Современные проблемы и методы биотехнологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

27

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

В данном отчете применяют следующие обозначения и сокращения:

г	-	грамм
кг	-	килограмм
М	-	молярность раствора
мг	-	миллиграмм
мг/мл	-	миллиграмм на миллилитр
мкг	-	микрограмм
мкг/мл	-	микрограмм на миллилитр
мкл	-	микролитр
мл	-	миллилитр
млн	-	миллион
млрд	-	миллиард
мм	-	миллиметр
нм	-	нанометр
об/мин	-	количество оборотов в минуту
см2	-	сантиметр квадратный
см3	-	сантиметр кубический
тыс	-	тысяч
рН	-	водородный показатель - величина, характеризующая концентрацию ионов водорода и кислотность среды
ч	-	час
С	-	градус



ВВЕДЕНИЕ

Профессиональная (производственная) практика студентов является важной составной частью подготовки высококвалифицированных специалистов - биотехнологов и на основе разработанных программ проводится в сельскохозяйственных и промышленных предприятиях различных форм собственности, занимающихся вопросами биотехнологии в любых направлениях.

Сферой профессиональной деятельности специальности является обеспечение разработки биотехнологических процессов и производственного получения пищевой и биотехнологической продукции различного назначения; организация применения биотехнологических методов в селекции микроорганизмов, растений, животных и т.д.

Цель прохождения профессиональной (производственной) практики:

- создание условий для развития творческого потенциала, инициативы и новаторства;

- продолжение студентами образования на последующей ступени высшего профессионального образования, что приведет к формированию конкурентоспособности выпускников на рынке рабочей силы, обеспечит возможность для максимально быстрого трудоустройства их по специальности.

Задачи практики:

- приобретение практических навыков по организации производственного процесса на предприятии, организаторской и воспитательной работы;

- углубление практических навыков по использованию и обслуживанию аппаратов и оборудования биотехнологического производства. Развитие у студентов навыков анализа и оценки производственной деятельности отдельных участков, отделов или предприятия в целом;

- изучение основ технологии получения продуктов биотехнологического синтеза и контроля качества продукции, методов и техники селекционной работы;

- изучение технологии производства биотехнологической продукции и контроля качества продукции;

- приобретение навыков оформления документов первичного учета и отчетной документации;

- создание и обеспечение на производстве безопасных и здоровых условий труда, решение вопросов по предупреждению ЧС на предприятии или хозяйстве;

Производственное обучение является обязательной частью учебного процесса и имеет своей целью подготовку студентов к самостоятельной работе.



ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. История развития и структура предприятия

Республиканское государственное предприятие «Национальный центр биотехнологии Республики Казахстан» Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан (НЦБ) - ведущий биологический научный центр страны, реализующий государственную политику поддержки и развития биотехнологической отрасли - создан Указом Президента Республики Казахстан в 1993 г. Центр выполняет и координирует финансируемые государством научно-технические программы в области биотехнологии, биологической безопасности и экологии.

Структура Центра

· Национальный центр биотехнологии РК, г. Астана

· Национальная научная лаборатория биотехнологии коллективного пользования

· Лаборатория иммунохимии и иммунобиотехнологии

· Лаборатория токсикологии и фармакологии биопрепаратов

· Лаборатория биотехнологии и селекции растений

· Лаборатория экологической биотехнологии

· Лаборатория молекулярной генетики растений

· Лаборатория стволовых клеток

· Филиал Национального центра биотехнологии РК, г. Степногорск

· Научно-аналитический центр «Биомедпрепарат», г. Степногорск

· Филиал Национального центра биотехнологии РК, г. Атырау

Научный потенциал НЦБ составляют 350 высококвалифицированных специалистов в области биотехнологии, молекулярной биологии, генетики, биохимии, микробиологии, вирусологии, иммунологии, фармакологии. Среди них 10 докторов наук, 51 кандидат наук, 3 доктора Ph.D, также 8 выпускников программы «Болашак», окончивших университеты США, Великобритании, Франции, Чехии. Средний возраст сотрудников Центра - 30 лет.

Особое внимание в Центре уделяется программам профессиональной подготовки и повышения квалификации персонала, регулярно проводятся лекции и обучающие семинары с приглашением ведущих ученых и специалистов в различных областях биологии и биотехнологии, а также известных компаний-производителей лабораторного оборудования. С циклами лекций Центр посещают ученые и специалисты из США, России, Германии, Франции, Кореи и Израиля. Более 170 сотрудников НЦБ прошли стажировку в лучших научных центрах ближнего и дальнего зарубежья.

Система менеджмента качества

В Центре сертифицирована и внедрена система менеджмента качества ISO 9001:2000, ведется подготовительная работа по внедрению международных стандартов надлежащей научной и лабораторной практик (GSP, GLP)

Направления научной деятельности

Центр имеет репутацию лидера в проведении прикладных исследований и разработке биотехнологий, связанных с решением актуальных проблем здравоохранения, сельского хозяйства и экологии Республики Казахстан.

Области исследований:

· генодиагностика, фармакогеномика, медицинская биотехнология

· стволовые клетки, клеточные технологии, регенеративная медицина

· иммунология, иммунохимия, иммунобиотехнология

· фармакология, доклинические и клинические испытания

· молекулярная генетика микроорганизмов

· молекулярная генетика и генная инженерия растений

· биотехнология и клеточная селекция растений

· экологическая биотехнология, экологический мониторинг

Международное сотрудничество

Среди научных учреждений, с которыми Центр осуществляет научное и деловое сотрудничество, ориентированное на проведение совместных исследований и коммерциализацию новых технологий, ряд научных центров США (University of California), Франции (Centre National de la Recherche Scientifique), Японии (Nagasaki University), Кореи (Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology), Беларуси (Институт генетики и цитологии, Институт микробиологии), России (ГНЦ вирусологии и биотехнологии «Вектор», НИИ физико-химической медицины, Институт цитологии и генетики СО РАН, НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи РАМН, ЗАО «Алтайвитамины»).

