Инновационная деятельность Орловского регионального биотехнологического центра сельскохозяйственных растений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Орловский региональный центр сельскохозяйственной биотехнологии

1.1 Генеральный план Орловского регионального биотехнологического центра сельскохозяйственных растений

1.2 Организационная структура центра сельскохозяйственной биотехнологии

1.3 Инновационные направления научных исследований биотехнологического центра

1.4 Инновационное оборудование биотехнологического центра

2. Правила работы и техника безопасности при проведении работ в ЦКП

3. Научно-исследовательская работа

3.1 Типы мутаций

3.2 Изменения признаков организма, вызываемые мутациями

3.3 Причины возникновения мутаций

3.4Значение мутаций для эволюции, селекции и медицины

Заключение

Приложения

Введение

Биотехнология все активнее входит в жизнь современной цивилизации. К настоящему времени мировой рынок ее продукции оценивается почти в 163 млрд долл. Основными секторами этого стремительно развивающегося рынка являются продукты для пищевой промышленности и сельского хозяйства - 45 млрд долл.; фармацевтическая продукция - 26,8 млрд долл.; ферменты и препараты для производства моющих средств - 21 млрд долл.; посадочный материал модифицированных растений - до 30 млрд долл. в год и частично фармацевтические косметические средства, полученные из натурального растительного или животного сырья, - 40 млрд долл. США.

Особый интерес представляют два наиболее перспективных направления биотехнологии, объединенных общим названием "современная биотехнология" - а именно генетическая и клеточная инженерия. Как отмечено в обзоре сегмента биотехнологических разработок в здравоохранении, подготовленном консалтинговой компанией Abercade, именно на этих направлениях в последние два десятилетия были достигнуты значительные успехи в разработке и производстве биологически активных веществ. В первую очередь, создание промышленной технологии производства широкого спектра генноинженерных препаратов: инсулина, гормона роста человека, интерферонов (противоинфекционных, противовирусных и противораковых средств), эритропоэтина (применяется при почечных заболеваниях), тромболитических препаратов (применяются при остром инфаркте миокарда); моноклональных антител (применяется для предотвращения отторжения трансплантантов), вакцин и многих других.

Мною была пройдена преддипломная практика в Орловском региональном центре сельскохозяйственной биотехнологии.

Целью прохождения преддипломной практики являлось углубление и закрепление теоретических знаний и приобретение профессиональных навыков специалиста в технологии культур клеток, а также сбор сведений для написания дипломной работы.

1. Орловский региональный центр сельскохозяйственной биотехнологии

1.1 Генеральный план Орловского регионального биотехнологического центра сельскохозяйственных растений

Проектирование предприятий биотехнологической промышленности осуществляют на основе бизнес-плана, устанавливающего оптимальную структуру производства, подтверждающего экологическую целесообразность и хозяйственную необходимость ввода в действие предприятия. [7]

Особенности современного проектирования и строительства промышленных районов заключается в формировании их по принципу специализации производств, кооперирования и блокирования на единой территории группы родственных промышленных предприятий с созданием единых вспомогательных производств, транспортных сетей и инженерных коммуникаций.[4]

Генеральный план, представляет собой часть проекта, содержащую комплексное решение вопросов планировки и благоустройства строительного объекта.

Генеральный план представляет собой план земельного участка - благоустроенной и озелененной территории со всеми основными, вспомогательными, проектируемыми и реконструируемыми зданиями и сооружениями, селитебными зонами и объектами охраны окружающей среды.

Разрабатывать генеральные планы предприятий необходимо в строгом соответствии с «Инструкцией по разработке схем генеральных планов», требованиями действующих СНиП и санитарных норм и других нормативных документов для промышленных предприятий. [4]

Так как ЦКП «Орловский региональный биотехнологический центр сельскохозяйственных растений» объединяет несколько учреждений Орловской области, то мы представим только план лаборатории биотехнологии и молекулярной экспертизы, территориально располагающейся в ФГБОУ ВПО ОрелГАУ (Приложение 1).

Основой планировки всех лабораторий является организация и оборудование рабочих мест. При этом необходимо учитывать естественное освещение, инсоляцию, отопление, вентиляцию, расположение, конструкцию и число вытяжных шкафов. Лаборатории должны быть оборудованы газом, электроэнергией разного напряжения, водопроводом и канализацией. Поскольку современные методы измерения связаны с применением радиоактивных индикаторов, необходимо предусматривать в соответствующих случаях меры защиты от радиоактивного облучения. Интенсивность излучения понижается пропорционально квадрату расстояния от источника излучения, а также уменьшается за счет отражения и поглощения лучей. Это обусловливает необходимость рассредоточения рабочих мест, достаточно большие размеры помещения и наличие средств защиты (свинец, бетон, земля, вода).[4]

Размеры рабочего места уточняются в зависимости от наибольшего удаления участков, доступных для работающих, и с учетом размеров керамических плиток (152 --153 мм).

За последнее время, специально разработаны стандартные лаборатории; основное оснащение отдельных лабораторий однотипно; в каждой лаборатории -- по два помещения, а также примыкающее к ним специальное помещение для выполнения измерений и взвешивания. Внутренний соединительный проход расположен вдоль окон, отдельные лаборатории и группы лабораторий разделены дверями.[2]

Ширина помещений 3 ,75 (4) и 7,5 (8) м взаимосвязана с шагом осей здания (выбранном по соображениям конструктивного характера); увеличение ширины проходов в лабораториях возможно лишь за счет площади рабочих мест.[2]

Пристенные и сдвоенные лабораторные столы делают главным образом из стальных профилей с бетонной плитой, облицованной сверху. Под столами размещены трубопроводы (газ, водопровод и канализация, разреженный и сжатый воздух, электроснабжение и т.п.), скрытые в съемных задвигаемых под столы кожухах-шкафчиках, расположенных на цоколе высотой 8 --10 см с заведенным на цоколь покрытием пола.[8]

Трубопроводы инженерного оборудования лабораторий следует прокладывать открытым способом или же в легко доступных шахтах. В подвале магистральный трубопровод, служащий главным распределительным элементом инженерной сети, целесообразно прокладывать по главной продольной оси здания; от него могут идти вверх стояки или в некоторых случаях узкие шахты. При значительной ширине несущих колонн здания магистральные трубопроводы можно прокладывать также вдоль наружных стен; в каркасных зданиях рациональное размещение трубопроводов под коридором с удобным доступом по стремянкам или через смотровые люки. Все трубопроводы должны быть изолированы от вредного воздействия конденсата, тепла, холода и звука. В некоторых случаях необходима их облицовка звукопоглощающими плитами; следует учитывать также необходимость защиты от вибрации.[8]

Помещение лаборатории биотехнологии и ее инженерное оснащение соответствуют государственным санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам, предъявляемым к лабораториям.

