Культура клеток и тканей Работу выполнил: студент 128 группы Федаков Алексей Алексеевич
Конец Х I Х – начало ХХ века – Х.Фехтинг, С.Рехингер, Дж.Хаберланд – первые попытки стимуляции роста растительных тканей и органов 1922 - В.Роббинсон, В.Котте - доказали возможность выращивания кусочков корневых меристем на синтетической пит.среде
1932 – Р.Готре, Ф.Уайт – возможности неограниченного во времени роста при периодической пересадке 1955 – Ф.Скуг и С.Миллер – открытие цитокининов. 1969 - Р.Г.Бутенко – метод клонального микроразмножения, метод культивирования одиночной клетки с помощью ткани-няньки Немного истории
Асептика Питательные среды Физические факторы
Культуры клеток, взятых непосредственно от объекта ( ex vivo ), называются первичными. Большинство первичных клеток, за исключением опухолевых, имеют ограниченный срок использования. После определенного количества делений клетки такие стареютт и прекращают делиться, хотя могут при этом не утратить жизнеспособность.
Многокомпонентные среды: макро- и микроэлементы, углеводы, витамины, фитогормоны и их синтетические аналоги. Углеводы 2-3 %. (большинство каллустных тканей лишено хлорофилла и не способно к автотрофному питанию, их выращивают в условиях рассеянного освещения или в темноте). Ауксины - вызывают дедифференцировку клеток экспланта, Цитокинины - индуцируют клеточные деления. Питательные среды, компоненты
Среда Мурасиге и Скуга – (универсальна) пригодна для образования каллусов, поддержания неорганизованного каллусного роста, индукции морфогенеза у большинства двудольных растений
+ +
Культуры клеток растений, как правило, выращиваются либо в виде суспензии в жидкой питательной среде, либо в виде каллусной культуры на твердой питательной основе. Культивирование недифференцированных клеток и каллуса требует соблюдения определенного баланса гормонов роста растений ауксинов и цитокининов.
При выращивании клеток, из-за постоянного деления может возникнуть их переизбыток в культуре. В результате чего могут возникнуть следующие проблемы: Накопление в питательной среде продуктов выделения, в том числе токсичных. Накопление в культуре омертвевших клеток, прекративших жизнедеятельность. Скопление большого количества клеток оказывает негативное влияние на клеточный цикл, рост и деление замедляются, а клетки начинают стареть и отмирать. По той же причине может начаться и клеточное дифференцирование.
Change! + +
• Каллусная клетка имеет свой цикл развития, аналогичный циклу других клеток. Особенности физиологические свойственные клеткам растения - морозостойкость, устойчивость к абиотическим факторам (температура, засоление, фотопериодическая реакция), способность к синтезу вторичных метаболитов. • Особенности характерные для каллусов - длительно культивируемые in vitro клетки высших растений ( каллусные и суспензионные), образуют специфическую популяцию соматических клеток, характеризующуюся физиологической асинхронностью и генетической гетерогенностью. • Физиологическая асинхронность (наиболее важное свойство неполовой популяции) - в каждый данный момент времени клетки находятся в разных стадиях роста: одни делятся, другие растут, а третьи уже стареют. (общее физиологическое состояние популяции оценивают по состоянию большинства клеток).
1. Особенности вида, сорта, генотипа индивидуального растения, и особенности экспланта. 2. Стрессы культивирования, например неоптимальная для данного вида клеток среда. 3. Изменение баланса эндогенных гормонов и концентрации в среде экзогенных гормонов в течение выращивания. 4. Генетическая гетерогенность клеток и клонов. 5. Аномалия митотического цикла клеток in vitro. 6. Физические факторы (температура, свет, аэрация). Асинхронность – устойчивое свойство популяции каллусных клеток.
В результате дифференцировки каллусной клетки могут образоваться: дифференцированные клетки - характеризующиеся определенным строением и выполняющие специфические функции эпибласты – клетки, в которых запасаются вторичные метаболиты ткани: млечники, волокона, трихомы, элементы ксилемы и флоэмы органы из соматических клеток эмбриоидов, биполярные зародышеподобные структуры Все типы дифференцировки обусловлены тотипотентностью
Тотипотентность - это свойство любой растительной клетки сохранять генетическую потенцию к восстановлению целого организма. Тотипотентная клетка растений проходит полный цикл клеточных превращений от специализированной клетки растения через каллусную клетку к многообразию форм клеток нового растения.
При помещении фрагмента ткани или органа растения на питательную среду соответствующего состава(например с добавлением 2,4 Д) может происходить дедифференциация соматических клеток с образованием каллусной ткани. Сущность метода получения каллусной культуры Каллус, образованный в культуре незрелых зародышей ячменя (а, б) и пшеницы (в).
Продукты биотехнологии Промышленным методом из культур клеток получают такие продукты, как ферменты, синтетические гормоны, моноклональные антитела, интерлейкины, лимфокины, противоопухолевые препараты. Стоимость выращивания культур клеток млекопитающих является довольно высокой, поэтому в настоящее время проводятся исследования по возможности производства сложных белков в культурах клеток насекомых или высших растений.
С применением методики культивирования клеток в настоящее время выпускаются вакцины против полиомиелита, кори, эпидемического паротита, краснухи, ветрянки. Вследствие угрозы пандемии гриппа, вызываемого штаммом вируса H5N1, в настоящий момент правительство Соединенных Штатов финансирует исследования по получению вакцины против птичьего гриппа с использованием клеточных культур
Сохранение генетического материала. Поддержание биоразнообразия является глобальной задачей всего человечества. Получение суспензионных культур и протопластов. Использование каллуса для микроразмножения растений. Получение вторичных метаболитов Польза и применение Скажи Каллусу – ДА!
