la o funcție.
Este ușor să trimiți munca ta bună la baza de cunoștințe. Utilizați formularul de mai jos
Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.
Nu există încă o versiune HTML a lucrării.
Puteți descărca arhiva lucrării făcând clic pe link-ul de mai jos.
Documente similare
Istoria, scopurile și fundamentele ingineriei genetice; aspecte bioetice. Grupuri de boli genetice, diagnosticul și tratamentul lor. Aplicarea ingineriei genetice în practica medicală: vaccinuri genetice, terapie genică, producție de medicamente.
rezumat, adăugat 26.10.2011
Apariția biotehnologiei. Principalele direcții ale biotehnologiei. Bioenergia ca ramură a biotehnologiei. Realizări practice ale biotehnologiei. Istoria ingineriei genetice. Obiectivele, metodele și enzimele ingineriei genetice. Realizări ale ingineriei genetice.
rezumat, adăugat 23.07.2008
prezentare, adaugat 02.05.2014
Enzime de inginerie genetică. Tipuri de nucleaze și acțiunile acestora. Metode de obţinere a himerelor. Utilizarea de ADN polimeraze termostabile specifice. Activitatea enzimatică a enzimelor de restricție. Formarea unei legături fosfodiester între două baze ale aceleiași catene de ADN.
test, adaugat 21.04.2011
Fundamentele și tehnicile clonării ADN-ului. Etape ale ingineriei genetice a bacteriilor. Dezvoltarea ingineriei genetice a plantelor. Transformarea genetică și îmbunătățirea plantelor folosind agrobacterii, surse de gene. Siguranța plantelor modificate genetic.
rezumat, adăugat la 11.11.2010
Conceptul de inginerie genetică, principalele sale scopuri și obiective, procedura de aplicare în producția de proteine recombinante. Natura biologică și tipurile de plasmide, soiurile lor și caracteristici distinctive. semne ale prezenței plasmidelor într-o celulă bacteriană.
rezumat, adăugat 23.01.2010
Secvența tehnicilor de inginerie genetică utilizată pentru a crea organisme modificate genetic. Clasificarea principalelor tipuri de enzime de restricție utilizate pentru fragmentarea ADN-ului. Enzime care sintetizează ADN-ul pe un model de ADN sau ARN.
Microorganismele ca obiecte ale biotehnologiei. Clasificare. Caracteristică.
Bacteriile sunt extrem de diverse în ceea ce privește condițiile de viață, adaptabilitatea, tipurile de nutriție și producția de bioenergie, în raport cu macroorganismele - animale și plante. Cele mai vechi forme de bacterii - arhebacterii - sunt capabile să trăiască în condiții extreme ( temperaturi ridicateși presiune, soluții concentrate de sare, solutii acide). Eubacteriile (procariotele tipice sau bacteriile) sunt mai sensibile la condițiile de mediu.
În funcție de tipul de nutriție, bacteriile sunt împărțite în funcție de sursa de energie:
fototrofe care folosesc energie lumina soarelui;
· chimioautotrofe, folosind energia de oxidare a substanțelor anorganice (compuși cu sulf, metan, amoniac, nitriți, compuși ai fierului feros etc.);
După tipul de oxidare a substanței:
organotrofe care obțin energie din descompunerea substanțelor organice în minerale; aceste bacterii sunt principalii participanți la ciclul carbonului bacteriile care folosesc energia de fermentație aparțin aceluiași grup;
Litotrofe (substanțe anorganice);
După tipul de surse de carbon:
Heterotrof - folosiți substanțe organice;
· aftotrofic – folosește gaz;
Pentru a indica tipul de alimentare:
1. natura sursei de energie este foto- sau chimio;
2. Donori de electroni lito- sau organo-;
3. Surse de carbon afto- și hetero-;
Iar termenul se termină cu cuvintele trofeu. 8 diverse tipuri nutriţie.
