ΒΑΣΙΚΑ ΒΗΜΑΤΑ ΚΑΙ...

Informationsserie – Biotechnologie

Grundlagen | 1 ZEITREISE – MEILENSTEINE DER BIOTECHNOLOGIE 1-1 Meilensteine der Biotechnologie am Zeitstrahl

ΒΑΣΙΚΑ ΒΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

Καθηγητής Δρ. Κωνσταντίνος Ε. Βοργιάς

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήµιο Αθηνών

Αθήνα 2014

!


Grundlagen | 1 ZEITREISE – MEILENSTEINE DER BIOTECHNOLOGIE 1-1 Meilensteine der Biotechnologie am Zeitstrahl

Κλασσική γενετική βελτίωση φυτών ca. 3000 v. Chr .

Friedrich Mischer: πρώτη αποµόνωση DNA 1886

Alexander Flemming:Ανακάλυψη του αντιβιωτικού Penicillin 1928

Edward Jenner: πρώτη προσπάθεια εµβολίου εναντίον των µαγουλάδων 1796

James Watson und Francis Crick Κρυσταλλική δοµή του DNA 1953

Ochoa, Nirenberg, Mattei und Khorana αποκωδικοποίηση του γενετικού κώδικα 1966

Sanger, Maxam, Gilbert Τεχνολογία αλληλούχισης DNA

Genentech Inc.: Βιοµηχανική παρασκευή Somatosin 1977

Πρώτη κυκλοφορία γενετικά ανασυνδιασµένου φαρµάκου 1982

Alec Jeffries: Γενετικό αποτύπωµα 1984 Kary B. Mullis: PCR 1985

Έναρξη της αλληλούχισης του ανθρώπινου γονιδιώµατος 1990

Ολοκλήρωση της αλληλούχισης του Ανθρώπινου γονιδιώµατος 2003

16./17. Jahrhundert Hooke und Leuwenhoek: κατασκευή των πρώτων µικροσκοπίων και περιγραφή της δοµής προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών κυττάρων

ca. 4000 v. Chr. Χρήση ζυµών για την παραγωγή αλκοολούχων ποτών

1857 Louis Pasteur: ανακάλυψη της βακτηριακής ζύµωσης·

1909 Wilhelm L. Johanssen: εισαγωγή του όρου γονιιδίου

1944 Avery, McLeod, McCarty entdecken die Vererbungseigenschaften der DNA

1962 Werner Arber: ανακάλυψη των περιοριστικών ενζύµων

1972 Paul Berg: χρήση περιοριστικών ενζύµων

1978 Genentech Inc.: Παραγωγή ινσουλίνης

1983 Πρώτη δηµιουργία διαγονιδιακών φυτών

1986 Πρώτα πειράµατα αγρού γενετικά τροποιηµένου καπνού

1997 Γονιδίωµα του βακτηρίου E. coli

2005 Ολοκλήρωση της αλληλούχισης του γονιδιώµατος του ριζιού

Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς

Εισαγωγή | 1 ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΟ ΧΡΟΝΟ – ΣΤΑΘΜΟΙ ΤΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ 1-1 Ακρογωνιαίοι λίθοι της Βιοτεχνολογίας µέσα στο χρόνο



1 Λίτρο µπύρας παρασκευάζεται από: - 1,3 g λυκίσκου - 1,3 l νερό - 180 g βυνογλέυκος - ca. 10 Δις κύτταρα ζύµης

Κριθάρι και Νερό

συσκευασία αποθήκευση

Grundlagen | 1 ZEITREISE – MEILENSTEINE DER BIOTECHNOLOGIE 1-2 Prozess des Bierbrauens

Διόγκωση σε νερό βλάστηση

Θ��έρµανση 85-100°C, τέλος της βλάστησης

άλεση Χυλοποίηση,

ανάµειξη µε θερµό νερό

Διαχωρισµός Στερεών και Υγρών

Συστατικών

Προσθήκη λυκίσκου

ζύµωση ζάχαρης σε αλκοόλη

Sud ψύξη

Διαχωρισµός καταλοιπων βυνογλεύκους

Βράσιµο βυνογλεύκους

Κάθε κύτταρο ζύµης περιέχει 16 χρωµοσώµατα και ca. 6.000–8.000 γονίδια

Προσθήκη ζύµης

Περίσσεια θρεπτικού υλικού


Εισαγωγή | 1 ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΟ ΧΡΟΝΟ – ΣΤΑΘΜΟΙ ΤΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ 1-2 Διαδικασία παραγωγής µπύρας

Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς


Εισαγωγή | 1 ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΟ ΧΡΟΝΟ – ΣΤΑΘΜΟΙ ΤΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ 1-3 Ανασυνδιασµός του DNA και µετασχηµατισµός των βακτηρίων

Εισαγωγή του νέου τµήµατος DNA

Νέο ανασυνδιασµένο πλασµίδιο

Γενωµικό (DNA) Γενετική βασική πληροφορία

Πλασµιδιακό (DNA) Γενετική επιπλέον πληροφορία

Βακτήριο

Εισαγωγή στα κύτταρα δέκτες

Επιλογή

Πολλαπλασιασµός

Kλώνοι Τµήµα DNA

Πλασµίδιο

Μετασχηµατισµός Επιλογή

Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς Βιοτεχνολογία - Κ. Βοργιάς


Εισαγωγή | 1 ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΟ ΧΡΟΝΟ – ΣΤΑΘΜΟΙ ΤΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ 1-4 Mέθοδοι προσδιορισµού της αλληλουχίας του DNA-χθές

Bάση

Ραδιενεργά σηµασµένος φωσφόρος

Ηλεκτροφόρηση

Με τη βοήθεια 2’, 3’-Dιδεσόξυνουκλεοτιδίων

DNA-τµήµατα σε διάλυµα

3’ –– GGCTAACGTA –– 5’ 5’ Προσθήκη εκκινητή

Διαχωρισός σε 4 µέρη

Röntgen-φίλµ και

αυτοραδιογραφία

1

dATP* dCTP dGTP dTTP ddGTP

CCG CCGATTG

2

dATP* dCTP dGTP dTTP ddATP

CCGA CCGATTGCA

3

dATP* dCTP dGTP dTTP ddTTP

CCGAT CCGATT CCGATTGCAT

4

dATP* dCTP dGTP dTTP ddCTP

C CC CCGATTGC

“G” “A” “T” “C”

+ DNA-πολυµεράση “G” “A” “T” “C”

T 3’ A C G T T A G C C 5’



Grundlagen | 1 ZEITREISE – MEILENSTEINE DER BIOTECHNOLOGIE 1-5 Methoden der DNA-Sequenzierung heute

Bάση

ddNTP σηµασµένα µε

φθωρίζουσα ουσίας

1

dATP* dCTP dGTP dTTP ddGTP

CCG CCGATTG

2

dATP* dCTP dGTP dTTP ddATP

CCGA CCGATTGCA

3

dATP* dCTP dGTP dTTP ddTTP

CCGAT CCGATT CCGATTGCAT

4

dATP* dCTP dGTP dTTP ddCTP

C CC CCGATTGC

“G” “A” “T” “C”

+ DNA-Πολυµεράση

Τριχοειδής ηλεκτροφόρηση

+

- τριχοειδή

C C G A T T G

C A T

Ακτίνα λάσερ

Φωτοαισθητήρας

Εισαγωγή | 1 ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΟ ΧΡΟΝΟ – ΣΤΑΘΜΟΙ ΤΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ 1-5 Mέθοδοι προσδιορισµού της αλληλουχίας του DNA-σήµερα

Με τη βοήθεια 2’,3’-Διδεσόξυνουκλεοτιδίων

DNA-τµήµατα σε διάλυµα

3’ –– GGCTAACGTA –– 5’ 5’ Προσθήκη εκκινητή

Διαχωρισός σε 4 µέρη



Grundlagen | 1 ZEITREISE – MEILENSTEINE DER BIOTECHNOLOGIE 1-6 Restriktionsfragmentlängenpolymorphismen (RFLP)

Πολύµορφο 1 Το περιοριστικό ένζυµο EcoRI δεν κόβει

Πολύµορφο 2 Το περιοριστικό ένζυµο EcoRI κόβει

EcoRI άκοπο

EcoRI κοµµένο

Φαινότυπος

Μείωση µεγέθους τµηµάτων

DNA

GCCGCATTCTA CGGCGTAAGAT

GCCGAATTCTA CGGCTTAAGAT

GCCG CGGCTTAA

AATTCTA GAT

Διαχωρισός βάσει µεγέθους των τµηµάτων DNA σε πήκτωµα αγαρόζης

οµοζυγώτης 2 οµόλογα χρωµοσώµατα χωρίς της θέση αναγνώρισης ΕcoRI

1

ετεροζυγώτης 1 χρωµόσωµα µε θέση αναγνώρισης 1 χρωµόσωµα χωρίς θέση αναγνώρισης

2-1

οµοζυγώτης 2 οµόλογα χρωµοσώµατα µε τη θέση αναγνώρισης ΕcoRI

2


Εισαγωγή | 1 ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΟ ΧΡΟΝΟ – ΣΤΑΘΜΟΙ ΤΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ 1-6 Γενετικός πολυµορφισµός µε τη θραυµατοποίηση DNA µε ένζυµα


1

Grundlagen | 1 ZEITREISE – MEILENSTEINE DER BIOTECHNOLOGIE 1-7 Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR)

