Wprowadzenie do biotechnologii
34 Questions
0 Views

Choose a study mode

Play Quiz
Study Flashcards
Spaced Repetition
Chat to lesson

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

Dlaczego zainteresowano się enzymami?

  • Ze względu na ich toksyczność w porównaniu z katalizatorami nieorganicznymi.
  • Ze względu na konieczność zmiany podczas reakcji chemicznej.
  • Ze względu na ich wysoką temperaturę aktywacji.
  • Ze względu na ich zdolności katalityczne poza komórką. (correct)

    • Co to jest oczyszczanie enzymów?

    Oczyszczanie enzymów to proces usuwania zanieczyszczeń i innych substancji towarzyszących, mający na celu uzyskanie czystego preparatu enzymu.

    W jakich warunkach zazwyczaj przebiegają reakcje katalizowane przez enzymy? Temp. poniżej $100^oC$, ciśn. atmosferyczne, i pH ok. ___.

    7.0

    Połącz poniższe techniki z ich zastosowaniem w chromatografii:

    <p>Filtracja żelowa (sączenie molekularne) = Służy do rozdzielenia cząsteczek o różnej wielkości i kształcie Chromatografia jonowymienna = Rozdziela cząsteczki na podstawie ładunku powierzchniowego Chromatografia hydrofobowa = Rozdziela cząsteczki na podstawie ich hydrofobowości Chromatografia powinowactwa = Opiera się na specyficzności biologicznej</p> Signup and view all the answers

    Co to jest biotechnologia?

    <p>Wykorzystanie organizmów biologicznych w technologii do otrzymania konkretnego produktu.</p> Signup and view all the answers

    Kto wymyślił termin 'biotechnologia' i w którym roku?

    <p>Karl Ereky, 1919</p> Signup and view all the answers

    Biotechnologia integruje nauki przyrodnicze i techniczne.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Enzymy to związki wielkocząsteczkowe wykazujące właściwości __________ umożliwiające prawidłowe tempo przemian metabolicznych w organizmach żywych.

    <p>katalityczne</p> Signup and view all the answers

    Zgadnij pary:

    <p>Biotechnologia tradycyjna = Wykorzystuje do produkcji przemysłowej drobnoustroje, komórki i ich enzymy bez zmian w aparacie genetycznym. Biotechnologia nowoczesna = Wykorzystuje organizmy, komórki czy enzymy modyfikowane za pomocą technik inżynierii genetycznej. Biała biotechnologia = Zajmuje się głównie ochroną środowiska i zastosowaniem w przemyśle.</p> Signup and view all the answers

    Na czym polega chromatografia jonowymienna?

    <p>Rozdział białek na podstawie różnicy ładunku elektrycznego</p> Signup and view all the answers

    Na czym polega do oczyszczania białek rekombinowanych?

    <p>Na oddziaływaniu białek/enzymów z jonami metali</p> Signup and view all the answers

    Połącz pary: (Match the pairs)

    <p>DEAE = Dietyloaminoetylo- CM = Karboksymetylo-</p> Signup and view all the answers

    Filtracja żelowa jest stosowana do rozdzielenia białek na podstawie różnicy ich masy cząsteczkowej.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Jakie ligandy mogą tworzyć trój- lub czterokleszczowe chelaty z jonami niklu lub kobaltu?

    <p>kwas iminodioctowy (IDA), kwas nitrylotrioctowy (NTA)</p> Signup and view all the answers

    PEGylacja enzymów polega na ich wewnętrznej modyfikacji chemicznej.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Jakie są główne zalety chromatografii powinowactwa?

    <p>bardzo wysoka specyficzność, możliwość uzyskania w czystej postaci molekuł, które często nie mogą być izolowane innymi metodami</p> Signup and view all the answers

    Co to jest pułapkowanie?

    <p>Metoda unieruchamiania enzymów w usieciowionym polimerze lub kapsułkach z półprzepuszczalnych błon.</p> Signup and view all the answers

    Pogrupuj metody immobilizacji enzymów z odpowiadającymi im zaletami i wadami:

    <p>Metody fizyczne = Zachowanie struktury enzymu Metody chemiczne = Większa stabilność układu enzym-nośnik</p> Signup and view all the answers

    Jak obliczyć czas przebywania τ w h?

    <p>τ = 750 h</p> Signup and view all the answers

    Jak obliczyć szybkość przepływu substratu przez reaktor F w l/min?

    <p>F = 0,0062 l/min</p> Signup and view all the answers

    Jak obliczyć dobową produkcję jako liczba moli otrzymanego produktu?

    <p>0,08064 mola/dobę/280 l</p> Signup and view all the answers

    Jakie cechy charakteryzują enzymy w analityce medycznej? Wybierz wszystkie poprawne odpowiedzi.

    <p>Ogromna czułość</p> Signup and view all the answers

    Jakie metody analityczne z udziałem enzymów są stosowane w analityce medycznej?

    <p>Metody jakościowe – testy paskowe, metody ilościowe z użyciem enzymów rozpuszczalnych (oznaczenia metabolitów), metody ilościowe z zastosowaniem enzymów immobilizowanych, metody immunochemiczne.</p> Signup and view all the answers

    Z jakich elementów składa się każdy system ekspresyjny?

    <p>Gospodarza i wektora</p> Signup and view all the answers

    Bakterie Escherichia coli są najtańszym systemem ekspresyjnym.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Jakie są zalety grzybowych systemów ekspresyjnych?

    <p>szybki wzrost, niski koszt hodowli, przeprowadzają modyfikacje posttranslacyjne, możliwa sekrecja białka do medium hodowlanego, prawidłowe zwijanie białek</p> Signup and view all the answers

    Chromatografia chelatująca z immobilizowanymi jonami metali to skrót IMAC, czyli Chromatografia Poi______.

    <p>nowactwa</p> Signup and view all the answers

    Połącz system ekspresyjny z jego zaletami:

    <p>Bakterie Escherichia coli = szybki wzrost, prosta i tania hodowla System bazujący na Leishmania tarentolae = szybki wzrost, tania hodowla, glikozylacja białek Roślinne systemy ekspresyjne = wysoka ekspresja białek, tania hodowla w dostępnym środowisku System bakulowirusowy = efektywna sekrecja białek, modyfikacje posttranslacyjne</p> Signup and view all the answers

    Jakie są zalety sieciowania enzymów?

    <p>brak nośnika, wysoka stabilność termiczna i mechaniczna, brak wymywania enzymów, łatwość separacji z mieszaniny reakcyjnej, uniwersalne zastosowanie</p> Signup and view all the answers

    Podaj wady sieciowania enzymów.

    <p>powolna precypitacja, zmniejszenie aktywności, korzystniejsze sieciowanie agregatów enzymów lub ich kryształy</p> Signup and view all the answers

    Co decyduje o ostatecznej przydatności immobilizowanego enzymu w procesach przemysłowych?

    <p>enzym, nośnik, metoda unieruchamiania</p> Signup and view all the answers

    Dlaczego immobilizowany enzym stopniowo traci swoją produktywność w czasie procesu technologicznego?

    <p>wymywaniem enzymu, rozpuszczaniem lub ścieraniem matrycy, denaturacją enzymu, pogorszeniem kontaktu substratu z enzymem, zanieczyszczeniem mikrobiologicznym</p> Signup and view all the answers

    Do jakich zastosowań znalazły się immobilizowane enzymy?

    <p>diagnostyka medyczna</p> Signup and view all the answers

    Jakie są korzyści wynikające ze stosowania enzymów w środkach piorących?

    <p>lepszy efekt doczyszczenia, krótszy czas prania, oszczędność energii, oszczędność wody, ochrona środowiska</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Biotechnologia

    • Definicja biotechnologii: wykorzystanie organizmów biologicznych w technologii do produkcji konkretnego produktu
    • Termin biotechnologia został wymyślony w 1919 roku przez Węgra Karla Ereky
    • Biotechnologia jest nauką interdyscyplinarną, łączącą nauki przyrodnicze i inżynieryjne

    Enzymy

    • Definicja enzymu: związek chemiczny, który przyspiesza reakcję chemiczną bez utraty jego struktury
    • Enzymy to katalizatory biologiczne, które mogą przyspieszyć reakcję chemiczną nawet o 10^6 razy
    • Enzymy są specyficzne dla określonej reakcji chemicznej

