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Technologie de la production d'insuline

L'insuline est l'une des hormones produites par le corps humain, en particulier le pancréas. La violation de la sécrétion de cette substance entraîne l'apparition d'une maladie aussi grave que le diabète. Pour son traitement, utiliser une hormone synthétique qui a été isolée pendant longtemps du pancréas du bétail. Alnako utilise depuis longtemps la technologie de la production d’insuline avec l’aide d’une bactérie très commune: E. coli (Escherichia coli) ou champignon de levure. L'utilisation de cette méthode évite les réactions allergiques causées par une protéine étrangère ayant une légère différence avec l'humain.

Schéma technologique

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La technologie de la production d'insuline comprend toutes les principales étapes de la production de produits biotechnologiques. Le résultat est un produit final cristallin, qui est ensuite utilisé pour préparer des solutions injectables utilisées dans le traitement des formes sévères du diabète sucré de type I et de type II. L'effet principal de cette hormone dans l'organisme se manifeste par une diminution du taux de glucose contenu dans le sang.

Les étapes de la production d'insuline seront les suivantes:

  • Préliminaire Elle effectue des opérations telles que la préparation et la purification de l'eau et de l'air, le nettoyage des installations de production et la stérilisation du matériel, la vérification du personnel, le traitement des mains et la livraison de chaussures et de vêtements stériles. Au stade préliminaire également, la synthèse chimique primaire des chaînes de molécules est réalisée à partir de laquelle la protéine insuline sera assemblée. Dans la chaîne A, il y a 21 résidus d'acides aminés et dans la chaîne B-30.
  • Préparation de solutions nutritives et de culture cellulaire. Pour forcer une cellule vivante à produire le composé nécessaire, elle introduit le gène correspondant. Pour cela, les cellules plasmidiques sont coupées par des enzymes spéciales - restrictives et cousues par des gènes, qui codent pour la synthèse des composés nécessaires. Ensuite, par un procédé de microinjection, le plasmide modifié retourne dans la cellule.
  • Culture de suspension cellulaire. Les cellules génétiquement modifiées sont placées dans une solution nutritive qui contient tous les ingrédients nécessaires à la croissance et à la reproduction et qui est stérilisée. La culture se déroule dans des bioréacteurs spéciaux, où de l'air pré-purifié est fourni. Périodiquement, une certaine quantité de solution nutritive est ajoutée au réacteur et en même temps, le même volume de la suspension cellulaire est retiré.
  • Répartition de la culture. La séparation des cultures de fluides et de cellules se fait par sédimentation (sédimentation) dans des sédiments spéciaux, puis par filtration, ce qui permet de préserver au maximum l'intégrité des cellules.
  • Purification chromatographique de la substance. Elle est réalisée sur le matériel approprié, en utilisant diverses méthodes, notamment la chromatographie frontale, l’échange d’anions et la perméation de gel.
  • Obtention d'une molécule de protéine. Au stade biotechnologique, la synthèse d'une molécule d'insuline non préparée se produit. Et les deux composantes de ses chaînes. Leur réticulation est effectuée après oxydation et pliage des chaînes résultantes, conduisant à la formation de ponts disulfure.
  • Le séchage par sublimation dans un four spécial, après quoi la préparation cristalline obtenue est vérifiée pour vérifier sa conformité à la norme, emballée, étiquetée et expédiée au consommateur.

Notre société, à des conditions avantageuses, propose des lignes de production finies où l’ensemble de la technologie de production d’insuline est pleinement respectée. Grâce à des calculs précis, à un support technique et informatif et à la formation du personnel dans le cadre d'un programme complet, l'entreprise sera rentable et ses produits sont recherchés.

Obtenir de l'insuline.

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L'insuline - hormone du pancréas qui régule le métabolisme des glucides et maintenir un niveau normal de sucre dans le sang. L'inconvénient de cette hormone dans le corps conduit à l'une des maladies graves - diabète, qui est la cause de décès dans la troisième position après les maladies cardiovasculaires et le cancer. L'insuline - une petite protéine globulaire comprenant 51 résidus d'acides aminés et se compose de deux chaînes polypeptidiques reliées par deux ponts disulfure. Elle est synthétisée sous la forme d'un seul précurseur de chaîne - préproinsuline contenant un peptide de signal de terminal (23 résidus d'acides aminés) et 35 ulcerative peptide de connexion (C-peptide). Lors du retrait du peptide signal de la proinsuline à partir de la cage 86 est formé de résidus d'acides aminés, dans laquelle A et la chaîne B de l'insuline C-peptide couplé, en leur fournissant l'orientation spatiale nécessaire pour la fermeture des liaisons disulfure. Après clivage protéolytique du peptide C, l'insuline est formée.

Depuis la découverte de l'insuline en 1921 par Banting et Best, qui a identifié une hormone du pancréas de veau nouveau-né et a montré une diminution du taux de glucose dans le sérum sanguin des animaux de laboratoire après l'administration du médicament, il a été plus de 80 ans. Pendant ce temps, l'industrie de la production d'insuline a été créée.

Généralement, le pancréas des bovins et des porcs n'est pas utilisé dans l'industrie de la viande et des conserves et est fourni dans des wagons réfrigérés aux sociétés pharmaceutiques où l'extraction d'hormones est effectuée. Pour obtenir 100 g d'insuline cristalline, 800 à 1000 kg de matière première sont nécessaires. Cependant, la structure de cette insuline (séquence d'acides aminés) diffère de celle de l'insuline humaine et son utilisation est directement inefficace. Par exemple, l'insuline porcine diffère de l'insuline humaine par l'acide aminé situé à l'extrémité C-terminale de la chaîne B (alanine au lieu de la thréonine). La substitution de l'alanine à la thréonine est effectuée par clivage de l'alanine catalysée par une enzyme et l'addition d'un résidu thréonine protégé dans le groupe carboxyle présent dans le mélange réactionnel en grand excès. Après clivage du groupe O-t-butyle protecteur, l'insuline humaine est obtenue.

Développement depuis les années 1970, la production de la technologie de l'ADN recombinant a considérablement changé la nature de la recherche menée dans les domaines de la génétique, la biologie moléculaire et la biotechnologie. Développement de méthodes pour modifier l'appareil génétique des cellules, leur permettant d'entrer dans les gènes étrangers, les cloner, exprimer et reçoivent une protéine biosynthétique dans la quantité requise a été l'occasion de créer une nouvelle branche de l'industrie pharmaceutique et la distribution de médicaments de protéines différentes de la santé (insuline, l'érythropoïétine, l'interféron, etc.)

Les travaux sur la production d'insuline génétiquement modifiée ont commencé il y a environ 20 ans. En 1978, un rapport a été reçu sur la préparation d'une souche d'Escherichia coli produisant de la proinsuline de rat (USA). La même année, des chaînes individuelles d'insuline humaine ont été synthétisées par l'expression de leurs gènes synthétiques dans des cellules. E. coli. Chacun des gènes synthétiques résultants a été séquentiellement ajusté à l'extrémité 3 'du gène de l'enzyme (ß-galactosidase et introduit dans le plasmide vecteur (pBR322). E. coli, transformées avec ces plasmides recombinants produits protéines hybrides (chimériques, recombinante) consistant en un fragment β-galactosidase couplée par résidu méthionine avec des chaînes A et B de l'insuline. Lorsque le traitement de la protéine chimère in vitro avec du bromure de cyanogène peptide A-B est libéré et ensuite enzymatiquement clivé en fragments A et B. Toutefois, la fermeture des ponts disulfure entre sans rapport avec le peptide C de l'insuline A et de B se produit difficilement, et le procédé de production d'insuline n'a pas reçu son développement.

