доклад кл.б. Связь культура растительных клеток и отраслей науки и промышленности
 Скачать 385.26 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Республики Казахстан Костанайский государственный университет им. Ахмета Байтурсынова Аграрно-технический институт Факультет ветеринарии и технологии животноводства Кафедра технологии производства продуктов животноводства Доклад На тему: «Связь культура растительных клеток и отраслей науки и промышленности» Дисциплина: «Клеточная биотехнология» Специальность 5В070100 - биотехнология Выполнил: Эгнер А.В., студентка 2 курса очной формы обучения Проверил: доцент кафедры ТППЖ Брель - Киселёва Инна Михайловна Костанай, 2020 Содержание1.Культура растительных клеток и генно - клеточная инженерия. Клеточная инженерия – это создание клеток нового типа на основе их гибридизации, реконструкции и культивирования. Основной задачей клеточной инженерии является конструирование новых форм растений с желаемыми признаками. Клеточная инженерия используется для решения теоретических проблем в биотехнологии и является одним из её основных методов для создания новых форм растений. Новым направлением клеточной инженерии растений является создание необычных биологических систем путем введения микрорганизмов в популяцию культивируемых клеток. Создание таких ассоциаций представляет интерес для решения следующих задач: 1) экспериментальной проверки теории эндосимбиотического происхождения эукариотической клетки в процессе эволюции; 2) моделирования природных симбиотических отношений растений и микроорганизмов; 3) повышения продуктивности культивируемых растительных клеток; 4) получения растений с новыми свойствами; 5) изучения различных аспектов взаимодействия растения-хозяина и патогена. Получение искусственных ассоциаций межклеточного и внутриклеточного типа на основе культивируемых клеток или изолированных протопластов с микроорганизмами является одним из новых способов модификации растительной клетки. Довольно перспективным является получение ассоциаций 7 культур клеток растений с микроорганизмами, способными к фиксации молекулярного азота атмосферы. Способность к формированию азотфиксирующих симбиотических систем приобрели определенные группы высших растений и микроорганизмов. Повышении способности к вступлению в такие симбиотические ассоциации для большинства растений имеет важное экономические значение, и может быть решен методами клеточной инженерии. [1] С помощью генной инженерии можно увеличить в генетически измененной продукции содержание полезных веществ и витаминов по сравнению с «чистыми» сортами. Например, можно «вставить» витамин «А» в рис, с тем, чтобы выращивать его в регионах, где люди испытывают нехватку ретинола. Можно существенно расширить ареалы посева ранее неустойчивых культур, приспособив их к экстремальным условиям, таким, как засуха и холод. Путем генетической модификации растений можно существенно уменьшить интенсивность обработки полей пестицидами и гербицидами. Ярким примером здесь является внедрение в геном кукурузы гена Bacillus thuringiensis, снабжающего растение собственной защитой, так называемым Bt токсином. Генетически изменённым продуктам могут быть приданы лечебные свойства. Ученым уже удалось создать банан с содержанием анальгина и салат, вырабатывающий вакцину против гепатита «B». Еда из генетически измененных растений может быть дешевле и вкуснее. Модифицированные виды помогут решить и некоторые экологические проблемы. Конструируются растения, эффективно поглощающие цинк, кобальт, кадмий, никель и прочие металлы из загрязненных промышленными отходами почв. [1] Широкие возможности, которые культуры клеток растений и животных открывают для проведения точных, легко повторяемых опытов, позволяют применять их в самых различных областях биологии. На культурах изучают, как клетки размножаются, как они синтезируют белок и нуклеиновые кислоты, как работают их органоиды. Даже старение организма можно изучать с помощью клеточных структур. [2]  2.Культура растительных клеток и медицина Клеточная заместительная терапия одно из приоритетных направлений современной медицины, цель которого состоит в восстановлении структуры и функций поврежденных тканей путем трансплантации клеток, выращенных в условиях in vitro. Отсутствие онкогенных потенций и низкая экспрессия антигенов гистосовместимости позволила испопльзовать фибробласты для терапевтических целей.Использование фибробластов в качестве лечебного препарата обусловлено их способностью ускорять механизмы регенерации и пролиферации за счет вырабатываемых ими факторов роста. [3] Культуры клеток имеют и практическое значение. Их используют для приготовления вакцин — ослабленных препаратов вирусов, вызывающих иммунитет. Вирус полиомиелита поражает только клетки человека и обезьян, поэтому раньше для получения большого количества ослабленного вируса приходилось заражать им обезьян. Сейчас получены линии клеток человека. Их и заражают этим вирусом, собирая затем урожай для вакцины. На выделенных клетках разумнее подбирать лекарства, убивающие клетки именно данной опухоли больного: на них можно попробовать любое сочетание лекарственных препаратов и подобрать самое действенное. [2] Путем гибридизации получены линии клеток, вырабатывающих антитела. Точно такие же, какие производит целый организм в ответ на введение чужеродного белка. Нужда в чистых антителах для экспериментальных исследований и практической медицины очень велика, но получить их в больших