    Klasfikacja enzymów

    • Enzymy zostały sklasyfikowane przez Komisję Enzymową Międzynarodowej Unii Biochemicznej w 1961 roku na 6 klas:
      • EC 1 - oksydoreduktazy
      • EC 2 - transferazy
      • EC 3 - hydrolazy
      • EC 4 - liazy
      • EC 5 - izomerazy
      • EC 6 - ligazy
    • W 2018 roku wprowadzono siódmą klasę enzymów - translokazy (EC 7)

    Charakterystyka enzymów

    • Centrum aktywne enzymu to miejsce, gdzie dochodzi do reakcji chemicznej
    • Centrum aktywne jest specyficzne dla określonej reakcji chemicznej
    • Enzymy wykazują stereospecyficzność, co oznacza, że mogą rozróżniać izomery przestrzenne substratu

    Kinetyka reakcji enzymatycznej

    • Szybkość reakcji enzymatycznej zależy od stężenia enzymu, stężenia substratu, temperatury i pH środowiska
    • Wpływ stężenia enzymu: przy dużym stężeniu enzymu szybkość reakcji jest proporcjonalna do stężenia enzymu
    • Wpływ stężenia substratu: przy stałym stężeniu enzymu, szybkość reakcji zależy od stężenia substratu

    Inhibicja aktywności enzymatycznej

    • Inhibicja odwracalna: inhibitor może być oddzielony od enzymu, co przywraca aktywność enzymu
    • Inhibicja nieodwracalna: inhibitor wiąże się trwale z enzymem, niszcząc jego strukturę

    Analiza ilościowa aktywności enzymatycznej

    • Miara aktywności enzymatycznej to szybkość reakcji enzymatycznej
    • Aktywność enzymu można określić, mierząc ilość powstałego produktu lub ubytek substratu w jednostce czasu
    • Jednostką aktywności enzymu jest unit (U) - ilość enzymu, która powoduje powstanie 1 μmola produktu w ciągu 1 minuty

    Oczyszczanie enzymów

    • Oczyszczanie enzymów to proces uzyskiwania czystego enzymu z materiału biologicznego
    • Etapy oczyszczania enzymów: ekstrakcja, homogenizacja, wytrącanie, oczyszczanie chromatograficzne
    • Oczyszczanie enzymów jest procesem trudnym i czasochłonnym, ale koniecznym do uzyskania czystego enzymu o wysokiej aktywności### Polimerizacja i chromatografia
    • Polieter polietylenu glycolu (PEG) - ogólny wzór: H-O-[-CH2-CH2-O-]n-H, gdzie n = 4-120
    • W zależności od masy cząsteczkowej może być cieczą (m.cz. = 200-600) lub ciałem stałym
    • Rozpuszczalniki organiczne (aceton, etanol) - większość białek wytrąca się w przedziale 25-60% rozpuszczalnika
    • Enzymy można także wytrącić, zmieniając pH

    Oczyszczanie enzymów

    • Cel: otrzymanie czystego enzymu z ekstraktu
    • Etapy:
      • Ekstrak wyjściowy
      • Oznaczenie aktywności enzymu
      • Oczyszczony preparat
      • Oznaczenie aktywności w oczyszczonym preparacie
      • Obliczenie wydajności metody oczyszczania i stopnia oczyszczenia enzymu

    Chromatografia

    • Technika analityczna lub preparatywna służąca do rozdziału lub badania składu mieszanin związków chemicznych
    • Rozdzielenie składników ulega podziałowi pomiędzy dwie fazy: fazę nieruchomą (stacjonarną) i fazę ruchomą (mobilną)
    • Techniki chromatograficzne wykorzystywane są do separacji białek (makromolekuł) na podstawie parametrów:
      • Wielkości i/lub kształtu cząsteczki
      • Ładunku powierzchniowego
      • Hydrofobowości
      • Specyficznej biologicznej

