Презентация, доклад по биотехнологии на тему Биосенсоры и Биочипы

реагирует на присутствие определяемого компонента и генерирует электрический сигнал, функционально связан­ный с наличием и концентрацией этого вещества.

Биомате­риалом могут служить ферменты, ткани, бактерии, дрож­жи, антигены/антитела, липосомы, органеллы, рецепторы, ДНК, а также клетки, которые иммобилизованы на физи­ческих датчиках

Впервые ее высказали JI. Кларк и К. Лионе в 1967 г. Идея Кларка состояла в использова­нии ферментного электрода, т. е. электрохимического дат­чика с иммобилизованным на его поверхности ферментом. Затем в обиход вошло понятие «биосенсор».

преобразователей, или трансдьюсеров, — биохими­ческого и физического, находящихся в тесном контакте друг с другом

электродами, ферментными микрокалориметрическими датчиками, биодатчиками на основе хеми- и биолюминесценции.

живых кле­ток в полимеры и твердые носители различной природы и применением такого рода материалов для решения задач медицины и управляемого биосинтеза.

аммиака, Trichosporon brassicae — для определения уксусной кислоты, Sarcina flava — для определения глутамина, Azotobacter vinelaudit — для определения нитратов и др

питания;
экспресс-анализа крови непосредственно у кровати больного;
обнаружения и измерения степени загрязнения окру­жающей среды;
детекции и определения количества взрывчатых ве­ществ, токсинов и возможного биологического оружия;
извлечения металлов из сточных вод;
изготовления водородных солнечных элементов;
очистки природных и сточных вод.

Он использо­вал меченую нуклеиновую кислоту для определения специ­фической последовательности фрагментов ДНК, зафиксиро­ванных на твердой подложке. В России ученые начали ак­тивно разрабатывать биочипы только в конце 1980-х гг. в Институте молекулярной биологии РАН под руководством А.Д. Мирзабекова.

(с иммобилизован­ной ДНК), микрофлюидные (капиллярные) и биочипы с ис­пользованием микросфер с цветовой кодировкой.
размеры ячеек лежат в пре­делах 50-200 микрон,
Общее число ячеек на чипе составляет 103-105, а его линейные размеры со­ставляют приблизительно 1 см.

или металла, на кото­рые наносят биологические макромолекулы (ДНК, белки, ферменты), способные избирательно связывать вещества, содержащиеся в анализируемом растворе.

ориентирован­ные на разные цели. В настоящее время преобладает произ­водство ДНК-чипов (94 %), т. е. матриц, несущих молеку­лы ДНК. Оставшиеся 6 % составляют белковые чипы.

точное соответствие между пря­мой и комплементарной ДНК по правилу Уотсона — Крика (А/Т или G/С). Гибридизуемая ДНК обычно заранее нара­батывается в достаточных количествах с помощью полиме­разной цепной реакции (ПЦР). Далее в ходе реакции на чи­пе происходит взаимодействие комплементарных цепей ДНК: одна из них с известной последовательностью нукле­отидов зафиксирована на пластине, а другая одноцепочеч­ная ДНК-мишень, меченная флуоресцентной меткой, нано­сится на ДНК-чип.

количество пробы, неже­ли двухмерные, и потому чувствительность отечественных биочипов выше, а следовательно, ниже требования к реги­стрирующей аппаратуре. Немаловажно и то, что реакции в объемном геле протекают так же, как и в жидкостях, т. е. как в живом организме. Это позволяет получить результат, максимально приближенный к реальности.

геномов человека и других живых организмов, а именно для:
идентификации мутаций в генах, связанных с раз­личными заболеваниями;
наблюдений за активностью генов;
диагностики инфекционных заболеваний и определе­ния наиболее эффективного метода терапии;
идентификации генов, важных для продуктивности сельскохозяйственных культур;
скрининга микроорганизмов, как патогенных, так и полезных, например используемых для восстановления за­раженных органическими отходами почв.

вхо­дящих в их состав генов. Без белковых микрочипов эта ра­бота очень трудоемка. Белковые биочипы, несущие молекулы, «чувствительные» к различным низкомолекулярным соединениям, уже в скором будущем позволят определять наличие широкого спектра лекарственных веществ, гормонов, наркотиков, ядов.

заболеваний и даже разных их стадий;
— оценки потенциальной эффективности и токсичности препаратов в доклинических испытаниях;
— измерения различий в синтезе белков отдельными типами клеток; клетками, находящимися на разных стадиях развития; здоровыми и патологически измененными клетками;
— изучения взаимосвязи между структурой и функциями белков;
— оценки экспрессии белков с целью выявления мишеней для новых лекарственных препаратов;
— изучения взаимодействий между белками и другими молекулами.

медицине. Они помогают в поиске и установлении функций различ­ных генов.
Используя биочипы, можно диагностировать не только наследственные заболевания, но и болезни, являющиеся ре­зультатом прижизненных мутаций в генетическом коде.
Микрочипы помогают изучать молекулярные механизмы и осуществлять проверку действия различных лекарств, причем показания и противопоказания по применению пре­паратов можно выявлять на индивидуальном уровне.

для контроля за некоторыми смертельно опасными бактериями (так, есть биочипы, позво¬ляющие определять возбудителей сибирской язвы, оспы, чу¬мы и бруцеллеза). Российские ученые получили грант Американского центра по контролю заболеваний (CDC) для совместной работы по выявлению штаммов вирусов гриппа.