1.2 Организационная структура центра сельскохозяйственной биотехнологии

Центр коллективного пользования «Орловский региональный биотехнологический центр сельскохозяйственных растений» создан при поддержке Министерства образования и науки в 2001 году (пункт 4 «Создание центров коллективного пользования в рамках программы «Интеграция» (№66)) - это первый успешный проект Университетского научно-образовательного комплекса. [12]

При ЦКП работает аккредитованная в системе Россельхозцентр (Регистрационный номер Росс RU ДО 1.6.1.112) лаборатория биотехнологии и молекулярной экспертизы, оснащенная современным оборудованием. [12]

Структура ЦКП «Орловский региональный биотехнологический центр сельскохозяйственных растений» представлена на рисунке 1.

Рисунок 1.- Организационная структура ЦКП «Орловский региональный биотехнологический центр сельскохозяйственных растений».

Орловский региональный биотехнологический центр сельскохозяйственных растений возглавляет руководитель, который назначается и освобождается от занимаемой должности ректором Университета. Руководитель Орловского регионального биотехнологического центра сельскохозяйственных растений назначается из числа наиболее квалифицированных специалистов соответствующего профиля, имеющих ученую степень кандидата или доктора наук, по представлению ректора Университета. [12]

Руководитель Орловского регионального биотехнологического центра сельскохозяйственных растений обеспечивает руководство структурными подразделениями, входящими в него, формируемыми в его составе научными коллективами, и является непосредственным руководителем и организатором всей деятельности Орловского регионального биотехнологического центра сельскохозяйственных растений.[12]

Деятельность Орловского регионального биотехнологического центра сельскохозяйственных растений регламентируется следующими нормативными документами:

- действующим законодательством РФ: Конституцией РФ, Федеральным законом Российской Федерации «О высшем и послевузовском профессиональном образовании», Федеральным законом Российской Федерации «О науке и государственной научно-технической политике», иными нормативно-правовыми актами;

- внешними и внутренними нормативными документами Университета, в том числе уставом ФГОУ ВПО Орел ГАУ, Уставом института, Правилами внутреннего трудового распорядка института, настоящим Положением;

- документами в области качества: МС ИСО 9001 «Система менеджмента качества. Требования», Стандартами и директивами ENQA, Руководством по качеству ФГОУ ВПО Орел ГАУ, Политикой в области качества ФГОУ ВПО Орел ГАУ, Информационными картами процессов, Документированными процедурами, Методическими инструкциями и Рабочими инструкциями СМК ФГОУ ВПО Орел ГАУ.[12]

Структуру и штат Орловского регионального биотехнологического центра сельскохозяйственных растений, в соответствии с основными направлениями научных исследований, формирует его руководитель по согласованию с курирующим проректором Университа по научной работе и последующим их утверждением ректором Университета.

Структура Орловского регионального биотехнологического центра сельскохозяйственных растений обеспечивает выполнение функций, определенных Положением об Орловском региональном биотехнологическом центре сельскохозяйственных растений. Персонал Орловского регионального биотехнологического центра сельскохозяйственных растений включает специалистов, имеющих соответствующую квалификацию, образование и опыт работы в проведении испытаний.[12]

Состав Орловского регионального биотехнологического центра сельскохозяйственных растений отражен на рисунке 2.

Рисунок 2. - Состав Орловского регионального биотехнологического центра сельскохозяйственных растений.

Работники Орловского регионального биотехнологического центра сельскохозяйственных растений назначаются на должность приказом ректора Университета и непосредственно подчиняются его руководителю.

Распределение функций, прав и обязанностей между сотрудниками Орловского регионального биотехнологического центра сельскохозяйственных растений осуществляет руководитель Орловского регионального биотехнологического центра сельскохозяйственных растений в соответствии с должностными инструкциями.

Орловский региональный биотехнологический центр сельскохозяйственных растений решает следующие основные задачи:

1. Осуществление инновационной научно-исследовательской деятельности по основным направлениям работы Орловского регионального биотехнологического центра сельскохозяйственных растений, индивидуальным темам, в соответствии с научными интересами сотрудников и Федеральными целевыми программами.

2. Выполнение планов работы Орловского регионального Биотехнологического центра сельскохозяйственных растений за календарный год.

3. Разработка научных рекомендаций по применению получаемых продуктов для кормопроизводства и с/х производства.

4. Интенсификация научных исследований и разработок с целью внедрения их в производства.

5. Обеспечение подготовки квалифицированных специалистов на основе новейших достижений научно-технического прогресса.

Стратегия ЦКП соответствует:

1. Направлениям приоритетных национальных программ Российской Федерации:

-«Здоровье»;

-«Образование»;

-«Развитие АПК»;

2. Критическим технологиям Российской Федерации:

- «Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных»;

- «Технология создания биосовместимых материалов»;

- «Клеточные технологии»;

- «Технологии биоинженерии»;

- «Нанотехнологии и наноматериалы»;

- «Биокаталитические, биосинтетические и биосенсорные технологии».

3. Перечню приоритетных технологий:

-«Живые системы. Науки о жизни».

-«Рациональное природопользование».

Выполнение НИР имеет целью создание инфраструктуры, обеспечивающей интеграцию науки, образования и производства в решении проблем здорового и функционального питания; обеспечения медицинскими и ветеринарными препаратами и вакцинами; биоэнергетики региона за счет рационального использования основных и вторичных ресурсов в агропромышленном комплексе.[12]

1.3 Инновационные направления научных исследований ЦКП

Биоконверсия отходов производства гречихи и получение вторичных ценных продуктов:

Ответственный исполнитель: доцент, к.с.х.н. Горькова И.В., исполнители: доцент, к.с.х.н. Гагарина И.Н., н.с. Гнеушева И.А.