Par conséquent, à l’avenir, une méthode a été développée pour obtenir la proinsuline humaine dans son intégralité, suivie de sa transformation en insuline in vitro. A cette fin, une séquence nucléotidique codant pour la structure de la proinsuline a été synthétisée artificiellement, qui a ensuite été insérée dans le plasmide à l'extrémité 3 'du gène de la ß-galactosidase. Cellules transformées de tels plasmides E. coli ont synthétisé une protéine chimérique constituée de fragments de proinsuline et de β-galactosidase, qui a ensuite été in vitro séquentiellement convertie en insuline humaine (figure 1).

Obtenir de l'insuline: tous les moyens de base

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L'insuline est une substance qui se forme dans le pancréas ("îlots de Langerhans"). Cette hormone est d'une importance capitale dans le métabolisme de pratiquement tous les tissus du corps, car elle assure l'ouverture des membranes cellulaires aux composants du glucose. Alors que la préparation de l'insuline n'a pas été mis en place une méthode de synthèse, de nombreux patients diabétiques ont été condamnés, comme le glucose est utilisé pour la production de toutes sortes de molécules contenant du carbone, et est la seule source d'énergie pour les mitochondries. En l'absence d'insuline, la membrane cellulaire passe une quantité insignifiante de glucose, ce qui entraîne une mort cellulaire due à un manque de nutrition.

Insuffisance absolue et relative de l'insuline

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Le diabète, on le sait, est de deux types. Le premier type survient lorsqu'une personne a une destruction dans les cellules bêta des «îlots de Langerhans» susmentionnés. Ceci est une carence absolue en insuline. Le diabète du deuxième type se développe avec une insuffisance relative en insuline - un effet incorrect de l'insuline sur tel ou tel type de tissu. Le fait que le taux de sucre dans le sang soit régulé par une sorte d’hormone dans le pancréas a fait supposer que le médecin russe I.M. Sobolev au milieu du 19ème siècle. Un peu plus tard, P. Langerhans a constaté que dans le fer il y a des zones spéciales, et O. Minkowski et J. Mehring a établi le lien entre ces « îles » et le niveau de sucre dans le sang au cours des expériences sur les chiens. Environ 20 ans ont été nécessaires pour extraire des "îlots de Langerhans" ce qu'ils produisent et tenter d'introduire les substances obtenues sous forme de solutions aqueuses chez les mêmes chiens. Il faut dire que l'expérience de la guérison des conditions diabétiques en amis à quatre pattes se concrétiser en 1916, mais leur développement a été interrompue par la Première Guerre mondiale (par N. Paulesku).

Au cours des expériences de F. Bunting sur des chiens, les animaux ont donc été opérés sur le pancréas, dont la plupart ont dégénéré, ne laissant que des zones contenant des cellules de Langerhans. Après un certain nombre d'expériences Banting a décidé de prendre pour la préparation d'extraits de pancréas foetal de veau, qui contenait encore pas de glandes digestives, et le matériau résultant a été testé à 14 ans de L. Thompson, qui a reçu une réaction allergique grave en raison des composants secondaires. D. Collip a été éliminé des impuretés, ce qui a permis d'isoler la première insuline qui est revenue du coma d'un garçon de dix ans. De même, l'insuline est maintenant obtenue dans certains pays à partir du pancréas de bovins (bovins) ou de porcs. À partir d'1 kg de substance, on peut extraire 0,1 g d'insuline.

Technologies du siècle dernier

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Pour la production de filaments (souvent congelés) charge d'alimentation est soumise à une extraction acide-éthanol (traitement en deux étapes avec de l'éthanol acidifié), après quoi les résultats de la réaction chimique est neutralisé et soumis à un relargage procédure - séparation de la solution par l'addition d'une autre substance, d'autres sels de zinc. La solution est cristallisée et séchée. L'extrait après de telles manipulations contient environ 90% d'insuline. Les parts restantes sont occupées par des substances supplémentaires:

  • un polypeptide pancréatique;
  • le glucagon;
  • la proinsuline;
  • la somatostatine.

Ces éléments rendent le médicament résultant immunogène, c'est-à-dire que le corps humain produit des anticorps, provoquant des réactions allergiques. L'immunogénicité du médicament repose principalement sur la proinsuline, précurseur de l'insuline elle-même, et contient une molécule supplémentaire (peptide C) qui présente diverses modifications chez différents êtres vivants.

Par conséquent, la substance résultante a été retraitée sous forme de dissolution et de recristallisation, ce qui a permis d'augmenter la teneur en insuline à plus de 90% (degré de purification standard). Il faut dire que la préparation obtenue à partir du pancréas d'ongulés est moins adaptée à l'homme que l'insuline extraite de l'intérieur du porc. En soi, l'insuline se compose de 51 acides aminés que les humains et les ongulés ne coïncident pas 3 (effet, on croit un régime végétarien de taureaux), et chez l'homme, et, porc plutôt omnivores un seul acide aminé. Par conséquent, l'insuline bovine (et son mélange avec du porc) non affecté aux patients diabétiques aux stades précoces de la maladie, la grossesse et le traitement à court terme (par exemple, post-chirurgie). Il peut entraîner une grande variété de réactions indésirables, allant jusqu’à des modifications de la graisse sous-cutanée au site d’injection.

Insuline monocomposant

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Devant les médecins et les scientifiques après la découverte de l'insuline, la question s'est posée de l'augmentation du degré de purification pour réduire les réactions allergiques des patients. A cet effet, l'extrait ci-dessus pour la pureté norme dirigée à une Chromatographie (habituellement liquide) au cours de laquelle l'insuline monopikovy formée sur les parois du dispositif (y compris monodezamino- monoagregin- et monoetilinsuliny). Si la substance obtenue est soumise à une chromatographie à plusieurs reprises, une insuline monocomposant sera obtenue, ce qui donnera sensiblement moins d'effets secondaires et aura également une activité élevée. Une telle insuline sur le flacon est généralement étiquetée "MS".

Comment obtenez-vous l'insuline au 21ème siècle? Jusqu'à présent, la méthode semi-synthétique ci-dessus n'est pas devenue obsolète lorsque la matière première subit de nombreuses étapes de purification. L'inconvénient dans ce cas est la dépendance vis-à-vis des approvisionnements provenant des élevages. Deux autres méthodes - un cycle chimique complet ou une production à partir du pancréas humain ne semble pas possible en liaison avec l'utilisation non économique et contraire à l'éthique des tissus humains. Par conséquent, à partir de la fin du XXe siècle, les entreprises occidentales (Hoechst, Novo Nordisk, Eli Lilly, Aventis) ont maîtrisé et breveté la technologie de biosynthèse basée sur le génie génétique.

Le rôle de E. coli et de levure dans la génération d'insuline

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Description du procédé de production d'insuline par synthèse biologique ressemble globalement à peu près comme suit: le gène de l'insuline humaine choisie introduit dans le génome de E. coli, qui synthétisent rapidement proinsuline, à partir de laquelle l'enzyme est ensuite clivé le peptide C (fabriqué par « Eli Lilly » technologie). "Novo Nordisk" produit une hormone quelque peu différemment. Un gène artificiel de miniproinsuline, qui a une "queue" de peptide C, a été créé ici. Il est beaucoup plus court que l'insuline requise pour le médicament. Le gène est placé dans une cage de levure de boulanger, qui est divisée, générant les quantités nécessaires de matières premières. Après cela, le mini-C-peptide est éliminé du matériau obtenu et une substance présentant un degré élevé de purification est obtenue, identique à l'insuline humaine.

La société "Aventis" se base sur le gène du macaque, dans lequel l'insuline coïncide avec l'insuline humaine. En utilisant l'acide ribonucléique de la matrice, le clonage d'ADN à partir de ce gène est obtenu et incorporé dans des cellules d'Escherichia coli. La tâche principale des entreprises de fabrication est le nettoyage complet du produit fini des impuretés sous la forme de traces de micro-organismes et des restes des organismes eux-mêmes. Les méthodes modernes de contrôle de la production permettent une telle efficacité que l'insuline biosynthétique est pratiquement identique aux principaux fournisseurs mondiaux.

Durée des médicaments

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À l'aube de son apparition, l'insuline a eu une période d'action assez courte (elle a commencé à fonctionner après 15 à 40 minutes, mais elle n'a pas fonctionné plus de 1,5 à 4 heures), d'où la nécessité de créer des médicaments prolongés. Leur composition chimique inclut la protamine (protéine extraite du lait de poisson, réaction alcaline), le tampon phosphate (maintenant un pH neutre) et le zinc, ainsi que le phénol (creazone) pour assurer le processus de cristallisation. A la suite de ces additions, de la NPH-insuline a été obtenue.

Une fois que les chercheurs ont constaté que l'addition de petites quantités de zinc dans des conditions de pH neutre à prolonger la durée d'action de l'insuline, a été inventé suspension d'insuline zinc (ISC), la première forme de dosage de l'insuline qui a été « Loop ». Lui et ses analogues subséquents ont pu recevoir un effet curatif à 6-8 heures pour l’effet intermédiaire de l’insuline et à 8-10 heures pour l’action à long terme. Cependant, il faut se rappeler que l'insuline à action intermédiaire et à action prolongée commence à «fonctionner» après 2 et 4 heures et dure respectivement 6 à 8 et 8 à 10 heures.

Par conséquent, chaque patient diabétique doit avoir un régime individuel d'insuline 24 heures sur 24.

L'insuline en tant que médicament prêt à l'emploi contient également des conservateurs et des désinfectants. Ceci est le Creson et le phénol (le cas échéant, le médicament sent désagréable), le parahydroxybenzoate de méthyle, les ions de zinc. Chaque forme posologique contient son composant désinfectant. Par exemple, le phénol n'est pas appliqué sur l'ICS, car il modifie les propriétés physiques de l'insuline (le parabenzoate de méthyle est utilisé dans l'ICS). De plus, les préparations contiennent des ingrédients qui confèrent des propriétés de tampon et transfèrent l'insuline à un état cristallin. Pour l'ECI, il s'agit de NaCl, pour d'autres formes posologiques - les phosphates. Les patients peuvent recevoir de l'insuline sous diverses formes, notamment un aérosol, une solution ou une suspension. Le médicament peut être pH neutre ou acide. Les concentrations standard de la libération sont: 500 unités / ml, 250, 100, 80 et 40.

Ingénierie des protéines, production d'insuline

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La biotechnologie est la dernière étape dans la réalisation du désir de longue date de l'humanité d'utiliser des processus naturels pour améliorer la vie des gens. La biotechnologie révolutionne tous les domaines de la médecine, du diagnostic au traitement de toute maladie. Il aide à étudier les processus de la vie au niveau moléculaire et à l'avenir pour passer des hypothèses au diagnostic et au traitement précis.

Les principales tâches qui sont résolues par la biotechnologie médicale en médecine:

· Collecte et récupération d'informations: diagnostics, biocapteurs, utilisation de solutions biotechnologiques et techniques pour obtenir des informations (concept de réception biotechnologique);

· Obtention des médicaments appropriés (technologies pour obtenir de l'insuline, de la vitamine C, de la vitamine D2, de la réserpine, de la bioingénierie, de la production d'antibiotiques, de vitamines, d'hormones, etc.).

Le marché mondial des produits biotechnologiques médicaux est en plein essor. Les produits les plus récents de ce type sont les médicaments et vaccins génétiquement modifiés. Excellentes perspectives pour les fabricants russes d'immunodiagnostic d'un nouveau type. Ces dernières années, leurs nouvelles espèces sont apparues - des micropuces biologiques. Ces diagnostics, qui permettent en très peu de temps et avec une très grande qualité de diagnostiquer simultanément des dizaines et des centaines d'agents pathogènes de maladies infectieuses, de toxines ou de défauts génétiques. Le type de micropuce le plus efficace et le moins coûteux au monde est créé précisément dans notre pays. Si nous considérons que le marché des diagnostics d'ADN se développe rapidement, notre participation pourrait être extrêmement bénéfique.

Les experts estiment la capacité du marché russe à 90-100 milliards de roubles, dont les besoins ne sont désormais satisfaits que de 40 à 45%, y compris aux dépens des producteurs nationaux d’environ 12-13%. Le degré de satisfaction des besoins du marché en biotechnologie pharmaceutique est de 51,3%, les additifs pour l'alimentation humaine et animale - de 22 à 40%, dans d'autres industries - encore moins.

Les médicaments (LS) sont des substances ou leurs mélanges d'origine naturelle, synthétique ou biotechnique utilisés pour prévenir la grossesse, prévenir, diagnostiquer et traiter les maladies des personnes ou pour modifier l'état et les fonctions de l'organisme.

Les médicaments sont des substances; SFS (médicaments); remèdes homéopathiques; des moyens utilisés pour diagnostiquer les agents pathogènes des maladies, ainsi que pour lutter contre les agents pathogènes ou les parasites; cosmétiques médicinaux et additifs médicinaux pour les produits alimentaires.

Selon leur origine, les médicaments sont répartis en deux groupes principaux:

I. Matières premières naturelles d'origine végétale, animale et minérale ayant subi une première transformation (purification des impuretés, séchage, tri).

Les éléments suivants sont considérés: matières premières végétales médicinales - racine de valériane, fleurs de camomille, baies de framboise, gommes (gomme d'abricot), baumes (terpentine); matières premières médicinales d'origine animale - glandes de sécrétion interne d'animaux domestiques.

II. Substances médicinales obtenues à la suite de la transformation de matières premières naturelles ou de la synthèse intentionnelle.

Le groupe II est divisé en groupes suivants:

1. Préparations chimiques. De par leur nature, sont des substances chimiques individuelles et par leur origine - produits de la synthèse ou des substances naturelles purifiées qui sont des substances médicinales - chlorure de sodium, sulfate de sodium, le nitrate d'argent, l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique, l'hydrogénocarbonate de sodium, le permanganate de potassium, le thiosulfate de sodium, et ainsi de suite. e.