количествах до недавнего времени было невозможно. Дело в том, что клетки, синтезирующие в организме эти антитела, не удается долго поддерживать в культуре — они гибнут. Ученым удалось получить гибриды этих клеток и линии опухолевых клеток, практически бессмертных. Гибриды соединили в себе полезные свойства тех и других. Получение чистых (не загрязненных массой других антител, которые обычно вырабатываются в организме) антител от таких гибридных клеточных линий (гибридом) — одна из важнейших задач биотехнологии. [2] На основе клеточных технологий получают такие медицинские препараты, как диосгенин — из клеток диоскореи, аймалин — из клеток раувольфии змеиной, тонизирующие вещества — из клеток женьшеня. Продуктивность культивируемых клеток в результате их селекции in vitro может значительно превышать продуктивность целых растений. Преимущества данного способа заключаются также в возможности использовать для этой цели растения, не произрастающие в наших природных условиях, и получать продукцию круглый год. Так, культуры клеток, полученные для решения научных проблем, уже сегодня используются для нужд практической медицины. [5] 3. Культура растительных клеток и сельское хозяйство. Культуры изолированных клеток и тканей применяют в биотехнологических работах по трем направлениям. Первое направление — использование изолированных клеток в селекции растений in vitro на устойчивость к различным неблагоприятным факторам среды: засухе, засолению, низким и высоким температурам, фитопатогенам, тяжелым металлам и др. Также в рамках этого направления предусматриваются: создание новых растений путем слияния изолированных протопластов и получение неполовых (соматических) гибридов; перенос в изолированные протопласты чужеродных генов методами генетической инженерии; культивирование изолированных пыльников и семяпочек на искусственных питательных средах (создание гаплоидных растений); культивирование изолированных зародышей и оплодотворение в условиях in vitro (преодоление прогамной и постгамной несовместимости растений). Второе направление — использование культуры изолированных тканей для размножения и оздоровления посадочного материала. Этот метод, названный клональным микроразмножением растений, позволяет получать от одной меристемы сотни тысяч растений в год. За последнее десятилетие данная технология становится уже коммерческим производством.  Наибольшее распространение метод клонального микроразмножения получил при культивировании декоративных, тропических и цветочных растений. Для картофеля, аспарагуса, земляники, некоторых подвоев яблони и персика он начинает заменять традиционные способы размножения и селекции. [4]  Широкие возможности открываются для генетиков и селекционеров, выводящих новые сорта. Изолированные ткани и клетки можно обрабатывать химическими веществами или облучать рентгеновскими лучами, вызывая мутации — изменения в наследственном аппарате. Из таких клеток и тканей образуются растения с новыми, иногда очень ценными свойствами. Культура ткани помогает преодолевать также трудности, возникающие при гибридизации отдаленных форм растений. В культуре можно получать гибриды не только растений, но и животных, причем отдаленных видов. Для этого смесь клеток обрабатывают веществами, вызывающими их слияние. Получаются новые клетки, суммирующие свойства и признаки слившихся.[2]  4.Культура растительных клеток и химическая промышленность. Следует отметить все возрастающий интерес промышленности к миру растений как к источнику химических соединений. Разработка нового синтетического лекарственного препарата обходится примерно в 100 млн. американских долларов и занимает в 10 лет, поэтому нетрудно понять возобновляющейся интерес к растениям как «фабрикам» для их синтеза. Химикаты, применяемые в сельском хозяйстве. Помимо регуляторов роста растений наиболее выдающимся событием было открытие пиретринов. Перетрины, выделяемые из цветков Chrysanthemum cinerariacfolium, являются мощными инсектицидами (уничтожающие насекомых). С природными пиретринами конкурируют синтетические, однако, при применении последних появляется устойчивость к ним у насекомых, а также возникает кумулятивная токсичность. [2] Тонкие химические соединения. «Тонкие химикаты» - это общее название веществ, применяемых в качестве добавок для духов, а также вкусовые ароматические вещества, красители пищевых продуктов. Это и очень дорогие, выпускаемые в небольших количествах вещества и дешевые препараты, производимые десятками тысяч тонн. Например, жасминовая эссенция.стоит в США 6000 долларов за 1 кг и производится в объеме лишь 20-30 кг в год. Вещества варьируют от простых соединений типа хинина до сложных смесей типа эфирных масел. Последние представляют собой типичные монотерпены, часто летучие соединения, составляющие основу промышленности, производящей ароматические соединения – отрасли, создающие ценные и дорогостоящие продукты. [2] Схема получения БАВ.  Список использованной литературы 1.Князьков И.Е. Клеточная инженерия растений: учебное пособие, Владимир, «Аркаим», 2016, - 84 с. 2. Елинов Н.П. Основы биотехнологии. Санкт- Петербург,1995,-37с. 3. Е.М.Петручук, Н.В. Шалунова, И.В. Борисевич.Культуры клеток в заместительной терапии. Москва, 2017,-2 с. 4. Цыренов В.Ж. Основы биотехнологии: Культивирование изолированных клеток и тканей растений: Учебно-методическое пособие. – Улан-Удэ: ВСГТУ, 2003. - с. 5. Катлинский А.В., Сазыкин Ю.О. Курс лекции по биотехнологии. Москва, 2005. |