Цель: разработать технологические схемы переработки отходов сельскохозяйственного производства и промышленности для получения ценной вторичной продукции.

Задачи:

подобрать оптимальные режимы выделения вторичных продуктов из отходов производства гречихи методом ферментации;

установить содержание белков, сахаров, витаминов, токсичных веществ в продуктах переработки;

разработать рекомендации по применению продуктов вторичной переработки в производстве.

Методы: Ферментативная переработка отходов с использованием ферментеров и микроорганизмов (Sacharamices, Trichoderma). Изучение биохимического состава полученных продуктов (белков, углеводов, витаминов, микотоксинов и т.д.)

Ожидаемые результаты: Будут получены витамины (рутин), белково - углеводные кормовые добавки, фитоиммуномодуляторы, пищевые красители, субстраты для выращивания растений, биоудобрения. Будут разработаны схемы получения ценных продуктов в производственных масштабах.

Области применения и предлагаемые услуги: Продукты используются в медицинской, фармацевтической, пищевой промышленности, в растениеводстве, животноводстве. Производство витаминов (рутин, кверцетин), средств защиты растений от вредителей и болезней (гороховая зерновка, колорадский жук, аскохитоз, корневые гнили), белково-углеводных кормовых добавок, пищевых красителей, биоудобрения и др.[12]

Переработка отходов производства сахарной свеклы:

Ответственный исполнитель: ст.п. Пискурева В.А., исполнители: доцент, к.с.х.н. Игнатова Г. А., н.с. Гнеушева И.А.

Цель: Разработать технологические схемы переработки отходов сахароперерабатывающей промышленности для получения ценной вторичной продукции.

Задачи:

подобрать оптимальные режимы выделения вторичных продуктов из отходов производства сахарной свеклы методом ферментации;

установить содержание белков, сахаров, витаминов, токсичных веществ в продуктах переработки;

разработать рекомендации по применению продуктов вторичной переработки в производстве.

Методы: Ферментативная переработка отходов с использованием ферментеров и микроорганизмов (Sacharamices, Trichoderma). Изучение биохимического состава полученных продуктов (белков, углеводов, витаминов, микотоксинов и т.д.)

Ожидаемые результаты: Будут получены пектины и пектинсодержащие продукты из отходов производства сахарной свеклы, биоэтанол, кормовые добавки, субстраты для выращивания микроорганизмов, биоудобрение.

Области применения и предлагаемые услуги: Продукты переработки используются в пищевой промышленности, биоэнергетики, растениеводстве, животноводстве. Производство пектинов, пектинсодержащих продуктов, биоэтанола, среды для ферментеров и микробиологической промышленности, субстратов для выращивания декоративных растений, биоудобрения.[12]

Создание коллекции промышленных микроорганизмов и возбудителей заболеваний сельскохозяйственных растений:

Ответственный исполнитель: н.с. Гнеушева И.А., исполнитель: ст. лаб. Яковлева И.В.

Цель: cоздание коллекции промышленных микроорганизмов для биоконверсии полисахаридов, лигнина, белков, токсичных веществ, обогащения продуктов легкоусвояемыми компонентами.

Задачи:

создать коллекцию промышленных микроорганизмов, разрушающих биополимеры и микотоксины (Sacharamices, Trichoderma);

создать коллекцию микроорганизмов - возбудителей заболеваний животных и растений (Fusarium oxysporum, Ascochita pisi, A.pinodes), а также анаэробных микроорганизмов для получения биогаза в метантенках;

выявление активных штаммов микроорганизмов, селекция на выход ферментов и др. биологически активных продуктов;

разработка рекомендаций по использованию микроорганизмов в биоконверсии отходов производства и в биоэнергетике.

Методы: микробиологические, биохимические, биотехнологические.

Ожидаемые результаты: будет создана коллекция микроорганизмов для биоконверсии отходов производства и эталонов - возбудителей заболевания животных и растений с целью разработки биотехнологических методов снижения их нагрузки в сельскохозяйственном производстве и создании биопрепаратов и иммуномодуляторов.

Области применения и предлагаемые услуги: сельскохозяйственное производство, пищевая и медицинская промышленность. Производство активных штаммов микроорганизмов для научных исследований, получения биодизеля, средств защиты животных и культурных растений от возбудителей болезней и насекомых- вредителей.[12]

Паспортизация сортов культурных растений и молекулярная диагностика:

Ответственный исполнитель: доцент, к.с.х.н. Гагарина И.Н., исполнители: доцент, к.с.х.н., Прудникова Е.В., м.н.с. Пикунова А., ст.пр. Степанова С.В.

Цель: Идентификация и паспортизация культурных растений по ДНК и белковым маркерам.

Задачи:

создать компьютерную базу данных и каталогов по белковым и ДНК- маркерам районированных сортов и коллекции культурных растений;

выявить маркеры хозяйственно-полезных признаков (продуктивности, скороспелости, устойчивости к болезням и вредителям) сельскохозяйственных растений для создания новых сортов и трансгенных форм;

провести диагностику здоровых и зараженных экземпляров растений по маркерным признакам;

разработать методы диагностики заболеваний животных по ДНК маркерам.

Методы: ПЦР - анализ ДНК, электрофорез белков, спектрофотометрия, ВЭЖХ.

Ожидаемые результаты: Создание каталога и компьютерной базы данных важнейших районированных и коллекционных сортов сельскохозяйственных растений, установленные маркеры хозяйственно- ценных признаков сельскохозяйственных растений и признаков заболеваний животных (бруцеллез, туберкулез, мастит).

Области применения и предлагаемые услуги: сельское хозяйство: селекция и семеноводство, контроль качества семян и элиты, ветеринария, медицина, арбитражные споры, криминалистика, таможней контроль. «Дактилоскопия» сортов, роялти, подлинность заявленных параметров, диагностика, молекулярная экспертиза, диагностика заболеваний, маркирование хозяйственно- ценных признаков, сохранение генетического фонда.[12]

Изучение механизмов устойчивости растений к вредителям и болезням и разработка методов трансформации растений в селекции новых сортов:

Ответственный исполнитель: доцент, к.с.х.н. Гагарина И.Н, исполнитель: доцент, к.с.х.н. Зубарева К.Ю., соисполнитель: к.с.х.н. Воронкова М.В.