Animalele și plantele superioare sunt predispuse la 2 tipuri de nutriție:
1) Chimioorganoheterotrofie (animale)
2) Fotolitoftotrofie (plante)
Microorganismul are toate tipurile de nutriție, putând trece de la unul la altul în funcție de existența lor
Există un tip separat de mâncare:
Bacteriile sunt obiecte convenabile pentru cercetarea genetică. Cea mai studiată și utilizată pe scară largă în cercetarea de inginerie genetică este Escherichia coli (E. coli), care trăiește în intestinul uman.
Organizarea și structura producției biotehnologice. Caracteristici distinctive producția biotehnologică din tipuri tradiționale de tehnologii. Avantajele și dezavantajele producției biotehnologice în comparație cu tehnologiile tradiționale.
Varietatea mare de procese biotehnologice care și-au găsit aplicație industrială duce la necesitatea luării în considerare a problemelor generale, cele mai importante, care apar la crearea oricărei producții biotehnologice. Procesele de biotehnologie industrială sunt împărțite în 2 mari grupe: producția de biomasă și producția de produse metabolice. Cu toate acestea, o astfel de clasificare nu reflectă cele mai semnificative aspecte ale proceselor biotehnologice industriale din punct de vedere tehnologic. În acest sens, este necesar să se ia în considerare etapele producției biotehnologice, asemănările și diferențele acestora în funcție de scopul final al procesului biotehnologic.
Există 5 etape ale producției biotehnologice.
Cele două etape inițiale includ pregătirea materiilor prime și a principiilor biologic active. În procesele enzimologice de inginerie, acestea constau de obicei în prepararea unei soluții dintr-un substrat cu proprietăți specificate (pH, temperatură, concentrație) și prepararea unui lot dintr-un anumit tip de preparat enzimatic, enzimatic sau imobilizat. La efectuarea sintezei microbiologice sunt necesare etapele de pregătire a unui mediu nutritiv și de menținere a unei culturi pure, care ar putea fi utilizată constant sau după cum este necesar în proces. Menținerea unei culturi pure a tulpinii producătoare este sarcina principală a oricărei producții microbiologice, deoarece o tulpină foarte activă care nu a suferit modificări nedorite poate servi drept garanție a obținerii produsului țintă cu proprietățile dorite.
A treia etapă este etapa de fermentație, în care are loc formarea produsului țintă. În această etapă are loc transformarea microbiologică a componentelor mediului nutritiv, mai întâi în biomasă, apoi, dacă este necesar, în metabolitul țintă.
La a patra etapă, produsele țintă sunt izolate și purificate din lichidul de cultură. Pentru micro industriale procese biologice Caracteristică, de regulă, este formarea de soluții și suspensii foarte diluate care conțin, pe lângă țintă, o cantitate mare de alte substanțe. În acest caz, este necesar să se separe amestecurile de substanțe de natură foarte asemănătoare, care sunt în soluție în concentrații comparabile, sunt foarte labile și sunt ușor supuse distrugerii termice.
Etapa finală a producției biotehnologice este pregătirea formelor comerciale de produse. Proprietate comună Majoritatea produselor de sinteză microbiologică se caracterizează prin stabilitatea lor insuficientă la depozitare, deoarece sunt predispuse la descompunere și, în această formă, oferă un mediu excelent pentru dezvoltarea microflorei străine. Acest lucru îi obligă pe tehnologi să ia măsuri speciale pentru a îmbunătăți siguranța produselor biotehnologice industriale. În plus, medicamentele de uz medical necesită soluții speciale la etapa de ambalare și acoperire, deci trebuie să fie sterile.
Scopul principal al biotehnologiei este utilizarea industrială a proceselor și agenților biologici bazați pe producerea de forme extrem de eficiente de microorganisme, culturi de celule și țesuturi de plante și animale cu proprietăți dorite. Biotehnologia a apărut la intersecția științelor biologice, chimice și tehnice.
