Кіріспе

«Жануарлар биотехнологиясы» пәні және оның әдістері. Қәзіргі заман биотехнологиясының негізгі бағыттары мен міндеттері. Негізгі жаналықтар. «Жануарлар биотехнологиясы» пәнінің міндеттері. Жануарлар биотехнологиясы негізгі объектері. Лабораториялық жағдайда жануарларды бағып ұстау және көбейту. Ғылыми және практикалық жануарлар биотехнологиясының мақсаты үшін клеткалық культураларды модельдік жүйелер ретінде қолдану. Даму биологиясы әдістерін қолдануға негізделген жануарлар биотехнологиясының жетістіктері.

Жануарлар биотехнологиясында қолданылатын әдістер және қолданалатын деңгейдегі құрылымдар.

Биоэтикалық сұрақтар. Биотехнология саласындағы зерттеулеуге бақылау және биотехнологиялық патенттелген өнертабыс.

Жануарлар биотехнологиясының теориялық және қолданбалы міндеттерінің шешімдері. Биотехнологияның даму келешегі. Қоғамның биотехнологиялық өнiмдерге сұранысы.

Жануарлар биотехнологиясының заманауи әдістері және даму перспективалары

Жануарлар биотехнологиясының даму тарихы және негізгі даму кезеңдері. Жануарлар биотехнологиясының басқа биологиялық және техникалық ғылымдарымен байланысы. Биотехнологияның пәнаралық байланысы. Заманауи жануарлар биотехнологиясының міндеттері мен негізгі бағыттары. Жануарлар биотехнологиясының даму болашағы.

НЕГІЗГІ БӨЛІМ

Жануарлар биотехнологиясының биологиялық ғылымдармен байланысы

Прокариоттық және эукариоттік гендердің промоторының құрылысы. Транскрипцияның терминаторлары. Транскрипцияның “күшейтуші” жиіліктері. Реттелуші промоторлар.

Эпигеномдық тұқымқуалаушылық және промоторлар құрылымының ерекшеліктерінің ролі, ДНҚ метилдеуі, транскрипциядағы реттеуші белоктардың мәні, онтогенездегі клетка дифференциациясындағы дифференциальды гетерохроматизациясы.

Жануарлар биотехнологиясындағы гендік инженерияның принциптері. Рестриктазалық эндонуклеазалар. Молекулалық клондауға арналған векторлар: плазмидалар, фаг векторлары, космидтер, фосмидттер, ретровирустар және геномның мобильді элементтері негізіндегі векторлар, жасанды хромосомалар. ДНҚ геномының библиотекасын жасау. кДНҚ библиотекасының көмегімен құрылымдық гендерді клондау. Дрозофила, тышқан және ірі қара онтогенезі. Жыныс клеткаларының (жұмыртқа клеткалар және сперматозоидтар) морфологиялық және функциональдық ерекшеліктері. Мейоз. Гаметогенез: сперматогенез және оогенез. Насекомдар мен сүтқоректілердің ұрықтануы. Бастапқы эмбриогенез. Бөлшектенудің типтері және кезеңдері, морфо-функциональдық жағдайы. Насекомдар мен қосмекенділердің партогенезі және андрогенезі.

Қолдан ұрықтандыру және эмбриондар трансплантациясының заманауи әдістері

Малды қолдан ұрықтандырудың негізгі кезеңдері. Ұрғашы малдың суперовуляциясын қоздыру. Аналық жыныс клеткаларын жуып алу. Аталықтар возектомиясы. Аналықтардағы жүктіліктің жалған күйі. Жасанды тәсілімен зиготты морула стадиясына дейін жеткізу. Аналық ұрық түтікшесінің ампулярлық бөлігіне дейін зиготаларды трансплантациялау тәсілдері, реципиенттік мал жатырының алдыңғы үштен бір бөлігіне моруланы және бластоцисті трансплантациялау.