Цель: исследование факторов иммунитета зернобобовых культур для их выделения и создания новых средств защиты растений от вредителей и болезней.

Задачи:

изучить значение компонентов антиоксидантной системы и фенольных соединений зернобобовых культур (гороха, фасоли, сои и др.) в устойчивости к возбудителям и болезням (корневым гнилям, аскохитозу, гороховой и фасолевой зерновке);

выделить компоненты, отвечающие за иммунитет растений и создать на их основе новые средства защиты;

провести трансформацию генетического материала устойчивых форм зернобобовых культур для создания новых сортов.

Методы: электрофорез белков, спектрофотометрия, ВЖЭХ, ПЦР-метод идентификации ДНК.

Ожидаемые результаты: экспериментальные данные по выявлению компонентов иммунитета культурных растений, перенос генетической информации от устойчивых форм к восприимчивым, создание трансформированной формы гороха.

Области применения и предлагаемые услуги: селекция новых сортов гороха, картофеля, плодовых культур на устойчивость к насекомым- вредителям, болезням. Генетический материал для научных исследований, методические пособия и рекомендации.[12]

Выделение из растительных и микробиологических объектов биологически активных веществ (БАВ) и антибиотиков и создание нового класса иммуномодуляторов:

Ответственный исполнитель: д.б.н., профессор Павловская Н.Е., исполнители - доцент, к.с.х.н. Гагарина И.Н, н.с. Солохина И.Ю., ст. лаб. Яковлева И.В., асп. Костромичева Е.В.

Цель: выделить и установить биологическую активность антибиотиков растительного происхождения(гороха, овса, ячменя).

Задачи:

выделить авенацин из овса Avena sativa, установить его химическую структуру;

выделить гордецин из ячменя Hordeum vulgare L., установить биологическую активность фракций;

выделить фитоалексин из инфицированного возбудителем корневых гнилей растения гороха и установить его биологическую активность;

создать новые средства защиты культурных растений от возбудителей заболеваний.

Методы: дифференциальное центрифугирование, спектрофотометрия, ВЭЖХ, электрофорез белка.

Ожидаемые результаты: Экспериментальные данные по выявлению растительных антибиотиков и выявление их биологической активности. Создание новых экологически безопасных средств защиты растений.

Области применения и предлагаемые услуги: АПК РФ, частные и коллективные хозяйства, физические лица, фермерские хозяйства для выращивания экологически чистой продукции с повышенной иммунной системой, ветеринарные терапевтические средства. Рекомендации, методическое обеспечение, новые препараты для защиты растений от болезней.[12]

Изучение запрограммированной смерти клетки (апоптоза) на основе антиоксидантной системы состояния ДНК:

Ответственный исполнитель: ведущий инженер Гагарина А., исполнитель: ст.п. Козявина К.Н.

Цель: выделение индуктора апоптоза, установление химической структуры, разработка способов регулирования его активности в живых объектах.

Задачи:

выделить индукторы апоптоза из колеоптилей пшеницы, ячменя, монстеры и др. объектов;

идентифицировать их химическую принадлежность;

установить биологическую активность по антиоксидантной системе.

Методы: ПЦР - анализ ДНК, ЭФ белков, ВЭЖХ, спектрофотометрия.

Ожидаемые результаты: экспериментальные данные по выявлению индуктора апоптоза из живых объектов и его влияния на антиоксидантную систему культурных растений. Экспресс-методы диагностики жизнеспособности растений и прогнозирования скороспелости.

Области применения и предлагаемые услуги: фундаментальные вопросы продления жизни, геронтология, создание «эликсира бессмертия», регуляторов роста и развития растений, препаратов терапевтического назначения для ветеринарии и медицины.[12]

Биокультивирование и получение биогумуса на основе дождевых червей, выделение из биогумуса гуминовых, фульво- и гиметомелановой кислот, гриба-антогониста Trichoderma и создание новых препаратов:

Ответственный исполнитель: доцент, к.с.-х.н. Бородин Д.Б., исполнители: н.с. Гнеушева И.A., соисполнитель: К.С.Х.Н. Ботуз Н.И.

Цель: выделение гуминовых кислот и гриба Trichoderma из биогумуса и создание новых биопрепаратов

Задачи:

получить биогумус на основе дождевых червей;

выделить из биогумуса гуминовые кислоты;

выделить из биогумуса Trichoderma;

установить биологическую активность выделенных препаратов;

разработать технологию промышленного получения препаратов на основе биогумуса.

Методы: микробиологические, спектрофотометрические, тестирование, биохимические.

Ожидаемые результаты: будут выделены гуминовые кислоты, штаммы Trichoderma, установлена их биологическая и микробиологическая активность, испытано влияние на устойчивость и урожайность культурных растений.

Области применения и предлагаемые услуги: тепличные хозяйства, гидропоника, частные предприятия, физические лица. Производство субстратов для выращивания тепличных растений, компонентов для косметологии, терапевтических препаратов, средств защиты растений.[12]

1.4 Инновационное оборудование биотехнологического центра

Материально-техническое оснащение лаборатории представлено в таблице 1.

Лаборатория имеет техническую базу, включающую необходимое испытательное оборудование и средства измерений, рабочие стандартные образцы, реактивы, стандартные питательные среды.[12]