Центр, совместно с Продовольственной и сельскохозяйственной организацией ООН (ФАО), АО «КазАгроИнновация» МСХ РК, Международным центром улучшения пшеницы и кукурузы (СИММИТ), в 2010-2011 гг. выполнял Научно-технический проект «Повышение эффективности биотехнологий для нужд селекции и генетических ресурсов растений».

Центр является контактным пунктом ратифицированного Республикой Казахстан в 2008 г. Картахенского протокола по биобезопасности к Конвенции «О биологическом разнообразии», основные положения которого реализованы в разработанном Центром проекте Закона РК «О государственном регулировании генно-инженерной деятельности», а также в сопутствующих нормативных актах, которые внесены на рассмотрение в Парламент РК.

Издательская деятельность

Центр является учредителем и издателем в течение 14 лет научного журнала «Биотехнология. Теория и практика» (ISSN 1028-9399), единственного в Казахстане, посвященного вопросам современной биотехнологии. Журнал публикует статьи фундаментального и прикладного характера, отражающие результаты научных исследований в области биотехнологии микроорганизмов, растений, животных, экологической, ветеринарной, медицинской биотехнологии в Казахстане и за его пределами.

2. Характеристика основной деятельности предприятия и его отделов

Национальная научная лаборатория биотехнологии коллективного пользования

Заведующая лабораторией:

Жолдыбаева Елена Витальевна

Направления исследований лаборатории:

Генодиагностика, фармакогеномика, медицинская биотехнология

Направления исследований:

· Разработка тест-систем для диагностики социально-значимых заболеваний человека

· Исследование генетической предрасположенности к мультифакториальным заболеваниям человека (рак молочной железы, сердечно-сосудистые заболевания, болезни обмена веществ)

· Разработка высокоэффективных тест-систем для диагностики инфекционных заболеваний животных

· Молекулярно-генетическое типирование бактерий и вирусов

· Эпидемиологический и эпизоотологический мониторинг функциональных особенностей и изменчивости геномов возбудителей инфекционных заболеваний человека и животных

Инновационные разработки:

· Система определения комплексов гистосовместимости на основе методов ДНК-секвенирования для использования в клинической трансплантологии

· Диагностическая панель расчета индивидуальной дозы лекарственных средств, снижающих риск тромбообразования

· Опытные образцы ПЦР тест-систем в режиме реального времени для диагностики гепатитов В, С и G, Эпштейн-Барра, полиомавируса, цитомегаловируса, а также генотипирования вирусов папилломы человека высокоонкогенного риска

· Система комплексной оценки предрасположенности человека к развитию гастрита, язвы и рака желудка на основе определения факторов вирулентности Helicobacter pylori и мутаций гена, кодирующего интерлейкин-1-бета

Предоставление услуг:

· Выделение ДНК, РНК

· Определение последовательностей ДНК

· Проведение ПЦР (стандартный и Real time)

· Определение предрасположенности к заболеваниям

· Создание генетических паспортов

· Идентификация микроорганизмов

· HLA-типирование

· Генотипирование микроорганизмов, растений, животных

· Проведение обучающих семинаров, тренингов на рабочем месте

Лаборатория токсикологии и фармакологии биопрепаратов

Заведующий лабораторией:

Силаев Дмитрий Витальевич

Область научных исследований

Фармакология, доклинические и клинические испытания

Направления исследований лаборатории

· Доклинические исследования эффективности и безопасности субстанций и новых лекарственных препаратов

· Фармакодинамика и фармакокинетика новых лекарственных средств

· Клинические исследования новых лекарственных средств

· Разработка тест-систем по оценке биобезопасности продуктов, содержащих ГМО

· Создание систем направленного транспорта лекарственных соединений

Инновационные разработки

· Таблетированная форма рекомбинантного эритропоэтина человека (совместно с ГНЦ «Вектор», Новосибирск и ЗАО «Алтайвитамины», Барнаул)

· Микрокапсулированная форма вакцины от кори, предназначенная для нанесения на слизистые оболочки верхних дыхательных путей или приема внутрь (совместно с ГНЦ «Вектор», Новосибирск)

Предоставление услуг

· Полный комплекс доклинических исследований субстанций и новых лекарственных препаратов

· Организация и проведение клинических исследований новых лекарственных средств в ведущих медицинских центрах Казахстана

· Исследование фармакодинамики и фармакокинетики лекарственных препаратов

· Токсикологическая оценка фармакологических субстанций (LD50, кумулятивность, хроническая токсичность, иммунотоксичность, аллергенность, генотоксичность, репродуктивная токсичность)

Лаборатория иммунохимии и иммунобиотехнологии

Заведующий лабораторией:

Мукантаев Канатбек Найзабекович

Направления исследований лаборатории

Иммунология, иммунохимия, иммунобиотехнология

Направления исследований

· Разработка тест-систем для диагностики инфекционных болезней животных и человека (в т.ч. особо опасных) на основе моноклональных антител

· Получение моноклональных антител к различным биологически активным белкам эукариотических клеток

· Исследование механизмов действия опухолеассоциированных антигенов плазматических мембран опухолевых клеток (рак молочной железы)

Инновационные разработки

· Метод иммуноферментного анализа на основе рекомбинантного неструктурного антигена вируса ящура для дифференциальной диагностики вакцинированных животных от больных

· Методы иммунофлюоресцентного и иммуноферментного анализа на основе моноклональных антител и рекомбинантных антигенов вируса лейкоза крупного рогатого скота

· Метод иммуноферментного анализа для серологической диагностики сифилиса на основе рекомбинантных антигенов

· Метод иммунохроматографического анализа для серологической диагностики бруцеллеза крупного рогатого скота

· Метод иммуноферментного анализа на основе моноклональных антител для серологической диагностики ящура крупного рогатого скота

· Метод иммуноферментного анализа на основе моноклональных антител для серологической диагностики бешенства сельскохозяйственных животных

Предоставление услуг

· Получение моноклональных антител к различным биологически активным молекулам

· Получение поликлональных антител к различным биологически активным молекулам

· Получение вторичных антител, коньюгированных с пероксидазой

· Получение вторичных антител, коньюгированных с FITS

Лаборатория экологической биотехнологии

Заведующий лабораторией:

Масалимов Жаксылык Каирбекович

Направления исследований лаборатории

Биоремедиация, экологический мониторинг, экологическая биотехнология

Направления исследований

· Биоремедиация нефтезагрязненных территорий

· Разработка биопрепаратов для очистки нефтезагрязненных почв и воды

· Разработка технологических подходов для очистки нефтезагрязненных территорий

Инновационные разработки

· Высокоэффективные биопрепараты для очистки почв от нефтезагрязнений «Экобак» и «Терраклин»

· Опытно-промышленный регламент по производству препарата «Нитрагин» для зернобобовых культур

Предоставление услуг

· Консультационное сопровождение биоремедиационных работ

· Эколого-аналитический мониторинг компонентов окружающей среды

Лаборатория молекулярной генетики растений

Заведующий лабораторией:

Хасенов Бекболат Бауржанович

Область научных исследований

Молекулярная генетика микроорганизмов и растений

Направления исследований лаборатории

· Создание генно-инженерных конструкций для получения целевых продуктов: белков, рекомбинантных микроорганизмов, трансгенных растений

· Разработка технологии получения трансгенных растений, экспрессирующих гены белков медицинского назначения

· Получение рекомбинантных белков с ферментативной и антигенной активностями в культуре бактерий и дрожжей

· Изучение механизмов транзиентной экспрессии генов вирусов растений

· Изучение механизмов репарации ДНК в прокариотических и эукариотических организмах

Инновационные разработки

· Генетическая конструкция и штамм, продуцирующий белок р24 вируса лейкоза крупного рогатого скота в бактериальной культуре

· Высокоактивная рекомбинантная полимераза taq-pol

Предоставление услуг

· Видовая идентификация микроорганизмов методом генотипирования

· Получение генетических конструкций различного назначения

· Получение рекомбинантных белков в прокариотической системе

Лаборатория биотехнологии и селекции растений

Заведующая лабораторией:

Какимжанова Алмагуль Апсаламовна

Область научных исследований

Биотехнология, микробиология, селекция, молекулярная биология

Направления исследований лаборатории

· Создание новых форм растений, устойчивых к неблагоприятным абиотическим и биотическим факторам среды с использованием методов биотехнологии

· Генотипирование сортов и форм пшеницы, картофеля и их патогенов с использованием молекулярно-генетических методов анализа

· Получение трансгенных растений, синтезирующих белки целевого назначения для создания «съедобных вакцин»

· Генотипирование и паспортизация картофеля и пшеницы с использованием молекулярно-генетических маркеров

Инновационные разработки

· Сорт яровой мягкой пшеницы «Байтерек»

· Технология производства безвирусных миниклубней картофеля с использованием аэропонных установок

· Тест-система для определения ГМО в продуктах питания, растениях, кормах для животных

· Штамм F3 Fusarium graminearum для использования в биотехнологии и селекции растений на устойчивость к фузариозной корневой гнили

· Штамм гриба Bipolaris sorokiniana B1.4 для использования в биотехнологии и селекции растений на устойчивость к гельминтоспориозной корневой гнили

· Штамм гриба Fusarium solani для использования в биотехнологии и селекции картофеля на устойчивость к фузариозу

Предоставление услуг

· Определение ГМО в пищевых продуктах, семенах растений, кормах для животных

· Микроклональное размножение пробирочных растений, получение миниклубней, супер-супер элиты, суперэлиты, элиты картофеля

· Тестирование растений картофеля на вирусные инфекции методом ИФА и ПЦР анализов

· Проведение микробиологического анализа растительности и почвы различных регионов Казахстана

· Генотипирование растений, микроскопических грибов

Лаборатория стволовых клеток

Заведующий лабораторией:

Огай Вячеслав Борисович

Область научных исследований

Стволовые клетки, инновационные клеточные технологии, регенеративная медицина

Направления исследований лаборатории

· Изучение морфофункциональных свойств и механизмов дифференцировки стволовых клеток

· Разработка клеточных трансплантатов и тканеинженерных конструкций для восстановления структуры и функций поврежденных органов и тканей

· Разработка технологий получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека и изучение потенциала их использования в регенеративной медицине и клеточной терапии

Инновационные разработки

· Клеточный препарат на основе аллогенных фибробластов человека для лечения ожогов и длительно незаживающих ран

Предоставление услуг

· Тестирование фармакологических и косметических препаратов на специализированных клеточных культурах человека

· Обучение методам культивирования клеток животных и человека

3. Процессы и аппараты биотехнологического производства на предприятии

Лаборатория укомплектована современным аналитическим оборудованием и измерительными приборами.

Основное лабораторное оборудование ежегодно проходит процедуру метрологической поверки и включено в государственный реестр средств измерений.

Встряхиватель Ika VORTEX Genius 3

Вихревой встряхиватель подходит для кратковременной работы (при нажатии), когда запускается путем нажатия на приспособление, или непрерывной работы.

· Обширный диапазон скоростей, плавно регулируемый

· Различные способы применения благодаря 3 взаимозаменяемым приспособлениям и 7 вставкам (напр., пробирки Эппендорфа, титрационные микропланшеты, конические колбы Эрлемейера по 250 мл и пр.), заказываемым отдельно

· Приспособления надежно закрепляются на приборе в любом положении

· Специальная лента (VG 3.36, стр. 51) позволяет легко работать с круглыми и коническими пробирками и колбами

· Прочный литой цинковый корпус

· Компактный дизайн

· Кратковременное включение путем нажатия на приспособление (функция работы при нажатии)

· Устойчив на высоких скоростях благодаря особым ножкам (силиконовые, с высокой вибропоглощающей способностью)

· Эксцентрик с шарикоподшипниками

· Подходит для продолжительной работы, практически не греется благодаря самовентиляции привода

Характеристики:

· Траектория встряхивания: Орбитальная

· Диаметр орбиты: 4 mm

· Потребляемая мощность привода: 58 W

· Производимая мощность привода: 10 W

· Разрешенное время во вкл. состоянии: 100 %

· Скорость мин.(регулируемая): 500 rpm

· Диапазон вращающего момента: 0-2500 rpm

· Индикатор скорости: нет

· Таймер: нет

· Режим работы: Непрерывная работа

· Touch функция - управление прикосновением: да

· Фиксация подвижных частей на встряхивателе: нет

· Работа с микротитрационными планшетами: да

· Кол-во микротитрационных планшетов: 1

· Размеры: 127х136х149 mm

· Вес: 4.5 kg

· Допустимая температура окружающей среды: 5-40 °C

· Допустимая относительная влажность: 80 %

· Класс защиты согласно DIN EN 60529: IP 21

· Разъем RS 232: нет

· Аналоговый выход: нет

· Напряжение: 200-240 / 100-120 / 100 V

· Частота: 50/60 Hz

· Потребляемая мощность: 60 W

Настольная центрифуга Eppendorf Centrifuge 5415D

· Тихая и компактная

· Регулировочные шкалы и цифровой дисплей

· По желанию установка скорости в оборотах или относительном центробежном ускорении

· Отдельная кнопка для режима пульсации

· Максимальное ускорение 16100g

· 24 местный стандартный ротор для 1,5/2 мл пробирок (адаптеры для 0,2 мл, 0,4 мл, 0,5 мл и 0,6 мл), автоклавируемый вместе с крышкой

· 36 местный ротор для 0,5 мл пробирок (0,2 мл с адаптером)

· Установка температуры от 0 до 40 °C

· 4°C поддерживается даже при максимальной скорости

· Резервное охлаждение

· Функция быстрого охлаждения: от комнатной до 4°C за макс. 16 мин.

· Моторизованное закрывание крышки

Характеристики:

· Электропитание: 230В/50-60 Гц

· Максимальная скорость: 13200 об/мин (установка с шагом 200 от 800 до 13200 об/мин)

· Ускорение: 16110 g

· Мощность потребления тока: 180 Ват

· Время разгона до макс. скорости: ?13 сек.

· Время торможения с макс. скорости: ?11 сек.

· Габариты (ШxДxВ): 23 x 31 x 23 см (D), 29x45x28 см (R)

· Вес без ротора: 8,5 кг (D), 21,2 кг ( R)

Центрифуга-вортекс Elmi СМ-70М-09

Рабочий режим до 9000 об/мин, с угловым ротором 09 для пробирок 0,2-2 мл. Модель оснащена угловым ротором, установленном на специальном шаговом двигателе. Такая система позволяет совместить центрифугирование и встряхивание с широкими возможностями в одном роторе

Технические характеристики:

· скорость вращения, об/мин -- 4000-9000 (шаг 1000);

· максимальное ускорение, g -- до 5200;

· число мест -- 36 (12х0,2+12х0,5+12х1,5/2 мл);

· таймер, мин -- 0,1-30;

· интенсивность перемешивания -- 2 вида легкого, 2 вида интенсивного и 2 вида особо интенсивного перемешивания;

· габариты, мм -- 190х170х115;

· вес, кг -- 1,3.

Система гель-документирования Gel Doc XR Plus

Система гель-документирования Gel Doc XR чрезвычайно проста в использовании и практически незаменима в тех случаях, когда требуются высокое разрешение или чувствительность при детекции хемилюминисцентных красителей или 2-D гелей высокого разрешения. Системы Gel Doc XR снабжена CCD камерами высокого разрешения.

Области применения систем гель-документирования разнообразны:

· Детекция нуклеиновых кислот.

· Вестерн-блоттинг.

· 2-D электрофорез.

· Дот-блоттинг.

· Денситометрия.

· Подсчет числа колоний.

Комплектация:

Комплект поставки включает камеру, трансиллюминатор (УФ-свет и видимый свет), защитный колпак («темную комнату»), фильтр EtBR/SYBR Geen BP, защиту от UV излучения, источник питания, FireWire-карту для компьютера, комплект кабелей для коммутации и оригинальный софт Quantity One .

Дополнительно могут комплектоваться фильтрами, а также возможна модификация системы Gel Doc XR до ChemiDoc XRS.

Характеристики:

· Разрешающая способность, пиксели - 1,360 х 1,024

· Камера - CCD, 12 бит (4,096 оттенков серого)

· Разрешение - 1,4 МПи

· Динамический диапазон - Более 3-х порядков

· Источник света - 254, 302, 365 нм и белый свет

· Возможность работы с красителями - SYBR Geen BP, SYPRO Ruby, Rodamine, подсчет колоний, окрашивание серебром, зеленые флюоресцентные белки, Coomassie Brilliant Blue

· Количество фильтров - флюоресценция - 2

· Количество фильтров - хемилюминисценция - 0

· Эмиссионные фильтры - EtBR/SYBR Geen BP - предустановлен, 4 опционально

· Размер геля, см - 25 х 26

· Габариты, мм - 600 х 360 х 960

· Вес, кг - 32

Термоблок ThermoStat plus

Компактный настольный прибор ThermoStat plus предназначен для нагрева образцов до 99°С и охлаждения до -5°С.

Принцип работы термостата основан на эффекте Пельтье. Важное достоинство данного прибора - широкая область температурного контроля, а также возможность комплектации прибора сменными блоками для различных форматов пробирок и планшетов.

· Формат блока зависит от комплектации, для пробирок объемом 0,2 - 50 мл.

· Высокоточный температурный контроль для пробирок всех размеров.

· Теплоизолирующая крышка.

· Программируемый температурный профиль.

· Вывод данных на компьютер - RS-232 интерфейс, GLP протокол.

· Встроенный таймер и цифровой дисплей.

· Исключительная компактность.

· Простота и удобство в управлении, возможен вывод данных на компьютер.

В комплект термоблоков входит:

· хладоблок IsoTherm cool pack, охлаждающий образцы до 0°С (заменяет ледяную баню);

· термоконтейнер, который позволяет поддерживать отрицательную температуру до 6 часов.

Система IsoTherm используется для хранения ферментов, образцов для ПЦР, для транспортировки образцов и медленного оттаивания глубокозамороженных образцов. Все компоненты системы IsoTherm можно заказать по отдельности.