Ірі қараны қолдан ұрықтандыру. Аталық малдан ұрық алу. Ұрық алуда физиологиялық және экологиялық қамсыздандыру. Сперматозоидтың негізгі параметрлерін зерттеу: қозғалысы, мөлшері және морфологиялық сапасын бағалау. Шәуетті “көбейту” және сақтау. Капацитация. Аналық малды ұрықтандыруға дайындау және ұрықтандыру. Шәуетті аналық жыныс жолына кіргізу. Іn vіvo және іn vіtro жағдайында оциттерді жинау және жасанды түрде өсіру. Аналық жыныс клеткасының өміршеңдігін анықтау тәсілдері.

Ооциттерді іn vіvo ұрықтандырудың, аралық реципиент ретінде малдың басқа түрін пайдалану. Ооциттерді іn vіtro, өсіру ортасы және жағдайына байланысты ұрықтандыру. Медициналық тәжірибеде сперматозоидтардың эндоцитоплазматикалық инъекциясы. Құрылымында Х- және У- бар сперматозоидтарды бөлу тәсілдері.

Эстральдық және анэстральдық кезеңінде донорлық малдардың суперовуляциясының қоздыру. Эмбриондарды жинаудың, оларды өміршеңдігіне бағалау және реципиенттерге трансплантациялау. Эмбриондарды жасанды іn vіvo және іn vіtro өсіру. Эмбриондарды түраралық трансплантациялау. Эмбриондардың дамуына аналық организмнің әсері. Эмбриондарды мал тұқымын асылдандыруда, медицинада трансплантациялаудың маңызы. Ауылшаруашылық малдың жынысын реттеу.

Сүт қоректілердің химерасын қолдану аймағы

Химер алу тәсілдері: эмбриональды агрегациялық химералар. Бластоцистаны инъекциялық әдісі арқылы тератокарцинмен алу. Біріншілік және екіншілік химерлігі. Үй жануарларының спонтанды түрдегі химерасы пайда болуы және табиғатты (фриматриндер). Медицина саласында радиация әсерінен химера туылуын зерттеу. Химер алу тәсілдері: эмбриональды агрегациялық химералар; Бластоцистаны инъекциялық әдісі арқылы тератокарцинмен алу. Хирургиялық химера. Химераны зерттеу үшін қолданылатын маркер типтері. Модель ретінде химераның детерминациясын және дифференцировкасын зерттеу. Минц зерттеулерінің - эпигенез және преформизм дифференцировкасының механизмі. Мозаика түсінігі. Мозаика типтерінің әртүрлілігі. Адамдағы мозаицизмнің көрінуі.

Жануарларды клондау және бағаналы клеткалар технологиялары

Жануарларды клондаудың тарихи зерттеулері. Клондау тәсілдері. Ядролардың отырғызу көмегімен клондаудың әдістері. Микротехниканы қолдану арқылы ядроны энуклеацияланған жұмыртқа клеткаларына және эмбриональды клеткаларға трансплантациялау. Бақаларға Г.В. Лопашев, Бригс және Кингтердің эксперименттері. Джон Гердонның тәжірибесінде ксенопус объектісін қолдану. Клондауға клетканың тотипотентігін және эпигенетикалық тұқым қуалауды алу арқылы қолдану. Дифференцировкалық кедергіні жою үшін ядроны бірнеше қайталап отырғызу. “Ғажап” шотландиялық қойды клондау және Ян Вильмуттың эксперментіндегі басқа сүтқоректілердің клондауы.

Терапевтік клондау. Бағаналы клеткалар және практикада қолданудың келешегі. Клондаудың медицинадағы маңызды орны.

Жануаларда қолданылатын генетикалық трансформация әдістері

Сүтқоректілердегі генетикалық трансформация әдістері. Жеке клеткалар және организм деңгейлеріндегі генетикалық трансформация. Жануарлар клетка генетикалық трансформация зерттеулерінің кезендері: түгел ДНҚ препараттарын еңгізуге тырысу; соматикалық клеткалар гибридизациясы; клеткалық ядроның басқа клеткаға көшіру; метафазалық хромосомалар көмегімен гендерді тасымалдау; жануарлардың соматикалық клеткаларын трансформациялау; ұрық клеткаларын трансформациялау.

