Биомедицина и биоинформатика. Занятие 54

1.

Занятие 54.
План:
1. Биотехнология. Виды питательных сред. Грамположительные и
грамотрицательные бактерии. Окрашивание по Граму. Бактериальные
заболевания.
2. Биомедицина и биоинформатика. ЭКО. Моноклональные антитела.
3. Тестирование. Вопросы самоконтроля.
4. Тестирование ЕНТ по обновленной базе.
5. Домашнее задание. Оформить конспект, ответить на вопросы самоконтроля по
теме «Биомедицина и биоинформатика. ЭКО. Моноклональные антитела.»
07.04.2025г

2.

3.

4.

Деление бактерий на грамположительные и
грамотрицательные было предложено Гансом
Христианом Иохимом Грамом (1884).
Генциан-виолет с йодом образует соединение
нерастворимое в воде, плохо растворимое в спирте.
При окраске клетки так называемые
грамположительные бактерии удерживают соединение
и остаются окрашенными после воздействия спиртом,
грамотрицательные – обесцвечиваются и их можно
окрасить контрасным веществом (напримур, фуксином,
тогда клетки выглядят красными).

5.

6.

Стенки грамотрицательных бактерий более
сложные по химическому составу, в них содержится
значительное количество липидов (жиров), связанных
с белками и сахарами в сложные комплексы липопротеиды и липополисахариды. Муреина в
клеточных стенках грамотрицательных бактерий в
целом меньше, чем у грамположительных бактерий.
Структура стенки грамотрицательных бактерий также
более сложная.
Грамотрицательные бактерии более устойчивы к
антибактериальным препаратам, чем
грамположительные, и для борьбы с ними необходимы
более сильнодействующие препараты.

7.

8. Что Же такое биоинформатика?

ЧТО ЖЕ ТАКОЕ
БИОИНФОРМАТИКА?
Это наука о хранении, организации, анализе, интерпретации и
использовании биологической информации.

9.

Это совокупность методов и подходов,
включающих в себя:
1. Математические методы компьютерного анализа
в сравнительной геномике (геномная
биоинформатика)
2. Разработку алгоритмов и программ для
предсказания пространственной структуры
биополимеров (структурная биоинформатика)
3. Исследование стратегий, соответствующих
вычислительных методологий, а также общее
управление информационной сложности
биологических систем

10. Цели и задачи Биоинформатики

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
БИОИНФОРМАТИКИ
Целью биоинформатики является, как накопление биологических
знаний в форме, обеспечивающей их наиболее эффективное
использование, так и построение и анализ математических моделей
биологических систем и их элементов.

11. Цели и задачи Биоинформатики

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
БИОИНФОРМАТИКИ
Задачи
• Разработка алгоритмов для анализа биологических данных
большого объема (поиск генов в геноме)
• Анализ и интерпретация различных типов биологических
данных таких, как нуклеотидные и аминокислотные
последователи, домены белков и т.п. (изучение структуры
активного центра белка)
• Разработка программного обеспечения для управления и
быстрого доступа к биологическим данным (создание банка
данных аминокислотных последовательностей)

12.

13. Геномика. Протеомика. Метаболомика

ГЕНОМИКА. ПРОТЕОМИКА.
МЕТАБОЛОМИКА
Успехи генетики, молекулярной
биологии и биохимии привели к
формированию трех новых
фундаментальных дисциплин —
геномики, протеомики и
метаболомики, которые активно
применяются в биоинформатике.

14. Геномика

ГЕНОМИКА
Геномика — раздел молекулярной
генетики, посвящённый изучению
генома и генов живых организмов.

15. Протеомика

ПРОТЕОМИКА
Протеомика занимается инвентаризацией белков, т.е. реально
работающих молекулярных машин в клетке.

16. Метаболомика

МЕТАБОЛОМИКА
Метаболомика - чрезвычайно важный предмет
биоинформационных исследований. Он дает
возможность понять, как происходит обмен веществ в
клетке, изучить и смоделировать метаболизм,
исследовать совместимость функционирования
материальных элементов биологической системы, и, как
следствие ускорить процесс создания лекарственных
препаратов.

17. Секвенирование ДНК

СЕКВЕНИРОВАНИЕ ДНК

18. Типы баз данных

ТИПЫ БАЗ ДАННЫХ
Всеобъемлющие базы данных
*Организмоспецифические
*Молекулярноспецифические
*Дополнительные базы данных
Атлас белковых последовательностей
и их структур (1965-1978)он содержал описание 65
последовательностей белков

19. NCBI-Genbank

NCBI-GENBANK
GenBank: открытая база данных нуклеотидных и
аминокислотных последовательностей
Источники информации:
1.
Прямая подача от исследователей.
2.
Литература.
3.
Центры исследований последовательностей (Sanger, Tigr)
4.
Обмен с другими базами (swiss-prot, PDB).

20. PDB – Protein Data Bank

PDB – PROTEIN DATA BANK
1.
Главная база данных 3D структур белков
2.
Включает порядка 23,000 белковых структур.
3.
Белки организованы в группы, семейства и т.д.
4.
Имеет порядка 5600 точных структур.

21.

• Экстракорпоральное
• Во время ЭКО
оплодотворение (от лат.
яйцеклетку извлекают
extra — снаружи, вне и
из организма женщины
и оплодотворяют
лат. corpus — тело, то
искусственно в
есть оплодотворение вне
условиях «in vitro» («в
тела, сокр. ЭКО́) —
пробирке»), полученный
вспомогательная
эмбрион содержат в
репродуктивная
условиях инкубатора,
технология, чаще всего
где он развивается в
используемая в случае
течение 2—5 дней,
бесплодия. Синонимы:
после чего эмбрион
«оплодотворение в
переносят в полость
пробирке»,
матки для дальнейшего
«оплодотворение in vitro»,
развития.
«искусственное
оплодотворение».

22.

Впервые успешно эта медицинская технология была
применена в Великобритании в 1977 году, в
результате чего в 1978 году родилась Луиз Браун
(англ. Louise Brown) первый человек, «зачатый в
пробирке».

23.

• В ЛенинградеСанкт-Петербургеродился мальчик
Кирилл. Данным
событиям
предшествовали
серьёзные
исследования,
которые начинают
целенаправленно
проводиться в
Советском Союзе с
1965 года.

24.

По данным на 1994 год, в этой лаборатории
родилось более 1,5 тыс. детей.
В 1990 году на нашей планете
насчитывалось свыше 20 тыс. детей,
зачатых в пробирке.

25.

Показания и противопоказания
к применению ЭКО
Показанием к проведению
процедуры ЭКО являются
различные формы мужского и
женского бесплодия: бесплодие, не
поддающееся терапии, или
вероятность преодоления которого
с помощью ЭКО выше, чем
другими методами.

26.

• При отсутствии противопоказаний ЭКО
может проводиться по желанию супружеской
пары (женщины, не состоящей в браке) при
любой форме бесплодия»
• Противопоказаниями для проведения ЭКО
являются состояния женщины, при которых
беременность и роды угрожают здоровью
матери или ребёнка, а именно:

27.

• соматические и психические заболевания,
являющиеся противопоказаниями для
вынашивания беременности и родов;
•врождённые пороки развития или приобретённые
деформации полости матки, при которых
невозможна имплантация эмбрионов или
вынашивание беременности

28.

• доброкачественные опухоли матки,
требующие оперативного лечения;
• острые воспалительные заболевания
• опухоли яичников; любой локализации;
•злокачественные новообразования
любой локализации, в том числе в
анамнезе.

29.

• Экстракорпоральному Поэтому с помощью
гормональных препаратов
оплодотворению
врач стимулирует развитие
предшествует
нескольких яйцеклеток.
Оптимальным для ЭКО
гормональная
считается количество 6–8
подготовка пациентки.
яйцеклеток. Увидеть
В естественных
развивающиеся яйцеклетки
в организме женщины
условиях в течение
С помощью
одного менструального невозможно.
УЗИ врач видит растущие
цикла женщины
фолликулы —
шарообразные образования
созревает лишь одна
в яичниках, внутри которых
яйцеклетка, но для
содержатся яйцеклетки.
эффективной
Зрелые фолликулы
достигают диаметра около
программы ЭКО этого
2 см, в то время как
мало.
яйцеклетка имеет диаметр
около 0,1 мм.

30. Методы ЭКО

31.

Собственно экстракорпоральное оплодотворение проводят
одним из двух методов.
Первый метод
называется
«инсеминация in
vitro» и состоит в
следующем:
суспензию
сперматозоидов
добавляют в
чашечку с
яйцеклетками.
Сперматозоиды самостоятельно плывут и
оплодотворяют яйцеклетки.

32.

Но увидеть процесс проникновения под
микроскопом не удается: яйцеклетку
облепляют сотни или даже тысячи
сперматозоидов, они разрыхляют оболочки
яйцеклетки, производя большое
количество «мусора». Процесс занимает
около двух часов — наблюдать все это
время в микроскоп нельзя: яйцеклетки
должны находиться в инкубаторе.

