Наноинженер

02.10.201704.12.2017
Участникам данной образовательно-конкурсной программы предстоит разработать новые наноматериалы или использовать уже существующие, с помощью которых можно осуществить прямой перенос генов из клеток одного организма в клетки другого. А также разработать и подробно описать методы с помощью которых эта процедура станет возможной.

Современные наноматериалы находят огромное применение в различных отраслях науки, и биология с медициной не исключение! Область генной инженерии занимает очень актуальное положение, которое сейчас достаточно бурно развивается. Результаты экспериментов полученных таким путем не перестают удивлять. Процесс внедрения новых генов в живой организм, процедура довольно сложная и дорогостоящая. НО! Наука не стоит на месте, она максимально быстро находит методы и материалы для решения очень сложных задач.

Образец выполнения работы:

Изобретение относится к биотехнологиям, в частности к генетической инженерии, и касается способа получения рекомбинантного белка щелочной фосфатазы, который в природе синтезируется морской бактерии Cobetia marina (CmAP). С помощью существующих наноструктур для его получения и нового рекомбинантного штамма Escherichia coli. хочу предложить метод, который позволит производить высокоактивную рекомбинантную щелочную фосфатазу для использования в медицине, генной инженерии и молекулярной биологии.

Щелочная фосфатаза — фермент, катализирующий удаление 5′-концевой фосфатной группы из линейной ДНК или РНК при высоком рН. Используется в генной инженерии для дефосфорилирования ДНК перед лигированием; получения конъюгатов с олигонуклеотидами для хемилюминесцентного мечения генов в гибридизационной технике; в медицине для получения иммуноконъюгатов; для получения рекомбинантных диагностических антител к клеточным рецепторам с целью создания реперных белков для диагностики и т.д.

Известны способы получения природного белка щелочной фосфатазы из штамма-продуцента Cobetia marina. Основными недостатками этого способа получения являются высокие технологические затраты при хранении и выращивание дикого штамма и очистке целевого белка в четыре этапа.

На сегодняшний день щелочная фосфатаза морской бактерии Cobetia marina, которая нашла широкое применение в практике лабораторных исследований и иммунодиагностике, продолжает оставаться самой высокоактивной коммерческой щелочной фосфатазой в мире. Этот препарат щелочной фосфатазы получают путем внедрения плазмид в штаммы микробов e. coli, которые способны синтезировать этот фермент.

Что хочу предложить я! Берем углеродные нанотрубки и внутрь их самих помещаем небольшой участок гена Cobetia marina , который отвечает за синтез фермента. Дальше эту нанотрубку снабжаем специфическими молекулами, которые позволят ей пройти через мембрану клетки микроба. После проникновения нанотрубки во внутреннюю среду клетки молекула ДНК высвобождается и встраивается в нуклеоид микроба. Затем, в процессе репликации, ДНК помещенного гена сможет дать команду для синтеза необходимого фермента. После того, как микробная клетка синтезирует фермент и активирует его, ученые специальными лабораторными методами смогут его выделить и получить в чистом виде. Это позволить сократить время получения фермента и возможно предложенный мною метод будет экономичнее.

Задание

Для решения этого конкурсного задания вам предстоит разработать новые наноматериалы или использовать уже существующие, с помощью которых можно осуществить прямой перенос генов из клеток одного организма в клетки другого. А так же разработать и очень подробно описать методы с помощью которых эта процедура станет возможной.

В написании работы должны быть раскрыты следующие вопросы:

  • Какую структуру должны иметь наноматериалы, что бы их можно было использовать в таких процедурах?
  • Какие свойства присущи таким материалам?
  • Каким образом генетическая информация (ДНК) будет закрепляться на этих материалах?
  • Какой эффект будут оказывать наноматериалы на живой организм?

! не забывайте про экологичность и безопасность разрабатываемых вами материалов и методов !

  • С помощью каких методов будут помещаться наноматериалы в организм. Если организм многоклеточный, то ваша задача заключается в описании метода доставки наноматериалов с ДНК к определенным клеткам организма.
  • Какие вопросы медицины, биологии и эволюции благодаря этому можно решить? Применительно к каким организмам (микро- или макро-) можно использовать ваши материалы и методы?
  • Возможно ли с помощью наноматериалов переносить более крупные образования клеток, например некоторые органеллы? Если да, то какие? А если нет, то почему?

Требования к результатам:

Победителем становиться автор и его работа, которая очень подробно раскрывает заданные вопросы. Наноматериалы и методы должны быть разработаны самим участником. Рисунки, фотографии, схемы, чертежи и т.д. приветствуются и оцениваются отдельными баллами. Проект выполняется каждым участником конкурса индивидуально. Возраст учащихся 9-11 класс. Описание проекта должно быть в MS Word или pdf.

Ссылки на источники информации:

Внимание! Картинки взятые из интернета и иные варианты оформления работ оцениваться не будут! А так же использование существующих материалов оценивается минимальным количеством баллов. Так же нельзя использовать образец выполнения работы. Ваша работа должна носить практическую значимость и ценность в развитии науки нанотехнологий!

Уважаемые участники конкурсной программы!

Ниже представлены работы победителей конкурса «Наноинженер».

Лазуткина Дарья ссылка на работу

Безгласный Егорссылка на работу

Сафин Маратссылка на работу


Благодарим всех за участие! До встречи в следующей сессии образовательно-конкурсных программ.