2. Préparations chimico-pharmaceutiques (HFP). De par sa nature, il s'agit également de substances chimiques individuelles. Obtenu à la suite d'une synthèse organique, parfois très complexe. Comprend: sulfamides (streptocid, norsulfazol), les agents (antituberculeuse de ftivazid), hypnotiques et anesthésiques, antipaludéens (bigumal). KFC comprend également des substances biologiquement actives, isolées sous forme pure à partir de matières premières d'origine végétale et animale (alcaloïdes et glycosides). Un groupe distinct est représenté par des préparations d'isotopes radioactifs, par exemple des préparations d'iode radioactif.

3. Préparations d'antibiotiques. Les antibiotiques sont les produits de l'activité vitale de divers microorganismes et résultent de la synthèse biologique lors de la croissance de microorganismes sur des milieux nutritifs spéciaux. Les antibiotiques d'origine microbienne (pénicilline, streptomycine, biomycine, gramicidine) sont largement connus. Certains des antibiotiques sont synthétisés (méthicilline, oxacilline). Les antibiotiques du groupe des céphalosporines possèdent un large spectre d'action antibactérienne.

4. préparations de vitamines. Parmi eux, il y a à la fois la substance synthétique chimiquement distinct (acide ascorbique, la thiamine, l'acide nicotinique, cyanocobalamine et al.), Et les complexes des substances complexes (concentrés, extraits, sirops).

5. médicaments organiques. Obtenu à partir des organes, des tissus et des jus du corps animal. Ce sont des complexes complexes de substances contenant des substances hormonales en tant que composés biologiquement actifs. Certains d'entre eux ont réussi à être isolés sous une forme pure (par exemple, l'adrénaline). Un certain nombre d'hormones sont produites synthétiquement (hormones sexuelles). Les organopreparations comprennent également des enzymes (pepsine).

6. Vaccins et sérums. Ce sont des préparations immunobiologiques produites par les instituts de vaccins et de sérums, les instituts d'épidémiologie, de microbiologie et d'hygiène, ainsi qu'un certain nombre de SES.

7. Produits de première transformation des matières premières médicinales. Fait référence à: huiles essentielles, graisses et huiles grasses dérivées de parties de plantes et d'animaux.

8. Préparations galéniques. Celles-ci comprennent des préparations de composition chimique complexe, préparées par extraction à partir de matières premières médicinales naturelles d'origine végétale et animale et contenant du BAS avec d'autres substances. Ce sont des extraits différents, des teintures, des teintures, des sirops, des eaux parfumées, etc. Les médicaments de Novogalenovye sont des sous-groupes spéciaux: extraits (extraits et teintures), mais libérés des substances de ballast.

Actuellement, selon l'OMS (Organisation mondiale de la santé), il y a environ 110 millions de personnes atteintes de diabète dans le monde. Et ce chiffre dans les 25 prochaines années peut doubler. Le diabète est une maladie terrible causée par une violation du pancréas, une hormone productrice d'insuline, nécessaire à l'utilisation normale des glucides contenus dans les aliments. Aux premiers stades de la maladie, il suffit de prendre des mesures préventives, de surveiller régulièrement la glycémie et de consommer moins de sucre. Cependant, pour 10 millions de patients, l'insulinothérapie est indiquée. ils injectent les médicaments de cette hormone dans la circulation sanguine. Depuis les années vingt du siècle dernier, on a utilisé de l'insuline isolée du pancréas de porc et de veau. L'insuline des animaux est similaire à l'humain, la différence étant que, dans la molécule d'insuline du porc, contrairement à l'humain d'une des chaînes, l'acide aminé thréonine est remplacé par l'alanine. On pense que ces différences mineures peuvent entraîner de graves perturbations dans le travail des reins, des troubles de la vision, des allergies chez les patients. En outre, malgré le degré élevé de purification, la possibilité de transférer des virus de l'animal à l'homme n'est pas exclue. Et enfin, le nombre de diabétiques augmente si rapidement qu'il n'est plus possible de fournir à tous les animaux l'insuline qui en a besoin. Et c'est un médicament très coûteux.

L'insuline a d'abord été isolée du pancréas du taureau en 1921 par F Bunting et C. Best. Il contient deux chaînes polypeptidiques reliées par deux liaisons disulfure. La chaîne polypeptidique A contient 21 résidus d'acides aminés et la chaîne B contient 30 résidus d'acides aminés, le poids moléculaire de l'insuline est 5,7 kDa.

La structure de l'insuline est assez conservatrice. La séquence d'acides aminés de l'insuline humaine et de nombreux animaux ne diffère que de 1 à 2 acides aminés. Chez les poissons, en comparaison avec les animaux, la chaîne B est plus grande et contient 32 résidus d'acides aminés.

Le coût était très élevé. Pour obtenir 100 g d’insuline cristalline, il faut 800 à 1000 kg de pancréas et un fer de vache pèse 200 à 250 grammes. Cela a rendu l'insuline coûteuse et difficile pour un large éventail de diabétiques.

Le génie génétique, né au début des années 70, a fait de grands progrès aujourd'hui. Les méthodes de génie génétique transforment les cellules de bactéries, de levures et de mammifères en «usines» pour la production à grande échelle de toute protéine. Cela permet d'analyser en détail la structure et les fonctions des protéines et de les utiliser comme médicaments. Maintenant, E. coli (E. coli) est devenu un fournisseur d'hormones importantes telles que l'insuline et la somatotropine.

En 1978, des chercheurs de la société "Genentech" ont reçu pour la première fois de l'insuline dans une souche d'Escherichia coli spécialement conçue à cet effet. L'insuline est constituée de deux chaînes polypeptidiques A et B d'une longueur de 20 et 30 acides aminés. Lorsqu'ils sont combinés avec des liaisons disulfure, une insuline double brin native est formée. Il a été démontré qu’il ne contient pas de protéines, d’endotoxines et d’autres impuretés d’E. Coli, qu’il ne provoque pas d’effets secondaires comme l’insuline des animaux, mais ne diffère pas de son activité biologique. Ensuite, la synthèse de proinsuline a été réalisée dans des cellules de E. coli, pour lesquelles la copie d'ADN a été synthétisée sur la matrice d'ARN en utilisant la transcriptase inverse. Après purification de la proinsuline obtenue, celle-ci a été digérée et l'insuline native a été obtenue, tandis que les étapes d'extraction et de libération de l'hormone ont été minimisées. À partir de 1000 litres de liquide de culture, il est possible d'obtenir jusqu'à 200 grammes de l'hormone, ce qui équivaut à la quantité d'insuline sécrétée par 1600 kg de pancréas de porc ou de porc.