33.

Если сперма очень плохая и сперматозоиды неспособны
самостоятельно доплыть и оплодотворить яйцеклетки, то
применяют второй метод, который называется ИКСИ (от англ.
ICSI — intracytoplasmic sperm injection — введение
сперматозоида в цитоплазму).

34.

При этом методе отбирают
под микроскопом самый
«красивый» сперматозоид,
ловят его с помощью
стеклянной иглы и вводят
внутрь яйцеклетки — таким
образом оплодотворяют.
Метод ИКСИ дает более
стабильные результаты,
поэтому постепенно он
вытесняет метод
инсеминации in vitro из
практики ЭКО

35. Эффективность данного метода

• Эффективность лечения
бесплодия методом ЭКО
невысока:
приблизительно одна из
трёх пациенток
становится беременной
после процедуры ЭКО,
приблизительно одна из
четырёх пациенток
завершает лечение
рождением ребёнка.
Ведение беременности и
роды после ЭКО в целом
не отличаются от
обычных. Повышенная
вероятность осложнений
в течение беременности и
родов связана не с
искусственным
оплодотворением как
таковым, а с
увеличенным средним
возрастом рожениц и
более частым
многоплодием среди
пациентов ЭКО

36. В настоящее время существуют методы молекулярной биологии, позволяющие определить «здоровую генетику» у эмбриона. Это так

называемая
преимплантационная
генетическая
диагностика, или
ПГД.
Для осуществления этой
процедуры у эмбриона
отбирают одну из его
клеток (как показано,
забор части материала не
вредит эмбриону) и
проводят анализ ДНК. По
результатам такого
анализа можно
определить, нормальное
ли количество хромосом в
клетках эмбриона,
выявить определенные
мутации.

37.

Если в программе ЭКО
получено более двух
эмбрионов хорошего
качества, то часть из них,
не отобранных для
переноса в матку, можно
заморозить с целью
хранения. В дальнейшем
их могут разморозить и
перенести в полость матки
для достижения
беременности.

38.

Это происходит в том случае, если беременность не
наступила или же если пациентка уже родила ребенка
и хочет родить второго, третьего, четвертого.
Замораживание эмбрионов сегодня хорошо
отработанная процедура. Выживаемость эмбрионов
после размораживания составляет около 96%.
Но достоверно показано достижение беременности
после переноса в матку размороженного эмбриона,
пролежавшего в жидком азоте около 20 лет (США).
Эмбрион нельзя погрузить в жидкий азот просто так —
это губительно
для любой живой клетки.

39.

Хранение в замороженном виде осуществляют в жидком
азоте при температуре -196 °С. Эмбрионы закупоривают
в миниатюрные пластиковые трубочки и погружают в
жидкий азот, налитый в гигантские термосы — так
называемые сосуды Дьюара. В таком сост-и эмбрионы
могут сохраняться жизнеспособными на протяжении
многих сотен и тысяч лет.

40. Но достоверно показано достижение беременности после переноса в матку размороженного эмбриона, пролежавшего в жидком азоте

около 20 лет (США).
Эмбрион нельзя погрузить в жидкий азот просто так
— это губительно для любой живой клетки.
• Необходимо предварительно насытить
клетки эмбриона так называемыми
криопротекторами — веществами,
препятствующими образованию кристаллов
льда.

41.

42.

Вопросы для самоконтроля:
1. Дайте определение понятиям «биоинформатика»,
«биомедицина».
2. Перечислите методы биоинформатики.
3. Назовите показания и противопоказания к ЭКО
4. Перечислите этапы ЭКО.
5. Охарактеризуйте моноклональные антитела.
6. Поясните возможность использования
моноклональных антител в диагностике и лечении

43.

https://youtu.be/TApKwvbqoY8?si=pW1o6R7wVyN2NnSz
Диагностика и лечение заболеваний с помощью
моноклональных антител
https://youtu.be/qrvRrXFhsRs?si=1h9te5FT3If
uojrb
1 этап ЭКО
https://youtu.be/Ps-SMKpMN-Y?si=z66jt5PKZCjHH9Ss
2 этап ЭКО
https://youtu.be/sICxhV8MbJ8?si=AmOGzL4XXw5a9GlB
3 этап ЭКО
https://youtu.be/XvuKDII6eqM?si=h31RBtIvi_vuBnHI
4 этап ЭКО
https://youtu.be/5JIv7pW
cZI4?si=yzGxciDr0LmBkot
Понятие
биоинформатика