Proces biotehnologic - include o serie de etani: prepararea obiectului, cultivarea acestuia, izolarea, purificarea, modificarea și utilizarea produselor.
Procesele biotehnologice se pot baza pe cultivare discontinuă sau continuă.
În multe țări din întreaga lume, biotehnologiei primește o importanță capitală. Acest lucru se datorează faptului că biotehnologia are o serie de avantaje semnificative față de alte tipuri de tehnologii, de exemplu, tehnologia chimică.
1). Aceasta este, în primul rând, o intensitate energetică scăzută. Procesele biotehnologice se desfășoară la presiune normală și la temperaturi de 20-40°C.
2). Producția biotehnologică se bazează adesea pe utilizarea echipamentelor standard de același tip. Același tip de enzime sunt folosite pentru a produce aminoacizi și vitamine; enzime, antibiotice.
3). Procesele biotehnologice sunt ușor de realizat fără deșeuri. Microorganismele asimilează o mare varietate de substraturi, astfel încât deșeurile dintr-o anumită producție pot fi transformate în produse valoroase cu ajutorul microorganismelor în timpul altei producții.
4). Natura fără deșeuri a producției biotehnologice o face cea mai ecologică
5). Cercetarea în domeniul biotehnologiei nu necesită investiții mari de capital și nu necesită echipamente scumpe.
Sarcinile principale ale biotehnologiei moderne includ crearea și dezvoltarea pe scară largă a:
1) nou din punct de vedere biologic substanțe activeși medicamente pentru medicamente (interferoni, insulină, hormoni de creștere, anticorpi);
2) mijloace microbiologice de protejare a plantelor de boli și daune
lei, îngrășăminte bacteriene și regulatoare de creștere a plantelor, noi foarte productive și rezistente la factorii adversi mediu extern hibrizi de plante agricole obținute prin metode de inginerie genetică și celulară;
3) aditivi valoroși pentru furaje și substanțe biologic active (proteine furajere, aminoacizi, enzime, vitamine, antibiotice furajere) pentru creșterea productivității animalelor;
4) noi tehnologii pentru obținerea de produse valoroase din punct de vedere economic pentru utilizare în industriile alimentare, chimice, microbiologice și alte industrii;
5) tehnologii pentru prelucrarea profundă și eficientă a deșeurilor agricole, industriale și menajere, utilizarea apelor uzate și a emisiilor gaz-aer pentru a produce biogaz și îngrășăminte de înaltă calitate.
Tehnologia tradițională (convențională) reprezintă evoluții care reflectă nivelul mediu de producție atins de majoritatea producătorilor de produse din industrie. Această tehnologie nu oferă cumpărătorului său avantaje tehnice și economice semnificative și calitatea produsului în comparație cu produse similare de la producători de top și nu se poate conta pe profituri suplimentare (peste medie) în acest caz. Avantajele sale pentru cumpărător sunt costul relativ scăzut și posibilitatea de a achiziționa tehnologie testată în condiții de producție. Tehnologia tradițională este creată, de regulă, ca urmare a învechirii și a difuzării pe scară largă a tehnologiei avansate. O astfel de tehnologie este de obicei vândută la prețuri care compensează vânzătorul pentru costurile de pregătire și de obținere a unui profit mediu.
Avantajele proceselor biotehnologice comparativ cu tehnologia chimică: biotehnologia are următoarele avantaje principale:
· posibilitatea de a obține substanțe naturale specifice și unice, dintre care unele (de exemplu, proteine, ADN) nu pot fi încă obținute prin sinteză chimică;
·efectuarea de procese biotehnologice la temperaturi si presiuni relativ scazute;
microorganismele au rate semnificativ mai mari de creștere și acumulare de masă celulară decât alte organisme
· deșeurile agricole și industriale ieftine pot fi folosite ca materie primă în procesele biotehnologice;
· procesele biotehnologice, comparativ cu cele chimice, sunt de obicei mai ecologice, au deșeuri mai puțin nocive și sunt apropiate de procesele naturale care au loc în natură;
·De regulă, tehnologia și echipamentele în producția biotehnologică sunt mai simple și mai ieftine.