Таблица 1.- Материально-техническое оснащение лаборатории

№ п/п	Наименование единицы оборудования	Марка	Фирма-изготовитель, Страна	Год выпуска	Балансовая стоимость (тыс. руб.)	Назначение, технические характеристики	Расчетное время работы оборудования за 2010 год, (час)	Фактическое время работы оборудования в 2010 году, (час)	Наличие сертификата и других признаков метрологического обеспечения (+/-)	Коэффициент использования оборудования в интересах третьих лиц
	Ферментер для клеток	Minifors	Финляндия	2008	724964,00	Выращивание и создание коллекции микроорганизмов для биоконверсии отходов производства, создание биопрепаратов и иммуномодуляторов. Параметры: габариты (без реакционного сосуда) 395х370х550 мм, вес ферментера с сосудом 2,5 л - 10 кг, вес ферментера с сосудом 5 л - 12 кг.	1750	1600	+	0,2
	Роторный испаритель	VV Micro	Германия	2008	88980,00	Получение витаминов (рутина), биофлаваноидов, белково- углеводных кормовых добавок, фитоиммуномодуляторов, пищевых красителей, субстратов для выращивания растений, биоудобрений.	1750	500	+	0,2
	Микропланшетный фотометр	Multiskan EX	Финляндия	2008	268839,00	Созд. каталога и комп. Базы данных важн. Район. и кол.сортов	1750	600	+	0,1
	Лиофильная сушка	LYOLAB-3000	Чехия	2008	720480,00	Получение витаминов (рутина), биофлаваноидов, белково- углеводных кормовых добавок, фитоиммуномодуляторов, пищевых красителей, субстратов для выращивания растений, биоудобрения и других вторичных ценных продуктов	1750	1800	+	0,2
	Лабораторный ферментер	Biostat A Plus	Германия	2008	819494,00	Получение витаминов (рутина), биофлаваноидов, белково- углеводных кормовых добавок, фитоиммуномодуляторов, пищевых красителей, субстратов для выращивания растений, биоудобрения и других вторичных ценных продуктов.	1750	1600	+	0,2
	Камера для электрофореза вертикальная	Bio-Rad	Китай	2008	35725,00	Проведение электрофореза белков, ДНК в растительных и животных объектов для идентификации и контроля качества и выявление апаптоза.	1750	800	+	0,3
	Камера для электрофореза горизонтальная	Bio-Rad	США	2008	21100,00	Проведение электрофореза белков.	1750	800	+	0,3
	Источник питания	РР	Сингапур	2008	79340,00	Проведение электрофореза	1750	800	+	0,3
	Источник питания	Эльф-8	Россия	2008	24100,00	Проведение электрофореза	1750	800	+	0,3
	Устройство для промывания микропланшет	Wellwash 4МК2		2008	175944,00	Специальная обработка после измерения оптической плотности на микропланшетном фотометре Multiskan EX	1750	800	+	0,1
	Дозаторы пипеточные 0.5-10			2008	4175,00	Высокоточное дозирование объемов проб для исследований при микроанализах.	1750	1000	+	0,3
	Сухожаровый шкаф	Binder	Германия	2008	38353,00	Доведение образцов и продуктов до стандартизированного состояния влажности. Подготовка образцов к исследованию.	1750	1100	+	0,5
	Рефрактометр	RE50	Япония	2008	815630,00	Исследование образцов биотехнологической конверсии на содержание белков, жиров, углеводов.	1750	500	+	0,1
	Микроскоп	Olympus СХ21	Япония	2008	70625,00	Изучение строения клетки, тканей. Подготовка источников для выделения метаболитов.	1750	900	+	0,2
	Ультразвуковой дезинтегратор (гомогенизатор)	Soniprep-150	Великобритания	2008	873053,00	Подготовка гомогонизированных систем для тонких анализов. Получение тонкодисперсных систем	1750	300	+	0,1
	Весы электронные аналитические	Sartorius	Германия	2008	277270,00	Оборудование для взвешивания универсального назначения при проведении всех видов исследований	1750	900	+	0,5
	Влагомер термогравиметрический инфракрасный (анализатор влажности)	МА-150 Sartorius	Германия	2008	341690,00	Определение влажности, сухих веществ, зольности в продуктах ферментации. Пересчет активности ферментов в биологических системах на сухое вещество.	1750	200	+	0,4
	Анализатор жидкости (рН-метр-25)	Sartorius	Германия	2008	208360,00	Определение концентрации ионов водорода. Изучение окислительно-восстановительных потенциалов в биологических системах.	1750	1200	+	0,3

2. Правила работы и техника безопасности при проведении работ в ЦКП

Работать в лаборатории необходимо в халате, защищая одежду и кожу от попадания и разъедания реактивами и обсемененности микроорганизмами.[1]

Каждый должен работать на закрепленном за ним рабочем месте. Переход на другое место без разрешения преподавателя не допускается.

Рабочее место следует поддерживать в чистоте, не загромождать его посудой и побочными вещами.

Студентам запрещается работать в лаборатории без присутствия преподавателя или лаборанта, а также в неустановленное время без разрешения преподавателя.

До выполнения каждой лабораторной работы можно приступить только после получения инструктажа по технике безопасности и разрешения преподавателя.[3]

Приступая к работе, необходимо: осознать методику работы, правила ее безопасного выполнения; проверить соответствие взятых веществ тем веществам, которые указаны в методике работы.

Опыт необходимо проводить в точном соответствии с его описанием в методических указаниях, особенно придерживаться очередности добавления реактивов.

Для выполнения опыта пользоваться только чистой, сухой лабораторной посудой; для отмеривания каждого реактива нужно иметь мерную посуду (пипетки, бюретки, мензурку, мерный цилиндр или мерный стакан); не следует выливать избыток налитого в пробирку реактива обратно в емкость, чтобы не испортить реактив.[5]

Если в ходе опыта требуется нагревание реакционной смеси, надо следовать предусмотренным методическим указаниям способа нагрева: на водяной бане, на электроплитке или на газовой горелке и др. Сильно летучие горючие вещества опасно нагревать на открытом огне.

Пролитые на пол и стол химические вещества обезвреживают и убирают под руководством лаборанта (преподавателя) в соответствии с правилами.[5]

При работе в лаборатории следует соблюдать следующие требования: выполнять работу нужно аккуратно, добросовестно, внимательно, экономно, быть наблюдательным, рационально и правильно использовать время, отведенное для работы.

По окончании работы следует привести в порядок свое рабочее место: помыть посуду, протереть поверхность рабочего лабораторного стола, закрыть водопроводные краны, выключить электрические приборы.

Правила техники безопасности в лаборатории при работе с кислотами и щелочами. Кислоты и щелочи в большинстве относятся к веществам повышенного класса опасности и способны вызвать химические ожоги и отравления. Поэтому необходимо внимательно следить за тем, чтобы реактивы не попадали на лицо, руки и одежду.[6]

Не ходить по лаборатории с концентрированными кислотами и щелочами, а наливать их только в отведенном для этого месте.

Разливать концентрированную азотную, серную и соляную кислоты следует только при включенной вентиляции в вытяжном шкафу.