Характеристики:

· Диапазон регуляции температуры - от -5°С до 99°С

· Точность поддержания температуры - ± 0,5°С в диапазоне от -5°С до +45°С, ± 2,0°С в диапазоне от +45°С до +99°С

· Скорость нагрева - 4°С/мин

· Скорость охлаждения - 1°С/мин в диапазоне от -5°С до 25°С, 2°С/мин в диапазоне - от 25°С до 99°С

· Время охлаждения - от 22°С до 0°С за 20 минут

· Таймер - от 1 секунды до 99:59 часов

· Потребляемая мощность, Вт - 75

· Габариты, мм - 220 х 250 х 120

· Вес, кг. - 5

Термостат суховоздушный BD 53

· Запатентованная APT.Line камера предварительного нагрева с электронным контролем.

· Регулируемый диапазон температур: от + 5°C выше комнатной до +100°C.

· Встроенная настройка температуры с точностью в 0,1°C.

· Микропроцессорный контроллер с ЖК дисплеем и встроенным таймером.

· Интерфейс RS 422 для подключения к программе АТР-СОМ DataControlSystem.

· В стандартной комплектации - 2 хромированные полки.

· Регулируемая вентиляция посредством вытяжного канала с вентиляционными заслонкой и задвижкой.

· Устройство защиты от перегрева с независимой регулировкой и с визуальной сигнализацией.

· Внутренняя стеклянная дверь.

· Электронный таймер от 0 до 99 часов.

· Вариация температуры (при 37°C): ±0,5°C.

· Флуктуация температуры (при 37°C): ±0,1°C.

Характеристики:

· Объем, л - 53

· Внутренние габариты, мм - 400 х 400 х 330

· Количество дверей - 1

· Количество полок станд/макс - 2/4

· Внешние габариты, мм - 634 х 617 х 575

· Питание - 230 В, 50 Гц

· Мощность, Вт - 400

· Вес, кг - 43

Амплификатор GeneAmp System 9700

Амплификатор GeneAmp PCR System 9700 обеспечивает высокую производительность и легко адаптируется (благодаря сменным блокам) под разные задачи пользователя.

Особенности:

· Взаимозаменяемые блоки - 60-луночный блок по 0,5 мл, позолоченный 96-луночный блок по 0,2 мл, алюминиевый 96-луночный блок по 0,2 мл, двойной 96-луночный блок по 0,2 мл, двойной 384-луночный блок по 0,02 мл.

· Скорость изменения температуры, до 5°С/сек.

· Позолоченный блок обеспечивает высокую скорость нагрева и охлаждения.

· Функция температурного градиента.

· Нагреваемая крышка автоматически регулируемой высоты, а так же автокрышка для блока на 384 лунки по 0,02 мл.

· Возможность восстановления и продолжения программы амплификации после сбоев напряжения.

Характеристики:

· Формат термоблока - 4 сменных блока:

60-луночный из алюминия по 0,5 мл;

96-луночный из алюминия или позолоченного серебра по 0,2 мл;

двойной 96-луночный из алюминия по 0,2 мл;

двойной 384-луночный планшет из алюминия по 0,02 мл.

· Скорость изменения температуры, °С/сек - до 5°С (в зависимости от блока)

· Диапазон задаваемых температур, °С - 4-100

· Точность поддержания температуры, °С - ±0,25 (в диапазоне 35-99,9)

· Однородность температуры по блоку, °С - ±0,5

· Диапазон температур градиента, °С - 35-100

· Максимальная разница температур по блоку, °С - 0,5

· Точность градиента, °С - ±0,25

· Встроенная память - до 100 протоколов

· Максимальная мощность, Вт - 725

· Габариты, мм - 300 х 260 х 406

· Вес, кг - 11,8 (8,6 базовый модуль + 3,2 сменный блок 96 лунок)

Водяная баня BWT-U

Модель BWT-U представляет собой цельнометаллическую водяную баню, с ванной из нержавеющей стали. Функция постоянного перемешивания обеспечивает равномерность температуры рабочего объема.

Нажатием кнопки цифровой дисплей переключается с отображения фактической на установленное значение температуры.

· Цифровая установка температуры.

· Ванна из нержавеющей стали объемом 8 литров.

· Диапазон регуляции температуры до 100°C.

· LED дисплей.

· Показания фактической температуры и установленной может переключаться одной кнопкой.

Водяная баня может быть укомплектована дополнительно:

· проточным водным охладителем D-1,

· дополнительной платформой LP-1 с регулируемой высотой (для колб и бутылей).

Характеристики:

· Объем, л - 8

· Диапазон регуляции температуры - 30-100°С

· Стабильность температуры, °С - 0,1

· Функция перемешивания - да

· Размер прибора, мм - 280 х 390 х 270

· Питание - 220-240 В; 50-60 Гц

· Вес (без жидкости), кг - 8

Камера для горизонтального электрофореза Wide Mini Sub Cell GT

УФ-прозрачная подложка для геля снабжена флуоресцентной линейкой. Гель можно заливать как непосредственно на подложке с использованием наклонных заслонок, так и с помощью заливочного столика. Возможно использование подложек различной длины, расположение гребенок в несколько рядов и в различных частях геля. Имеется широкий выбор подложек и других аксессуаров, включая препаративные гребенки и гребенки под многоканальные дозаторы.

Стартовый комплект камер Wide Mini Sub Cell GT:

· Камера с защитной крышкой и комплектом проводов.

· Гелевая рамка.

· Две заслонки для заливки геля.

· Две гребенки.

· Дополнительно может входить специальный заливочный столик.

Камера Wide Mini Sub Cell GT имеет широкую платформу и может быть использована для быстрого разделения до 60 образцов. В комплект входят две гребенки - на 15 и на 20 лунок.

Характеристики:

· Размеры геля, см - 15 х 7 или 15 х 10

· Количество образцов - от 10 до 60

· Объем буфера, мл - 650

· Габариты, мм - 260 х 200 х 75

4. Основы технологии биопроизводства

Направленность исследований лаборатории молекулярной генетики заключается в создании генно-инженерных конструкций для получения целевого продукта: белков, рекомбинантных микроорганизмов, трансгенных растений; разработка получения трансгенных растений, экспрессирующих гены белков медицинского назначения; получение рекомбинантных белков с ферментативной и антигенной активностями в культуре бактерий и дрожжей; изучение механизмов транзиентной экспрессии генов вирусов растений; изучение механизмов репарации ДНК в прокариотических и эукариотических организмах.