Chez l'animal et chez l'homme, l'insuline est synthétisée dans les cellules β des îlots de Largengans. Les gènes qui codent cette protéine chez l'homme sont situés dans le bras court du 11ème chromosome. L'ARNm d'insuline mature consiste en 330 nucléotides, ce qui correspond à 110 résidus d'acides aminés. C'est cette quantité qui contient le précurseur de l'insuline - préproinsuline. Il consiste en une chaîne polypeptidique à l'extrémité N-terminale dont il existe un peptide signal (24 acides aminés) et entre les chaînes A et B, il existe un peptide C contenant 35 résidus d'acides aminés.

processus de maturation de l'insuline commence dans le réticulum endoplasmique tsistsernah, dans lequel l'enzyme avec la fin de N- est clivé le peptide signal. En outre, dans l'appareil de Golgi, le peptide C est coupé par des endopeptidases et une insuline mature est formée. Sur l'appareil de Golgi trans de l'hormone nouvellement synthétisée se lie avec le zinc, formant des structures supramoléculaires (tri-, tétra-, penta- et - hexamères), se déplaçant alors à des granules sécrétoires.

Ces derniers sont séparés de l'appareil de Golgi, se déplacent vers le memebrane cytoplasmique, y sont associés et l'insuline est sécrétée dans la circulation sanguine. Le taux de sécrétion d'hormones est déterminé par la concentration de glucose et d'ions Ca 2+ dans le sang. L'adrénaline supprime la libération d'insuline, tandis que des hormones telles que la TSH et l'ACTH contribuent à sa sécrétion. Dans le sang, l'insuline se présente sous deux formes: libre et associée à des protéines, principalement avec la transferrine et α2- globuline. Le temps de "demi-vie" de l'insuline est d'environ cinq minutes et la désintégration commence dans le sang, tk. dans les érythrocytes, il existe des récepteurs à l'insuline et un système plutôt actif de dégradation de l'insuline. Insulinase erythrocytes est dépendante de Ca, thiol proteinase, fonctionnant conjointement avec la glutathione-insuline iransgidrogenazoy, le clivage des liaisons disulfure entre les deux chaînes de polypeptide d'insuline.

La fragmentation de l'insuline et sa désintégration se produisent principalement dans le foie, les reins et le placenta.

Les fragments d'insuline ont une activité biologique et sont impliqués dans un certain nombre de processus métaboliques. L'une des fonctions axiales de l'insuline est la régulation du transport du glucose, des acides aminés, des ions et des autres métabolites dans les cellules du foie, des reins et du tissu adipeux d'autres organes. Le mécanisme d'action de cette hormone diffère de celui des autres hormones peptidiques et est unique dans la régulation des processus métaboliques. Le récepteur d'insuline est un tétramère constitué de deux sous-unités α et deux β, dont l'une possède une activité thyroxinase. L’insuline, lorsqu’elle interagit avec les sous-unités α situées à la surface de la membrane cytoplasmique, forme un complexe récepteur hormonal. Les changements conformationnels dans le tétramère entraînent l'activation de la sous-unité β transmembranaire du récepteur, qui possède une activité tyrosine kinase. La tyrosine kinase active est capable de phosphoryler les protéines membranaires et de former des canaux membranaires à travers lesquels le glucose et d'autres métabolites pénètrent dans les cellules. L'insuline libre sous l'influence de l'insulinase tissulaire se décompose en sept fractions, dont cinq ont une activité biologique.

En outre, l'insuline stimule un certain nombre de processus de biosynthèse: synthèse de nucléotides, acides nucléiques, enzymes de glycolyse et cycle de pentose phosphate, glycogène. Dans le tissu adipeux, l'insuline active la formation d'acétyl-CoA et d'acides gras. Il est l'un des inducteurs de la synthèse du cholestérol, de la glycérine et de la glycérate kinase.

Des mutations dans la structure du gène de l'insuline, des mécanismes post-transcriptionnels ayant une déficience de traitement et de plomb post-traductionnelle à la formation de molécules d'insuline défectueuse et, en conséquence, des troubles métaboliques, des données à réglage aux hormones. En conséquence, une maladie grave se développe - le diabète sucré.

Le développement de la technologie de production d'insuline artificielle est vraiment un triomphe des généticiens. Tout d'abord, en utilisant des méthodes spéciales, la structure de la molécule de cette hormone a été déterminée, la composition et la succession des acides aminés. En 1963, la molécule d'insuline a été synthétisée en utilisant des méthodes biochimiques. Cependant, il était difficile de mettre en œuvre une synthèse aussi coûteuse et complexe à l'échelle industrielle, y compris 170 réactions chimiques.

Par conséquent, dans d'autres études, l'accent a été mis sur le développement de la technologie de synthèse d'hormones biologiques dans les cellules de microorganismes, pour laquelle tout l'arsenal des méthodes de génie génétique a été utilisé. La connaissance de la séquence d'acides aminés dans la molécule d'insuline, les scientifiques ont calculé ce qui devrait être une séquence de nucleotides dans le gène codant pour cette protéine, pour obtenir la séquence d'acides aminés souhaitée. « Accumulés » molécule d'ADN de nucleotides individuels en fonction d'une certaine séquence, « ajouté » à celui-ci des éléments de régulation nkeobhodimye pour l'expression génique dans un organisme procaryote E. coli, et la structure noyée dans le matériau génétique de microbe. En conséquence, la bactérie était capable de produire deux chaînes de la molécule d'insuline, qui pourraient être combinées à l'avenir avec une réaction chimique pour obtenir une molécule complète d'insuline.

Enfin, les scientifiques ont réussi à réaliser dans les cellules d'E. Coli la biosynthèse de la molécule de proinsuline, et pas seulement ses chaînes individuelles. La molécule de proinsuline après biosynthèse peut être transformée de manière appropriée (des liaisons disulfure entre les chaînes A et B sont formées), se transformant en une molécule d'insuline. Cette technologie présente des avantages importants, car les différentes étapes d'extraction et de libération de l'hormone sont minimisées. Lors du développement de cette technologie, des informations proARN ont été isolées. En l'utilisant comme matrice, une molécule d'ADN complémentaire a été synthétisée à l'aide de l'enzyme transcriptase inverse, qui était une copie pratiquement exacte du gène de l'insuline naturelle. Après avoir cousu les éléments régulateurs nécessaires au gène et transféré la construction au matériel génétique d'E. Coli

Il est devenu possible de produire de l'insuline dans une plante microbiologique en quantité illimitée. Ses tests ont montré une identité presque complète avec l'insuline humaine humaine. C'est beaucoup moins cher que les préparations d'insuline animale, cela ne cause pas de complications.

La somatotropine est une hormone de croissance humaine sécrétée par l'hypophyse. Le manque de cette hormone conduit au nanisme hypophysaire. Si elle est administrée somatotropine à des doses de 10 mg par kg de poids corporel trois fois par semaine pour un enfant ans souffrant de son handicap peut croître de 6 cm Auparavant, il a été obtenu à partir de matières cadavérique d'un corps 4 -. 6 mg somatotropine, sur la base préparation pharmaceutique finale. Ainsi, les quantités disponibles de l'hormone étaient limitées, de plus, l'hormone obtenue par ce procédé était hétérogène et pouvait contenir des virus à développement lent. La société "Genentec" a développé en 1980 une technologie de production de somatotropine à l'aide de bactéries, qui ne présentait pas les inconvénients énumérés. En 1982, l'hormone de croissance humaine a été obtenue dans la culture de E. coli et les cellules animales à l'Institut Pasteur en France, et a commencé la production commerciale de l'insuline dans l'Union soviétique depuis 1984. Dans la production d'interféron, on utilise à la fois E. coli, S. cerevisae (levure) et la culture de fibroblastes ou de leucocytes transformés. De même, des vaccins sûrs et bon marché sont également disponibles.