Etapa biotehnologică
Etapa principală este etapa biotehnologică în sine, la care, folosind unul sau altul agent biologic, are loc transformarea materiilor prime într-unul sau altul produs țintă.
De obicei sarcina principală Etapa biotehnologică este producerea unei anumite substanțe organice.
Etapa biotehnologică include:
Fermentarea este un proces realizat prin cultivarea microorganismelor.
Biotransformare - proces de schimbare structura chimica substanțe aflate sub influența activității enzimatice a celulelor microorganismelor sau a enzimelor gata preparate.
Biocataliza - transformări chimice substanțe care apar folosind biocatalizatori-enzime.
Biooxidarea este consumul de poluanți de către microorganisme sau asocierea de microorganisme în condiții aerobe.
Fermentarea metanului este prelucrarea deșeurilor organice folosind o asociere de microorganisme metanogene în condiții anaerobe.
Biocompostarea este o reducere a conținutului de substanțe organice nocive printr-o asociere de microorganisme în deșeurile solide, cărora li se conferă o structură specială slăbită pentru a asigura accesul la aer și umiditatea uniformă.
Biosorbția este sorbția impurităților nocive din gaze sau lichide de către microorganisme, de obicei atașate de purtători solizi speciali.
Leșierea bacteriană este procesul de transformare a compușilor metalici insolubili în apă într-o stare dizolvată sub influența microorganismelor speciale.
Biodegradarea este distrugerea compușilor nocivi sub influența microorganismelor biodestructoare.
De obicei, o etapă biotehnologică are un flux lichid și unul gazos ca fluxuri de ieșire, uneori doar un flux lichid. Dacă procesul are loc în fază solidă (de exemplu, maturarea brânzei sau biocompostarea deșeurilor), rezultatul este un flux de produs solid prelucrat.
Etape pregătitoare
Etapele pregătitoare servesc la pregătirea și pregătirea tipurilor de materii prime necesare pentru etapa biotehnologică.
Următoarele procese pot fi utilizate în timpul etapei de pregătire.
Sterilizarea mediului - pentru procese biotehnologice aseptice în care pătrunderea microflorei străine este nedorită.
Prepararea și sterilizarea gazelor (de obicei aer) necesare unui proces biotehnologic. Cel mai adesea, pregătirea aerului constă în curățarea acestuia de praf și umiditate, asigurând temperatura necesară și curățarea acestuia de microorganismele prezente în aer, inclusiv de spori.
Pregătirea materialului de semințe. Evident, pentru a desfășura un proces microbiologic sau procesul de cultivare a celulelor vegetale sau animale izolate, este necesar să se pregătească material de semințe - o cantitate mică precultivată dintr-un agent biologic în comparație cu stadiul principal.
Prepararea biocatalizatorului. Pentru procesele de biotransformare sau biocataliză, este necesar să se pregătească mai întâi un biocatalizator - fie o enzimă în formă liberă sau fixă pe un purtător, fie o biomasă de microorganisme crescute anterior într-o stare în care se manifestă activitatea sa enzimatică.
Preprocesarea materiilor prime. Dacă materiile prime intră în producție într-o formă necorespunzătoare utilizării directe în procesul biotehnologic, atunci se efectuează o operațiune de pregătire preliminară a materiilor prime. De exemplu, la producerea alcoolului, grâul este mai întâi zdrobit și apoi supus procesului enzimatic de „zaharificare”, după care mustul zaharificat este transformat în alcool în stadiul biotehnologic prin fermentare.
Curățarea produsului
Sarcina acestei etape este de a elimina impuritățile și de a face produsul cât mai pur posibil.
Cromatografia este un proces similar cu adsorbția.