Σχηµατική παράσταση των κύκλων PCR

3

2

1. „Τήξη“ του διπλόκλωνου DNA (Αποδιάταξη) γύρω στους 96°C

2. Τοποθέτηση εκκινητών (Υβριδισµός εκκινητών) γύρω στους 68°C

3. Νεοσυντιθέµενο DNA που αρχίζει από τον εκκινητή (Επέκταση) γύρω στους 72°C

4 4. Περάτωση 1ου κύκλου

5.  4 προϊόντα PCR µετά 2 κύκλους

5

6. 8 προϊόντα PCR µετά 3 κύκλους

6


Εισαγωγή | 1 ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΟ ΧΡΟΝΟ – ΣΤΑΘΜΟΙ ΤΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ 1-7 Η „γνωστή ��- άγνωστη“ αντίδραση PCR


Grundlagen | 1 ZEITREISE – MEILENSTEINE DER BIOTECHNOLOGIE 1-8 Genomprojekte: Einzelschritte und Erkenntnisse

Αντικείµενο έρευνας Γονιδίωµα ιών, βακτηρίων, µυκήτων, Ζώων και φυτών •  Προσδιορισµός της αλληλουχίας των βάσεων στο

γονιδίωµα (>1000 γονιδιώµατα είναι γνωστά) •  Τοπολογία των γονιδίων στο γονιδίωµα •  Διερεύνηση της λειτουργίας του γονιδιώµατος

Αποκωδικοποίηση της αλληλουχίας των βάσεων του γονιδιώµατος

Τεχνογνωσία και επιδράσεις της Διαλεύκανση των αιτιών των διαφόρων Ασθενειών στον άνθρωπο •  Ανάπτυξη νέων στρατηγικών στην

στην πρόληψη των νόσων

Διαλεύκανση της λειτουργίας διαφόρων νοσηµατικών παραγόντων •  Ανάπτυξη νέων στρατηγικών στην

στην αντιµετώπιση των νόσων Διαλεύκανση της λειτουργίας των φυτών, Καλλιεργήσιµων ή άγριων-φυσικών •  Εφαρµογή των γνώσεων στην φυτική

καλλιέργεια Διαλεύκανση των σχέσεων των ειδών µέσω της εξελικτικής θεωρίας •  Επιτεύγµατα στην βασική έρευνα

Αντιγραφή µεσαίου µεγέθους τµήµατα του DNA

Αντίγραφο 1 στις θέσεις „A“ τοµή σε µικρότερα τµήµατα

Αντίγραφο 2 στις θέσεις „Β“ τοµή σε µικρότερα τµήµατα

Τα θραύσµατα Α και Β πρέπει να αλληλο-επικαλύπτονται

A1 A2

B1 B2

a b c

d e f

Τα διάφορα τµήµατα A και B διαχειρίζονται έκαστο σαν „Βιβλιοθήκη-DNA“

Bibliothek „A“ Bibliothek „B“

a b c

d e f

Αποµονωµένο χρωµόσωµα

Τοµή σε µεγάλα τµήµατα

Τοµή σε µεσαία τµήµατα

A1 A2

B1 B2

Η αλληλουχία των βάσεων κάθε θραύσµατος σε κάθε βιβλιοθήκη Προσδιορίζεται και ψάχνουµε µε πιο κλάσµα αλληλεπικαλύπτεται κ.λ.π.

a b c

e f

ATTTGCCCGCGCGCGTTTAATTTAA

GGGGTTAATT

TTTAATTTAAGCGATGGATGGGGTT


Εισαγωγή | 1 ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΟ ΧΡΟΝΟ – ΣΤΑΘΜΟΙ ΤΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ 1-8 Διαλεύκανση του γονιδιώµατος: Φάσεις και γνώσεις


Grundlagen | 2 INDUSTRIELLE BIOTECHNOLOGIE – WAS IST DAS? 2-1 Definition der Biotechnologie und Gentechnik

Τι είναι Βιοτεχνολογία?

Η διεπιστηµονική* χρήση, βιολογικών συστηµάτων για έρευνα και η πρακτική χρήση των παραγόµενων

επιτευγµάτων

* Συµπεριλαµβάνει τους κλασσικούς και µοντέρνους τοµείς: Bιολογία, Χηµεία, Φυσική Τεχνολογία διαδικασιών, Επιστήµη υλικών, Πληροφορική κλπ.

Τι είναι γενετική τεχνολογία?

Eίναι περιοχή της Βιοτεχνολογίας:

Σχετίζεται µε όλες τις τεχνικές και διαδικασίες αποµόνωσης, µετατροπής

και µεταφοράς του γενετικού υλικού


Εισαγωγή | 2 ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ - ΤΙ ΕΙΝΑΙ? 2-1 Ορισµός της Βιοτεχνολογίας και της γενετικής τεχνολογίας


Grundlagen | 2 INDUSTRIELLE BIOTECHNOLOGIE – WAS IST DAS? 2-2 Vorteile der Biotechnologie für die Chemieproduktion

Εξειδίκευση και Παραγωγή του επιθυµητού τελικού προϊόντος επιλεκτικότητα σε ένα βήµα και χωρίς ενδιάµεσα στάδια επεξεργασίας

Στερεοεξειδίκευση στη σύνθεση D- ή L- αµινοξέων:

• Κανένα ρακεµικό δείγµα • Καµµία πολύπλοκη διαδικασία διαχωρισµού • Kαµµία πρόσµιξη στο τελικό προϊόν

Απόδοση και • Απαιτούνται µόνο απλά αρχικά υλικά περιβαλλοντολογική όπως νερό, ζάχαρη, αλάτια, οξυγόνο και διοξείδιο του άνθρακα Συµβατότητα

Οι βιοτεχνολογικές διαδικασίες συνήθως γίνονται σε θερµοκρασία δωµατίου και ατµοσφαιρική πίεση έτσι λοιπόν…. • δεν ξοδεύεται ενέργεια. • δυνατότητα µείωσης του κόστους. • δυνατότητα ελάχιστων ή και µηδενικών παραπροϊόντων.


Εισαγωγή | 2 ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ 2-2 Πλεοεκτήµατα της Βιοτεχνολογίας στην Χηµική παραγωγή


Βιοµηχανική Bιοτεχνολογία

Grundlagen | 2 INDUSTRIELLE BIOTECHNOLOGIE – WAS IST DAS? 2-3 Anwendungsbereiche der Biotechnologie und Beispiele

Αγροτική οικονοµία Πρόσθετα ζωοτροφών (π. χ. Φυτάσες) Νέες πρώτες ύλες (π. χ. Άµυλο) Τροφές

Τρόφιµα Βιταµίνες (π. χ. Βιταµίνη C) Ένζυµα (π. χ. Πεκτινάσες) Αρώµατα (π. χ. Βανιλίνη)

Οικιακή χρήση Προϊόντα καθαρισµού (π. χ. πρωτεάσες) Υφάσµατα (π. χ. κυτταρινάσες) Αποσµητικά (π. χ. κυκλοδεξτρίνες)

Ιατρική Διαγνωστικά (π. χ. PCR) Φάρµακα (π. χ. ινσουλίνη) Εµβόλια (π. χ. Εµβόλιο ηπατίτιδας) Υλικά για αναδόµηση ιστών (π. χ. Βιοχηµικά υποστρώµατα)


Εισαγωγή | 2 ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ 2-3 Εφαρµογές της Βιοτεχνολογίας - παραδείγµατα


Methoden | 3 BIOLOGISCHE VERFAHREN – HELFER DER CHEMIE 3-1 Biofabrik Zelle

Πολυσώµατα

Mιτοχόνδριο

ΕΔ δίκτυο

Κυστίδια

Πυρήνας

Κυτταρικοί πόροι

Τελική παραγωγή

ΔΕΗ

Δίκτυο µεταφοράς

Προµήθειες

Διεύθυνση

Πύλη


ΜΕΘΟΔΟΙ | 3 ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ – ΒΟΗΘΟΣ Η ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΤΗΣ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ 3-1 Το κυτταρικό εργοστάσιο


Methoden | 3 BIOLOGISCHE VERFAHREN – HELFER DER CHEMIE 3-3 Schritte vom Isolat zum Produktionsstamm

Mετάλλαξη

Χηµικά ή ακτινοβολία

Αντικατάσταση βάσεων

Νέοι συνδιασµοί

Παρακαταθήκη 1011 γονιδίων (βιολογική ποικιλότητα)

Ανασυνδιασµός µέσω γονιδιακών οχηµάτων

Πρόσθετα γονίδια

Επιλογή για επιθυµητές ιδιότητες

Υπερπαραγωγή

Τήξη

Χρωµοσωµικός ανασυνδιασµός


ΜΕΘΟΔΟΙ | 3 ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ – ΒΟΗΘΟΣ Η ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΤΗΣ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ 3-3 Στάδια αποµόνωσης παραγωγικών στελεχών


Επιφανειακές διεργασίες

Ζυµωτήρας συνεχούς ροής Διαδικασία έκχυσης

Methoden | 3 BIOLOGISCHE VERFAHREN – HELFER DER CHEMIE 3-6 Fermentationsverfahren in der Übersicht

Βακτηριακή αποικία Βακτηριακή καλλιέργεια

Καλλιέργεια ανακίνησης

Καλλιλεργεια ανάδευσης

Προ-ζυµωτήρας

Ζυµωτήρας παραγωγής

Κατακλύζον διαδικασία

Ασυνεχής λειτουργία

Θρεπτικό υλικό

χρησιµοποιηµένο θρεπτικό

Mικροοργανισµοί Προϊόν

30 - 60 % φρέσκο θρεπτικό

30 - 60 % χρησιµο- ποιηµένο θρεπτικό

1x


ΜΕΘΟΔΟΙ | 3 ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ – ΒΟΗΘΟΣ Η ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΤΗΣ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ 3-6 Γενική επισκόπηση των διαδικασιών ζύµωσης


Methoden | 3 BIOLOGISCHE VERFAHREN – HELFER DER CHEMIE 3-7 Rührkesselfermenter und Festbettreaktor

Ζυµωτήρας ανάδευσης

Εξαέρωση

Ρυθµιστής pH

Καυτό/κρύο νερό

Αποστειροµένος αέρας

Καυτό/κρύο νερό

Ρυθµιστής θερµοκρασίας

Ατµός αποστείρωσης

Αποστειροµένο Θρεπτικό υλικό

Αναδευτήρας

Ζυµωτήρας σταθερής επιφάνειας

Ένζυµο Φίλτρο

αποστείρωσης

L-προϊόν D-υπόστρωµα

N-Acetyl-D,L-Methionin L-Methionin + N-Acetyl-D-Methionin + Acetat L-Aminosäure-Acylase

Γραµµή επικοινωνίας

D,L-Υπόστρωµα

Φίλτρο αποστείρωσης

Εναλλάκτης θερµότητας

Σύστηµα τριχοειδών

Πολωσί- µετρο

ΗΥ διαδικασίας


ΜΕΘΟΔΟΙ | 3 ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ – ΒΟΗΘΟΣ Η ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΤΗΣ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ 3-7 Ζυµωτήρες υγράς και ηµιστερεάς φάσης


Methoden | 3 BIOLOGISCHE VERFAHREN – HELFER DER CHEMIE 3-8 Sicherheitsstufen für gentechnische Arbeiten

Οµάδα κινδύνου (WHO) Επίπεδο ασφάλειας

Ιοί

Μύκητες

Βακτήρια

Επίπεδο ασφάλειας/

Οµάδα κινδύνου

Στελέχη για παραγωγή Εµβολίων

Penicillium camemberti

E. coli K 12

1

Masernvirus

Candida

Salmonellen

2

HBV, HIV

Histoplasma

Milzbrand- Bakterien

3

Ιός για µαγουλάδες

– –

4 Αυξανόµενος κίνδυνος-ρίσκο

Επίπεδο ασφάλειας- Περιγραφή

Εργασίες µε γενετικό υλικό βάσειι της τρέχουσας γνώσης

S1 Κανένας κίνδυνος

για ανθρώπους και περιβάλλον

S2 Μικρός κίνδυνος

S3 Μέτριος κίνδυνος - ρίσκο

S4 Υψηλός κίνδυνος - ρίσκο (βάσιµη υποψία υψηλού κινδύνου)


ΜΕΘΟΔΟΙ | 3 ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ – ΒΟΗΘΟΣ Η ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΤΗΣ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ 3-8 Επίπεδα ασφάλεια για γονιδιο-τεχνολογικές εργασίες


Methoden | 3 BIOLOGISCHE VERFAHREN – HELFER DER CHEMIE 3-9 Transgene Pflanzen: Vom Labor bis zur Marktzulassung

Τα στάδια για την άδεια κυκλοφορίας γενετικά τροποποιηµένων φυτών Αυξανόµενος αριθµός παραµέτρων που εξετάζονται

Εργαστήριο/Θερµοκήπιο

Πειραµατικές έρευνες ασφάλειας

άδεια χρήσης στον αγρό

Ελεύθερο χωράφι

Άδεια καλλιέργειας µε συνεχή έρευνα βιοασφάλειας

Αγροτική καλλιέργεια

Άδεια εµπορικής κυκλοφορίας

Καλλιέργεια µε συνεχή έλεγχο

Τέλος στον περιορισµένο χρόνο καλλιέργειας Χρόνος

Περιβαλλοντολογικός έλεγχος

10-15 χρόνια


ΜΕΘΟΔΟΙ | 3 ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ – ΒΟΗΘΟΣ Η ΑΝΤΙΚΑΤΑΣΤΑΤΗΣ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ 3-9 Διαγονιδιακά φυτά: από το εργαστήριο µέχρι την άδεια κυκλοφορίας


Produkte | 4 KLEINE MOLEKÜLE – GROSSE BEDEUTUNG 4-1 Niedermolekulare Produkte der Biotechnologie (Beispiele)

Βιταµίνες Βιταµίνη B12 (κυανοκοµπαλαµίνη) Βιταµίνη C (ασκορβικό οξύ)

Οµάδα υλικών Χηµικό

Αµινοξέα L-Γλουταµικό οξύ L-Λυσίνη

Καρβοξυλικά οξέα Κιτρικό οξύ Γαλακτικό οξύ

Γλουκονικό οξύ

Aλκοόλη Bιοαιθανόλη


Προϊόντα | 4 ΜΙΚΡΑ ΜΟΡΙΑ – ΜΕΓΑΛΗ ΣΗΜΑΣΙΑ 4-1 Μικροµοριακά προϊόντα της Βιοτεχνολογίας (παραδείγµατα)


Produkte | 4 KLEINE MOLEKÜLE – GROSSE BEDEUTUNG 4-3 Die Verfahren der Vitamin B2-Synthese

Θετικά •  Αύξηση όγκου παραγωγής

•  40% κόστος παραγωγής

•  30% λιγότερες εκποµπές CO2

•  60% λιγότερη χρήση πρώτων υλών

•  95% λιγότερα απόβλητα

Μοντέρνες µέθοδοι Bιοτεχνολογικές διαδικασίες

Kλασσικές µέθοδοι: Χηµικές διαδικασίες

Γλυκόζη

K-Aραβονικό

Ca-Aραβονικό

Ca-Ραβονικό

Ριβονιλακτόνη

Ριβόζη

Ριβιτυλχιλιδίνη

Βιταµίνη B2

Βιταµίνη B2

Bιοµάζα


Προϊόντα | 4 ΜΙΚΡΑ ΜΟΡΙΑ – ΜΕΓΑΛΗ ΣΗΜΑΣΙΑ 4-3 Διαδικασία σύνθεσης της βιταµίνης Β2


Produkte | 4 KLEINE MOLEKÜLE – GROSSE BEDEUTUNG 4-4 Arten und Strukturen der Cyclodextrine

Τύποι κυκλοδεξτρανών

Σχηµατική παράσταση της µοριακής δοµής της κυκλοδεξτρίνης

Υδρόφοβο κοίλωµα

Υδρόφιλο κάλυµµα

Υδρόφοβο: C-H και C-O τείνουν προς τα έσω Υδρόφιλα: O-H: τείνουν προς τα έξω


α-κυκλοδεξτρίνη γ-κυκλοδεξτρίνη β-κυκλοδεξτρίνη

Προϊόντα | 4 ΜΙΚΡΑ ΜΟΡΙΑ – ΜΕΓΑΛΗΣ ΣΗΜΑΣΙΑΣ 4-4 Είδη και δοµές των κυκλοδεξτρινών


Produkte | 4 KLEINE MOLEKÜLE – GROSSE BEDEUTUNG 4-6 Anwendungen von Cyclodextrinen

Νοσοκοµειακές εφαρµογές

Αρώµατα

Υφάσµατα

Οικιακή χρήση

Βιοµηχανία τροφών

Φυσικά θεραπευτικά

Biozide

Αγρο- τεχνολογία

Φαρµακο- βιοµηχανία

Χηµική σύνθεση

Υλικά συσκευασίας


Προϊόντα | 4 ΜΙΚΡΑ ΜΟΡΙΑ – ΜΕΓΑΛΗΣ ΣΗΜΑΣΙΑΣ 4-6 Χρήση των κυκλοδεξτρινών


Produkte | 5 TECHNISCHE ENZYME – MEISTER DER KATALYSE 5-1 Enzyme in der Lebensmittelherstellung

Βιοτεχνολογικά - βιοµηχανικά παραγόµενα ένζυµα (παραδείγµατα)


Προϊόντα | 5 ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΕΝΖΥΜΑ – ΠΡΩΤΑΘΛΗΤΕΣ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΛΥΣΗ 5-1 Ένζυµα στην παραγωγή τροφίµων


Produkte | 5 TECHNISCHE ENZYME – MEISTER DER KATALYSE 5-2 Enzyme in der Textil- und Waschmittelindustrie

Βιοτεχνολογικά παραγόµενα ένζυµα (παραδείγµατα)

Ένζυµο Ενζυµική δράση Χρήση

Πρωτεάσες Υδρόλυση πρωτεϊνών Έναντι ρύπων από αυγά, γάλα και σπανάκι Λιπάσες Υδρόλυση λιπών Έναντι ρύπων από λάδια, λίπη και

καλλυντικά Κυτταρινάσες Υδρόλυση φυτικών Χρήση στον βιοεξευγενισµό των υφασµάτων

πολυσακχαριτών όπως κυτταρίνη διατήρηση της απαλότητας και χρώµατος των βαµβακερών υφασµάτων

Αµυλάσες Υδρόλυση φυτικών Έναντι ρύπων από πατάτες, σοκολάτα

πολυσακχαριτών όπως άµυλο ή γλυκίσµατα


Προϊόντα | 5 ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΕΝΖΥΜΑ – ΠΡΩΤΑΘΛΗΤΕΣ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΛΥΣΗ 5-2 Ένζυµα στην βιοµηχανία υφασµάτων και απορρυπαντικών ρούχων


Produkte | 6 PHARMAWIRKSTOFFE – HEUTE UND MORGEN 6-1 Vorteile rekombinanter Medikamente

Νέες στρατηγικές αντιµετώπισης ασθενειών (π.χ. µονοκλωνικά αντισώµατα)

Bελτιωµένη διαθεσιµότητα (π.χ. ερυθροποιητίνη)

Μειωµένη πιθανότητα µόλυνσης (π.χ. παράγοντας VIII)

Υψηλή δραστικότητα και µειωµένες παρενέργειες (π. χ. Ιστικός ενεργοποιητής πλασµινογόνου)

Περιβαλλοντολογική συµβατότητα και οικονοµική παραγωγή (π.χ. ινσουλίνη)


Προϊόντα | 6 ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΑ ΕΝΕΡΓΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ - ΣΗΜΕΡΑ ΚΑΙ ΑΥΡΙΟ 6-1 Προτερήµατα των ανασυνδιασµένων φαρµάκων


Produkte | 6 PHARMAWIRKSTOFFE – HEUTE UND MORGEN 6-2 Die wichtigsten rekombinanten Medikamente

Ένωση Χρήση Ένωση Χρήση

Δραστική Πρωτείνη

Ερυθροποιητίνη Aναιµία (λίγο αίµα)

Παράγοντας VIII Αιµοφιλία (Αιµατολογική ασθένεια)

Ιστικός ενεργοποιητής Θρόµβωση σε καρδιακό πλασµινογόνου (tPA) επεισόδιο

Ανθρώπινη ινσουλίνη Διαβήτης τύπου Ι

α-ιντερφερόνη Ιώσεις, Καρκινική θεραπεία

Παράγοντας αποικισµού Λευκαιµία, των κοκκιοκυττάρων Καρκινική θεραπεία (G-CSF)

Ιντερφερόνη 1a,b Πολλαπλή σκλήρωση

Σωµατοτροπίνη Ορµονικά οφειλόµενη µικροσωµία

Θεραπευτικά αντισώµατα

Basiliximab Μείωση απόρριψης νεφρικών µεταµοσχευµάτων

Infliximab Morbus Crohn

Rituximab Non-Hodgkin-Λύµφωµα

Trastuzumab Καρκίνος του µαστού

Εµβόλιο

Hπατίτιδα-B-Aντιγόνο Πρόληψη ηπατίτιδας

Τοξίνη διφθερίτιδας Πρόληψη πνευµονίας σε παιδιά

Ένωση Χρήση


Προϊόντα | 6 ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΑ ΕΝΕΡΓΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ - ΣΗΜΕΡΑ ΚΑΙ ΑΥΡΙΟ 6-2 Τα πιο σηµαντικά ανασυνδιασµένα φάρµακα


Produkte | 6 PHARMAWIRKSTOFFE – HEUTE UND MORGEN 6-4 Struktur und Wirkung von Trastuzumab

Δοµή µοντέλλο του Trastuzumab (µονοκλωνικό αντίσωµα)

•  Αναστολή τηε κυτταρικής διαίρεσης

•  Καταστροφή καρκινικών κυττάρων από το ανοσοποιητικό σύστηµα

Trastuzumab Δένεται επιλεκτικά στην εξωκυτταρική περιοχή της πρωτείνης HER2

Κυτταρική επιφάνεια µε την εξωκυτταρική περιοχή της HER2-πρωτείνες

Καρκινικά κύτταρα

Γονιδιακή ενίσχυση

Υπερέκφραση του HER2-γονιδίου

(10-100-φορές)

Φυσιολογικά κύτταρα

HER2-γονίδιο

HER2-πρωτείνη


Προϊόντα | 6 ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΑ ΕΝΕΡΓΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ - ΣΗΜΕΡΑ ΚΑΙ ΑΥΡΙΟ 6-4 Δοµή και δράση των εµβολίων


Produkte | 6 PHARMAWIRKSTOFFE – HEUTE UND MORGEN 6-5 Immunologischer Nachweis des Vogelgrippe-Erregers H5N1

Δέσµεση των ιικών

πρωτεϊνών µέσω του πρώτου αντισώµατος-1

ELISA (Enzyme Linked Immuno-Sorbent Assay)

Πλύσιµο Αποµάκρυνση της αδέσµευτης πρωτεϊνης

Προσθήκη ενός ενζύµου

συνδεδεµένου στο α-H5N1-αντίσωµα

2

Δέσµευση του αντισώµατος 2 στην H5N1-

πρωτείνη και στη συνέχεια 1x Πλύσιµο

Προσθήκη του δείγµατος

Πλάκες µικροτιτλοδότησης (επίστρωση µε α-H5N1-αντίσωµα)

Χρωστική αντίδραση

(µέσω ενζύµου στο δεύτερο αντίσωµα)

Προσθήκη αντιραστηρίου

χρώσης (άγχρωµο)


Προϊόντα | 6 ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΑ ΕΝΕΡΓΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ - ΣΗΜΕΡΑ ΚΑΙ ΑΥΡΙΟ 6-5 Ανοσοδιάγνωση της γρίππης των πτηνών Η5Ν1


Κύτταρα βλεννογόνου

Produkte | 6 PHARMAWIRKSTOFFE – HEUTE UND MORGEN 6-6 Aufbau und Wirkung von Neuraminidasehemmern

2. Προσκολλούνται στην επιφάνεια των κυττάρων του βλεννογόνου µέσω της αιµατογλουτινίνης και εισβάλλουν στο κύτταρο

1. Οι ιοί εισέρχονται στην αναπνευστική οδό

3. Οι ιοί χρησιµοποιούν τα κύτταρα για τον πολλαπλασιασµό τους.

Δοµή του αναστολέα της νευραµινιδάση

4. Ο αναστολέας της νευραµινιδάσης εµποδίζει την έκθεση της νευραµινιδάσης στο ιό και είτε δεν τον αφήνει να προσκολληθεί είτε τον αποµακρύνει από τη θέση προσκόλλησης

Αναστολέας της νευραµινιδάσης

Ιός της κοινής γρίππης

Νευραµινιδάση

Αιµοτογλουτινίνη


Προϊόντα | 6 ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΑ ΕΝΕΡΓΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ - ΣΗΜΕΡΑ ΚΑΙ ΑΥΡΙΟ 6-6 Δοµή και δράση των αναστολέων της νευραµινιδάσης


Produkte | 6 PHARMAWIRKSTOFFE – HEUTE UND MORGEN 6-7 Phasen der Impfstoffentwicklung

Κλινικές έρευνες (5 - 7 χρόνια)

Φάση I

Ασφάλεια

<100 εθελοντές

Προκλινικά

Βασική έρευνα και ανάπτυξη (2 - 4 χρόνια)

Πειραµατικά συστήµατα, Έρευνα σε πειραµατόζωα

Φάση II

Ασφάλεια και ανοσοαπόκριση

>100 εθελοντές

Φάση III

Ασφάλεια και ανοσοαπόκριση και δράση

>1.000 εθελοντές

Επίσηµη εγγραφή και άδεια (1,5 χρόνια)

Ταυτοποίηση ουσίας µε αξιοποιήσιµη δράση


Προϊόντα | 6 ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΑ ΕΝΕΡΓΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ - ΣΗΜΕΡΑ ΚΑΙ ΑΥΡΙΟ 6-7 Φάσεις της ανάπτυξης εµβολίων


Ausblick | 8 DIE PFLANZE ALS BIOFABRIK 8-1 Anwendungen der Pflanzenbiotechnologie

Βελτιωµένη συστατικά σε βρώσιµα φυτά

π.χ. µεγαλύτερη περιεκτικότητα σε υγιή λιπαρά, χαµηλότερο δυναµικό αλλεργία

Βελτίωση των καλλιεργειών για τη βιοµηχανική παραγωγή χηµικών π.χ αλλαγή της περιεκτικότητας ελαίων/

λιπαρών οξέων, µειώνοντας τη λιγνίνη στο ξύλο για τη βιοµηχανία χαρτιού, την παραγωγή βιοπολυµερών ή ενζύµων

Βελτιωµένη συστατικά σε ζωοτροφές

π.χ. διευκολύνει την πέψη, αυξάνουν το ποσοστό των βασικών αµινοξέων

Παραγωγή πρωτεΐνων στα φυτά που προορίζονται για ανθρώπινη και

κτηνιατρική „Molecular Pharming“

π.χ. τα ένζυµα για τη διάγνωση, τα εµβόλια, πρωτεΐνες του αίµατος,

θεραπευτική αντισώµατα

Βελτιωµένες ιδιότητες των φυτών για την αποµάκρυνση των περιβαλλοντικών ρύπων σε

µολυσµένα εδάφη


Πεδίο | 8 ΤΑ ΦΥΤΑ ΕΙΝΑΙ ΒΙΟΕΡΓΟΣΤΑΣΙΑ 8-1 Εφαρµογές της Βιοτεχνολογίας των φυτών


Ausblick | 9 BIOTECHNOLOGIE UND MEER 9-1 Anwendungen der marinen Biotechnologie

Aντιβιοτικά

π.χ. Ενεργά συστατικά από το κυανοβακτήριο

Lyngbya majuscula

Αντικαρκινικά

π.χ. αντι-λευκαιµικά παρασκευάσµατα από το σφουγγάρι της Μεσογείου

Ircinia fasciculata

Πρόσθετα σε καλλυντικά

Π.χ Κολλαγόνο από σφουγγάρια

Ιο-στατικά

π.χ. φάρµακα εναντίον του έρπιτα

Πρόσθετα σε τροφές

π.χ. β-καροτίνη από το Αυστραλιανό θαλάσσιο φύκος

Dunaliella salina

Σταθερά βιοµηχανικά ένζυµα π.χ από θερµοσταθερά

βακτήρια


Πεδίο | 9 ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΘΑΛΑΣΣΑ 9-1 Πιθανές χρήσεις της θαλάσσιας Βιοτεχνολογίας

ΒΑΣΙΚΑ ΒΗΜΑΤΑ ΚΑΙ...

Documents

Transcript of ΒΑΣΙΚΑ ΒΗΜΑΤΑ ΚΑΙ...