Дәріс №1 Кіріспе. Жасушалық биотехнологияның негізгі бағыттары Биотехнологияның дамуы



бет1/4
Дата07.04.2017
өлшемі0.74 Mb.
#7871
  1   2   3   4
Дәріс № 1 Кіріспе. Жасушалық биотехнологияның негізгі бағыттары


  1. Биотехнологияның дамуы.

  2. Жасушалық биотехнологияның негізгі бағыттары

Биотехнологияның пайда болуы және дамуы микроорганизмдерді қолдануға тікелей байланысты. Осыдан 6000 жыл бұрын көне Египет елдерінде және XIX ғасырдың ортасында Еуропа елдерінде микроорганизмдерді нан, қышқылды-сүт тағамдарын дайындау, спиртгі және т.б. алу үшін кеңінен қолдана бастады. Ерте заманнан дәстүрлі технологияда қолданылып келе жатқан микроорганизмдерге қарағанда, жоғарғы сатыдағы организмдердің жасушалық өсінділері биотехнологияның жаңа объектісі болып саналады. Олардың тіршілігіне негізделе отыра, биологиялық белсенді заттар, вакциналар, моноклональды антиденелер өндіріледі.

Жасушалық биотехнология -биотехнологияның аса маңызды бағыттарының бірі болып саналады. Ол негізінде жаңа объект -оқшауланған жасушаларды қолдануға бағытталған, яғни эукариоттық организмдердің жасушаларын немесе ұлпаларын, сонымен қатар өсімдік жасушаларының ғажайып қасиеті - тотипотенттікке негізделген. Бұл саладағы жетістіктер глобальды теориялық және тәжірибелік тапсырмаларды шешуге зор мүмкіндік туғызды. Осыған байланысты фундаментальды ғылымдар саласында мынандай күрделі дағдарыстар шешімін тапты: ұлпалардағы жасушалардың өзара байланысы, жасушаның дифференциялануы, морфогенез, жасушалардың тотипотенттігінің жүзеге асуы, рак жасушаларының пайда болуы және т.б. Тәжірибелік мақсаттарға қол жеткізу барысында: селекцияға, жануарлар жасушасын колдана отырып, дәрі-дәрмектік биопрепараттар және өсімдіктерден көп мөлшерде бағалы биологиялық метаболиттерді алуға, атап айтқанда, арзан дәрі-дәрмектер, сонымен қатар вируссыз өсімдіктерді өсіру, олардың клондық көбеюіне және т.б. аса көңіл аударылып отыр.

Жасушаларды организмнен тыс өсіруге болатыны туралы идеялар XIX ғасырдың аяғында байқала бастады. XIX ғасырдың аяғы мен XX ғасырдың басында неміс ғалымы X. Фехтинг (1892), С. Рехингер (1893), Дж. Харбеландт (1902) өсімдіктер ұлпасы мен органдарының сахароза сіңдірілген сорғыш қағазда өсуін шапшаңдатуға алғашқы рет қадам жасады. Ешқандай нәтиже шықпаса да, бұл жүргізген жұмыстардың зор маңызы болды. Бұл зерттеулерде байқалған идеялар сол замандағы ғылымның дамуын анықтады және ондаған жылдардан соң олардың дұрыстығы дәлелденді. Ал жануарлар жасушасын жасанды қоректі ортада өсіру алғашқы per XX гасырдың басында жүргізілді. Зерттеушілер көп уақытқа дейін, өсімдік жасушаларын жасанды ортада өсіру барысында тиісті нәтиже ала алмады. Бұл салада алғашқы жетістіктер өткен ғасырдың 30-шы жылдарында алынып, сол ғасырдың 60-70-ші жылдарында өсімдіктер және жануарлар жасушаларын өсіру бағыты қарқындап дамыды.

XX ғасырдың 70-ші жылдарында жасушалық өсіндіні өсіруде маңызды жетістіктерге қол жеткізілді. Бұл кезде өсімдіктер протопластарын бөліп алу әдістері ойлап шығарылды, сонымен қатар сомалық жасушаларды будандастыру ашылды. Жоғарғы өсімдіктердің оқшауланған протопластары мен жакуарлардың жасушалық өсінділері, будандастыру және оларға генетикалық бөгде зат (жасушалық органеллалар, бактериялар) енгізу арқылы жасушалық конструкторлық объектіге айналды. Жасушалық конструкторлық әдістерді қолдану өсіндідегі продуценттік жасушалардың қасиеттерін жақсартуды көздейді, ал өсімдіктер жасушаларын қолданған кезде, жаңа қасиеті бар (өсімдік жасушасының тотипотенттігіне негізделген) өсімдіктердің түрін алуға мүмкіндік туғызады.