Молекулямрная генемтика -- область биологии на стыке молекулярной биологии и генетики. По сути является одним из разделов молекулярной биологии. В области генетики молекулярная биология вскрыла химическую природу вещества наследственности, показала физико-химические предпосылки хранения в клетке информации и точного копирования её для передачи в ряду поколений.

Рекомбинантные белки - результат новых комбинаций генов, которые формируют ДНК. Рекомбинантные технологии ДНК позволяют получать белки дикого типа и модифицированные белки человека и млекопитающих в больших количествах. Рекомбинантные белки получены на основе клонированных последовательностей ДНК, которые обычно кодируют ферменты и белки с известными функциями.

Рекомбинантные белки получены с помощью генной инженерии, так же называемой сплайсингом генов или методом рекомбинантных ДНК. Путем помещения генов человека, животных или растений в генетический материал клеток бактерий, млекопитающих или дрожжей, эти микроорганизмы могут использоваться как продуценты белков для медицинских, научных и исследовательских целей.

Вектор - фрагмент ДНК, переносящий чужеродный ген в тот же самый организм или другой, удобный для выращивания. Очистка и экспрессия белков часто может быть сложной и занимать много времени, поэтому используют дополнительный конец к специфической последовательности ДНК, который облегчит очистку и экспрессию рекомбинантных белков.

Рекомбинантные белки - это белки, ДНК которых была создана искусственно. ДНК из двух или более источников включают в одну рекомбинантную молекулу. ДНК сначала обрабатывается эндонуклеазой рестрикции. В результате образуется ДНК с "липкими концами", которая может соединяться с любой молекулой ДНК, имеющей комплементарные липкие концы. ДНК лигаза ковалентно связывает 2 нити в одну рекомбинантную молекулу ДНК.

Рекомбинантная молекула ДНК должна быть реплицирована много раз для получения материала для анализа и секвенирования. Производство множества идентичных копий молекулы ДНК называют клонированием. Клонирование проводится in vitro с помощью полимеразно-цепной реакции (ПЦР). Клонирование in vivo может проводиться у одноклеточных микробов (например, E. coli), одноклеточных эукариот (дрожжи) и в клетках культур тканей млекопитающих.

Рекомбинантные ДНК должны быть получены клеткой в форме, в которой она может быть реплицирована и экспрессирована. Это достигается путем помещения ДНК в вектор. Ряд вирусов (как в клетках бкатерий, так и в клетках млекопитающих) могут служить в качестве векторов.

Трансформация - это инсерция вектора в клетку хозяина. Клетки-хозяева приготовлены для получения инородной ДНК. Селектируемые маркеры используются для устойчивости к антибиотикам, изменения цвета или других характеристик, которые могут отличать трансформируемые клетки-хозяева от нетрансформируемых. Трансформацию клеток дрожжей, растений или млекопитающих производят путем микро-инъекций ДНК в ядра трансформируемых клеток. Процесс трансфекции с помощью фагов эквивалентна трансформации за исключением того, что вместо бактерий используется фаг лямбда или MI3.

Значительные количества рекомбинантных белков производятся в клетках-хозяевах только при добавлении генов экспрессии. Экспрессия белков зависит от генов, окружающих интересующую ДНК, этот набор генов действует как сигнал, который запускает транскрипцию и трансляцию нужной ДНК в клетке. Эти сигналы включают промотор, сайт связывания рибосом и терминатор.

Рекомбинантная ДНК инсерцируется в экспрессионный вектор, который содержит промотор, сайт связывания рибосом и терминатор. Ген не должен содержать интронов человека, поскольку бактерии не распознают их и это может стать причиной преждевременной терминации, и синтез или сборка белка могут быть нарушены.

Рестрикция

Рестрикция -- разрез цепочки ДНК, осуществляемый специальным ферментом (рестриктазой).

Эндонуклеазы рестрикции, рестриктазы (от лат. restrictio -- ограничение) -- группа ферментов, относящихся к классу гидролаз, катализирующих реакцию гидролиза нуклеиновых кислот.

В отличие от экзонуклеаз, рестриктазы расщепляют нуклеиновые кислоты не с конца молекулы, а в середине. При этом каждая рестриктаза узнаёт определённый участок ДНК длиной от четырёх пар нуклеотидов и расщепляет нуклеотидную цепь внутри участка узнавания или вне его.

Для проведения реакции требуется матрица ДНК, 2 рестриктазы, буфер и безнуклеазная вода. Рестриктазы очень чувствительны к перепаду температур, поэтому их нельзя вытаскивать из холода, для чего их переносят во льду или кулере. В пробирку добавляется буфер, безнуклеазная вода, затем матрица ДНК и в последнюю очередь закапываются рестриктазы. Все тщательно пипетируется и ставиться на 90 минут в термоблок при температуре +37^оС. Результат проведения реакции проверяют с помощью электрофореза. биотехнология генный лаборатория

Лигирование

Лигирование -- термин, используемый в молекулярной биологии, означающий соединение двух молекул нуклеиновых кислот с участием фермента ДНК-лигазы.

Лигаза (лат. ligвre -- сшивать, соединять) -- фермент, катализирующий соединение двух молекул с образованием новой химической связи. При этом обычно происходит отщепление (гидролиз) небольшой химической группы от одной из молекул.

Лигазы относятся к классу ферментов EC 6.

Для проведения лигирования требуется вектор, в который будет производится встройка элемента, необходимый элемент ДНК, который будет встроен в вектор, лигазный буфер, ДНК-лигаза и вода, качества MiliQ. Все компоненты по очереди вносятся в пробирку, пипетируются и ставятся в термоблок на +4^оС на 16 часов.

