рефераты, курсовые, дипломы >>> биология, химия

 

Клеточная инженерия

 

Гимназия №4

Реферат на тему:

Клеточная инженерия

Выполнил: Вантеев А.

Проверил: Л.А. Ващенко

Новосибирск 1999

Содержание
1) клеточка а) Введение б) Строение и функции оболочки клеточки в) Химический состав клеточки г) Содержание химических частей д) Биология опухолевой клеточки
2) Клонирование клеток животных а) Введение б) А была ли Долли? В) Клонирование - ключ к вечной юности?
3) Культивирование клеток растений а) Каллюсная культура б) Суспензионная культура в) Культура протопластов г) Культура пыльников д) Регенерация

клеточка

Введение

Цитология - наука о клеточке. Наука о клеточке именуется цитологией (греч.
«цитос" - клеточка, «логос" - наука). Предмет цитологии - клеточки многоклеточных животных и растений, а также одноклеточных организмов, к числу которых относятся бактерии, простые и одноклеточные водоросли.
Цитология изучает строение и химический состав клеток, функции внутриклеточных структур, функции клеток в организме животных и растений, размножение и развитие клеток, приспособления клеток к условиям окружающей среды. Современная цитология - наука комплексная. Она имеет самые тесные связи с другими биологическими науками, к примеру с ботаникой, зоологией, физиологией, учением об эволюции органического мира, а также с молекулярной биологией, химией, физикой, математикой. Цитология - одна из относительно юных биологических наук, её возраст около 100 лет. Возраст же термина
“клетка” насчитывает свыше 300 лет. В первый раз заглавие «клетка» в середине
XVII в. Применил Р. Гук. Рассматривая узкий срез пробки с помощью микроскопа, Гук увидел, что пробка состоит из ячеек - клеток.
Клеточная теория. В середине XIX столетия на базе уже бессчетных знаний о клеточке Т. Шванн определил клеточную теорию (1838). Он обобщил имевшиеся знания о клеточке и показал, что клеточка представляет основную единицу строения всех живых организмов, что клеточки животных и растений сходны по своему строению. Эти положения явились важнейшими подтверждениями единства происхождения всех живых организмов, единство всего органического мира. Т. Шван внес в науку правильное понимание клеточки как самостоятельной единицы жизни, наименьшей единицы живого: вне клеточки нет жизни.
исследование химической организации клеточки привело к выводу, что конкретно химические процессы лежат в базе её жизни, что клеточки всех организмов сходны по химическому составу, у них однотипно протекают главные процессы обмена веществ. Данные о сходстве химического состава клеток еще раз подтвердили единство всего органического мира.
Современная клеточная - теория включает следующие положения: клеточка - основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого; клеточки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны ( гомологичны ) по своему строению, химическому составу, главным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ; размножение клеток происходит методом их деления, и любая новая клеточка появляется в итоге деления исходной (материнской) клеточки; в сложных многоклеточных организмах клеточки специализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесновато соединены меж собой и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.
Исследования клеточки имеют огромное значение для разгадки заболеваний.
конкретно в клеточках начинают развиваться патологические конфигурации, приводящие к возникновению заболеваний. Чтоб понять роль клеток в развитии заболеваний, приведем несколько примеров. Одно из серьезных заболеваний человека - сахарный диабет. Причина этого заболевания - недостаточная деятельность группы клеток поджелудочной железы, вырабатывающих гормон инсулин, который участвует в регуляции сахарного обмена организма.
Злокачественные конфигурации, приводящие к развитию раковых опухолей, появляются также на уровне клеток. Возбудители кокцидиоза - опасного заболевания кроликов, кур, гусей и уток - паразитические простые - кокцидии попадают в клеточки кишечного эпителия и печени, растут и плодятся в них, полностью нарушают обмен веществ, а потом разрушают эти клеточки. У больных кокцидиозом животных сильно нарушается деятельность пищеварительной системы, и при отсутствии исцеления животные погибают. Вот почему исследование строения, химического состава, обмена веществ и всех проявлений жизнедеятельности клеток нужно не лишь в биологии, но также в медицине и ветеринарии.
исследование клеток разнообразных одноклеточных и многоклеточных организмов с помощью светооптического и электронного микроскопов показало, что по своему строению они разделяются на две группы. Одну группу составляют бактерии и сине-зеленоватые водоросли. Эти организмы имеют более обычное строение клеток. Их называют доеденными (прокариотами), так как у них нет оформленного ядра (греч. «картон»-ядро) и нет многих структур, которые называют органоидами. Другую группу составляют все другие организмы: от одноклеточных зеленоватых водорослей и простых до высших цветковых растений, млекопитающих, в том числе и человека. Они имеют трудно устроенные клеточки, которые называют ядерными (эукариотическими). Эти клеточки имеют ядро и органоиды, выполняющие специальные функции.
необыкновенную, неклеточную форму жизни составляют вирусы, исследованием которых занимается вирусология.

