Реферати » Реферати з біології » Клітинна інженерія

Клітинна інженерія

основі культивування тканин рослин лікарських і технічних речовин, які неможливо отримати шляхом синтезу. Так, вже отримують подібним способом з клітинних структур барбарису ізохіноліновие алкалоїд берберин, а з женьшеню - гінсеносід.

Основу культивування рослинних клітин і тканин становлять міститься в кожній клітині інформація про всіх властивості та можливості організму і здатність клітини до самостійного обміну речовин. Для культивування підходять різні органи рослин. Як правило, використовують молоді листя і осьові пагони верхніх мутовок, а також столони, бульби, пильовики, кінчики коренів, пазухи нирки і інші частини рослини.
Меристемних тканини верхівок ростових пагонів і коренів мають особливе значення для отримання безвірусних клонів. Відібраний матеріал стерилізується різними речовинами. При цьому необхідно дотримати баланс часу, щоб, з одного боку, його тривалість забезпечила знищення мікроорганізмів, з іншого - не пошкодила б клітини самої рослинної тканини. Підготовка матеріалу до культивування завершується багаторазовим обмивши стерильною водою, після чого його поміщають в стерильну робочу банку на живильне середовище і ростять обов'язково в стерильних умовах.

Властивість живильного середовища визначаються поставленими цілями культивування рослинного матеріалу, оскільки саме від заданих умов залежить кінцевий продукт. Поживна середу буває рідкою або твердою. Вона, як правило, складається з великої кількості синтетичних речовин із заданою концентрацією. Оскільки ізольовані рослинні клітини і тканини здебільшого є гетеротрофних, в ній має міститися органічно пов'язаний вуглець, джерелом якого зазвичай служать глюкоза або сахароза. Азот додається у формі нітратів, використовуваних клітинами за допомогою нітратредуктази. Застосовують також фосфор, калій, кальцій, магній, сульфати. Необхідною компонентом є вітаміни, особливо групи В
(В1, В2, В6), міоінозіт, біотин, а також амінокислоти та органічні солі.
До безумовно необхідним мікроелементів належать бор, марганець, йод, мідь, кобальт, молібден. Так, недолік марганцю перешкоджає синтезу білків, зменшує кількість РНК і призводить до збільшення вмісту вільних амінокислот. Залізо має значення для поділу ядра і для діяльності дихальних ферментів. Нарешті, необхідно наявність у живильному середовищі ряду фітогормонів. Маніпулюючи концентраціями різних речовин в поживних середовищах, кислотністю останніх, температурою, освітленістю і вологістю в камерах для культивування, можна отримати рослини і речовини з необхідними властивостями. Залежно від використовуваних рослинних клітин і тканин, способів культивування розрізняють такі основні типи структур: калюсної, суспензійн, протопластів, меристематические, пиляків.

Калюсної структури

Для калюсних структур вихідним матеріалом є каллюс - це тканина, що утворюється у рослин на місцях поранень і сприяє їх загоєнню. Вона складається з більш-менш однорідних паренхімних клітин, початок яким дає ранова меристема. Елементи каллюса мало диференційовані, проте поблизу його поверхні спостерігається зростання, обумовлене активністю меристематичних клітин. Згодом у каллюсе можлива диференціювання його елементів та освіта флоеми, ксилеми та інших тканин. Зовнішні клітини каллюса опробковевают.

Для культивування на обраному органі роблять надріз, на всій поверхні якого розвивається тканину, що складається з неорганізовано зростаючих клітин. Ця утворилася тканину і культивується в заданих умовах. Залежно від виду рослини і поставленої мети попередньо необхідно встановити склад поживних середовищ і концентрації фітогормонів, необхідних для оптимального росту. Каллюс можуть виглядати дуже різна.
Вони бувають пухкими або щільними. Забарвлення каллюса дозволяє судити про освіту вторинних речовин. Якщо каллюс утримувати в повній темряві, він білувато-жовтий. На світлі він утворює хлорофіл і стає зеленим.
Червоне світло вказує на наявність антоциана і бетаціани. Щоб послабити або усунути ці ефекти, в живильне середовище додають полівінілпіролідон, глутатіон або аскорбінову кислоту. Коричневі клітини утворюються перед відмиранням, тому таку тканину необхідно помістити в свіжу середу. При тривалому культивуванні каллюс можуть втрачати свій морфогенетический потенціал. Після декількох змін поживних середовищ і при додаванні ростових гормонів каллюс диференціює і регенерує, утворює осьові пагони, коріння і, нарешті, вся рослина цілком, здатне до розмноження і вирощування в грунті. Однак здебільшого каллюс використовуються в якості вихідного матеріалу для клітинного або суспензійного культивування.