Қазіргі күні биотехнологияның үздіктері болып, АҚШ және Япония елдері саналады, бұл елдерде ауылшаруашылық, фармацевтік, тағам және өндірістік биотехнология салалары өте жақсы дамыған. Ал ферменттік препараттарды, аминқышқылдарын, белокты, дәрі-дәрмектерді өндіру бойынша, көп жетістіктермен көш ілгері дамыған болып Еуропа елдер (Германия, Франция, Ұлыбритания) және Ресей саналады. Бұл елдерде биотехнология жаңа техника және жоғарғы технологияның қолдануымен, тағы да биотехнологияның салаларындағы қарқынды түрде орындалған фундаментальды және тәжірибелік зерттеулерімен сипатталады.

Қазақстанда биотехнология саласының дамуы жасушалық өсінділермен тікелей байланысты. Қазақстан ғалымдары А.Қ. Бұлашев, Қ.Қ. Мұқанов және т.б гибридомды технологиясының негізінде көптеген антигендерге моноклональды антиденелерді алуды жүзеге асырды. Бүгінгі күні А.Қ. Бұлашев басқарған авторлар тобы өндіретін бруцеллез, туберкулез, лептоспироз және т.б антигендерге арналған моноклональды антиденелер тәжірибеде кеңінен қолданылады.

XX ғасырдың соңы, XXI ғасырдың басы, жасушалық биотехнологияның жаңа жетістіктерімен адам баласын таң қалдырады. Ерекше орын алатын сала ол - гибридомды технология. Моноклональды антиденелерді қолдана отырып, тек инфекциялық және рак ауруларын анықтап ғана қоймай, сонымен қатар лейкоз, гепатит В және стрептококкалық ауруларын емдеуге болады. Медициналық тәжірибеде фетальды жасушаларды, орталық жүйке жүйесінің және қалқанша без ақауларын емдеу үшін кеңінен қолданады. Жасушалық биотехнологияның табыстары биология, биохимия, медицина, ветеринария және т.б. салаларында кеңінен қолданылады.

Биотехнологияның болашағын және оның адам өміріндегі маңызын, жапон профессоры К. Сакагучи былай сипаттайды: «... не қаласаңыз соны микроорганизмдерден таба аласыз, олар ешқашан сізді алдамайды... Жануарлар мен өсімдіктер жаоушаларының күрделі, әлі толық зерттелмеген тұқым қуалау аппаратына әрекет жасау, биотехнологияның қолдану салаларын кеңейтеді және оның принципиальді басқа бағыттарын тудырады».


2 Жасушалық биотехнологияның негізгі бағыттары
Жасушалық биотехнолгияның негізі - жеке бөлініп алынған жасуша және ұлпа өсінділері. Клеткаларды толық меңгеру үшін оларды өсімдіктер, жануарлар мен адам организмдерінен бөліп алу және оларға организмнен тыс өсу үшін қолайлы жағдай жасау қажет. Жеке бөлініп алынған жасушалар мен ұлпаларды жасанды қоректі орталарда асептік жағдайда өсіру (in vitro) биотехнологияда кеңінен қолданылады.

Жалпы биотехнологиялық процестер жасанды ортада өсірілген микроорганизмдердің, өсімдіктердің, жануарлар мен адамдардың жасушалары және ұлпаларының биосинтетикалық потенпиалына негізделеді. Қазіргі уақытта бүкіл әлемде биотехнологияның дамуына көп көңіл аударылады, себебі басқа технологиялармен салыстырғанда биотехнологияның көп артықшылығы бар: биотехнологиялық процестер энергияны аз мөлшерде қажет етеді; ешқандай қалдықсыз; экологиялық таза технология. Бүгінгі таңдағы биологиялық технология, тек алдыңғы қатарлы жоғары технологиялық құрал-жабдықтарды қолдану арқылы жүзеге асады, сонымен қатар оның тағы бір ерекшелігі - зерттеулер климаттық жағдайларға тәуелсіз және шағын орын ала отырып, жыл бойы жүргізіледі. Осындай ерекшеліктермен жасуша мен ұлпа өсінділерінің технологиясы сипатталады.

Жасуша және ұлпа өсінділері адам тіршілігіне қажетті үш бағытта қолданылады.

Бірінші багыт:

• жеке бөлініп алынған жасушалардан медицина және парфюмерияға, косметикаға қажетті екінші метаболиттік- өнімдер (алколоидтар, стериодтар, гликозидтер, гормондар, эфирлік майлар т.б.) алу;

• жасушалық технологияның негізінді қажетті медициналық препараттар алынады (диосгенин, аймолин);

• жасуша өсінділерін қолдана отырып, тағам өнеркәсібіне қажетті биологиялық қоспалар мен препараттарды алу.



Екінші багыт:

• жасуша өсінділерін өсімдіктерді вирустық және басқа да агенттерден сауықтыру үшін қолдану;

• өсімдіктердің микрокөбеюі арқылы бір жылда жалғыз меристемадан жүз мың өсімдіктерді алуға болады;

• жасуша өсінділерін қолдана отырып, адам мен жанурлардың инфекциялық ауруларына қарсы вакциналарды алу;

• жасуша өсінділерін қолдана отырып, инфекциялы ауруларды анықтау үшін қолданылатын диагностикумдарды алу.

Үшінші багыт:

• жасуша өсінділерін қолдана отырып, селекциялық жұмыстардың нәтижесінде жылдам өсетін, қолайсыз факторларға төзімді өсімдіктерді алу;

• оқшауланған протопластарды қоса (құйлып қосылу) отыра, өсімдіктердің жаңа түрін алу;

• гендік инженерияға негізделіп, протопластарға бөгде генді енгізе отыра, тұқымқуалаушылық қасиеті бар өсімдіктер алуға болады;

• жасуша өсінділерін қолдана отырып, вирустық аурулардың патогенезін толық зерттеуге болады;

• жасушаларды организмнен тыс (in vitro) пробиркада үрықтандыру.



Дәріс № 2 Жасушалық биотехнологияның негізі - жасуша өсіндісі

  1. Жасуша өсіндісі ұғымы.

  2. Жасушалық өсінділердің классификациясы.

  3. Жасушалық линиялардың кейбір танымалы түрлері

Жасушалық технологияның негізі - жануарлар мен өсімдіктерден алынатын жасуша өсінділері.

Жасуша өсіндісі дегеніміз - ол биосистема жасушаларының организмнен тыс (in vitro) жасанды ортада өсіп көбеюі.

Жасуша өсіндісін өсіру әдістемесі жиырмасыншы ғасырдың 40-шы жылдарынан кейін өркендеп дами бастады. Ол антибиотиктардың ашылуымен тікелей байланысты, себебі антибиотиктарды қолдана отыра, жасуша өсінділерінің бактериялармен ластануына кедергі жасауға болады. Сонымен қатар жасушалық биотехнологияның дамуына өз үлесін тигізген. Коккингтың (1960) жеке жасушаларды бөліп алу және өсіру әдістемелерін табуы, ал Зиммерманның (1984) оқшауланған протопластарды электрдің көмегімен қосу туралы ғылыми ашуы болды.

Жасуша өсінділерінің ашылуы көптеген глобальді, теориялық және тәжірибелік проблемаларды шешуге мүмкіндік туғызды. Фундаментальдік ғылымдар саласында өте күрделі жайт - ұлпалардағы жасушалардың өзара қатынасын, жасушалық дифференциялауды, морфогенезді анықтауға, жасушалардың тотипотентігінің жүзеге асуына және ракты жасушалардың пайда болу механизмін зерттеуге мүмкіндік жасады.

Тәжірибелік салада аса көңіл аударылатын бағыттар: селекция; көп мөлшерде биологиялық заттарды алу; вируссыз өсімдіктерді өсіру; өсімдіктердің клондық көбеюі; өсімдік, жануарлар мен адамдардың жеке жасушаларын өсіру.

Жасуша өсінділерінің көздері ол биосистемалар: өсімдік, жануарлар және адам жасушалары мен ұлпалары (сурет 2).

Жасуша өсіндісін жануар мен адамның кез келген органы мен ұлпасынан алуға болады. Бірақ эмбрионнан алынған жасуша өсіндісі өзінің шапшаң өсу қабілетімен ерекшеленеді. Көбінесе осы мақсатпен жануарлар эмбрионының бүйрегі, терісі, тимусы және т.б. органдары мен ұлпалары алынады.

1966 жылы ұлпалық өсінділерге бірыңғайланған терминология қабылданды. Оның негізгі тәртібі төменде көрсетіледі. Ұлпа өсіндісі - бұл жүйеде көп жасушалы организмнен бөлініп алынған жасушалар, ұлпалар және органдар 24 сағат тіршілігін сақтап, in vitro жағдайда көбейе алады. Биологиялық объектінің түріне байланысты келесі түрлерге жіктелінеді: 1) жасушалар өсіндісі - бұл термин, in vitro жасушалардың өсуін көрсетеді, бірақ өсіндіде жасушалар ұлпа түзбейді; j 2) ұлпа немесе органдар өсіндісі - бұл термин ұлпаның, орган ұрықтары мен мүшелерінің кұрылыстық дифференциясын сақтай отыра, in vitro өсуін қолдауды білдіреді.

Биологиялық тәжірибеде қолданылатын жасушалық өсінділердің классификациясы:



Каллустық жасуша - жасанды ортада өсірілетін өсімдік жасушасының басты түрі. Каллустық жасуша-бөліну арқылы каллустық ұлпаны немесе каллусты түзеді. Осы процесс жоғарғы өсімдіктерге тән жасушалық дифференциялануды көрсетеді. Каллусты алу үшін өсімдіктің әртүрлі мүшелерінің кесіндісін (эксплант) жасанды ортада in vitro өсіреді.

Алгашқы жасуша өсіндісі - ол тікелей организмнен алынып, in vitro өсірілген жасушалар (3-5 тәулікте пайда болады). Мұндай өсіндіні адам мен жануардың кез келген органынан немесе ұлпасынан алуға болады.

Жоғарыда көрсетілгендей, алғашқы жасуша өсіндісін эмбрион органдары мен ұлпаларынан алған жөн, себебі эмбрион жасушалары жасанды ортада жылдам көбейеді. Осы мақсатпен көбінесе тауық эмбрионы, сүткоректілердің эмбрионынан және төлдерден алынатын бүйректер, тері, тимус қолданылады.



Субкультуралар - ол алғашқы жасуша өсіндісінен бірінші пассаж (қайталап егу) жасалғаннан кейін алынады (2-3 тәулікте пайда болады), көптеген жасушалық линиялардан тұрады.

Субкультураны барлық алғашқы жасуша өсінділерінен алуға болады. Өзінің биологиялық қасиеті бойынша алғашқы жасуша өсіндісінен қалыспайды, сонымен қатар олар экономиялық жағынан тиімді. Субкультураны 2-5 пассаж жасау арқылы алады, кейбір өте сирек жағдайларда 8-10 пассажға дейін жасалады.



Қайталап өсірілген жасуша өсінділері - ол, организмнен тыс шексіз өсуге қабілетті жасуша өсінділері. Тұрақты өсінді деп - ол үш күн сайын, кемінде 70 ретке дейін пассаж жасалынған, қайталап өсірілген жасушаны айтады. Қайталап өсірілген жасуша өсіндісінде жасушаның пішіндері бірдей, құрамы гетероплоидты (алғашқы жасуша өсіндісінде ол диплоидты), олардың кейбіреулерінің онкогендік қасиеттері бар. Осыған байланысты мұндай жасуша өсінділері адамдардың вирустық ауруларына қарсы вакциналарды алу үшін қолданылмайды.

Қайталап өсірілген жасуша өсінділерінің артықшылығы: оларды дайындау оңай және арзан, олардың көптеген вирустарға, сезімтал болуында (вирустарды анықтау үшін қолданылады). Олардың кемшілігі қатерлі ісікті тудыру қасиеті болып саналады.



Диплоидты жасуша өсінділері дегеніміз морфологиялық бірқалыпты жасушалар популяциялары. Бұл жасуша өсіндісінің тіршілігі шектеулі, пассаж кезінде өзінің кариотипін сақтап қалады, контаминанттардан таза. Диплоидты жасуша өсінділерін алғашқы жасуша өсіндісінен алады, олардың кайталап өсірілген жасушалардан айырмашылығы диплоидты кұрамын сақтап қалуы және тіршілігінің шекті болуында. Пассаж саны 40-60 болады, содан кейін бөлінуші жасушалар саны күрт азайып, олар өледі.

Диплоидты жасуша өсінділерінің артықшылығы: 10-12 күн ауыстырылмаған қоректі ортада тіршілігін сақтай алады, жұмасына бір рет қоректі ортасын ауыстырған кезде тіршілігін 4 жұма сақтайды.

Өсіру тәсіліне байланысты жасуша өсінділері екі түрге бөлінеді: дара қабатты жасуша өсінділері; суспензиялық жасуша өсінділері.

Дара қабатты жасуша өсіндісі деп қоректі ортаның беткі қабатында пайда болған жасуша өсіндісін айтамыз.

Организмнің көптеген жасушалары суспензиялық ортада өсуге қалыптаспаған, сондықтан да оларды өсіру үшін қатты бетті орта қажет. Ең алғаш рет, жасушаларды өсіру әдісі пайда болған кезде, оларды плазманың бетінде өсірді, бүгінгі күні жасушаларды өсіру үшін шыны, палстиктен жасалған ыдыстар қолданылады. Жасушалар өсу үшін өздеріне қоректік заттарды қажет етеді.



Суспензиялық жасуша өсіндісі дегеніміз жасушалардың бос кеңістікте өсіп-көбеюі. Мұндaй жасуша өсіндісін алу үшін суспензияны үнемі араластырып отыру қажет. Қазіргі күні суспензиялық жасушаларды алу толық дамыған, соның нәтижесінде белгілі бір қасиеттері негізделінген жасушаларды алуға болады.

Сүтқоректілердің көптеген жасушалары белгілі бөліну дәрежесінен кейін тіршілігін жояды. Мысалы: адамның тері жасушалары тіршілігін жойғанға дейін 50-100 рет бөлінеді. Мынандай тұжырым, жасуша өсіндісіндегі өсу шектілігі, жануардың тіршілігінің шектілігімен тығыз байланысты. Себебі жылдам қартаятын және өлетін ауру организмнен алынған жасушалардың тіршілігі қысқа. Кейбір уақытта өсіндіде, кенеттен мутантты жасушалар пайда болады, олардың тіршілігі шексіз. Мұндай жасушалар үздіксіз көбейіп, жасушалық линия түзеді, 2-ші кестеде тәжірибеде жиі қолданылатын жасушалық линиялар түрлері сипатталған. Бұл жасушалар қатты бетте өседі, дара қабат түзгеннен


Кесте 2- Жасушалық линиялардың кейбір танымалы түрлері


Жасушалық линия

Жасуша түрі, алынған организм

3Т3

Фибробласт (тышқан)

ВНК 21

Фибробласт( сириялық атшалман)

Hela

Эпителия жасушасы (адам)

PTK 1

Эпителия жасушасы (кенгуралық егеу құйрық)

L6

Миобласт ( егеу құйрық)

PC 12

Хромаффиндік жасуша (егеу құйрық)

SP 2

Плазматикалыұ жасуша (тышқан)

кейін өз тіршіліктерін жояды. Жоғарыда сипатталып өткен жасушалық линиялардың маңызы, олар бір түрлі жасушалардың алыну көзі болып саналады. Сонымен қатар мұндай жасушалар - 70° С, активті түрде өте ұзақ сақталады. Жасушалық линиялардың бір тектес болуын клондау әдісі арқылы нығайтуға болады. Клон - дегеніміз бір жасушадан туындаған жасушалар популяциясы.


Дәріс № 3 Жануарлар жасушаларын өсіру үшін қолданылатын қоректі орталармен ерітінділер

  1. Жануарлар жасушаларын өсіру үшін қолданылатын ерітінділердің түрлері.

  2. Жануарлар жасушаларын өсіру үшін қолданылатын қоректі орталардын құрамы.

1.Жиырмасыншы ғасырдың 70-ші жылдары жасуша өсіндісін алу аса маңызды ғылыми жаңалықтардың бірі болды. Ол кезде көптеген ғалымдар, жасушалардың организмнен тыс өсуін ғылым мен сиқырдың әрекеттесуі деп қарастырды. Жасушалық биотехнологияның өркеңдеп дамуы, көптеген сұрақтардың жауабын тауып түсіндіре білді.

Плазманың орнына пластмасалы табақшалар мен құрамында белгілі бір мөлшерде тұз қоспалары, аминқышқылдар және витаминдер бар қоректі орталар қолданыла бастады. Бірақ ол кезде қоректі орталардың құрамында, толық тазармаған: жылқы сарысуы, тауық эмбриондарының өңделмеген экстрактары, сондай ақ бұзау эмбрионының сарысуы секілді биологиялық заттар болды, Көптеген қарапайым жасуша өсінділері үшін мұндай қоректі орталар бүгінгі күнге дейін қолданылып келеді.

Жасушалар дайындалған қоректі орталар енгізгеннен кейін, оларға температуралық қолайлы жағдай жасау қажет. Жасушалар пластмасты ыдыстың қабырғасына жабысып, бөлінуді бастайды. Қолайлы ортада жасушалар өскенде: адаптациялық, логарифмдік өсу, стационарлық және ескіру (жасушаларың өлуі) түрінде бірнеше фазадан өтеді. Көбею арқылы жасушалар пластмасаның бетіне жайылады, оны толық жапқан кезде бір-бірімен байланысып бөлінуін тоқтатады (контакты ингибиция). Ыдыстың бетінде бір жасушаның өсіндісі көбінесе 3-5 тәулік арасында түзіледі, түзілу жылдамдығы келесі жағдайларға байланысты болады: ұлпаның түріне; оны алған сүтқоректінің, өсімдіктің жасына; қоректі ортаның сапасына; егу кездегі жасушалар мөлшеріне (концентрациясына) және т.б. факторларға байланысты.

Жасуша өсіндісін дайындау кезінде қолданылатын ерітінділер үш топқа бөлінеді:


  • жасуша өсіндісін дайындауға қажетті ерітінділер;

  • жасушалар тіршілігін in vitro жағдайында сақтайтын ерітінділер;

  • жасушаларды егуді қамтамасыз ететін ерітінділер.

Жасуша өсінділерін дайындаған кезде Хенкс және Эрла ерітінділері кеңінен қолданылады. Олар бидистелденген суда әртүрлі тұздар мен глюкоза қосьш дайындалады.

Тұзды ерітінділер қоректі орталарды дайындау үшін қолданылады. Себебі олар рН-тың тұрақтылығын, жасушаларға қажетті осмостық қысымды қамтамасыз етеді және бейорганикалық заттардың концентрациясын тұрақтайды. Сонымен қатар оларды жасушаларды дайындау кезінде шаюға, жасушаларды сұйылтуға қолданады (кесте 3).

Жасушаларды өсіру кезінде, жасуша аралық заттарды ыдырату үшін ферментті ерітінділер қолданылады. Жасуша өсіндісін өсіру үшін қолданылатын қоректі орталар табиғи және жасанды (синтетикалық жоне жартылай синтетикалық) болып екіге бөлінеді.

Кесте 3- Хенке және Эрла ерітінділерінің құрамы




Ерітінділер

Су (1 л)

Тұздар

Басқа қосылыстар

Хенке

Бидистилденген

NaCl, KCl; MgSo4, CaCl2, KH2PO4, Na2HPO4, NaHCO3

Глюкоза, фенолрот

Эрла

Би дистилденген

NaCl, KCl; MgSo4, CaCl2, Na2HPO4, NaHCO3

глюкоза

2.Табиғи қоректі орталар трды ерітінділерден, адам немесе жануар сары суларынан, ұлпалық экстрактан, амниондық сұйықтықтан тұрады.

Жасушалық биотехнология саласында жасанды қоректі орталар кеңінен қолданылады.

Жартылай жасанды қоректі орталарға әртүрлі белокты препараттардың ферментті підролизаттары жатады: лактальбуминнің гидролизаты, бұлшық ет гидролизаты, гемгидролизаты және т.б.

Кеңінен қолданылатын синтетикалық қоректі орталарға 199 ортасы және Игла ортасы жатады. Олардың құрамына 60 артық компоненттер кіреді: 20 аминқышқылдары, 17 витаминдер, нуклеин қышқылының компоненттері, липидтер көздері, 8 минералды тұздар және басқа да заттар болады (кесте 4). Синтетикалық қоректі орталарды, тұзды ерітінділерде жоғарыдағы химиялық заттарды белгілі мөлшерде еріту жолымен дайындайды.

Барлық қоректі орталардың құрамына, оның рН анықтау және бақылау үшін 0,002% фенол қызыл индикаторының ерітіндісін қосады. рН төмендегенде ортаның түсі сарғыштанады, бұл жасушалар метаболизмінің өнімдерімен ортаның қышқылдануының көрсеткіші. Мұндай жағдайда қоректі ортаны ауыстырады. Индикаторлардың көмегімен қоректі орталарға баға беруге болады.

Тұзды ерітінділердің және қоректі орталардың рН реттеу үшін 7,5% бикарбонат натрий және 3% сірке қышқылы ірітінділері қолданылады.

Жануарлар және адам жасушаларын өсіруге қолданылатъш барлық қоректі орталарды екі топқа бөледі: өсу қоректі орталары, жасушалардың тіршілігін және көбеюін қамтамасыз етеді, құрамында 2-10% қан сары суы болады, бастапқы күндері жасушаларды өсіру үшін қолданылады; тіршілігін сақтап тұрушы қоректі орталар, жасушалардың тек тіршілігін сақтайды, көбеюін қамтамасыз етпейді, құрамында сары суы болмайды, жасуша өнімдерін лабораторияда ұзақ сақтау үшін қолданылады.





Дәріс №4 Өсімдік жасушасы және ұлпасының өсінділері
1.Каллустық жасушаның өсу фазалары.

2. Каллустық жасушалар мен ұлпалардын қасиеттері.
1.Каллустық жасуша дегеніміз - ол қолайлы ортада өсірілген өсімдік жасушасы. Каллустық жасушаның өсуі жалпы эволюция заңдылығына сәйкес. Сондықтан каллустық жасушаның өсуі S-тәрізді қиғаштан тұрады (Сакс бойынша өсу қиғашы) және бес фазамен сипатталынады.

Бірінші фаза - латентті фаза немесе лаг-фаза, мұнда жасушалар бөлінуге дайындықта болады.

Екінші фаза - экспоненциальді фаза (логарифмдік фаза) жасушалардың бөлінуі шапшаң түрде жүріп, жас жасушалардың саны артады.

Үшінші фаза - сызықтық фаза, каллустық массанның ұлғаюмен сипатталады.

Төртінші фаза - жасушалардың бәсең өсуі, мұнда жасушалардың бөлінуі күрт төмендейді.

Бесінші фаза - стационарлық фаза мұнда бөлінген жасушалар мен өлі жасушалар саны теңесіп, каллус массасы тұрақты болады. Бұл фазадан кейін каллус өз тіршілігін жояды.

Жасанды қоректік ортада өсірілген каллустық жасушалар мен ұлпаларда, табиғатына тән қасиеттер сақталынады. Мысалы: суыққа төзімділігі, абиотикалық факторларға (температура, тұздануға, фотокезеңдік реакцияларға) төзімділігі, әсіресе басты маңыздылығы - ол екінші метаболиттерді синтездеу қасиеті. Сонымен қатар жалпы каллустық жасушаларға тән қасиеттер мен бірге тек оларға тән ерекшеліктер пайда болады. Ең басты популяциялық ерекшеліктер -физиологиялық асинхрондық және генетикалық гетерогендік.

Физиологиялық асинхрондық - жыныссыздық популяцияның ең жиі кездесетін ерекшелігі. Ол мынаған негізделеді, уақыттың белгілі бір мезгілінде жасушалар әртүрлі өсу фазасында болуы. Мысалы: бір жасушалар бөлінеді, екіншілері өседі, кейбіреулері қартаяды. Сондықтан мұндай ұлпаның физиологиялық жағдайы, жасушалардың көп мөлшері қандай кезеңде болса, сонымен сипатталатын болады.

Физиологиялық асинхрондықтықты келесі себептерге байланысты пайда болады: өсімдіктің генотипіне, түріне, сортына, эксспланттың ерекшелігіне; өсіру жағдайларына (стресстар); эндогенді және экзогенді гормондар мөлшеріне; жасушалар мен клондардың генетикалық гетерогендігіне, сонымен қатар in vitro жағдайында митозда болатын аномалияларға; физикалық факторлардың (температура, сәуле, аэрациялау) әсеріне тәуелді.

Генетикалық гетерогендік - ол сомалық жасушалар популяциясының қасиеттері (геномның тұрақсыздығы, генетикалық гетерогенділігі). Жасуша культураларында әрқашан да полиплоидия, ансуплодия, хромосомалық аберрация, гендік мутациялар пайда болады. Бірақ генетикалық гетерогендікті кемшілік деп қарастыруға болмайды, ол популяцияның арнайы жағдайы деп есептелінеді, сонымен қатар адаптацияланудың негізі болып қарастырылады.

Генетикалық гетерогендіктің пайда болу себептері; алынған материалдың генетикалық гетерогендігі; өсімдіктен алғаш рет бөліп алу кезінде коррелятивті байланыстардың бүзылуы; ортаның компоненттерінің әсері (экзогенді гормондар мутагенді әсер етуі мүмкін); ұзақ уақыт субкультурлау, осы кезде генетикалық өзгеріске ұшыраған каллустық жасушалар жинақталады.