Трансформация

Трансформация -- процесс поглощения клеткой организма свободной молекулы ДНК из среды и встраивания её в геном, что приводит к появлению у неё новых наследуемых признаков, характерных для организма-донора ДНК.

Для проведения трансформации требуются компетентные клетки, способные под действием различных факторов (температура, ультразвук, электрический ток) принять чужеродную плазмиду. В лаборатории молекулярной генетики используют три вида хемокомпетентных (трансформация проходит под действием перемены температур) клеток: XL Blue, DH5б, TOP10F. Клетки хранят при температуре -80^оС. Перед использованием их размораживают во льду в течении 30 минут, после чего вносят лигазную смесь, содержащую плазмиду, которую нужно встроить. Затем пробирки выдерживают во льду в течении 30 минут. После этого следует резкая смена температуры. Пробирки опускаются в водяную баню, нагретую до +42^оС на 30 секунд, затем снова помещаются в лед на 3 минуты. В дальнейшем в пробирки добавляется питательная среда, и их помещают в термошейкер на 1 час при +37^оС и 150 об/мин. По истечению срока пробирки центрифугируют 1 минуту при 5 тыс. об/мин, сливают супернатант и высевают на чашки с питательной средой.

ПЦР (полимеразная цепная реакция)

Полимерамзная цепнамя реамкция (ПЦР) -- экспериментальный метод молекулярной биологии, позволяющий добиться значительного увеличения малых концентраций определённых фрагментов нуклеиновой кислоты (ДНК) в биологическом материале (пробе).

Помимо амплификации ДНК, ПЦР позволяет производить множество других манипуляций с нуклеиновыми кислотами (введение мутаций, сращивание фрагментов ДНК) и широко используется в биологической и медицинской практике, например, для диагностики заболеваний (наследственных, инфекционных), для установления отцовства, для клонирования генов, выделения новых генов.

Метод основан на многократном избирательном копировании определённого участка ДНК при помощи ферментов в искусственных условиях (in vitro). При этом происходит копирование только того участка, который удовлетворяет заданным условиям, и только в том случае, если он присутствует в исследуемом образце. В отличие от амплификации ДНК в живых организмах, (репликации), с помощью ПЦР амплифицируются относительно короткие участки ДНК. В обычном ПЦР-процессе длина копируемых ДНК-участков составляет не более 3000 пар оснований. С помощью смеси различных полимераз, с использованием добавок и при определённых условиях длина ПЦР-фрагмента может достигать 20--40 тысяч пар нуклеотидов. Это всё равно значительно меньше длины хромосомной ДНК эукариотической клетки. Например, геном человека состоит примерно из 3 млрд пар оснований.

Компоненты реакции:

Для проведения ПЦР в простейшем случае требуются следующие компоненты:

· ДНК-матрица, содержащая тот участок ДНК, который требуется амплифицировать.

· Два праймера, комплементарные противоположным концам разных цепей требуемого фрагмента ДНК.

· Термостабильная ДНК-полимераза -- фермент, который катализирует реакцию полимеризации ДНК. Полимераза для использования в ПЦР должна сохранять активность при высокой температуре длительное время, поэтому используют ферменты, выделенные из термофилов -- Thermus aquaticus (Taq-полимераза), Pyrococcus furiosus (Pfu-полимераза), Pyrococcus woesei (Pwo-полимераза) и другие.

· Дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (dATP, dGTP, dCTP, dTTP).

· Ионы Mg2+, необходимые для работы полимеразы.

· Буферный раствор, обеспечивающий необходимые условия реакции -- рН, ионную силу раствора. Содержит соли, бычий сывороточный альбумин.

Электрофорез

Электрофорез (от электро- и греч. цпсЭщ -- переносить) -- это электрокинетическое явление перемещения частиц дисперсной фазы (коллоидных или белковых растворов) в жидкой или газообразной среде под действием внешнего электрического поля.

Горизонтальный электрофорез основан на разделении молекул ДНК по размеру. Для его проведения готовят пластину агарозного геля с добавлением специального красителя ДНК, например, бромистого этидия. Застывшая агароза образует пространственную решетку. При заливке с помощью гребенок в геле формируют специальные лунки, в которые в дальнейшем вносят продукты амплификации. Пластину геля помещают в аппарат для горизонтального гель-электрофореза и подключают источник постоянного напряжения. Отрицательно заряженная ДНК начинает двигаться в геле от минуса к плюсу. При этом более короткие молекулы ДНК движутся быстрее, чем длинные. Все молекулы одного размера движутся с одинаковой скоростью. Краситель встраивается (интеркалирует) плоскостными группами в молекулы ДНК. После окончания электрофореза проводится регистрация результатов.

5. Методы охраны труда и окружающей среды

Охрана труда представляет собой систему социально-экономических, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, которая играет большую роль и представляет большое значение в обеспечении безопасности, сохранения здоровья и работоспособности человека в процессе его трудовой деятельности.

Охрана труда изучает условия возникновения и причины производственных травм и заболеваний, аварий, взрывов, пожаров, разрабатывает мероприятия по их предупреждению, созданию здоровых и безопасных условий труда.

Создание безопасных условий труда всегда было и остается предметом постоянной заботы государства. В 2007 году принят закон РК «Трудовой кодекс» от 15.05.2007 года. Этот закон направлен на обеспечение права работников на охрану труда, устанавливает основные принципы национальной политики в области в целях предупреждения несчастных случаев и повреждения здоровья на производстве, сведения к минимуму опасных и вредных производственных факторов и распространяется на все виды хозяйственной деятельности и предприятий независимо от форм собственности.

Работник имеет право: на равную оплату за равный труд, на условия труда, отвечающим требованиям безопасности и гигиены; на отдых; на возмещение вреда, причиненному его здоровью или имуществу в связи с исполнением им трудовых обязанностей; повышать свою профессиональную квалификацию.

С работниками заключается индивидуальный трудовой договор, в котором оговаривается условия их рабочего распорядка.