Запрещается набирать кислоты и щелочи в пипетку ртом. Для этого следует применять резиновую грушу и прочее оборудование для отбора проб.[9]

Для приготовления растворов серной, азотной и других кислот необходимо их приливать к воде тонкой струей при непрерывном перемешивании, а не наоборот. Приливать воду в кислоту запрещается!

Растворять твердые щелочи следует путем медленного добавления их небольшими кусочками к воде при непрерывном перемешивании. Кусочки щелочи нужно брать только щипцами.

При смешивании веществ, которое сопровождается выделением тепла, необходимо пользоваться термостойким толстостенной стеклянной или фарфоровой посудой.

Разлитые кислоты или щелочи необходимо немедленно засыпать песком, нейтрализовать, и только после этого проводить уборку.

При попадании на кожу или одежду кислоты, надо смыть ее большим количеством воды, а затем 3-5% раствором питьевой соды или разбавленным раствором аммиака.

При попадании на кожу или одежду щелочи, после смывания ее большим количеством воды, нужно провести обработку 2-3% раствором борной, лимонной или уксусной кислотами.

Вещества, фильтры, бумагу, использованные при работе, следует выбрасывать в специальное ведро, концентрированные растворы кислот и щелочей также сливать в специальную посуду.[9]

Правила техники безопасности в лаборатории с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями (ЛВЖ и ГЖ). Все работы с ЛВЖ и ГЖ должны осуществляться в вытяжном шкафу при включенной вентиляции, отключенных газовых проводках и электронагревательных приборов.

Запрещается нагревать на водяных банях вещества, которые могут вступать между собой в реакцию, которая сопровождается взрывом или выделением паров и газов.[10]

При случайном проливании ЛВЖ (сероуглерод, бензин, диэтиловый эфир и др.), а также при потерях горючих газов необходимо немедленно отключить все источники открытого огня, электронагревательные приборы.

Сосуды, в которых проводились работы с ЛВЖ и ГЖ, после окончания исследований должны быть немедленно освобождены от оставшейся жидкости и промыты.

Опыты с ядовитыми веществами и веществами, которые имеют сильно выраженный запах, можно проводить только в вытяжном шкафу.

При тушении бензина, спирта, эфира, пользоваться песком, которым следует засыпать на вспыхнувшее пламя.

При распознавании газа по запаху, который выделяется, нюхать газ только на определенном расстоянии, направляя его струю движением руки от сосуда к себе.

Правила техники безопасности в лаборатории с бытовым газом, спиртовкой и сухим горючим

В связи с опасностью взрыва газовоздушной смеси, применение бытового газа для нагрева в лабораториях допускается в крайних случаях, когда отсутствуют электронагревательные приборы.

Перед зажиганием спиртовки нужно убедиться, что корпус ее исправленный, фитиль выпущен на нужную высоту и развернутый, а горловина и черенок фитиля сухие.

Зажженную спиртовку не переносить с места на место; нельзя зажигать одну спиртовку от другой.

Тушить спиртовку нужно накрывая пламя колпачком. Задувать пламя запрещается.[10]

В спиртовках используется только этиловый спирт; пользоваться бензином или другими горючими жидкостями запрещается.

Брикеты (таблетки) сухого горючего иногда могут использоваться для нагрева. Зажигать их следует на керамических пластинках, тушить - колпачками для спиртовок или керамическими тиглями. Брикеты, которые не догорели, после тушения надо убрать в вытяжной шкаф.

Нагревание реакционных смесей в пробирках и других стеклянных сосудах нужно проводить осторожно, предварительно насухо вытереть внешние стенки сосуда и, не допуская разбрызгивания смеси из сосуда. Горловина сосуда должна быть направлена в сторону, как от себя, так и от тех, кто работает рядом. Пробирку следует держать под наклоном. Нельзя наклоняться над жидкостью, которая нагревается, так как иногда ее может выкипать из сосуда. При нагревании пробирки над спиртовкой необходимо использовать специальный держатель для пробирок.[10]

При возникновении пожара, прежде всего надо выключить все нагревательные приборы, затем тушить пламя. Его нельзя задувать. Если горят органические вещества, не следует заливать пламя водой. Используйте песок, пожарные одеяла, огнетушители (лучше углекислотные).

При незначительных ожогах (горячими предметами, веществами или паром) место ожога необходимо обработать спиртом или крепким раствором перманганата калия, а при более тяжелых ожогах следует немедленно обратиться к врачу.

Правила техники безопасности в лаборатории с химической посудой. Основным травмирующим фактором, который связан с использованием стеклянной посуды, аппаратов и приборов, являются острые осколки стекла, способные вызвать порезы тела работающего, а также ожоги рук при неосторожном обращении с нагретыми до высокой температуры частями стеклянной посуды.

Размешивать реакционную смесь в сосуде стеклянной палочкой или шпателем надо осторожно, не допуская разлома сосуда. Держать сосуд при этом необходимо за ее горловину.

Перенося сосуды с горячей жидкостью, надо держать их двумя руками: одной - за дно, другой - за горловину, используя при этом полотенце (чтобы избежать ожогов кистей и пальцев рук).

При закрывании толстостенной посуды пробкой следует держать ее за верхнюю часть горловины. Нагретый сосуд нельзя закрывать притертой пробкой пока он не охладится.

В опытах с нагревом необходимо пользоваться посудой, которая имеет соответствующую маркировку.

В случае пореза стеклом нужно сначала внимательно осмотреть рану и извлечь из нее осколки стекла, если они есть, а затем обмыть раненное место 2% раствором перманганата калия, смазать йодом и завязать бинтом или заклеить лейкопластырем.[1]

Правила техники безопасности в лаборатории с электрооборудованием и электроприборами. Химические лаборатории (включая биохимические и микробиологические) согласно степени опасности поражения электрическим током относятся к помещениям с повышенной или особой опасностью, которая обусловлена возможностью воздействия на электрооборудование химически активных сред.

Все работы, связанные с применением электроприборов должны проходить под наблюдением преподавателя (лаборанта).

При работе с водяной баней нельзя пробовать степень нагрева воды рукой.

При неисправности в работе электроприбора (например, подсветка в микроскопе) необходимо обратиться к преподавателю. Чинить самостоятельно приборы запрещается.

При поражении электрическим током, если пострадавший остается в соприкосновении с токоведущими частями, необходимо немедленно выключить ток с помощью пускателя или вывернуть охранную пробку или перерубить токопроводящий провод изолированным инструментом. К пострадавшему, пока он находится под током, нельзя касаться незащищенными руками (без резиновых перчаток). Если пострадавший потерял сознание, после выключения тока нужно немедленно, не дожидаясь врача, делать искусственное дыхание.[11]

Правила техники безопасности в лаборатории при работе с реактивами. Если к работе не дано указаний относительно дозировки реактивов, то брать их для проведения опытов необходимо в возможно меньшем количестве (экономия материалов и времени, которое затрачивается на опыт).

Избыток реактива нельзя высыпать и выливать обратно в сосуд, из которого он был взят.

После расходования реактива банку или стакан необходимо сразу закрыть пробкой и поставить на место.

Сухие реактивы брать с помощью лопаток, пластмассовых или металлических шпателей. Шпатель должен быть всегда сухим и чистым. После расходования следует его тщательно обтереть.

Когда реактив отбирается пипеткой, ни в коем случае нельзя той же пипеткой, не вымыв ее, брать реактив с другой емкости.

При наливании реактивов нельзя наклоняться над сосудом, предотвращая попадания брызг на лицо или одежду.

Нельзя держать банку или стакан с реактивом, которую нужно открыть, держа в руках, ее надо поставить на лабораторный стол и только после этого открывать.[11]

Правила техники безопасности в лаборатории при работе с биообъектами. Необходимо четко выполнять инструкции к лабораторным занятиям. В лаборатории запрещается принимать пищу, пить воду. Работу с биологическим материалом проводить только инструментами. При случайном попадании биологического материала (особенно микроорганизмов) на стол, руки, нужно провести обработку дезинфекционным раствором (например, хлорамином).После работы необходимо тщательно вымыть руки с использованием дезинфекционных средств (детергентов).[10]

инновационный селекция мутация биотехнология

3. Научно-исследовательская работа

3.1 Типы мутаций

По характеру изменения генетического аппарата М. делят на:

1) геномные,

2) хромосомные

3) генные или точковые.

Геномные М. заключаются в изменении числа хромосом в клетках организма. К ним относятся:

1) Полиплоидия

2) увеличение числа наборов хромосом, когда вместо обычных для диплоидных организмов 2 наборов хромосом их может быть 3, 4 и т. д.;

2) Гаплоидия вместо 2 наборов хромосом имеется лишь один;

3) Анеуплодия одна или несколько пар гомологических хромосом отсутствуют (нуллисомия) или представлены не парой, а лишь одной хромосомой (моносомия) либо, напротив, 3 или более гомологичными партнёрами (трисомия, тетрасомия и т. д.).

К хромосомным М., или хромосомным перестройкам , относятся:

1) инверсии участок хромосомы перевёрнут на180°, так что содержащиеся в нём гены расположены в обратном порядке по сравнению с нормальным;

2) транслокации обмен участками двух или более негомологичных хромосом;

3) делеции выпадение значительного участка хромосомы;

4) нехватки (малые делеции) выпадение небольшого участкахромосомы;

5) дупликации удвоение участка хромосомы;

6) фрагментации разрыв хромосомы на 2 части или более.

Генные М. представляют собой стойкие изменения химического строения отдельных Генов и, как правило, не отражаются на наблюдаемой в микроскоп морфологии хромосом. Известны также М. генов, локализованных не только в хромосомах, но и в некоторых самовоспроизводящихся органеллах цитоплазмы(например, в митохондриях, пластидах).

3.2 Изменения признаков организма, вызываемые мутациями

В результате М. могут изменяться самые различные биохимические, физиологические и морфологические признаки организма. Изменения эти у организмов, претерпевших М., -- мутантов -- могут быть резко выраженными или слабыми, представляющими лишь незначительные отклонения от среднего для данного вида значения признака. Полиплоидные мутанты обычно характеризуются увеличением размеров клеток и всего организма. Если у полиплоида число наборов хромосом чётное (сбалансированные полиплоиды), то плодовитость обычно сохраняется или понижена не сильно; полиплоиды же, у которых число наборов хромосом нечётное (несбалансированные полиплоиды), бесплодны или обладают низкой плодовитостью (при созревании половых клеток хромосомы распределяются в них беспорядочно, что приводит к образованию анеуплоидных гамет, большей частью неспособных к оплодотворению или дающих нежизнеспособные зиготы). Гаплоидные мутанты имеют мелкие клетки, размеры организма уменьшены по сравнению с диплоидной нормой, наблюдается полное или почти полное бесплодие, т. к. лишь немногие гаметы содержат полный набор хромосом. Анеуплоиды характеризуются весьма значительными изменениями различных признаков организма, нередко столь сильными, что вызывают его гибель или бесплодие. Обычно менее резкие изменения наблюдаются в случае делеций, нехваток и дупликаций, причём степень изменения признаков вобщем пропорциональна длине выпавшего или удвоенного участка хромосомы (крупные делеции могут вызывать гибель организма). Инверсии и транслокации сами по себе не вызывают изменений признаков организма (если не сопровождаются эффектом положения гена, т. е. изменением его фенотипического проявления вследствие соседства с иными, чем прежде, генами), но приводят к существенным генетическим последствиям, т. к. у гетерозигот по инверсиям затруднён обмен участками между нормальной и несущей инверсию хромосомой, а гетерозиготы по транслокациям дают частично анеуплоидные, часто нежизнеспособные, половые клетки. Это же происходит в случае фрагментации в результате утери фрагмента хромосомы, оставшегося без центромеры.

Генные М., составляющие основную долю всех М., вызывают чрезвычайно разнообразные изменения признаков организма, причём изменение одного гена обычно приводит к изменению нескольких признаков.