Сүтқоректілер клеткаларында экспрессияланатын гендерді құрастыру. Генетикалық трансформацияланған клеткалардың клондарын бөлу үшін қолданылатын маркерлер және селективтік жүйелер. Селективтік маркерлер және селективтік жүйелер түсінігі. Маркерлердің типтері. Оңай көрінетін және метаболизмге әсер етпейтін белгілерді кодтайтын ген-маркерлер. Биохимиялық маркерлер. Антибиотиктер мен спиртке тұрақтылық (АДГ, АГФТ). Нуклеотидтер синтезін кодтайтын ферменттерді маркерлік гендер ретінде қолдану. (ТК, ГФРТ, ДГФР). Селективті ГАТ ортасы. Екі бағыттағы селекция жүйелері. Адамнын металлотионеина ІІ генін меркер ретінде қолдану. Хлорид металлдардан тұратын селективтік орталар. Трансформанттарды зерттеу. Генетикалық трансформацияның тұрақтылығы мен тиімділігі. Бөтен ДНҚ интеграция орындары. Қолданушы вектор қасиетіне байланысты бөтен ДНҚ интеграциясынын механизмдері. Конвекция принциптері. Интеграцияланған көшірмелер саны, элиминация және амплификация. Нуклеин қышқылдарын гибридизациялау әдісі – хромосомалық және хромосомадан тыс бөліктердегі бөтен ДНҚ идентификациялауының негізгі әдісі ретінде. Бөтен ДНҚ экспрессиясы анықтау әдістері. Иммуноблоттинг. Трансформацияланған гендер экспрессиясының мәселелері. Гендер экспрессиясын оптимизациялау тәсілдері.

Трансгенді жануарлар алу әдістері. Трансгенді жануарлар алу үшін қолданылатын материалдар мен құрал-жабдықтар.Ұрық клеткасының жолдарын қолдану. Имплантация дейінгі эмбриондарды рекомбинанттық ретровирустармен инфекциялау. Эмбриональдық бағана клеткаларымен манипуляциялау. Ұрықтанған бір клеткалық жұмыртқаға ДНҚ-ны микроинъекциялау. Трансгенді жануарлар алу үшін мобильді элементтер негізіндегі векторларды қолдану. Жасанды хромосомалар көмегімен гендерді тасымалдау. Трансгенді организмдерді алудың негізгі мәселелері және оларды шешу жолдары.

Криоконсервациялау әдістерінің болашағы

Криоконсервация жайлы түсініктер. Гаметалар мен эмбриондардың криоконсервациясы генетикалық қорды сақтаудың бір жолы ретінде. Криопротекторлардың және оларды құрайтын құрам бөліктердің негізгі қасиеттері. Тоңазыту температуралық режимдерінің мұздатып-ерітуден кейінгі сперматозоидтардың сапасына әсері. Медицинада қолданылуы.

Сүтқоректілердің ооциттерін және эмбриондарын мұздатудың екі негізгі бағыты: баяу мұздату (криоконсервация) және тез мұздату (витрификация). Пенетрирлейтін криопротекторлар және мұздатудың температуралық режимдері. Осмотикалық шок және криозақымданулар. Мұздатылған ооциттер мен эмбриондардың ерітілуі. Медицинада қолданылуы.

Жануарлардың жабайы, сондай-ақ жоғалып бара жатқан түрлерін сақтауға бағытталған Халықаралық бағдарламалар және ҚР Ұлттық бағдарламалары. Репозиторийлердің құрылымы және қызметі.