Dans la technologie de l'ADN recombinant à base d'obtenir des sondes d'ADN hautement spécifiques au moyen de laquelle l'étude de l'expression des gènes dans les tissus, la localisation des gènes sur les chromosomes, d'identifier des gènes ayant des fonctions liées (par exemple, humain, et de poulet). Les sondes d'ADN sont également utilisées dans le diagnostic de diverses maladies.

La technologie de l'ADN recombinant a rendu possible une approche non conventionnelle "protéine-gène", appelée "génétique inverse". Avec cette approche, une protéine est isolée de la cellule, le gène de cette protéine est cloné, modifié, créant un gène mutant codant pour la forme modifiée de la protéine. Le gène résultant est introduit dans la cellule. Si elle est exprimée, sa cellule porteuse et sa progéniture synthétiseront la protéine altérée. Ainsi, il est possible de corriger les gènes défectueux et de traiter les maladies héréditaires.

Si l'ADN hybride est introduit dans un oeuf fécondé, des organismes transgéniques exprimant le gène mutant et le transmettant à la progéniture peuvent être obtenus. La transformation génétique des animaux permet d’établir le rôle des gènes individuels et de leurs produits protéiques, à la fois dans la régulation de l’activité des autres gènes et dans divers processus pathologiques. Avec l'aide du génie génétique, des lignées d'animaux résistants aux maladies virales ont été créées, ainsi que des races d'animaux présentant des caractères utiles pour l'homme. Par exemple, une microinjection d'un ADN recombinant contenant un gène de somatotropine bovine dans un zygote de lapin a permis de produire un animal transgénique avec une hyperproduction de cette hormone. Les animaux obtenus présentaient une acromégalie prononcée.

Maintenant, il est même difficile de prédire toutes les opportunités qui seront réalisées dans les prochaines décennies.

Obtenir de l'insuline.

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Actuellement, selon l'OMS (Organisation mondiale de la santé), il y a environ 110 millions de personnes atteintes de diabète dans le monde. Et ce chiffre dans les 25 prochaines années peut doubler. Le diabète est une maladie terrible causée par une violation du pancréas, une hormone productrice d'insuline, nécessaire à l'utilisation normale des glucides contenus dans les aliments. Aux premiers stades de la maladie, il suffit de prendre des mesures préventives, de surveiller régulièrement la glycémie et de consommer moins de sucre. Cependant, pour 10 millions de patients, l'insulinothérapie est indiquée. ils injectent les médicaments de cette hormone dans la circulation sanguine. Depuis les années vingt du siècle dernier, on a utilisé de l'insuline isolée du pancréas de porc et de veau. L'insuline des animaux est similaire à l'humain, la différence étant que, dans la molécule d'insuline du porc, contrairement à l'humain d'une des chaînes, l'acide aminé thréonine est remplacé par l'alanine. On pense que ces différences mineures peuvent entraîner de graves perturbations dans le travail des reins, des troubles de la vision, des allergies chez les patients. En outre, malgré le degré élevé de purification, la possibilité de transférer des virus de l'animal à l'homme n'est pas exclue. Et enfin, le nombre de diabétiques augmente si rapidement qu'il n'est plus possible de fournir à tous les animaux l'insuline qui en a besoin. Et c'est un médicament très coûteux.

L'insuline a d'abord été isolée du pancréas du taureau en 1921 par F Bunting et C. Best. Il contient deux chaînes polypeptidiques reliées par deux liaisons disulfure. La chaîne polypeptidique A contient 21 résidus d'acides aminés et la chaîne B contient 30 résidus d'acides aminés, le poids moléculaire de l'insuline est 5,7 kDa. La séquence d'acides aminés de l'insuline humaine est la suivante:

La structure de l'insuline est assez conservatrice. La séquence d'acides aminés de l'insuline humaine et de nombreux animaux ne diffère que de 1 à 2 acides aminés. Chez les poissons, en comparaison avec les animaux, la chaîne B est plus grande et contient 32 résidus d'acides aminés.

Le coût était très élevé. Pour obtenir 100 g d’insuline cristalline, il faut 800 à 1000 kg de pancréas et un fer de vache pèse 200 à 250 grammes. Cela a rendu l'insuline coûteuse et difficile pour un large éventail de diabétiques.

Le génie génétique, né au début des années 70, a fait de grands progrès aujourd'hui. Les méthodes de génie génétique transforment les cellules de bactéries, de levures et de mammifères en «usines» pour la production à grande échelle de toute protéine. Cela permet d'analyser en détail la structure et les fonctions des protéines et de les utiliser comme médicaments. Maintenant, E. coli (E. coli) est devenu un fournisseur d'hormones importantes telles que l'insuline et la somatotropine.

En 1978, des chercheurs de la société "Genentech" ont reçu pour la première fois de l'insuline dans une souche d'Escherichia coli spécialement conçue à cet effet. L'insuline est constituée de deux chaînes polypeptidiques A et B d'une longueur de 20 et 30 acides aminés. Lorsqu'ils sont combinés avec des liaisons disulfure, une insuline double brin native est formée. Il a été démontré qu’il ne contient pas de protéines, d’endotoxines et d’autres impuretés d’E. Coli, qu’il ne provoque pas d’effets secondaires comme l’insuline des animaux, mais ne diffère pas de son activité biologique. Ensuite, la synthèse de proinsuline a été réalisée dans des cellules de E. coli, pour lesquelles la copie d'ADN a été synthétisée sur la matrice d'ARN en utilisant la transcriptase inverse. Après purification de la proinsuline obtenue, celle-ci a été digérée et l'insuline native a été obtenue, tandis que les étapes d'extraction et de libération de l'hormone ont été minimisées. À partir de 1000 litres de liquide de culture, il est possible d'obtenir jusqu'à 200 grammes de l'hormone, ce qui équivaut à la quantité d'insuline sécrétée par 1600 kg de pancréas de porc ou de porc.

Chez l'animal et chez l'homme, l'insuline est synthétisée dans les cellules β des îlots de Largengans. Les gènes qui codent cette protéine chez l'homme sont situés dans le bras court du 11ème chromosome. L'ARNm d'insuline mature consiste en 330 nucléotides, ce qui correspond à 110 résidus d'acides aminés. C'est cette quantité qui contient le précurseur de l'insuline - préproinsuline. Il consiste en une chaîne polypeptidique à l'extrémité N-terminale dont il existe un peptide signal (24 acides aminés) et entre les chaînes A et B, il existe un peptide C contenant 35 résidus d'acides aminés.

processus de maturation de l'insuline commence dans le réticulum endoplasmique tsistsernah, dans lequel l'enzyme avec la fin de N- est clivé le peptide signal. En outre, dans l'appareil de Golgi, le peptide C est coupé par des endopeptidases et une insuline mature est formée. Sur l'appareil de Golgi trans de l'hormone nouvellement synthétisée se lie avec le zinc, formant des structures supramoléculaires (tri-, tétra-, penta- et - hexamères), se déplaçant alors à des granules sécrétoires.