Обучение безопасным приёмам труда для работников проводится на основании государственного стандарта - «ГОСТ 12.0.004-90». Необходимость обучения и инструктирования работников законодательно закреплена в законах РК. В частности, статья 144 кодекса обязывает администрацию (работодателя) организовывать для работников проведение инструктажа по охране труда и технике безопасности, производственной санитарии, противопожарной безопасности и другим правилам. В соответствии с ГОСТ 12.0.004-90 инструктажи подразделяют на следующие виды:

Вводный инструктаж - проводится со всеми вновь принимаемыми на работу; проводит инженер по охране труда или лицо, на которое приказом возложены эти обязанности; проводится по программе, утверждённой руководителем организации в кабинете по охране труда.

Первичный инструктаж на рабочем месте - проводится со всеми вновь принятыми на предприятие, кроме лиц, которые не связаны с обслуживанием и ремонтом оборудования, использованием инструмента, хранением и применением сырья и материалов. Перечень профессий и должностей работников, освобождённых от первичного инструктажа на рабочем месте, утверждает работодатель.

Повторный инструктаж - проходят все работники, за исключением лиц, освобождённых от первичного инструктажа на рабочем месте, не реже одного раза в полугодие. Для некоторых категорий работников может быть установлен более продолжительный (до 1 года) срок проведения повторного инструктажа.

Внеплановый инструктаж - проводится при изменении вида работ, при введении в действие новых или переработанных стандартов или инструкций по охране труда, при несчастном случае на производстве, при нарушении требований безопасности труда, по требованию органов надзора, при перерывах в работе 60 дней (для работ, к которым предъявляют повышенные требования безопасности труда - 30 дней).

Целевой инструктаж - проводят при выполнении разовых работ, не связанных с прямыми обязанностями по специальности (погрузка и разгрузка, уборка территории); ликвидации последствий аварий, стихийных бедствий и катастроф; производстве работ, на которые оформляется наряд-допуск; проведении экскурсии на предприятии, организации массовых мероприятий.

Каждый сотрудник лаборатории обязан соблюдать правила и технику безопасности и следовать нижеуказанным правилам:

- перед началом работы с химическими реактивами обязан одеть специальную одежду; проверить исправность электрооборудования, о неисправностях сообщить начальнику лаборатории; приготовить необходимые приборы, посуду; включить вытяжную вентиляцию.

- при выполнении работ необходимо соблюдать аккуратность, осторожность.

Прежде чем приступить к эксперименту, нужно внимательно изучить его описание, знать свойства исходных реагентов и получаемых веществ, свойства организмов, опасные моменты при проведении работы и способы их предупреждения.

- во время проведения экспериментов, связанных с легколетучими газами или другими опасными веществами, а также во время работы с вакуумными установками в лаборатории должно находиться не менее двух сотрудников.

- при работе, связанной с воспламенениями или взрывами, недопустимо даже на короткое время оставлять рабочее место без присмотра.

- работающий с тем или другим веществом либо живым объектом обязан ознакомиться и знать свойства этих веществ или культур (ядовитость, летучесть, воспламеняемость, взрываемость, патогенность) как самостоятельно, так и в смеси с другими применяемыми при эксперименте веществами.

-выполнение работ, не связанных с заданием или непредусмотренных рабочим планом, без ведома руководителя лаборатории воспрещается.

- каждый сотрудник лаборатории должен уметь оказывать первую помощь себе и своим коллегам.

- после окончания работы каждый сотрудник уходя из лаборатории, обязан оставить свое рабочее место в полном порядке: выключить нагревательные приборы, убрать горючие жидкости и другие опасные вещества, живые объекты, закрыть водопроводные краны, убрать халат.

- все банки, колбы и сосуды, содержащие какое-либо вещество, должны иметь надпись с указанием, какое вещество в нем находится.

- помещения для стерильных работ должны периодически кварцеваться с использованием УФ-ламп (15 мин. перед началом работы или на ночь).

- отработанный биологический материал перед мойкой автоклавировать при 1 атм., избыточного давления не менее 30 мин. При работе с ядовитыми, опасными веществами (например, при химической стерилизацией посуды), работник лаборатории должен пользоваться требуемыми средствами защиты (халат, перчатки, респиратор, марлевая повязка), содержать в порядке рабочее место, не нарушать технологию и методику применяемых методов.

Обучение и аттестацию по охране труда проводят в аналитической комнате. Там же на стене, а также в моечной и в химической лаборатории висят памятки с основными положениями техники безопасности в биотехнологической лаборатории.

Охрана окружающей среды

В настоящее время в Республике Казахстан сложилась неблагоприятная экологическая обстановка. Этому во многом способствует то, что на протяжении многих десятилетий в Казахстане складывалась преимущество сырьевая система природопользования. Это сопровождалось экстремально высокими техногенными нагрузками на окружающую среду. Поэтому кардинального улучшения экологической ситуации не произошло и она по-прежнему характеризуется деградацией природных систем, что ведет к дестабилизации биосферы, утрате ее способности поддерживать качество окружающей среды, необходимое для жизнедеятельности общества. По данным Фадеевой Л.М. и соавторов (1999), в Казахстане из-за нарушения экологического равновесия, некорректного применения антибиотиков и других лекарственных препаратов широкое распространение среди населения получили дерматомикозы различной локализации. В связи с вышеизложенным, правительством РК был издан указ президента от 3 декабря2003 года № 1241 « О концепции экологической безопасности РК на 2004-2015гг.» и «Экологический кодекс РК» от 9 января 2007 года № 212-3 обеспечивающие экологическую безопасность в РК.

В новой Концепции экологической безопасности Республики Казахстан 2004 года предлагаются пути решения нереализованных задач. Среди них: обеспечение опережающего развития научных исследований по важнейшим проблемам экологической безопасности и устойчивого природопользования, в том числе фундаментальных; введение единой системы мониторинга за состоянием окружающей среды; экологическое районирование и специальное картографирование территории Республики Казахстан.

Наиболее опасные проявления экологического кризиса - региональное техногенное опустынивание, деградация почв, истощение и загрязнение водных ресурсов, загрязнение атмосферы, обезлесение, необратимое сокращение биологического разнообразия и разрушение генетического фонда живой природы, активация угрожающих жизни стихийных природных явлений и промышленных катастроф, накопление опасных и токсичных отходов.