Генные М. могут быть доминантными, полудоминантными и рецессивными . В результате М. ген может переходить в разные состояния(множественные Аллели одного и того же гена), по разному влияющие на контролируемые данным геном признаки организма. Мутантные гены могут отличаться от соответствующих нормальных , тем что специфический для данного гена продукт (чаще всего фермент) не образуется вовсе; образуется в меньшем или превышающем норму количестве; образуется продукт, инактивирующий или тормозящий продукт не мутантного гена; вместо нормального образуется иной, не взаимодействующий с ним продукт, отсутствующий у не мутантных особей. Претерпевший М. ген обычно столь же стабилен, как не мутантный, из которого он произошёл; вследствие новой М. он может вернуться к исходному состоянию (обратные М.). Генные М., как правило, вредны для организма, они нарушают жизненные процессы, протекающие в организме, снижают его жизнеспособность и плодовитость; нередко мутантный ген обусловливает гибель развивающегося организма (летальные М.). Реже возникают генные М., сравнительно мало влияющие на жизнеспособность и плодовитость организма, ещё реже улучшающие те или иные его свойства. Эта последняя категория генных М., несмотря на свою относительную редкость, имеет огромное значение, т. к. даёт основной материал как для естественного отбора , так и для искуственного отбора являясь необходимым условием эволюции и селекции.

3.3 Причины возникновения мутаций

Полиплоидия чаще возникает, когда хромосомы в начале клеточного деления Митоза разделились, но деления клетки почему-либо не произошло. Искусственно полиплоидию удаётся вызвать, воздействуя на вступившую в митоз клетку веществами, нарушающими цитотомию. Реже полиплоидия бывает следствием слияния 2 соматических клеток или участия в оплодотворении яйцеклетки 2 спермиев. Гаплоидия большей частью следствие развития зародыша без оплодотворения . Искусственно её вызывают, опыляя растения убитой пыльцой или пыльцой др. вида (отдалённого). Основная причина анеуплоидии -- случайное не расхождение пары гомологичных хромосом при Мейозе, в результате чего обе хромосомы этой пары попадают в одну половую клетку или в неё не попадает ни одна из них. Реже возникают анеуплоиды из немногих оказавшихся жизнеспособными половых клеток, образуемых несбалансированными полиплоидами.

Причины хромосомных перестроек и наиболее важной категории М. -- генных -- долгое время оставались неизвестными. Это давало повод для ошибочных автогенетических концепций , согласно которым спонтанные генные М. возникают в природе якобы без участия воздействий окружающей среды. Лишь после разработки методов количественного учёта генных М. выяснилась возможность вызывать их различными физическими и химическими факторами мутагенами . Первые данные о влиянии излучений радия на наследственную изменчивость у низших грибов были получены в СССР (Г.А. Надсон и Г.С. Филиппов, 1925). Убедительные доказательства возможности искусственно вызывать М. были приведены в 1927 г. Мёллером, обнаружившим в опытах на дрозофиле сильное мутагенное действие рентгеновских лучей. В дальнейшем работами по генетическому действию излучений на различные организмы была установлена универсальная способность всех ионизирующих излучений вызывать не только генные М., но и хромосомные перестройки. Мутагенное действие некоторых химических веществ было впервые обнаружено в СССР М.Н. Мейселем(1928), В.В. Сахаровым (1933) и М.Е. Лобащёвым (1934); первый сильный химический мутаген (чужероднаяДНК) был открыт в 1939 С.М. Гершензоном с сотрудниками; в 1946 сильное мутагенное действие формалина и этиленимина было установлено советским генетиком И.А. Рапопортом, иприта -- английскими генетиками Ш. Ауэрбах и Д. Робсоном. Позже были открыты сотни других химических мутагенов. Сильные физические и химические мутагены увеличивают частоту возникновения генных М. и хромосомных перестроек во много десятков раз, а наиболее мощные химические мутагены (так называемые супермутагены, многие из которых открыты и изучены советским генетиком И.А. Рапопортом ссотрудниками) -- даже в сотни раз по сравнению с частотой возникающих естественно спонтанных М. В опытах на культурах клеток и на лабораторных животных обнаружено мутагенное действие многих вирусов. Мутагеном у вирусов, по-видимому, служит их нуклеиновая кислота. Т. о., вирусы -- не только возбудители многих болезней животных и человека, растений и микроорганизмов, но и один из источников их наследственной изменчивости. Все мутагены вызывают генные М., прямо или косвенно изменяя молекулярную структуру нуклеиновых кислот, в которой закодирована генетическая информация.

Экспериментальные исследования спонтанных и индуцированных М. (наиболее изучены М. у кукурузы, дрозофилы, а также ряда микроорганизмов) вскрыли ряд важных особенностей мутирования генов. Частота возникновения спонтанных М. неодинакова для разных генов и различных организмов, составляя для отдельного гена от 1:10⁵ до 1:10⁷ в поколение; немногие, так называемые мутабильные, гены характеризуются значительно более высокой частотой мутирования. Частота прямых и обратных М. одного и того же гена нередко различна. Мутагены повышают частоту М. примерно одинаково для всех генов, так что соотношение более часто и сравнительно редко мутирующих генов («спектр» М.) остаётсяприблизительно одинаковым как при спонтанном, так и при индуцированном мутационным процессе (вслучае химических мутагенов могут наблюдаться небольшие различия в спектрах вызываемых ими М.). Лишьу микроорганизмов некоторые химические мутагены сильнее повышают частоту мутирования определённыхгенов, чем остальных («горячие точки» хромосом). Сходное явление обнаружено при мутагенном действиинуклеиновых кислот и вирусов на многоклеточные организмы. Соотношение общего числа генных М. ихромосомных перестроек различно при действии физических и химических мутагенов -- для вторых характерна бомльшая доля генных М., чем для первых; те или иные различия имеются и в действии разных химических мутагенов.

Далеко не все изменения, вызываемые мутагенами в ДНК клетки, реализуются в М. Во многих случаях поврежденный участок ДНК удаляется в процессе рекомбинации или «вырезается» имеющимися в клетке так называемыми репарирующими ферментами, восстанавливающими структуру ДНК, и при дальнейшей репликации ДНК замещается соответствующим нормальным участком. Частота любых М. зависит от многих внешних и внутренних факторов температуры, парциального давления кислорода, возраста организма, фазы развития и физиологического состояния клетки и др. Большое значение имеют особенности генотипа: даже в пределах одного вида генетически разнящиеся линии могут обладать различной мутабильностью. У ряда организмов описаны так называемые гены-мутаторы, резко повышающие частоту М. Благодаря зависимости мутабильности от генетических факторов, её удаётся повышать или понижать искусственным отбором. Неодинаковая мутабильность разных видов - следствие аналогичного действия естественного отбора в ходе их эволюции.