    Rodzaje chromatografii

    • Filtracja żelowa (sączenie molekularne)
      • Wykorzystuje żel
      • Służy do rozdziału białek różniących się masą cząsteczkową
      • Stosowana do oddzielania białek od składników niskocząsteczkowych
      • Sephadex, Sepharose, biogel
    • Chromatografia jonowymienna
      • Wykorzystuje wymianę jonową ze znajdującymi się w roztworze, obdarzonymi ładunkiem przeciwnym jonami wymieniacza jonowego
      • Stosowana do rozdziału związków/białek na podstawie różnicy ich ładunku elektrycznego
      • DEAE, CM
    • Chromatografia hydrofobowa
      • Wykorzystuje hydrofobową naturę niektórych białek
      • Stosowana do rozdziału białek na podstawie różnic w sile oddziaływania obszarów hydrofobowych białka z ligandami
      • Siarczan amonu
    • Chromatografia powinowactwa
      • Wykorzystuje wzajemne powinowactwo dwóch substancji
      • Stosowana do izolowania glikoprotein poprzez ich adsorpcję na nośnikach z immobilizowanymi lektynami
      • Konkanawalina A, Sephadex, Sepharose

    Kryterium czystości

    • Elektroforeza w warunkach denaturujących (SDS-PAGE)
      • Stosowana do:
        • Sprawdzenia homogenności preparatu białka
        • Wyznaczania mas cząsteczkowych białek### Rodzaje wektorów
    • Plazmidy: pozachromosomalne, koliste cząsteczki DNA, które mogą replikować się samodzielnie w komórkach bakteryjnych
    • Wektory fagowe: wykorzystują fakt, że bakteriofagi wnikają do komórek bakteryjnych i wprowadzają swój DNA
    • Kosmidy: powstają z połączenia plazmidów i fagów, posiadają regiony cos bakteriofagowego lambda
    • Sztuczne chromosomy drożdżowe (YAC) i bakteryjne (BAC)

    Elementy wektora ekspresyjnego

    • Sekwencja promotora inicjująca transkrypcję (promotor)
    • Miejsce wiązania rybosomu (RBS)
    • Miejsce insercji klonowanego DNA (MCS, polilinker)
    • Kodon inicjujący translację (ATG) i kodon stop (UAAU)
    • Miejsce inicjacji replikacji (ori)
    • Gen umożliwiający selekcję (najczęściej warunkujący oporność na antybiotyk)

    Promotory

    • Wybór promotora zależy od:
      • Rodzaju
      • Siły
      • Możliwości kontroli ekspresji
      • Sposobu i kosztu indukcji
      • Kompatybilności z wieloma szczepami bakteryjnymi
    • Używa się silnych promotorów pozwalających na wydajną produkcję heterologicznych białek

    Znaczniki (tagi)

    • Krótkie peptydy lub domeny dołączone do rekombinowanego produktu
    • Ułatwiają izolację, detekcję i rozpuszczalność
    • Nie powinny wpływać na aktywność i strukturę białka
    • Przykłady znaczników: His-tag, GST-tag, Strep-tag, CBP-tag, MBP-tag

    Usuwanie znaczników

    • Metody chemiczne i enzymatyczne
    • Chemie: bromocyjan lub hydroksylamina
    • Enzymatyczne: endoproteazy i egzopeptydazy

    Modyfikacje enzymów

    • Chemiczne modyfikacje:
      • PEGylacja: przyłączenie polietylenu glikolu do białek/enzymów
      • Immobilizacja enzymów: wiązanie z nośnikiem
    • Przykłady: PEGylowana L-asparaginaza z E. coli, PEGylowana deaminaza adenozyny

    Immobilizacja enzymów

    • Metody fizyczne: adsorpcja, pułapkowanie
    • Metody chemiczne: wiązanie kowalencyjne
    • Zalety immobilizacji:
      • Możliwość wielokrotnego użycia
      • Zwiększenie stabilności struktury białka enzymatycznego
      • Wydłużenie aktywności enzymu
    • Wady immobilizacji:
      • Wysoki koszt uzyskania wysokooczyszczonego preparatu enzymatycznego
      • Częściowa utrata aktywności enzymu

    Studying That Suits You

    Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

    Quiz Team

    Description

    Biotechnologia to wykorzystanie organizmów biologicznych w technologii do otrzymania konkretnego produktu. Poznaj definicje i historię tej dziedziny!

    More Like This

    Use Quizgecko on...
    Browser
    Open
    Browser
    Browser