Ces derniers sont séparés de l'appareil de Golgi, se déplacent vers le memebrane cytoplasmique, y sont associés et l'insuline est sécrétée dans la circulation sanguine. Le taux de sécrétion d'hormones est déterminé par la concentration de glucose et d'ions Ca 2+ dans le sang. L'adrénaline supprime la libération d'insuline, tandis que des hormones telles que la TSH et l'ACTH contribuent à sa sécrétion. Dans le sang, l'insuline se présente sous deux formes: libre et associée à des protéines, principalement avec la transferrine et α2- globuline. Le temps de "demi-vie" de l'insuline est d'environ cinq minutes et la désintégration commence dans le sang, tk. dans les érythrocytes, il existe des récepteurs à l'insuline et un système plutôt actif de dégradation de l'insuline. Insulinase erythrocytes est dépendante de Ca, thiol proteinase, fonctionnant conjointement avec la glutathione-insuline iransgidrogenazoy, le clivage des liaisons disulfure entre les deux chaînes de polypeptide d'insuline.

La fragmentation de l'insuline et sa désintégration se produisent principalement dans le foie, les reins et le placenta.

Les fragments d'insuline ont une activité biologique et sont impliqués dans un certain nombre de processus métaboliques. L'une des fonctions axiales de l'insuline est la régulation du transport du glucose, des acides aminés, des ions et des autres métabolites dans les cellules du foie, des reins et du tissu adipeux d'autres organes. Le mécanisme d'action de cette hormone diffère de celui des autres hormones peptidiques et est unique dans la régulation des processus métaboliques. Le récepteur d'insuline est un tétramère constitué de deux sous-unités α et deux β, dont l'une possède une activité thyroxinase. L’insuline, lorsqu’elle interagit avec les sous-unités α situées à la surface de la membrane cytoplasmique, forme un complexe récepteur hormonal. Les changements conformationnels dans le tétramère entraînent l'activation de la sous-unité β transmembranaire du récepteur, qui possède une activité tyrosine kinase. La tyrosine kinase active est capable de phosphoryler les protéines membranaires et de former des canaux membranaires à travers lesquels le glucose et d'autres métabolites pénètrent dans les cellules. L'insuline libre sous l'influence de l'insulinase tissulaire se décompose en sept fractions, dont cinq ont une activité biologique.

En outre, l'insuline stimule un certain nombre de processus de biosynthèse: synthèse de nucléotides, acides nucléiques, enzymes de glycolyse et cycle de pentose phosphate, glycogène. Dans le tissu adipeux, l'insuline active la formation d'acétyl-CoA et d'acides gras. Il est l'un des inducteurs de la synthèse du cholestérol, de la glycérine et de la glycérate kinase.

Des mutations dans la structure du gène de l'insuline, des mécanismes post-transcriptionnels ayant une déficience de traitement et de plomb post-traductionnelle à la formation de molécules d'insuline défectueuse et, en conséquence, des troubles métaboliques, des données à réglage aux hormones. En conséquence, une maladie grave se développe - le diabète sucré.

Le développement de la technologie de production d'insuline artificielle est vraiment un triomphe des généticiens. Tout d'abord, en utilisant des méthodes spéciales, la structure de la molécule de cette hormone a été déterminée, la composition et la succession des acides aminés. En 1963, la molécule d'insuline a été synthétisée en utilisant des méthodes biochimiques. Cependant, il était difficile de mettre en œuvre une synthèse aussi coûteuse et complexe à l'échelle industrielle, y compris 170 réactions chimiques.

Par conséquent, dans d'autres études, l'accent a été mis sur le développement de la technologie de synthèse d'hormones biologiques dans les cellules de microorganismes, pour laquelle tout l'arsenal des méthodes de génie génétique a été utilisé. La connaissance de la séquence d'acides aminés dans la molécule d'insuline, les scientifiques ont calculé ce qui devrait être une séquence de nucleotides dans le gène codant pour cette protéine, pour obtenir la séquence d'acides aminés souhaitée. « Accumulés » molécule d'ADN de nucleotides individuels en fonction d'une certaine séquence, « ajouté » à celui-ci des éléments de régulation nkeobhodimye pour l'expression génique dans un organisme procaryote E. coli, et la structure noyée dans le matériau génétique de microbe. En conséquence, la bactérie était capable de produire deux chaînes de la molécule d'insuline, qui pourraient être combinées à l'avenir avec une réaction chimique pour obtenir une molécule complète d'insuline.

Enfin, les scientifiques ont réussi à réaliser dans les cellules d'E. Coli la biosynthèse de la molécule de proinsuline, et pas seulement ses chaînes individuelles. La molécule de proinsuline après biosynthèse peut être transformée de manière appropriée (des liaisons disulfure entre les chaînes A et B sont formées), se transformant en une molécule d'insuline. Cette technologie présente des avantages importants, car les différentes étapes d'extraction et de libération de l'hormone sont minimisées. Lors du développement de cette technologie, des informations proARN ont été isolées. En l'utilisant comme matrice, une molécule d'ADN complémentaire a été synthétisée à l'aide de l'enzyme transcriptase inverse, qui était une copie pratiquement exacte du gène de l'insuline naturelle. Après avoir cousu les éléments régulateurs nécessaires au gène et transféré la construction au matériel génétique d'E. Coli

Il est devenu possible de produire de l'insuline dans une plante microbiologique en quantité illimitée. Ses tests ont montré une identité presque complète avec l'insuline humaine humaine. C'est beaucoup moins cher que les préparations d'insuline animale, cela ne cause pas de complications.

La somatotropine est une hormone de croissance humaine sécrétée par l'hypophyse. Le manque de cette hormone conduit au nanisme hypophysaire. Si elle est administrée somatotropine à des doses de 10 mg par kg de poids corporel trois fois par semaine pour un enfant ans souffrant de son handicap peut croître de 6 cm Auparavant, il a été obtenu à partir de matières cadavérique d'un corps 4 -. 6 mg somatotropine, sur la base préparation pharmaceutique finale. Ainsi, les quantités disponibles de l'hormone étaient limitées, de plus, l'hormone obtenue par ce procédé était hétérogène et pouvait contenir des virus à développement lent. La société "Genentec" a développé en 1980 une technologie de production de somatotropine à l'aide de bactéries, qui ne présentait pas les inconvénients énumérés. En 1982, l'hormone de croissance humaine a été obtenue dans la culture de E. coli et les cellules animales à l'Institut Pasteur en France, et a commencé la production commerciale de l'insuline dans l'Union soviétique depuis 1984. Dans la production d'interféron, on utilise à la fois E. coli, S. cerevisae (levure) et la culture de fibroblastes ou de leucocytes transformés. De même, des vaccins sûrs et bon marché sont également disponibles.

Dans la technologie de l'ADN recombinant à base d'obtenir des sondes d'ADN hautement spécifiques au moyen de laquelle l'étude de l'expression des gènes dans les tissus, la localisation des gènes sur les chromosomes, d'identifier des gènes ayant des fonctions liées (par exemple, humain, et de poulet). Les sondes d'ADN sont également utilisées dans le diagnostic de diverses maladies.

La technologie de l'ADN recombinant a rendu possible une approche non conventionnelle "protéine-gène", appelée "génétique inverse". Avec cette approche, une protéine est isolée de la cellule, le gène de cette protéine est cloné, modifié, créant un gène mutant codant pour la forme modifiée de la protéine. Le gène résultant est introduit dans la cellule. Si elle est exprimée, sa cellule porteuse et sa progéniture synthétiseront la protéine altérée. Ainsi, il est possible de corriger les gènes défectueux et de traiter les maladies héréditaires.

Si l'ADN hybride est introduit dans un oeuf fécondé, des organismes transgéniques exprimant le gène mutant et le transmettant à la progéniture peuvent être obtenus. La transformation génétique des animaux permet d’établir le rôle des gènes individuels et de leurs produits protéiques, à la fois dans la régulation de l’activité des autres gènes et dans divers processus pathologiques. Avec l'aide du génie génétique, des lignées d'animaux résistants aux maladies virales ont été créées, ainsi que des races d'animaux présentant des caractères utiles pour l'homme. Par exemple, une microinjection d'un ADN recombinant contenant un gène de somatotropine bovine dans un zygote de lapin a permis de produire un animal transgénique avec une hyperproduction de cette hormone. Les animaux obtenus présentaient une acromégalie prononcée.

Maintenant, il est même difficile de prédire toutes les opportunités qui seront réalisées dans les prochaines décennies.

Conférence 5. Traitement complexe des matières premières biologiques

Par traitement complexe de matières premières biologiques, on entend un ensemble de procédés technologiques (technologies) visant à obtenir des produits de nature différente à partir d’une seule source. Cette source peut être la biomasse de micro-organismes industriels, d'algues, de cellules végétales et animales et de déchets agricoles.

En même temps, il est important que le coût de tous les produits de la transformation complexe des matières premières est inférieur au montant du coût de chaque type de produit commercial obtenu dans la production, en tenant compte du coût des mesures de protection de l'environnement. Cela revêt une importance particulière dans le traitement des matières premières biologiques, qui comprend des protéines de biopolymères naturels, glucides, lipides nucléotides et de la nature. Les cellules les contenant en quantités significatives présentent un intérêt pour les traitements complexes, car elles nous permettent d'isoler des produits de valeur, principalement des aliments et des produits médicaux.

Les différences dans les propriétés physicochimiques des biopolymères naturels déterminent le choix des méthodes technologiques pour leur isolement et leur purification. Par exemple, la profondeur du traitement complexe des matières premières microbiologiques peut être différente. Les technologies utilisées doivent être flexibles et le volume de produits doit répondre aux besoins du marché. Lors du traitement de la masse microbienne afin d'obtenir des produits de nature lipidique, des bactéries, des levures, des champignons microscopiques et des algues sont utilisés. Les produits de nature polynucléotidique et protéique proviennent de la biomasse de bactéries et de levures.

La production biotechnologique de la base du produit, et en particulier les équipements associés à l'étape de fermentation, car il détermine la structure et les propriétés du liquide de culture et de bioproduits. En outre, dans la plupart des cas au stade de la fermentation établit les indicateurs économiques de base de la production biotechnologique et de la compétitivité bioproduits dérivés.

Il existe différentes façons de l'intensification de la fermentation biotechnologique: l'utilisation de plus actif producteur shtamma-, l'amélioration de l'appareil, l'optimisation des conditions de composition du milieu de culture et de la culture, l'utilisation de bio-stimulants, des émulsifiants, etc. Tous sont capables d'assurer la productivité maximale du processus biotechnologique et d'augmenter le rendement du produit final.

Dans le même temps, l’équipement a l’effet le plus significatif sur le caractère du processus de fermentation et de ses indices technologiques finaux. Compte tenu de la diversité des dispositifs de fermentation actuellement utilisés dans les industries biochimiques, on peut conclure que, dans tous les réacteurs, il y a certains processus physiques (hydrodynamique, transfert de chaleur et de masse), par lequel les conditions optimales pour la substance de conversion biochimique réelle (réaction biochimique).

Pour mettre en oeuvre ces processus physiques réacteur biochimique muni d'éléments de construction typiques, couramment utilisés également dans un appareil chimique pour la mise en oeuvre des procédés physiques réels (agitateur de dispositifs de contact, échangeurs de chaleur, des dispersants, etc.). Le fermenteur de toute conception doit satisfaire aux exigences essentielles du processus de culture cellulaire: pour assurer l'approvisionnement à chaque nutriments cellulaires, l'élimination des produits métaboliques, pour assurer le maintien des paramètres de fonctionnement optimal, le niveau d'aération nécessaire, d'agitation, de haut niveau d'automatisation, etc.

L'importance de la biochimie en biotechnologie

La biochimie fondamentale est à la base de nombreuses sciences biologiques telles que la génétique, la physiologie, l’immunologie et la microbiologie. Les succès du génie cellulaire et génétique au cours des dernières années ont largement rapproché la biochimie de la zoologie et de la botanique. L’importance de la biochimie pour des sciences telles que la pharmacologie et la pharmacie est excellente. La chimie biologique étudie diverses structures aux niveaux cellulaire et organismal. La base de la vie est un ensemble de réactions chimiques qui assurent l'échange de substances. Ainsi, la biochimie peut être considérée comme la langue principale de toutes les sciences biologiques. Actuellement, les structures biologiques et les processus métaboliques, grâce à l'application de méthodes efficaces, ont été très bien étudiés. De nombreuses sections de la biochimie se sont développées de manière si intense ces dernières années qu’elles sont devenues des directions et des disciplines scientifiques indépendantes. Tout d'abord, on peut noter la biotechnologie, le génie génétique, la génétique biochimique, la biochimie écologique, la biochimie quantique et cosmique, etc. Le rôle de la biochimie dans la compréhension de l'essence des processus pathologiques et des mécanismes moléculaires d'action des médicaments est considérable.

Tous les organismes vivants sont constitués de cellules et des produits de leur métabolisme. Il est en 1838, et a prouvé M.Shleyden T.Shvann qui postulent que les organismes végétaux et animaux sont construits à partir de cellules situées dans un ordre spécifique. Vingt ans plus tard, R. Virchov a formulé les fondements de la théorie cellulaire, indiquant que toutes les cellules vivantes proviennent des cellules vivantes précédentes. Plus tard, la théorie cellulaire a été développée et complétée au fur et à mesure de l'amélioration des méthodes cognitives. Chaque cellule est une unité fonctionnelle isolée présentant un certain nombre de caractéristiques spécifiques, en fonction de sa nature. Les micro-organismes sont représentés par des cellules individuelles ou des colonies, et les organismes pluricellulaires comme les animaux et les plantes supérieures sont composés de milliards de cellules connectées les unes aux autres. La cellule est une sorte d'usine, qui sont exécutés les processus chimiques multiples et coordonnées, ainsi que sur une véritable usine, dans la cage il y a un centre de contrôle, le contrôle des parties de ces réactions, ou d'autres mécanismes de régulation. La cellule reçoit également des matières premières qui sont transformées en produits finis et des déchets jetés hors de la cage.

Les cellules synthétisent constamment les substances nécessaires à leur vie. Ces substances sont de plus en plus utilisées dans l'industrie et la médecine. Certains d'entre eux sont uniques et ne peuvent être obtenus par synthèse chimique.

Date de soumission: 2015-07-14; vues: 2138; COMMANDEZ UN ECRIT DE TRAVAIL

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