Эмбриоинженерия әдістерінің негіздері

Клеткалық және эмбриогенетикалық инженерияның міндеттері және мәні. Гендік-инженерлік биотехнологияның негізгі бағыттары. Жануарлар ұлпасынан клетка-суперпродуценттерді алу. Шаруашылыққа бағалы белгілерімен жаңа малдар алу. Тез өсетін трансгендік жануарларды алу. Моноклональды антиденелерді алудың гибридомды технологиясы. Моноклональді және поликлональді антиденелерді өндіретін жануарлар. Лабораториялық жануарлар, адам және жануарлардың культураланған клеткасы, трансгенді жануарлар - адам ауруларын зерттеулерде модельдік жүйелер ретінде және онкогендердің әсерінің механизмдерін зерттеулерде, медицина мен ауылшаруашылығына керекті өнімдерді синтездеуде тест-жүйелер ретінде.

Трансгенді тышқандар. Трансгенді ірі қара. Трансгенді қойлар, қозылар, шошқалар. Трансгенді құстар. Трансгенді балықтар.

Гендік терапияның негізгі әдістері мен принциптері. Гендік терапия ex vivo. Генная терапия in vivo, in situ. Клиникағы дейінгі сынаулар: in vitro -да өткізілетін және лабораториялық жануарларға жасалынатын тәжірбиелер.

ЗЕРТХАНАЛЫҚ САБАҚТАРЫНА ҰСЫНҒАН ҮЛГІЛІ ТАҚЫРЫПТАР ТІЗБЕСІ

1. Жануарлар биотехнологиясында қолданылатын объектілер. Жануарлар объектілерді лаборотория жағдайында өсірудің және көбейтудің ережелері.

2. Дрозофила онтогенезі. Тышқан онтогенезі. Тышқанның жыныс клеткаларының дамуы және ұрықтануы.

3. Сүтқоректілердің ұрықтануы. Сперматозоидтардың, жұмыртқа клеткаларының және эмбриондардың тіршілікке қабілеттілігін анықтау әдістері. Жануарларды қолдан ұрықтандырудың негізгі кезеңдері. Қолдан ұрықтандыру эксперименттерін жүргізуге арналған құрал-жабдықтар.

4. Сүтқоректілердің көбеюінің эндокриндік негіздері. Эмбриондарды трансплантациялау әдістері. Эмбрионды іn vіvo және іn vіtro культивирлеу.

5. Аллофенді жануарлар (генетикалық химералар). Аллофенді жануарлар алу үшін эмбриональді клеткалардың (морула, бластоциста) микрохирургиясы. Мозаикалар.

6. Монозиготты егіздер алу әдістері. Эмбриональды клондау әдісі. Соматикалық клеткалардың ядросын көшіріп отырғызу арқылы клондау әдісі.

7. Жануарлар биотехнологиясындағы гендік инженерия принциптері. Геномдық ДНҚ толық библиотекасын құрастыру.

8. Генетикалық трансформация. Трансформация және трансфекция түсінігі. Жеке клеткалар деңгейіндегі трансформация.

9. Сүтқоректілер клеткаларында экспрессияланатын гендерді құрастырудың негізгі принциптері. Жануарлар биотехнологиясында қолданылатын векторлық жүйелер.

10. Жануарлар клеткаларына бөтен ДНҚ-ны енгізу тәсілдері. ДЭАЭ-декстрандық әдіс. Жануарлар клеткаларын генетикалық трансформациялау үшін липосомдарды қолдану. Микроинъекция әдісі. Электропорация. Баллистикалық әдіс.

11. Генетикалық трансформациядағы селективті маркерлердің типтері.

12. Екі бағыттағы селекция жүйелері. Селективті ГАТ ортасы. Жануарлар биотехнологиясында қолданылатын белгілі селективі жүйелер.

13.Генетикалық трансформацияның тұрақтылығы мен тиімділігі. Трансформацияланған клеткалардағы бөтен ДНҚ-ны идентификациялау.

14. Сүтқоректілер сперматозоидтарын криоконсервациялау әдісі. Ооциттердің криоконсервациясы және витрификациясы, ооциттердің ұрықтану қабілетіне әр түрлі криопротекторлардың әсері. Медицинада қолданылуы.

15. Эмбриондардың криоконсервациясы және витрификациясы, эмбриондардың өміршеңдігіне әр түрлі криопротекторлардың әсері. Медицинада қолданылуы. Гаметалар мен эмбриондарды сақтауға арналған репозиторилер (банктер) жасау.

СТУДЕНТТЕРДІҢ ӨЗІНДІК ЖҰМЫСТАРДЫҢ ҮЛГІЛІ ТАҚЫРЫПТАР ТІЗБЕСІ

1. Дрозофиланың жыныс клеткаларының дамуы және ұрықтануы.

2. Адамдар үшін қолданылатын қолдан ұрықтандырудың қазіргі заманға сай әдістері (ЭКҰ).

3. Жануарлар биотехнологиясында соматикалық клеткалардың культурасын қолдану.

4. кДНҚ библиотекасының құрастыру және оның скринингі.

5. Организм деңгейіндегі трансформация.

6. Жануарлар клеткасына трансформация жасауы үшін қолданылатын гендер конструкциясын жасаудағы промоторларға қойылатын талаптар.

7. Кальций-фосфаттық әдіс. ПЭГ көмегімен культураланған клеткаларымен құрастырылған плазмидалары бар бактерия протопластарын құю әдісі.

СТУДЕНТТЕРДІҢ ОҚЫТУШЫМЕН ӨЗІНДІК ЖҰМЫСТАРЫНА ҰСЫНЫЛАТЫН ҮЛГІЛІ ТАҚЫРЫПТАР ТІЗБЕСІ

1. Эукариот геномының минисателитті жиіліктері.

2. Нуклеотидтер синтезін кодтайтын ферменттерді маркерлік гендер ретінде қолдану. (ТК, ГФРТ, ДГФР).

3. Соматикалық клеткаларға гендерді тасымалдау.

4. Экзогенді ДНҚ жиіліктері енген трансгенді жануарларды талдау.

5. Трансгенді организмдерді алудың негізгі мәселелері және оларды шешу жолдары.

6. Ооциттердің криоконсервациясын медицинада қолдану.

7. Бөтен ДНҚ экспрессиясы анықтау әдістері.

ҰСЫНЫЛАТЫН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

Негізгі:

1. Тихонов И.В., Рубан Е.А., Грязнева Т.Н.и др.; Под ред. Е.С.Воронина. Биотехнология: учебник для вузов.: СПб: ГИОРД, 2010. 704с.

2. Биотехнология животных клеток: учебник для вузов. - Уфа, 2000. - 170 с.

3. Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. М. Мир, 2002. 589 с.

4. Шевелуха В.С., Калашникова Е.А., Воронин Е.С. и др. Сельскохозяйственная биотехнология. 2-е изд. М. Высшая школа, 2008.

5. Тұрашева С.Қ. Клеткалық биотехнология: Оқулық. Алматы: ЖШС РПБК «Дәуір». 2011. – 260 бет.

6. Әлмағамбетов Қ.Х. Биотехнология негіздері. Астана. 2007. – 208 бет.

Қосымша:

1. Фрешни Р. Я. Культура животных клеток. Практическое руководство М., 2010. 714с.

2. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Новосибирск. Изд-во Новосибирского университета. Сибирское университетское издательство. 2002. 459 с.

3. Корочкин Л.И. Геном. Клонирование. Происхождение человека. М. Век 2. 2004.

4. Загоскина Н.В., Назаренко Л.В., Е.А. Калашникова, Живухина Е.А. Биотехнология: теория и практика. Учебное пособие. Москва. «Оникс». 2009, 496 с.

5. Корочкин Л.И. Биология индивидуального развития (Генетический аспект) М. МГУ, 2002, 264 с.

Зертханалық сабақтарға арналған:

1. Фрешни Р. Я. Культура животных клеток. Практическое руководство М., 2010. 714с.

2. Джамалова Г.А. Биотехнология животных.-Алматы, 2004-304с.

3. Биотехнология животных: метод. указания по выполнению лабораторно-практ. занятий - СПб.: СПбГАУ, 2002. - 23 с. Соавт. Матвеева Г. С.

4. Биотехнология животных: учеб. пособие для вузов. - СПб., 2002. - 145 с.

Дата добавления: 2015-08-31