Строение и функции оболочки клеточки

клеточка хоть какого организма, представляет собой целостную живую систему. Она состоит из трех неразрывно связанных меж собой частей: оболочки, цитоплазмы и ядра. Оболочка клеточка осуществляет непосредственное взаимодействие с наружной средой и взаимодействие с соседними клеточками (в многоклеточных организмах).
Оболочка клеток. Оболочка клеток имеет сложное строение. Она состоит из наружного слоя и расположенной под ним плазматической мембраны. Клеточки животных и растений различаются по строению их наружного слоя. У растений, а также у микробов, сине-зеленоватых водорослей и грибов на поверхности клеток расположена уплотненная оболочка, либо клеточная стена. У большинства растений она состоит из клетчатки. Клеточная стена играется только важную роль: она представляет собой внешний основа, защитную оболочку, обеспечивает тургор растительных клеток: через клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы многих органических веществ.

Наружный слой поверхности клеток животных в различие от клеточных стен растений совсем узкий, эластичный. Он не виден в световой микроскоп и состоит из разнообразных полисахаридов и белков. Поверхностный слой животных клеток получил заглавие гликокаликс.
Гликокаликс выполняет до этого всего функцию непосредственной связи клеток животных с наружной средой, со всеми окружающими её веществами. Имея незначительную толщину (меньше 1 мкм), наружный слой клеточки животных не выполняет опорной роли, какая свойственна клеточным стенам растений.
Образование гликокаликса, так же как и клеточных стен растений, происходит благодаря жизнедеятельности самих клеток.
Плазматическая мембрана. Под гликокаликсом и клеточной стенкой растений расположена плазматическая мембрана (лат. “мембрана»-кожица, пленка), граничащая конкретно с цитоплазмой. Толщина плазматической мембраны около 10 нм, исследование её строения и функций может быть лишь с помощью электронного микроскопа.

В состав плазматической мембраны входят белки и липиды. Они упорядочено расположены и соединены друг с другом химическими взаимодействиями. По современным представлениям молекулы липидов в плазматической мембране расположены в два ряда и образуют сплошной слой. Молекулы белков не образуют сплошного слоя, они размещаются в слое липидов, погружаясь в него на разную глубину.

Молекулы белка и липидов подвижны, что обеспечивает динамичность плазматической мембраны.

Плазматическая мембрана выполняет много принципиальных функций, от которых завидят жизнедеятельность клеток. Одна из таковых функций заключается в том, что она образует барьер, отграничивающий внутреннее содержимое клеточки от наружной среды. Но меж клеточками и наружной средой постоянно происходит обмен веществ. Из наружной среды в клеточку поступает вода, разнообразные соли в форме отдельных ионов, неорганические и органические молекулы. Они попадают в клеточку через совсем тонкие каналы плазматической мембраны. Во внешнюю среду выводятся продукты, образованные в клеточке. Транспорт веществ- одна из основных функций плазматической мембраны. Через плазматическую мембрану из клети выводятся продукты обмена, а также вещества, синтезированные в клеточке. К числу их относятся разнообразные белки, углеводы, гормоны, которые вырабатываются в клеточках разных желез и выводятся во внеклеточную среду в форме маленьких капель.

клеточки, образующие у многоклеточных животных разнообразные ткани
(эпителиальную, мышечную и др.), Соединяются друг с другом плазматической мембраной. В местах соединения двух клеток мембрана каждой из них может образовывать складки либо выросты, которые придают соединениям необыкновенную крепкость.

Соединение клеток растений обеспечивается методом образования тонких каналов, которые заполнены цитоплазмой и ограничены плазматической мембраной. По таковым каналам, проходящим через клеточные оболочки, из одной клеточки в другую поступают питательные вещества, ионы, углеводы и остальные соединения.
На поверхности многих клеток животных, к примеру, разных эпителиев, находятся совсем маленькие тонкие выросты цитоплазмы, покрытые плазматической мембраной, - микроворсинки. Наибольшее количество микроворсинок находится на поверхности клеток кишечника, где происходит интенсивное переваривание и всасывание переваренной пищи.
Фагоцитоз. Крупные молекулы органических веществ, к примеру белков и полисахаридов, частицы пищи, бактерии поступают в клеточку методом фагоцита
(греч. “фагео” - пожирать). В фагоците непосредственное роль воспринимает плазматическая мембрана. В том месте, где поверхность клеточки соприкасается с частицей какого-или плотного вещества, мембрана прогибается, образует углубление и окружает частицу, которая в “мембранной упаковке” погружается вовнутрь клеточки. Появляется пищеварительная вакуоль и в ней перевариваются поступившие в клеточку органические вещества.

Цитоплазма. Отграниченная от наружной среды плазматической мембраной, цитоплазма представляет собой внутреннюю полужидкую среду клеток. В цитоплазму эукариотических клеток размещаются ядро и разные органоиды.
Ядро размещается в центральной части цитоплазмы. В ней сосредоточены и разнообразные включения - продукты клеточной деятельности, вакуоли, а также мелкие трубочки и нити, образующие скелет клеточки. В составе основного вещества цитоплазмы преобладают белки. В цитоплазме протекают главные процессы обмена веществ, она объединяет в одно целое ядро и все органоиды, обеспечивает их взаимодействие, деятельность клеточки как единой целостной живой системы.
Эндоплазматическая сеть. Вся внутренняя зона цитоплазмы заполнена бессчетными маленькими каналами и полостями, стены которых представляют собой мембраны, сходные по собственной структуре с плазматической мембраной. Эти каналы ветвятся, соединяются друг с другом и образуют сеть, получившую заглавие эндоплазматической сети.
Эндоплазматическая сеть неоднородна по своему строению. Известны два её типа - гранулярная и гладкая. На мембранах каналов и полостей гранулярной сети размещается множество маленьких круглых телец - рибосом, которые придают мембранам шероховатый вид. Мембраны гладкой эндоплазматической сети не несут рибосом на собственной поверхности.
Эндоплазматическая сеть выполняет много разнообразных функций. Основная функция гранулярной эндоплазматической сети - роль в синтезе белка, который осуществляется в рибосомах.
На мембранах гладкой эндоплазматической сети происходит синтез липидов и углеводов. Все эти продукты синтеза накапливаются в каналах и полостях, а потом транспортируются к разным органоидам клеточки, где потребляются либо накапливаются в цитоплазме в качестве клеточных включений.
Эндоплазматическая сеть связывает меж собой главные органоиды клеточки.

Рибосомы. Рибосомы обнаружены в клеточках всех организмов. Это микроскопические тельца округлой формы диаметром 15-20 нм. Любая рибосома состоит из двух неодинаковых по размерам частиц, малой и большой.
В одной клеточке содержится много тыщ рибосом, они размещаются или на мембранах гранулярной эндоплазматической сети, или свободно лежат в цитоплазме. В состав рибосом входят белки и РНК. Функция рибосом - это синтез белка. Синтез белка - сложный процесс, который осуществляется не одной рибосомой, а целой группой, включающей до нескольких десятков объединенных рибосом. Такую группу рибосом называют полисомой.
Синтезированные белки поначалу накапливаются в каналах и полостях эндоплазматической сети, а потом транспортируются к органоидам и участкам клеточки, где они потребляются. Эндоплазматическая сеть и рибосомы, расположенные на её мембранах, представляют собой единый аппарат биосинтеза и транспортировки белков.

Митохондрии. В цитоплазме большинства клеток животных и растений содержатся маленькие тельца (0,2-7 мкм) - митохондрии (греч. «митос» - нить,
«хондрион» - зерно, гранула).
Митохондрии отлично видны в световой микроскоп, с помощью которого можно разглядеть их форму, размещение, сосчитать количество. Внутреннее строение митохондрий исследовано с помощью электронного микроскопа. Оболочка митохондрии состоит из двух мембран - наружной и внутренней. Наружная мембрана гладкая, она не образует никаких складок и выростов. Внутренняя мембрана, напротив, образует бессчетные складки, которые ориентированы в полость митохондрии. Складки внутренней мембраны называют кристами (лат.
«криста» - гребень, вырост) Число крист неодинаково в митохондриях различных клеток. Их может быть от нескольких десятков до нескольких сотен, причем в особенности много крист в митохондриях активно функционирующих клеток, к примеру мышечных.
Митохондрии называют «силовыми станциями» клеток» так как их основная функция - синтез аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Эта кислота синтезируется в митохондриях клеток всех организмов и представляет собой универсальный источник энергии, нужный для воплощения действий жизнедеятельности клеточки и целого организма.

новейшие митохондрии образуются делением уже имеющихся в клеточке митохондрий.
Пластиды. В цитоплазме клеток всех растений находятся пластиды. В клеточках животных пластиды отсутствуют. Различают три главных типа пластид: зеленоватые
- хлоропласты; красные, оранжевые и желтые - хромопласты; бесцветные - лейкопласты.
Хлоропласт. Эти органоиды содержатся в клеточках листьев и остальных зеленоватых органов растений, а также у разнообразных водорослей. Размеры хлоропластов
4-6 мкм, более частенько они имеют овальную форму. У высших растений в одной клеточке традиционно бывает несколько десятков хлоропластов. Зеленоватый цвет хлоропластов зависит от содержания в них пигмента хлорофилла. Хлоропласт - основной органоид клеток растений, в котором происходит фотосинтез, т. Е. Образование органических веществ (углеводов) из неорганических (СО2 и Н2О) при использовании энергии солнечного света.
По строению хлоропласты сходны с митохондриями. От цитоплазмы хлоропласт отграничен двумя мембранами - наружной и внутренней. Наружная мембрана гладкая, без складок и выростов, а внутренняя образует много складчатых выростов, направленных вовнутрь хлоропласта. Поэтому внутри хлоропласта сосредоточено огромное количество мембран, образующих особенные структуры - граны. Они сложены наподобие стопки монет.
В мембранах гран размещаются молекулы хлорофилла, потому конкретно тут происходит фотосинтез. В хлоропластах синтезируется и АТФ. Меж внутренними мембранами хлоропласта содержатся ДНК, РНК и рибосомы.
Следовательно, в хлоропластах, так же как и в митохондриях, происходит синтез белка, нужного для деятельности этих органоидов. Хлоропласты плодятся делением.
Хромопласты находятся в цитоплазме клеток различных частей растений: в цветках, плодах, стеблях, листьях. Присутствием хромопластов разъясняется желтая, оранжевая и красная окраска венчиков растений, плодов, осенних листьев.
Лейкопласты. Находятся в цитоплазме клеток неокрашенных частей растений, к примеру в стеблях, корнях, клубнях. Форма лейкопластов разнообразна.