Суспензійна культура

Для суспензійних культур вихідним матеріалом можуть бути кака ізольовані цілі клітини обраного органу рослини, так і подрібнений каллюс. Утворилися клітини поміщають в рідку живильне середовище і культивують при постійності перемішуванні. Зростання суспензійний культури відбувається в багатьох випадках істотно швидше, ніж калюсної культури, оскільки скупчення клітин поглинають поживні речовини значно більшою загальною поверхнею, а у каллюса це відбувається лише в тій його частині, яка лежить на субстраті. При цьому відбувається поділ клітин, нові клітини не відокремлюються, і їх скупчення збільшується. За допомогою особливих прийомів суспензійну культуру можна перенести на тверду живильне середовище. Тут з клітин або комплексів клітин може утворитися здатний до життя каллюс. У суспензії можуть виникнути також і зародки, який після їх перенесення на агар утворюють нову рослину.

Культура протопластів.

Культури протопластів отримують головним чином з приготовленої з мезофіт суспензії, обробляючи її ферментами, які руйнують клітинні стінки. В результаті цього може відбутися приєднання чужих органел, а також чужий ДНК, яка вбудовується в генетичний матеріал ядра, що може виразитися в експресивності. Оскільки поверхні протопластів мають негативний заряд, необхідно нейтралізувати їх відштовхування один від одного, після чого вони з'єднуються. Після злиття відбувається регенерація клітинної стінки. Вона утворюється менш ніж за добу, після чого клітини починають ділитися і регенерують нові рослини. У багатьох випадках вдавалися злиття протопластів різних батьківських рослин і подальша регенерація через культуру каллюса нового рослини з заданими властивостями.
Виявилося можливим схрещувати представників різних видів і родів, що раніше не вдавалося. Злиттям протопластів виростили, наприклад, гібрид картоплі та томата, "томофель". Цей спосіб має комерційне значення при виведенні нових сортів соєвих бобів, цитрусових, цукрової тростини, кукурудзи, пшениці і картоплі. Отриманий також гібрид двох видів дурману, що містить на 25% більше алкалоїду тропана в порівнянні з батьківськими рослинами.

Меристематические культура.

Для меристематической культури використовують меристему - освітню тканину рослин, довго зберігає здатність до поділу і утворення нових клітин і відрізняється високою метаболічною активністю. Для культивування ізолюють конуси наростання пагонів, коренів, а також пазушні бруньки. Меристематические культури більш відомі в садівництві, так як вони дають можливість отримати безвірусні клони. З цього можна зробити висновок, що розподіл вірусів в різних частинах рослини нерівномірне, а меристема їх позбавлена. З безвірусній меристеми у великій кількості можуть регенерувати генетично ідентичні безвірусні рослини. Цей спосіб використовують для виведення сортів картоплі, винограду, а також декоративних рослин і в лісівництві.

Культура пиляків.

Культура пиляків використовується для отримання галоїдних рослин.
Як правило, рослина є диплоїдним, тобто в його клітинах міститься два гомологічних набору хромосом. Тільки зародкові клітини є гаплоїдний. Для отримання гаплоидной культури найбільш зручні незрілі пильовики, в яких пилкові зерна знаходяться ще в стадії, що передує першого поділу микроспор на вегетативне і генеративний зерна. Після перенесення стерильних пиляків на живильне середовище пилкові клітини починають ділитися. Розвивається проміжний каллюс або відразу утворюється гаплоїдний зародок, який пізніше диференціюється в гаплоидное рослина.
Такі гаплоїдні рослини стерильні, але вони можуть перейти в діплоїден після впливу колхіцину або злиття протопластів. Так утворюються плодовиті гомозиготні чисті лінії рослин, що мають велике значення для селекції, оскільки в наступних поколіннях завжди зустрічаються ті ж задані ознаки. Завдяки цьому методу виведені нові сорти зернових і тютюну, а також отримані численні лікарські рослини з поліпшеними властивостями.

Регенерація

Регенерація - явище відновлення цілого організму з його частини.
При культивуванні регенерація може відбуватися різними шляхами: пряма регенерація з культур меристеми, верхівкових пагонів, пазушних нирок і вузлів, причому диференціація управляється фитогормонами, і непряма, з проміжною стадією каллюса. В останньому випадку можливі також можливі два шляхи: при органогенезу певними концентраціями і співвідношеннями фітогормонів викликають утворення придаткових пагонів і коренів; при соматичному ембріогенезі в каллюсе утворюються зародки, з яких виростає рослина, потім переноситься в грунт.

Список використаної літератури.

1) "Біологія" - щотижневий додаток до газети "Перше вересня" (№ 21

1998)
2) "Біологія "-щотижневий додаток до газети" Перше вересня "(№ 21

1997)
3)" Біологія "-щотижневий додаток до газети" Перше вересня "(№ 7

1998)
4) Медична газета № 34-35 (29 квітня 1998 р.)
5) Енциклопедія "Біологія"

Сторінки: 1 2 3 4

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар