Реферат з біології

на тему:

«Клітинна інженерія»

Клітинна інженерія, конструювання спеціальними методами кліток нового типу. Клітинна інженерія включає реконструкцію життєздатної клітки з окремих фрагментів різних кліток, об'єднання цілих кліток, що належали різним видам (і що навіть відносяться до різних царств рослинам і тваринам), з утворенням клітки, несучої генетичний матеріал обох кліток, і інші операції. Клітинна інженерія використовується для розв'язання теоретичних проблем в біотехнології, для створення нових форм рослин, що володіють корисними ознаками і одночасно стійких до хвороб і

* * *

Клітинна інженерія - створення кліток нового типу на основі їх гібридизації, реконструкції і культивування. У вузькому значенні слова під цим терміном розуміють гібридизації протопластів або тваринних кліток, в широкому різні маніпуляції з ними, направлені на рішення наукових і практичних задач. Є одним з основних методів біотехнології.

Гібридизація соматичних кліток

У основі методу лежить злиття кліток, внаслідок чого утворяться гетерокаріони, що містять ядра обох батьківських типів. Гетерокаріони, що утворилися дають початок двом одноядерним гібридним кліткам. У 1965 англійський вчений м. Харріс уперше отримав гетерокаріони, утворені клітками миші і людини. Таку штучну гібридизації можна здійснювати між соматичними клітками, що належать далеким в систематичному відношенні організмам і навіть між рослинними і тваринними клітками. Гібридизація соматических кліток тваринних зіграла важливу роль в дослідженні механізмів реактивації генома нерухомої клітки і ступеня фенотипичного вияву (експресивності) окремих генів, клітинного розподілу, в картируванні генів в хромосомах людини, в аналізі причин злоякісного переродження кліток. За допомогою цього методу створені гібридоми, що використовуються для отримання моноклональних (однорідних) антитіл.

Перший міжвидовий гібрид при злитті протопластів з кліток різних видів тютюну був отриманий в 1972 П. Карлсоном (США). Гібриди, отримані при злитті протопластів, мають важливі відмінності від статевих гібридів оскільки несуть цитоплазму обох батьків. Можливе створення цибридів, що успадковують ядерні гени одного з батьків нарівні з цитоплазматичними генами обох батьків. Особливий інтерес уявляють цибриди рослин, несучі цитоплазматичні гени стійкості до різним патогенам і стресорним чинникам від дикорослих видів або цитоплазматичні гени чоловічої стерильності. Злиття протопластів використовують також для отримання гібридів з цінними в господарському відношенні властивостями між віддаленими видами, які погано або взагалі не схрещуються звичним шляхом. Вдалося, наприклад, «ресинтезувати» рапс, що є природним амфідиплоїдом між турнепсом і капустою, отримати соматичний гібрид картоплі з томатами і т. д. Прі злитті протопластів створюють і нові клітинні лінії-продуценти важливих сполук.

Реконструкція кліток

Одним з способів модифікації кліток є введення в них індивідуальних генів, тобто метод генетичної інженерії. Вбудування активного гена на місце відсутнього або пошкодженого відкриває шлях для лікування генетичних захворювань людини. Змінювати властивості кліток можна, вводячи клітинні органели (ядра, хлоропласти), ізольовані з одних кліток, в протопласти інших кліток. Так, одним з шляхів активізації фотосинтезу рослинної клітки може служити введення в неї високоефективних хлоропластів. Штучні асоціації рослинних кліток з мікроорганізмами використовують для моделювання на клітинному рівні природних симбіотичних відносин, що грають важливу роль в забезпеченні рослин азотним живленням в природних екосистемах. Розглядається можливість придання рослинам здібності до фіксації молекулярного азоту при введенні в них цілих кліток нітрогенфіксующих мікроорганізмів. Реконструкцію кліток проводять також при злитті клітинних фрагментів (без'ядерних, кариопластів з ядром, мікрокліток, що містять лише частину генома інтактної клітки) один з одним або з інтактними (непошкодженими) клітками. У результаті отримують клітки з різними властивостями, наприклад, цибриди, або клітки з ядром і цитоплазмою від різних батьків. Такі конструкції використовують для вивчення впливи цитоплазми в регулюванні активності ядра.

Поліпшення рослин і тварин на основі клітинних технологій

Клітки, що вирощуються на штучних поживних середовищах і тканини рослин складають основу різноманітних технологій в сільському господарстві. Одні з них направлені на отримання ідентичних вихідній формі рослин (оздоровлення і клональне мікроразмноження, створення штучного сім'я, кріозберігання генофонду при глибокому заморожуванні меристем і кліток пилка). Інші на створення рослин, генетично відмінних від вихідних, шляхом або полегшення і прискорення традиційного селекційного процесу або створення генетичної різноманітності і пошуку і відбору генотипів з цінними ознаками. У першому випадку використовують штучне запліднення, культуру незрілих гібридних сім’япуп’янок і зародки, регенерацію рослин з тканин летальних гібридів, гаплоїдні рослини, отримані при культивуванні пильовиків або мікроспор. У другому нові форми рослин створюються на основі мутантів, що утворюються in vitro, і трансгенних рослин. Таким шляхом отримані рослини, стійкі до вірусів і іншим патогенам, гербіцидам, рослини, здатні синтезувати токсини, патогенні для комах-шкідників, рослини з чужерідними генами, контролюючими синтез білків холодостійкості і білків з поліпшеним амінокислотним складом, рослини із зміненим балансом фітогормонів і т.д.

Важливу роль в тваринництві зіграла розробка методів тривалого зберігання сперми в замороженому стані і штучного запліднення. Реально ж розвернулися дослідження по клітинній і генній інженерії на ссавцях тільки з освоєнням техніки запліднення in vitro, що забезпечила отримання достатньої кількості зародків на ранніх стадіях розвитку. Генетичне поліпшення тварин пов'язане з розробкою технології трансплантації ембріонів і методів мікроманіпуляцій з ними (отримання однояйцевих близнюків, міжвидові пересадки ембріонів і отримання химерных тварин, клонування тварин при пересадці ядер ембріональних кліток в енуклійовані, т. е. з видаленим ядром, яйцеклітки). У 1996 шотландським вченим з Едінбурга уперше вдалося отримати вівцю з енуклійованої яйцеклітки, в