Хлоропласты, хромопласты и лейкопласты способны клеточка взаимному переходу. Так при созревании плодов либо изменении окраски листьев осенью хлоропласты преобразуются в хромопласты, а лейкопласты могут преобразовываться в хлоропласты, к примеру, при позеленении клубней картофеля.
Аппарат Гольджи. Во многих клеточках животных, к примеру в нервных, он имеет форму сложной сети, расположенной вокруг ядра. В клеточках растений и простых аппарат Гольджи представлен отдельными тельцами серповидной либо палочковидной формы. Строение этого органоида сходно в клеточках растительных и животных организмов, несмотря на обилие его формы.
В состав аппарата Гольджи входят: полости, ограниченные мембранами и расположенные группами (по 5-10); крупные и маленькие пузырьки, расположенные на концах полостей . Все эти элементы составляют единый комплекс.

Аппарат Гольджи выполняет много принципиальных функций. По каналам эндоплазматической сети к нему транспортируются продукты синтетической деятельности клеточки - белки, углеводы и жиры. Все эти вещества поначалу накапливаются, а потом в виде больших и маленьких пузырьков поступают в цитоплазму и или употребляются в самой клеточке в процессе её жизнедеятельности, или выводятся из нее и употребляются в организме.
к примеру, в клеточках поджелудочной железы млекопитающих синтезируются пищеварительные ферменты, которые накапливаются в полостях органоида. Потом образуются пузырьки, заполненные ферментами. Они выводятся из клеток в проток поджелудочной железы, откуда перетекают в полость кишечника. Еще одна принципиальная функция этого органоида заключается в том, что на его мембранах происходит синтез жиров и углеводов (полисахаридов), которые употребляются в клеточке и которые входят в состав мембран. Благодаря деятельности аппарата
Гольджи происходят обновление и рост плазматической мембраны.
Лизосомы. Представляют собой небольшие округлые тельца. От Цитоплазмы любая лизосома отграничена мембраной. Внутри лизосомы находятся ферменты, расщепляющие белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.
К пищевой частице, поступившей в цитоплазму, подходят лизосомы, соединяются с ней, и появляется одна пищеварительная вакуоль , внутри которой находится пищевая частица, окруженная ферментами лизосом. Вещества, образовавшиеся в итоге переваривания пищевой частицы, поступают в цитоплазму и употребляются клеточкой.
владея способностью к активному перевариванию пищевых веществ, лизосомы участвуют в удалении отмирающих в процессе жизнедеятельности частей клеток, целых клеток и органов. Образование новейших лизосом происходит в клеточке постоянно. Ферменты, содержащиеся в лизосомах, как и всякие остальные белки синтезируются на рибосомах цитоплазмы. Потом эти ферменты поступают по каналам эндоплазматической сети к аппарату Гольджи, в полостях которого формируются лизосомы. В таком виде лизосомы поступают в цитоплазму.

Клеточный центр. В клеточках животных вблизи ядра находится органоид, который называют клеточным центром. Основную часть клеточного центра составляют два малеханьких тельца - центриоли, расположенные в маленьком участке уплотненной цитоплазмы. Любая центриоль имеет форму цилиндра длиной до 1 мкм. Центриоли играются важную роль при делении клеточки; они участвуют в образовании веретена деления.

Клеточные включения. К клеточным включениям относятся углеводы, жиры и белки. Все эти вещества накапливаются в цитоплазме клеточки в виде капель и зерен различной величины и формы. Они периодически синтезируются в клеточке и употребляются в процессе обмена веществ.

Ядро. Любая клеточка одноклеточных и многоклеточных животных, а также растений содержит ядро. Форма и размеры ядра зависят от формы и размера клеток. В большинстве клеток имеется одно ядро, и такие клеточки называют одноядерными. Есть также клеточки с двумя, тремя, с несколькими десятками и даже сотнями ядер. Это - многоядерные клеточки.

Ядерный сок - полужидкое вещество, которое находится под ядерной оболочкой и представляет внутреннюю среду ядра.

Химический состав клеточки. Неорганические вещества

Атомный и молекулярный состав клеточки. В микроскопической клеточке содержится несколько тыщ веществ, которые участвуют в разнообразных химических реакциях. Химические процессы, протекающие в клеточке,- одно из главных условий её жизни, развития и функционирования.
Все клеточки животных и растительных организмов, а также микроорганизмов сходны по химическому составу, что свидетельствует о единстве органического мира.

Содержание химических частей в клеточке

Элементы Количество (в %) Элементы Количество (в %)

Кислород 65-75 Кальций 0,04-2,00
Углерод 15-16 Магний 0,02-0,03
Водород 8-10 Натрий 0,02-0,03
Азот 1,5-3,0 Железо 0,01-0,015
Фосфор 0,2-1,0 Цинк 0,0003
Калий 0,15-0,4 Медь 0,0002
Сера 0,15-0,2 Йод 0,0001
Хлор 0,05-0,1 Фтор 0,0001

В таблице приведены данные об атомном составе клеток. Из 109 частей периодической системы Менделеева в клеточках найдено существенное их большая часть. В особенности велико содержание в клеточке четырех частей - кислорода, углерода, азота и водорода. В сумме они составляют практически 98% всего содержимого клеточки. Следующую группу составляют восемь частей, содержание которых в клеточке исчисляется десятыми и сотыми долями процента.
Это сера, фосфор, хлор, калий, магний, натрий, кальций, железо. В сумме они составляют 1.9%. Все другие элементы содержатся в клеточке в только малых количествах (меньше 0,01%)
таковым образом, в клеточке нет каких-нибудь особых частей, характерных лишь для живой природы. Это показывает на связь и единство живой и неживой природы. На атомном уровне различий меж химическим составом органического и не органического мира нет. Различия обнаруживаются на более высоком уровне организации - молекулярном.

Биология опухолевой клеточки

клеточка многоклеточного организма может существовать в двух состояниях: обычном и трансформированном, т.Е. Опухолевом. Для исследовательских целей во многих вариантах более удобна культура опухолевых клеток.

Опухолевая клеточка по многим биохимическим признакам различается от обычной. Ее более характерным отличительным свойством является способность к непрерывному делению, которое не подчиняется регуляторным сигналам организма. В итоге деления из одной клеточки образуются две, также способные к бесконтрольному делению, т.Е. Способность к нерегулируемому делению передается по наследству. Увеличение размера опухоли происходит за счет размножения исходной опухолевой клеточки, а не перевоплощения новейших обычных клеток в опухолевые. Отсюда следует, что из одной опухолевой клеточки в организме может появиться опухолевой узел.

Имеются прямые подтверждения того, что опухоли человека имеют моноклональное происхождение (клон - некое количество клеток, произошедших от одной родительской клеточки в итоге её деления).

кроме способности к бесконтрольному росту еще два характеристики опухолей определяют их опасность для жизни организма: способность к инвазии и метастазированию.

Инвазия - явление прорастания опухоли в обычные ткани, нарушая их питание, функционирование, что приводит их к смерти.

Метастазирование - это способность злокачественной опухоли образовывать опухолевые узлы в отдаленных от первичной опухоли частях организма. Опухолевые клеточки, в различие от обычных, плохо скреплены меж собой. Отрываясь от основного узла, одиночные опухолевые клеточки током крови либо лимфы разносятся по всему организму. В неких органах они могут задержаться и начать делиться, что приведет к образованию новейших опухолевых узлов, способных к инвазии, таковым образом, даже если опухоль поражен не жизненно принципиальный орган, то и в этом случае способность опухоли к метастазированию делает её опасной для жизни.

особенный энтузиазм представляет вопрос, может ли идти обратный процесс, т.Е. Может ли из опухолевой клеточки образоваться обычная? Дать положительный ответ, очевидно, никто не решится, но в то же время имеются данные, свидетельствующие о теоретической способности перерождения - нормализации опухолевых клеток.

Было отмечено, что при внедрении неких веществ (масляной кислоты, диметилсульфоксида, витамина А и др.) В клеточную культуру опухоли, клеточки по неким биохимическим признакам становились похожими на обычные, но при удалении этих веществ клеточки вновь получали опухолевые черты.

Беатриса Минц, одна из исследователей рака, пересаживала клеточку тератомы - опухоли семенников темной мыши в полость бластулы (этап развития оплодотворенной яйцеклетки) белой мыши. Через положенный срок рождались мышата, которые отличались от контрольных лишь тем, что они были пестрыми
- на белой шкурке были темные полосы. Следовательно, в окружении обычных клеток опухолевая клеточка включилась в процессы развития организма как обычная клеточка.

Наконец, каждый из нас слышал о расчудесных вариантах исчезновения опухолей и выздоровления больных раком. Анализ историй болезней людей, болевших в стадии, когда медицина была бессильна им помочь и никакого исцеления не проводилось, указывает, что совсем малая доля больных по совсем непонятным причинам выздоравливала. Погибали ли опухолевые клеточки в организме в итоге конфигураций в функционировании всего организма, преобразовывались ли они в обычные клеточки - совсем неизвестно.

Итак, рак это с одной стороны генетическое заболевание, когда ломается заблаговременно заданная программа клеточного деления и клеточка переходит в режим безостановочного самовоспроизводства, а с другой стороны - иммунное заболевание, поскольку происходит нарушение координации в системе надзора за тем, чтоб клеточки, нарушившие закон о серьезном выполнении программы развития, уничтожались.

Клонирование

Введение

Термин "клонирование" стремительно вошел в широкий лексикон около двух лет назад: тогда мастера Рослинского института в Шотландии сказали и существовании овечки Долли, появившейся на свет способом бесполого размножения. Кейт Кемпбелл и его сотрудники брали клеточки из грудной железы шестилетней беременной овцы ( в таком случае эти клеточки лучше могут делиться), извлекали из полученной культуры ядра и внедряли их в предварительно очищенные от собственных ядер яйцеклетки остальных овечек.
После нескольких сотен опытов одна из схожих манипуляций удалась: таковым методом на свет возникла Долли - овечка, генетический код которой тождествен коду овцы-донора.

В воздухе запахло сенсацией: если таковым способом удается сделать млекопитающую овечку, то почему нельзя тем же методом произвести и не менее млекопитающего человека?

А была ли Долли?

может быть, что споры юристов и политиков вокруг допустимости клонирования человека получат неожиданное завершение. Видные биологи не так давно высказали серьезные сомнения в чистоте опыта с овцой Долли.
Заявления скептиков стали темой горячих дебатов посреди генетиков. Критике подвергнут научный отчет, опубликованный Яном Уилмутом и его сотрудниками из
Рослинского института в Шотландии, где возникла на свет Долли.

Оппоненты говорят, что авторы отчета не смогли доказать, что Долли и её "мать" владеют одинаковой генетической структурой. А без этого нереально установить, вправду ли Долли является клоном взрослого животного. В стане скептиков оказался и нобелевский лауреат доктор
Уолтер Гилберт из Гарвардского института США. Его сомнения основываются на том, что клеточки, которые использовались для сотворения Долли, были взяты у овцы, умершей за 3 года до её рождения. Клеточки были заморожены для остальных целей, поэтому нереально напрямую сопоставить наследственный материал Долли с её живым клоном.

доктор Нортон Зиндер, специалист в области молекулярной генетики из института Рокфеллера в Нью-Йорке, не исключает, что родительницей известной овцы стала "заблудившаяся" клеточка зародыша. Известны случаи, когда эмбриональные клеточки попадали в кровь беременных животных.
"Клонирование Долли было единственной фортуной из 400 попыток. Это смешной рассказ, а не итог. Во время опыта могли произойти любые вообразимые и невообразимые ошибки", - утверждает Зиндер.

Высказывают сомнения и более основательные. Хотя любая отдельная клеточка несет в себе полную наследственную информацию о нем, большая часть генов скоро "отключается". клеточки специализируются, так что, к примеру, из клеточки печени не сумеет получиться клеточка мозга.

подтверждение происхождения Долли, считают, доктор Клаус Раевски, директор Института генетики Кельнского института, и его сотрудник Вернер
Мюллер, не владеет стопроцентной генетической достоверностью. Нельзя исключить и путаницу с исходными клеточками. В целом, шотландские создатели
Долли в течение нескольких месяцев сделали 834 опыта по клонированию, используя три разных типа клеток, размеры которых составляют всего несколько тысячных долей миллиметра. Может быть и "загрязнение" клеток вымени. В чашке Петри, разумеется, могли плавать и остальные вещества, что признает даже сам "автор" Долли Ян Уилмут. Сомнения могла бы устранить лишь вторая Долли, то есть успешное повторение шотландского опыта.

Клонирование - ключ к вечной юности?

много спекуляций и домыслов возникло в последнее время относительно нового метода "производства" людей методом клонирования. Тут и ужасы появления нового Гитлера и ему схожих, и рассуждения в духе апокалипсиса о том, что в будущем копии вытеснят и уничтожат "обычных людей", и остальные тому подобные страхи.

За всю историю человечество сотворило много глупостей, но вероятный запрет клонирования рискует побить все рекорды. Ибо оно, клонирование, не просто гуманно по собственной сути, но способно кардинально решить такие трудности, как трансплантация органов, возможность иметь детей при самых тяжелых вариантах бесплодия и одиноким людям, а также шанс потерявшим дитя родителям хоть незначительно смягчить свое горе, воспитывая двойника.

Трансплантация клонируемых органов способна спасти миллионы людей, умирающих по всему свету из-за дефицита органов, который создается, кстати, из-за всевозможных ограничений, навязанных "моралистами": целостность трупа и его неприкосновенность после погибели.

Вторым принципиальным следствием трансплантации клонируемых частей тела может стать пересадка утраченных органов: рук, ног, глаз и т.Д. Лишить людей надежды забыть про инвалидность и стать нормальными людьми - разве это не в высшей степени негуманно?

Культивирование клеток растений

Полемика, вызванная удачным клонированием ряда животных, почему-то оставила в тени успехи, связанные с клонированием растений. Ведь уже довольно давно мы имеем дело или конкретно с растениями, разводимыми на базе клонирования, или с веществами, полученными из культивируемых растительных клеток и тканей. Так, с помощью культивирования меристемы, гарантирующего безвирусность растения, были выведены всюду продаваемые гвоздики, хризантемы, герберы и остальные декоративные растения.
Также можно приобрести и цветки экзотических орхидных растений, создание клонов которых уже имеет промышленную базу. Некие сорта клубники, малины, цитрусовых выведены с внедрением техники клонирования. До этого для выведения нового сорта требовалось 10-30 лет, сейчас же, благодаря применению способов культивирования тканей этот период сокращен до нескольких месяцев. Очень перспективными признаются работы, связанные с созданием на базе культивирования тканей растений лекарственных и технических веществ, которые нереально получить методом синтеза. Так, уже получают схожим методом из клеточных структур барбариса изохинолиновый алкалоид берберин, а из женьшеня - гинсеносид.

базу культивирования растительных клеток и тканей составляют содержащаяся в каждой клеточке информация о всех свойствах и возможностях организма и способность клеточки к самостоятельному обмену веществ. Для культивирования подходят разные органы растений. Как правило, употребляют юные листья и осевые побеги верхних мутовок, а также столоны, клубни, пыльники, кончики корней, пазушные почки и остальные части растения.
Меристемные ткани верхушек ростовых побегов и корней имеют особенное значение для получения безвирусных клонов. Отобранный материал стерилизуется различными веществами. При этом нужно соблюсти баланс времени, чтоб, с одной стороны, его длительность обеспечила ликвидирование микроорганизмов, с другой - не повредила бы клеточки самой растительной ткани. Подготовка материала к культивированию завершается многократным обмывом стерильной водой, после чего его помещают в стерильную рабочую банку на питательную среду и растят непременно в стерильных условиях.

Свойство питательной среды определяются поставленными целями культивирования растительного материала, поскольку конкретно от заданных условий зависит конечный продукт. Питательная среда бывает жидкой либо жесткой. Она, как правило, состоит из огромного числа синтетических веществ с заданной концентрацией. Поскольку изолированные растительные клеточки и ткани большей частью являются гетеротрофными, в ней обязан содержаться органически связанный углерод, источником которого традиционно служат глюкоза либо сахароза. Азот добавляется в форме нитратов, используемых клеточками с помощью нитратредуктазы. Используют также фосфор, калий, кальций, магний, сульфаты. Нужным компонентом являются витамины, в особенности группы В
(В1, В2, В6), миоинозит, биотин, а также аминокислоты и органические соли.
К непременно нужным микроэлементам относятся бор, марганец, иод, медь, кобальт, молибден. Так, недочет марганца препятствует синтезу белков, уменьшает количество РНК и приводит к увеличению содержания свободных аминокислот. Железо имеет значение для деления ядра и для деятельности дыхательных ферментов. Наконец, нужно наличие в питательной среде ряда фитогормонов. Манипулируя концентрациями разных веществ в питательных средах, кислотностью последних, температурой, освещенностью и влажностью в камерах для культивирования, можно получить растения и вещества с требуемыми качествами. В зависимости от используемых растительных клеток и тканей, способов культивирования различают следующие главные типы структур: каллюсные, суспензионные, протопластов, меристематические, пыльников.

Каллюсные структуры

Для каллюсных структур исходным материалом является каллюс - это ткань, образующаяся у растений на местах ранений и способствующая их заживлению. Она состоит из более либо менее однородных паренхимных клеток, начало которым дает раневая меристема. Элементы каллюса не достаточно дифференцированы, но вблизи его поверхности наблюдается рост, обусловленный активностью меристематических клеток. Потом в каллюсе возможна дифференцировка его частей и образование флоэмы, ксилемы и остальных тканей. Наружные клеточки каллюса опробковевают.

Для культивирования на выбранном органе делают надрез, на всей поверхности которого развивается ткань, состоящая из неорганизованно возрастающих клеток. Эта образовавшаяся ткань и культивируется в заданных условиях. В зависимости от вида растения и поставленной цели предварительно нужно установить состав питательных сред и концентрации фитогормонов, требуемых для рационального роста. Каллюсы могут смотреться совсем различно.
Они бывают рыхлыми либо плотными. Окраска каллюса дозволяет судить об образовании вторичных веществ. Если каллюс содержать в полной темноте, он беловато-желтый. На свету он образует хлорофилл и становится зеленоватым.
Красный свет показывает на наличие антоциана и бетациана. Чтоб ослабить либо устранить эти эффекты, в питательную среду добавляют поливинилпирролидон, глутатион либо аскорбиновую кислоту. Коричневые клеточки образуются перед отмиранием, поэтому такую ткань нужно поместить в свежую среду. При продолжительном культивировании каллюсы могут терять свой морфогенетический потенциал. После нескольких смен питательных сред и при добавлении ростовых гормонов каллюс дифференцирует и регенерирует, образует осевые побеги, корешки и, наконец, все растение целиком, способное к размножению и выращиванию в грунте. Но большей частью каллюсы употребляются в качестве исходного материала для клеточного либо суспензионного культивирования.

Суспензионная культура

Для суспензионных культур исходным материалом могут быть кака изолированные целые клеточки выбранного органа растения, так и измельченный каллюс. Образовавшиеся клеточки помещают в жидкую питательную среду и культивируют при постояном перемешивании. Рост суспензионной культуры происходит во многих вариантах значительно быстрее, чем каллюсной культуры, поскольку скопления клеток поглощают питательные вещества существенно большей общей поверхностью, а у каллюса это происходит только в той его части, которая лежит на субстрате. При этом происходит деление клеток, новейшие клеточки не отделяются, и их скопление возрастает. С помощью особых приемов суспензионную культуру можно перенести на твердую питательную среду. Тут из клеток либо комплексов клеток может образоваться способный к жизни каллюс. В суспензии могут появиться также и зародыши, которы после их переноса на агар образуют новое растение.

Культура протопластов.

Культуры протопластов получают основным образом из приготовленной из мезофила суспензии, обрабатывая её ферментами, разрушающими клеточные стены. В итоге этого может произойти присоединение чужих органелл, а также чужой ДНК, которая встраивается в генетический материал ядра, что может выразиться в экспрессивности. Поскольку поверхности протопластов имеют отрицательный заряд, нужно нейтрализовать их отталкивание друг от друга, после чего они соединяются. После слияния происходит регенерация клеточной стены. Она появляется менее чем за день, после чего клеточки начинают делиться и регенерируют новейшие растения. Во многих вариантах удавались слияния протопластов различных родительских растений и последующая регенерация через культуру каллюса нового растения с заданными качествами.
Оказалось вероятным скрещивать представителей различных видов и родов, что до этого не удавалось. Слиянием протопластов вырастили, к примеру, гибрид картофеля и томата, "томофель". Этот метод имеет коммерческое значение при выведении новейших видов соевых бобов, цитрусовых, сахарного тростника, кукурузы, пшеницы и картофеля. Получен также гибрид двух видов дурмана, содержащий на 25% больше алкалоида тропана в сравнении с родительскими растениями.

Меристематическая культура.

Для меристематической культуры употребляют меристему - образовательную ткань растений, долго сохраняющую способность к делению и образованию новейших клеток и отличающуюся высокой метаболической активностью. Для культивирования изолируют конусы нарастания побегов, корней, а также пазушные почки. Меристематические культуры более известны в садоводстве, так как они дают возможность получить безвирусные копии. Из этого можно сделать вывод, что распределение вирусов в разных частях растения неравномерное, а меристема их лишена. Из безвирусной меристемы в большом количестве могут регенерировать генетически идентичные безвирусные растения. Этот метод употребляют для выведения видов картофеля, винограда, а также декоративных растений и в лесоводстве.

Культура пыльников.

Культура пыльников употребляется для получения галлоидных растений.
Как правило, растение является диплоидным, т.Е. В его клеточках содержится два гомологичных комплекса хромосом. Лишь зародышевые клеточки являются гаплоидными. Для получения гаплоидной культуры более удобны незрелые пыльники, в которых пыльцевые зерна находятся еще в стадии, предшествующей первому делению микроспор на вегетативное и генеративное зерна. После переноса стерильных пыльников на питательную среду пыльцевые клеточки начинают делиться. Развивается промежуточный каллюс либо сходу появляется гаплоидный зародыш, который позже дифференцируется в гаплоидное растение.
Такие гаплоидные растения стерильны, но они могут перейти в диплоиды после действия колхицина либо слияния протопластов. Так образуются плодовитые гомозиготные незапятнанные полосы растений, имеющие огромное значение для селекции, поскольку в последующих поколениях постоянно встречаются те же заданные признаки. Благодаря этому способу выведены новейшие сорта зерновых и табака, а также получены бессчетные лекарственные растения с улучшенными качествами.

Регенерация

Регенерация - явление восстановления целого организма из его части.
При культивировании регенерация может происходить различными способами: ровная регенерация из культур меристемы, верхушечных побегов, пазушных почек и узлов, причем дифференциация управляется фитогормонами, и косвенная, с промежуточной стадией каллюса. В последнем случае возможны также возможны два пути: при органогенезе определенными концентрациями и соотношениями фитогормонов вызывают образование придаточных побегов и корней; при соматическом эмбриогенезе в каллюсе образуются зародыши, из которых вырастает растение, потом переносимое в грунт.

перечень использованной литературы.

1) "Биология" - еженедельное приложение к газете "Первое сентября" (№21

1998)
2) "Биология" - еженедельное приложение к газете "Первое сентября" (№21

1997)
3) "Биология" - еженедельное приложение к газете "Первое сентября" (№7

1998)
4) Медицинская газета №34-35 (29 апреля 1998 г.)
5) Энциклопедия "Биология"

 
Еще рефераты и курсовые из раздела
Место красит человека
Место красит человека Лев Анатольевич Животовский, д.Б.Н., Гл.Н.С. Института общей генетики им.Н.И.Вавилова РАН. Ночи были полны ветра, струящегося в блеске лун через море...

Воск
Воск Воск, заглавие, применяемое для обозначения группы жироподобных жестких веществ природного либо синтетического происхождения; по химической природе это, как правило,...

Теории зарождения жизни на Земле
Вступление. Каждый человек хоть раз задавался вопросом о происхождении жизни на нашей планете. Вопрос очень увлекательный и загадочный, существует множество теории, любая из...

Крупная панда
крупная панда крупная панда - одно из самых узнаваемых, но и самых редких животных. Сейчас на воле осталось совершенно незначительно панд, но за последние годы приложено много...

"Ворчащая рыбка"
"Ворчащая рыбка" Пумилус, либо карликовый гурами, - самая мелкая аквариумная рыбка из семейства лабиринтовых. Родина её Южный Вьетнам, Таиланд, Суматра. Величина взрослой рыбки не...