Dializa este un proces în care substanțele cu greutate moleculară mică pot trece printr-un sept semi-permeabil, în timp ce substanțele cu greutate moleculară mare rămân.
Cristalizare. Acest proces se bazează pe solubilitatea diferită a substanțelor la diferite temperaturi.
Concentrarea produsului
Sarcina ulterioară este de a asigura concentrarea acestuia.
În stadiul de concentrare se folosesc procese precum evaporarea, uscarea, precipitarea, cristalizarea cu filtrarea cristalelor rezultate, ultrafiltrarea și hiperfiltrarea sau nanofiltrarea, care asigură un fel de „stors” a solventului din soluție.
Tratarea efluenților și a emisiilor
Epurarea acestor ape uzate și emisii este o sarcină specială care trebuie rezolvată în vremurile noastre nefavorabile din punct de vedere ecologic. În esență, tratarea apelor uzate este o producție biotehnologică separată, care are propriile etape pregătitoare, o etapă biotehnologică, o etapă de decantare a biomasei de nămol activ și o etapă pentru tratarea suplimentară a apelor uzate și prelucrarea nămolului.
Tipuri de obiecte biologice utilizate în biotehnologie, clasificarea și caracteristicile acestora. Obiecte biologice de origine animală. Obiecte biologice de origine vegetală.
Obiectele biotehnologiei includ: particule extracelulare organizate (viruși), celule de bacterii, ciuperci, protozoare, țesuturi de ciuperci, plante, animale și oameni, enzime și componente enzimatice, molecule biogene. acid nucleic, lectine, citokinine, metaboliți primari și secundari.
În prezent, majoritatea obiectelor biologice ale biotehnologiei sunt reprezentate de reprezentanți ai 3 superregate:
1) Acoryotac – acoriote sau anucleate;
2) Procariotac – procariote sau prenucleare;
3) Eucariotac - eucariote sau nucleare.
Ele sunt reprezentate de 5 regate: acariotele includ virusuri (particule organizate necelulare); Procariotele includ bacterii (morfologice unitate elementară); Eucariotele includ ciuperci, plante și animale. Tipul de codificare a informațiilor genetice ADN (pentru virusuri ADN sau ARN).
Bactria are o organizare celulară, dar materialul nuclear nu este separat de citoplasmă prin nicio membrană și nu este asociat cu nicio proteină. Majoritatea bacteriilor sunt unicelulare; dimensiunea lor nu depășește 10 micrometri. Toate bacteriile sunt împărțite în arhiobacterii și eubacterii.
Ciupercile (Mycota) sunt obiecte biotehnologice importante și producători ai unui număr de compuși importanți produse alimentare si aditivi: antibiotice, hormoni vegetali, coloranti, proteine din ciuperci, diverse tipuri de branzeturi. Micromicetele nu formează corpul fructifer, în timp ce macromicetele formează. Au caracteristici ale animalelor și plantelor.
Plante (Plante). Sunt cunoscute aproximativ 300 de mii de specii de plante. Acestea sunt plante organice diferențiate, ale căror părți constitutive sunt țesuturi (merimestente, tegumentare, conductoare, mecanice, bazale și secretoare). Doar țesuturile mimetice sunt capabile de diviziune. Orice tip de plantă, în anumite condiții, poate produce o masă celulară neorganizată de celule în diviziune - calus. Cele mai importante obiecte biologice sunt protoplastele celulelor vegetale. Le lipsește un perete celular. Folosit în inginerie celulară. Algele marine sunt adesea folosite. Din acestea se obțin agar-agar și alginați (polizaharide utilizate pentru prepararea mediilor microbiologice).
Animale (Animale). În biotehnologie, obiectele biologice, cum ar fi celulele diferitelor animale, sunt utilizate pe scară largă. Pe lângă celulele animalelor superioare, sunt folosite și celulele animalelor protozoare. Celulele de la animale superioare sunt folosite pentru a obține ADN recombinat și pentru a efectua studii toxicologice.