Биология ғылымындағы аса күрделі проблемалардың бірі - ол көп клеткалы организмдердің дамуы. Осы процесті зерттеу үшін, қарапайым модель ретінде жасуша және ұлпа өсінділері қарастырылады. Алғашқы дедифференциалаудан кейін каллустық жасушаның дамуы әртүрлі бағытта жүруі мүмкін. Біріншіден бұл процесс екінші дифференциялау деп қарастырылады. Мұнда каллуста жеке дифференцияланған жасушалар пайда болады. Олардың белгілі бір құрылысы және қызметі болады. Мысалы: эпибласталардың пайда болуы (екінші метаболиттер жинақталынады). Бұл каллустық жасушаның ең қарапайым дифференциялануының күрделі түрі. Ол гистологиялық дифференциялану, бұл каллуста белгілі органдардың (млечники,талшықтар, ксилема элементтері т.б.) түзілуімен сипатталынады. Екінші дифференциялаудың ең күрделі түрі- органогенез, яғни органдардың түзілуі, сомалық эмбриогенезде-сомалық жасушалардан эмбриоидтардың, ұрық тәрізді биполярлы структуралардың пайда болуы.

Дифференциялаудың барлық түрі, тотипотенттік қасиет болғанда ғана жүреді.

Екінші диференциациядан өтетін каллустық жасушалар бірыңғай белгілермен ерекшеленеді. Ондай жасушалар - «инициалды-жасушалар»- басқа каллустық жасушалардан оқшау, жасушалық қабырғасы жуандаған жасушалар. Сонымен қатар, оларға мына белгілер тән: ядроның ұлғаюы, заттық қордың мол болуы, вакуольдердің өлшемінің азаюы және гексоздар ыдырауының шапшаңдауы.

Дедифференциядан өткеннен кейін жасушалар бірнеше жолдар арқылы дамиды.

Бірінші жол - өсімдіктің екінші регенерациясы, яғни жасуша, ұлпа, органдар деңгейінде дифференциацияның өтуі.

Екінші жол - жасушалардың екінші дифференциялық және регенерациялық қабілетінің жоғалуы, мұнда тұрақты дедиференциация байқалады, яғни жасушалар гормонсыз ортада өсу қабілетіне ие болады (рак жасушаларына айналуы).

Үшінші жол - физиологиялық цикл (қартаюы, өлуі). Бұл кезде жасушалар екіншіі дифференциалаудан өтеді, бірақ морфогенезге әкеліп соқпайды, тек кәрі каллустық жасушалардың пайда болуын тудырады. Каллустық ұлпада морфогенез процесі деп - құрылыстық структуралардың, ретсіз массадан пайда болуын айтады. Морфогенездің негізгі екі түрі бар (сурет 3).

Сомалық эмбрионогенездің органогенезден айырмашылығы меристеманың қандайда болсын бір бөлігінен (тамыр, бүршік) ұрық пайда болып, одан тұтас өсімдік дамиды.

Жеке сомалық жасушаның тұгас өсімдік құрай алатын қабілеті тотипотенттік қасиеті болып саналады.

Сомалық эмбриогенез кезінде «инициаль-жасуша» зиготаның түзілуінің негізі болады. «Инициаль-жасуша» біраз уақыт лаг-фазада болады, себебі осы уақытга жылдам бөліну, қайта кұру процестеріне дайындық өтеді.

Сонымен қатар, жасушалар бытырау (дробления) арқылы бөлініп, көп мөлшерде изодиаметрлі жасушалар түзеді. Бұл жасушалар I органогенез процесінде меристема ошағы, ал сомалық эмбрионогенезде - глобулярлы проэмбриоидтар деп аталынады. Глобулярлы проэмбриоидта биполярлы эмбриоидты структуралар дамиды.

Каллусты жасушадан сомалық эмбриоидтардың түзілу кезеңдерінің бірнеше түрлері болады. Солардың кейбір түрлері төменде көрсетіледі: глобулярлы; жүректі; торпеда тәрізді; сомалық ұрық.





Каталог: ebook -> umkd
umkd -> «Орта ғасырдағы Азия және Африка тарихы»
umkd -> ПӘннің ОҚУ – Әдістемелік кешені «Орта ғасырдағы Азия және Африка тарихы»
umkd -> Азақстан республикасының білім және ғЫЛ
umkd -> ПӘндердің ОҚУ-Әдістемелік кешені
umkd -> Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі
umkd -> Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі
umkd -> 123 -беттің сі казақстан республикасы білім және ғылым министрлігі
umkd -> ПӘндердің ОҚУ-Әдістемелік кешені
umkd -> Экотоксикология» пәнінің оқу-әдістемелік кешені №1 басылым 050608-«Экология» мамандығына арналған
umkd -> Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі


Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4




©stom.tilimen.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет