Гімназія № 4
Реферат на тему:
Клітинна інженерія
Виконав: Вантеев А.
Перевірив: Л.А . Ващенко
Новосибірськ 1999
Зміст
1) Клітина а) Введення б) Будова і функції оболонки клітки в) Хімічний склад клітини г) Зміст хімічних елементів д) Біологія пухлинної клітини
2) Клонування клітин тварин а) Введення б) А чи була Доллі? в) Клонування - ключ до вічної молодості?
3) Культивування клітин рослин а) Каллюсная культура б) суспензійний культура в) Культура протопластів г) Культура пиляків д) Регенерація
Клітка
Введення
Цитологія - наука про клітині. Наука про клітці називається цитологією (грец.
«Цітос" - клітина, «логос" - наука). Предмет цитології - клітинибагатоклітинних тварин і рослин, а також одноклітинних організмів, дочисла яких відносяться бактерії, найпростіші і одноклітинні водорості.
Цитологія вивчає будову і хімічний склад клітин, функціївнутрішньоклітинних структур, функції клітин в організмі тварин і рослин,розмноження та розвиток клітин, пристосування клітин до умов навколишньогосередовища. Сучасна цитологія - наука комплексна. Вона має найтіснішізв'язки з іншими біологічними науками, наприклад з ботаніки, зоології,фізіологією, вченням про еволюцію органічного світу, а також з молекулярноюбіологією, хімією, фізикою, математикою. Цитологія - один з відносномолодих біологічних наук, її вік близько 100 років. Вік же термін
"Клітка" налічує понад 300 років. Вперше назва «клітка» в середині
XVII ст. застосував Р. Гук. Розглядаючи тонкий зріз пробки з допомогоюмікроскопа, Гук побачив, що корок складається з комірок - клітин.
Клітинна теорія. У середині XIX століття на основі вже численнихзнань про клітину Т. Шванн сформулював клітинну теорію (1838). Він узагальнивнаявні знання про клітці і показав, що клітина представляє основнуодиницю будови всіх живих організмів, що клітини тварин і рослинподібні за своєю будовою. Ці положення стали найважливішимидоказами єдності походження всіх живих організмів, єдністьвсього органічного світу. Т. Шван вніс в науку правильне розуміння клітинияк самостійної одиниці життя, найменшою одиниці живого: поза клітиноюнемає життя.
Вивчення хімічної організації клітини привело до висновку, що самехімічні процеси лежать в основі її життя, що клітини всіх організмівподібні за хімічним складом, у них однотипно протікають основні процесиобміну речовин. Дані про подібність хімічного складу клітин ще разпідтвердили єдність всього органічного світу.
Сучасна клітинна - теорія включає такі положення: клітина - основна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів,найменша одиниця живого; клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів подібні (гомологічних) за своєю будовою, хімічним складом, основним проявамжиттєдіяльності та обміну речовин; розмноження клітин відбувається шляхом їх розподілу, і кожна нова клітинаутворюється в результаті поділу вихідної (материнської) клітини; в складних багатоклітинних організмах клітини спеціалізовані повиконуваної ними функції і утворюють тканини; з тканин складаються органи, якітісно пов'язані між собою і підпорядковані нервових і гуморальних системрегуляції.
Дослідження клітини мають велике значення для розгадки захворювань.
Саме в клітках починають розвиватися патологічні зміни, які призводятьдо виникнення захворювань. Щоб зрозуміти роль клітин у розвиткузахворювань, наведемо кілька прикладів. Одне з серйозних захворюваньлюдини - цукровий діабет. Причина цього захворювання - недостатнядіяльність групи клітин підшлункової залози, що виробляють гормонінсулін, який бере участь у регуляції цукрового обміну організму.
Злоякісні зміни, які призводять до розвитку ракових пухлин,виникають також на рівні клітин. Збудники кокцидіозу - небезпечногозахворювання кролів, курей, гусей і качок - паразитичні найпростіші --Кокцидії проникають в клітини кишкового епітелію і печінки, ростуть ірозмножуються в них, повністю порушують обмін речовин, а потім руйнують ціклітини. У хворих кокцидіоз тварин сильно порушується діяльністьтравної системи, і при відсутності лікування тварини гинуть. Осьчому вивчення будови, хімічного складу, обміну речовин і всіхпроявів життєдіяльності клітин необхідно не тільки в біології, алетакож у медицині та ветеринарії.
Вивчення різноманітних клітин одноклітинних та багатоклітинних організмів здопомогою світлооптичному та електронного мікроскопів показало, що за своїмбудовою вони поділяються на дві групи. Одну групу складають бактерії ісиньо-зелені водорості. Ці організми мають найбільш просте будовуклітин. Їх називають доеденнимі (прокаріоти), тому що у них немаєоформленого ядра (грец. «картон»-ядро) і немає багатьох структур, якіназивають органоїдами. Іншу групу складають всі інші організми: відодноклітинних зелених водоростей і найпростіших до вищих квіткових рослин,ссавців, у тому числі й людини. Вони мають складно влаштовані клітини,які називають ядерними (еукаріотичних). Ці клітини мають ядро іорганели, які виконують специфічні функції.
Особливу, неклітинних форму життя становлять віруси, вивченням якихзаймається вірусологія.
Будова і функції оболонки клітки
Клітка будь-якого організму, являє собою цілісну живу систему. Вонаскладається з трьох нерозривно пов'язаних між собою частин: оболонки,цитоплазми і ядра. Оболонка клітка здійснює безпосереднювзаємодія із зовнішнім середовищем і взаємодію із сусідніми клітинами (вбагатоклітинних організмах).
Оболонка кліток. Оболонка кліток має складну будову. Вона складається ззовнішнього шару і розташованої під ним плазматичної мембрани. Клітинитварин і рослин розрізняються по будівлі їхнього зовнішнього шару. У рослин,а також у бактерій, синьо-зелених водоростей і грибів на поверхні клітинрозташована щільна оболонка, або клітинна стінка. У більшості рослинвона складається з клітковини. Клітинна стінка грає винятково важливуроль: вона являє собою зовнішній каркас, захисну оболонку,забезпечує тургор рослинних кліток: через клітинну стінку проходитьвода, солі, молекули багатьох органічних речовин.
Зовнішній шар поверхні кліток тварин на відміну від клітинних стінокрослин дуже тонкий, еластичний. Він не видно у світловий мікроскоп іскладається з різноманітних полісахаридів і білків. Поверхневий шартваринних клітин отримав назву глікокаліксу.
глікокаліксу виконує насамперед функцію безпосереднього зв'язку клітоктварин із зовнішнім середовищем, з усіма навколишніми її речовинами. Маючинезначну товщину (менше 1 мкм), зовнішній шар клітки тварин невиконує опорної ролі, яка властива клітинних стінок рослин.
Освіта глікокаліксу, так само як і клітинних стінок рослин,відбувається завдяки життєдіяльності самих кліток.
плазматичної мембрани. Під гликокаликсом і клітинною стінкою рослинрозташована плазматична мембрана (лат. "мембрана»-шкірка, плівка),межує безпосередньо з цитоплазмою. Товщина плазматичної мембраниблизько 10 нм, вивчення її будівлі і функцій можливо тільки за допомогоюелектронного мікроскопа.
До складу плазматичної мембрани входять білки і ліпіди. Вони впорядкованорозташовані і з'єднані один з одним хімічними взаємодіями. Засучасних уявлень молекули ліпідів в плазматичною мембранірозташовані в два ряди й утворять суцільний шар. Молекули білків неутворюють суцільного шару, вони розташовуються в шарі ліпідів, занурюючись унього на різну глибину.
Молекули білка і ліпідів рухливі, що забезпечує динамічністьплазматичної мембрани.
плазматична мембрана виконує багато важливих функцій, від якихпобачать життєдіяльність клітин. Одна з таких функцій полягає в тому,що вона утворює бар'єр, що відмежовує внутрішній вміст клітини відзовнішнього середовища. Але між клітками і зовнішнім середовищем постійно відбуваєтьсяобмін речовин. З зовнішнього середовища в клітку надходить вода, різноманітні соліу формі окремих іонів, неорганічні й органічні молекули. Вонипроникають у клітку через дуже тонкі канали плазматичної мембрани. Підзовнішнє середовище виводяться продукти, утворені в клітці. Транспорт речовин -одна з головних функцій плазматичної мембрани. Через плазматичнумембрану з кліті виводяться продукти обміну, а також речовини,синтезовані в клітці. До числа їх відносяться різноманітні білки,вуглеводи, гормони, які виробляються в клітках різних залоз івиводяться в позаклітинне середовище у формі дрібних крапель.
Клітки, що утворять у багатоклітинних тварин різноманітні тканини
(епітеліальну, м'язову та ін), з'єднуються один з одним плазматичноїмембраною. У місцях з'єднання двох кліток мембрана кожної з них можеутворювати складки або вирости, що додають з'єднанням особливуміцність.
З'єднання кліток рослин забезпечується шляхом утворення тонкихканалів, які заповнені цитоплазмою і обмежені плазматичноїмембраною. По таких каналах, що проходить через клітинні оболонки, з однієїклітки в іншу надходять живильні речовини, іони, вуглеводи й іншіз'єднання.
На поверхні багатьох кліток тварин, наприклад, різних епітелієм,знаходяться дуже дрібні тонкі вирости цитоплазми, покриті плазматичноїмембраною, - мікроворсинки. Найбільша кількість мікроворсинок знаходитьсяна поверхні кліток кишечнику, де відбувається інтенсивне перетравлювання івсмоктування перевареної їжі.
Фагоцитоз. Великі молекули органічних речовин, наприклад білків іполісахаридів, частки їжі, бактерії надходять у клітку шляхом фагоцити
(грец. "фагео" - пожирати). У фагоціте безпосередню участь береплазматична мембрана. У тому місці, де поверхня клітки стикаєтьсяз часткою якого-небудь щільної речовини, мембрана прогинається, утворитьпоглиблення й оточує частку, яка в "мембранної упаковці" занурюєтьсявсередину клітини. Утворюється травна вакуоль і в ній перетравлюютьсящо надійшли в клітку органічні речовини.
Цитоплазма. Відокремлений від зовнішнього середовища плазматичною мембраною,цитоплазма являє собою внутрішню напіврідку середу клітин. Уцитоплазму еукаріотів, розташовуються ядро і різні органели.
Ядро розташовується в центральній частині цитоплазми. У ній зосереджені ірізноманітні включення - продукти клітинної діяльності, вакуолі, а такождрібні трубочки і нитки, що утворять кістяк клітки. У складі основногоречовини цитоплазми переважають білки. У цитоплазмі протікають основніпроцеси обміну речовин, вона об'єднує в одне ціле ядро і всі органели,забезпечує їхню взаємодію, діяльність клітки як єдиної цілісноїживої системи.
Ендоплазматична мережу. Уся внутрішня зона цитоплазми заповненачисленними дрібними каналами і порожнинами, стінки яких представляютьсобою мембрани, подібні по своїй структурі з плазматичною мембраною. Ціканали гілкуються, з'єднуються один з одним і утворюють мережу, що одержаланазва ендоплазматичної мережі.
Ендоплазматична мережа неоднорідна за своєю будовою. Відомі два їїтипу - гранулярна і гладка. На мембранах каналів і порожнин гранулярнихмережі розташовується безліч дрібних округлих тілець - рибосом, якінадають мембранам шорсткий вигляд. Мембрани гладкої ендоплазматичної мережіне несуть рибосом на своїй поверхні.
Ендоплазматична мережа виконує багато різноманітних функцій. ОсновнаФункції шорсткого ендоплазматичної мережі - участь у синтезі білка,який здійснюється в рибосомах.
На мембранах гладкої ендоплазматичної мережі відбувається синтез ліпідів івуглеводів. Усі ці продукти синтезу накопичуються в каналах і порожнинах, апотім транспортуються до різних органоидам клітини, де споживаються абонакопичуються в цитоплазмі як клітинних включень.
Ендоплазматична мережа зв'язує між собою основні органели клітини.
Рибосоми. Рибосоми виявлені в клітках всіх організмів. Цемікроскопічні тільця округлої форми діаметром 15-20 нм. Кожна рибосомаскладається з двох неоднакових по розмірах часток, малої і великий.
В одній клітці міститься багато тисяч рибосом, вони розташовуються або намембранах гранулярних ендоплазматичної мережі, або вільно лежать уцитоплазмі. До складу рибосом входять білки і РНК. Функція рибосом - цесинтез білка. Синтез білка - складний процес, який здійснюється неоднієї рибосомою, а цілою групою, що включає до декількох десятківоб'єднаних рибосом. Таку групу рибосом називають полісомой.
Синтезовані білки спочатку накопичуються в каналах і порожнинахендоплазматичної мережі, а потім транспортуються до органоидам і ділянкахклітини, де вони споживаються. Ендоплазматична мережа і рибосоми,розташовані на її мембранах, являють собою єдиний апарат біосинтезуі транспортування білків.
Мітохондрії. У цитоплазмі більшості кліток тварин і рослинмістяться дрібні тільця (0,2-7 мкм) - мітохондрії (грец. «мітос» - нитка,
«Хондріон» - зерно, гранула).
Мітохондрії добре видно в світловий мікроскоп, за допомогою якого можнарозглянути їхню форму, розташування, порахувати кількість. Внутрішнєбудова мітохондрій вивчена за допомогою електронного мікроскопа. Оболонкамітохондрії складається з двох мембран - зовнішньої і внутрішньої. Зовнішнямембрана гладка, вона не утворить ніяких складок і виростів. Внутрішнямембрана, навпроти, утворить численні складки, які направлені впорожнину мітохондрії. Складки внутрішньої мембрани називають кристами (лат.
«Крісті» - гребінь, виріст) Число крист неоднаково в мітохондріях різнихклітин. Їх може бути від декількох десятків до декількох сотень, причомуособливо багато крист в мітохондріях активно функціонуючих кліток,наприклад м'язових.
Мітохондрії називають «силовими станціями» кліток »тому що їхня основнафункція - синтез аденозинтрифосфорной кислоти (АТФ). Ця кислотасинтезується в мітохондріях кліток всіх організмів і являє собоюуніверсальне джерело енергії, необхідний для здійснення процесівжиттєдіяльності клітки і цілого організму.
Нові мітохондрії утворяться розподілом вже існуючих у клітцімітохондрій.
Пластида. У цитоплазмі кліток усіх рослин знаходяться пластиди. У клітинахтварин пластиди відсутні. Розрізняють три основних типи пластид: зелені
- Хлоропласти; червоні, помаранчеві та жовті - хромопласти; безбарвні --лейкопласти.
Хлоропласт. Ці органели містяться в клітках листів і інших зеленихорганів рослин, а також у різноманітних водоростей. Розміри хлоропластів
4-6 мкм, найбільше часто вони мають овальну форму. У вищих рослин в однійклітці звичайно буває кілька десятків хлоропластів. Зелений колірхлоропластів залежить від змісту в них пігменту хлорофілу. Хлоропласт --основний органоид клітин рослин, в якому відбувається фотосинтез, тобтоутворення органічних речовин (вуглеводів) з неорганічних (СО2 і Н2О)при використанні енергії сонячного світла.
За будовою хлоропласти схожі з мітохондріями. Від цитоплазми хлоропластвідмежований двома мембранами - зовнішньої і внутрішньої. Зовнішня мембранагладка, без складок і виростів, а внутрішня утворить багато складчастихвиростів, спрямованих усередину хлоропласта. Тому усередині хлоропластазосереджена велика кількість мембран, що утворять особливі структури --грани. Вони складені на зразок стопки монет.
У мембранах гран розташовуються молекули хлорофілу, тому саме тутвідбувається фотосинтез. У хлоропластах синтезується й АТФ. Міжвнутрішніми мембранами хлоропласта містяться ДНК, РНК і рибосоми.
Отже, в хлоропластах, так само як і в мітохондріях, відбуваєтьсясинтез білка, необхідного для діяльності цих органоидов. Хлоропластирозмножуються поділом.
Хромопласти знаходяться в цитоплазмі кліток різних частин рослин: уквітках, плодах, стеблах, листі. Присутністю хромопластів пояснюєтьсяжовта, помаранчева і червона забарвлення віночків квіток, плодів, осінніхлистя.
лейкопласти. знаходяться в цитоплазмі клітин нефарбованих частин рослин,наприклад у стеблах, коренях, бульбах. Форма лейкопласти різноманітна.
Хлоропласти, хромопласти і лейкопласти здатні клітка взаємномупереходу. Так при дозріванніплодів або зміну забарвлення листя восенихлоропласти перетворюються на хромопласти, а лейкопласти можуть перетворюватися вхлоропласти, наприклад, при позеленіння бульб картоплі.
Апарат Гольджі. У багатьох клітинах тварин, наприклад у нервових, він маєформу складної мережі, розташованої навколо ядра. У клітинах рослин інайпростіших апарат Гольджі представлений окремими тільцями серповидної абопаличкоподібні форми. Будова цього органоиди подібно в клітках рослиннихі тваринних організмів, незважаючи на розмаїтість його форми.
До складу апарату Гольджі входять: порожнини, обмежені мембранами ірозташовані групами (по 5-10); великі і дрібні пухирці, розташованіна кінцях порожнин. Усі ці елементи складають єдиний комплекс.
Апарат Гольджі виконує багато важливих функцій. По каналахендоплазматичної сети до нього транспортуються продукти синтетичноїдіяльності клітки - білки, вуглеводи і жири. Всі ці речовини спочаткунакопичуються, а потім у вигляді великих і дрібних пухирців надходять уцитоплазму й або використовуються в самій клітці в процесі їїжиттєдіяльності, або виводяться з неї і використовуються в організмі.
Наприклад, у клітках підшлункової залози ссавців синтезуютьсятравні ферменти, які накопичуються в порожнинах органоидов. Потімутворюються пухирці, наповнені ферментами. Вони виводяться з кліток упротока підшлункової залози, відкіля перетікають у порожнину кишечнику. Щеодна важлива функція цього органоиди полягає в тому, що на його мембранахвідбувається синтез жирів і вуглеводів (полісахаридів), які використовуються вклітці і які входять до складу мембран. Завдяки діяльності апарату
Гольджі відбуваються відновлення і ріст плазматичної мембрани.
Лізосоми. Представляють собою невеликі округлі тільця. Від цитоплазмикожна Лізосома відокремлена мембраною. Всередині лізосоми знаходяться ферменти,розщеплюють білки, жири, вуглеводи, нуклеїнові кислоти.
До харчової частки, що надійшла в цитоплазму, підходять лізосоми, зливаютьсяз нею, і утвориться одна травна вакуолю, всередині якої знаходитьсяхарчова частка, оточена ферментами лізосом. Речовини, що утворилися врезультаті перетравлення харчової частки, надходять у цитоплазму івикористовуються кліткою.
Маючи здатність до активного перетравлювання харчових речовин, лізосомиберуть участь у видаленні що відмирають у процесі життєдіяльності частин клітин,цілих кліток і органів. Утворення нових лізосом відбувається в клітціпостійно. Ферменти, що містяться в лізосомах, як і всякі інші білкисинтезуються на рибосомах цитоплазми. Потім ці ферменти надходять поканалах ендоплазматичної мережі до апарату Гольджі, в порожнинах якогоформуються лізосоми. У такому вигляді лізосоми надходять у цитоплазму.
Клітинний центр. У клітках тварин поблизу ядра знаходиться органоид,який називають клітинним центром. Основну частину клітинного центрускладають два маленьких тільця - центріолі, розташовані в невеликомуділянці ущільненої цитоплазми. Кожна центріоль має форму циліндрадовжиною до 1 мкм. Центріолі відіграють важливу роль при розподілі клітки; вониберуть участь в утворенні веретена розподілу.
Клітинні включення. До клітинних включень відносяться вуглеводи, жири табілки. Усі ці речовини накопичуються в цитоплазмі клітки у вигляді крапель ізерен різної величини і форми. Вони періодично синтезуються в клітці івикористовуються в процесі обміну речовин.
Ядро. Кожна клітка одноклітинних і багатоклітинних тварин, а такожрослин містить ядро. Форма і розміри ядра залежать від форми і розміруклітин. У більшості клітин є одне ядро, і такі клітки називаютьодноядерними. Існують також клітки з двома, трьома, з декількомадесятками і навіть сотнями ядер. Це - багатоядерні клітини.
Ядерний сік - напіврідкі речовина, яка знаходиться під ядерноїоболонкою і представляє внутрішнє середовище ядра.
Хімічний склад клітини. Неорганічні речовини
Атомний і молекулярний склад клітки. У мікроскопічною клітціміститься кілька тисяч речовин, які беруть участь у різноманітниххімічних реакціях. Хімічні процеси, що протікають у клітці, - одне зосновних умов її життя, розвитку і функціонування.
Усі клітки тваринних і рослинних організмів, а також мікроорганізмівподібні за хімічним складом, що свідчить про єдність органічногосвіту.
Вміст хімічних елементів у клітці
Елементи Кількість (у%) Елементи Кількість (у%)
Кисень 65-75 Кальцій 0,04-2 , 00
Вуглець 15-16 Магній 0,02-0,03
Водень 8-10 Натрій 0,02-0,03
Азот 1,5-3,0 Залізо 0,01-0,015
Фосфор 0,2-1,0 Цинк 0,0003
Калій 0,15-0,4 Мідь 0,0002
Сірка 0,15-0,2 Йод 0,0001
Хлор 0,05-0,1 Фтор 0,0001
У таблиці наведено дані про атомну складі клітин. З 109 елементівперіодичної системи Менделєєва в клітках виявлена значна їхбільшість. Особливо великий зміст у клітці чотирьох елементів --кисню, вуглецю, азоту і водню. У сумі вони складають майже 98%всього вмісту клітини. Наступну групу складають вісім елементів,зміст яких у клітці обчислюється десятими і сотими частками відсотка.
Це сірка, фосфор, хлор, калій, магній, натрій, кальцій, залізо. У сумі вонискладають 1.9%. Всі інші елементи містяться в клітці у винятковомалих кількостях (менше 0,01%)
Таким чином, у клітці немає яких-небудь особливих елементів, характернихтільки для живої природи. Це вказує на зв'язок і єдність живої і неживоїприроди. На атомному рівні розходжень між хімічним складом органічногоі не органічного світу немає. Розходження виявляються на більш високомурівні організації - молекулярному.
Біологія пухлинної клітини
Клітка багатоклітинного організму може існувати в двох станах:нормальному та трансформованому, тобто пухлинному. Для дослідницькихцілей в багатьох випадках більш зручна культура пухлинних клітин.
Пухлинна клітка з багатьох біохімічним ознаками відрізняється віднормальною. Її найбільш характерним відмітною властивістю єздатність до безперервного поділу, яке не підпорядковується регуляторнимсигналів організму. У результаті поділу з однієї клітини утворюються дві,також здатні до безконтрольного розподілу, тобто здатність донерегульованим поділу передається у спадщину. Збільшення розмірупухлини відбувається за рахунок розмноження вихідної пухлинної клітини, а неперетворення нових нормальних клітин у пухлинні. Звідси випливає, що зоднієї пухлинної клітини в організмі може виникнути пухлинної вузол.
Є прямі докази того, що пухлини людини маютьмоноклональні походження (клон - деяка кількість клітин,що відбулися від однієї батьківської клітини в результаті її поділу).
Крім здатності до безконтрольного зростання ще дві властивості пухлинвизначають їх небезпеку для життя організму: здатність до інвазії іметастазування.
Інвазія - явище проростання пухлини в нормальні тканини, порушуючи їххарчування, функціонування, що приводить їх до загибелі.
Метастазування - це здатність злоякісної пухлиниутворювати пухлинні вузли у віддалених від пухлини частинахорганізму. Пухлинні клітини, на відміну від нормальних, погано скріпленіміж собою. Відриваючись від основного вузла, поодинокі пухлинні клітини струмомкрові або лімфи розносяться по всьому організму. У деяких органах вониможуть затриматися і почати ділитися, що призведе до утворення новихпухлинних вузлів, здатних до інвазії, таким чином, навіть якщо пухлинавражений не життєво важливий орган, то і в цьому випадку здатність пухлини дометастазування робить її небезпечною для життя.
Особливий інтерес представляє питання, чи може йти зворотний процес,тобто чи може з пухлинної клітини утворитися нормальна? Датипозитивну відповідь, зрозуміло, ніхто не наважиться, але в той же час єдані, що свідчать про теоретичну можливість переродження --нормалізації пухлинних клітин.
Було відзначено, що при введенні деяких речовин (масляної кислоти,диметилсульфоксиду, вітаміну А та ін) в клітинну культуру пухлини, клітиниза деякими біохімічними ознаками ставали схожими на нормальні,проте при видаленні цих речовин клітини знову набували пухлинні риси.
Беатриса Мінц, один з дослідників раку, пересаджували кліткутератоми - пухлини насінників чорної миші в порожнину бластули (етап розвиткузаплідненої яйцеклітини) білої миші. Через належний термін народжувалисямишенята, які відрізнялися від контрольних тільки тим, що вони були строкатими
- На білій шкірці були чорні смуги. Отже, в оточенні нормальнихклітин пухлинна клітина включилася в процеси розвитку організму якнормальна клітина.
Нарешті, кожен з нас чув про чудесні випадках зникненняпухлин і одужання хворих на рак. Аналіз історій хвороб людей,хворіли в стадії, коли медицина була безсила їм допомогти і ніякоголікування не проводилося, показує, що дуже мала частка хворих забсолютно незрозумілих причин видужувала. Гинули чи пухлинніклітини в організмі в результаті змін у функціонуванні всьогоорганізму, перетворювалися вони в нормальні клітини - зовсім невідомо.
Отже, рак це з одного боку генетичне захворювання, колиламається заздалегідь задана програма клітинного поділу і клітка переходить урежим невпинного самовідтворення, а з іншого боку - імуннезахворювання, оскільки відбувається порушення координації в системі наглядуза тим, щоб клітини, які порушили закон про суворе виконання програмирозвитку, знищувалися.
Клонування
Введення
Термін "клонування" стрімко увійшов у широкий лексикон близькодвох років тому: тоді фахівці Рослінского інституту в Шотландіїповідомили і існування вівці Доллі, що з'явилася на світ методомбезстатевого розмноження. Кейт Кемпбелл і його співробітники брали клітини згрудної залози шестирічної вагітної вівці (у такому випадку ці клітиникраще можуть ділитися), витягували з отриманої культури ядра і впроваджували їху попередньо очищені від власних ядер яйцеклітини інших овечок.
Після кількох сотень дослідів одна з подібних маніпуляцій вдалася: такимшляхом на світ з'явилася Доллі - овечка, генетичний код якої тотожнийкоду вівці-донора.
У повітрі запахло сенсацією: якщо таким методом вдається створитиссавців овечку, то чому не можна тим же шляхом виробити і не меншессавця людини?
А чи була Доллі?
Можливо, що суперечки юристів і політиків навколо допустимостіклонування людини отримають несподіване завершення. Видатні біологинедавно висловили серйозні сумніви в чистоті експерименту з вівцею Доллі.
Заяви скептиків стали темою гарячих дебатів серед генетиків. Критиціпідданий науковий звіт, опублікований Яном Уілмут і його колегами з
Рослінского інституту в Шотландії, де з'явилася на світ Доллі.
Опоненти стверджують, що автори звіту не зуміли довести, що Долліі її "мати" мають однакову генетичної структурою. А без цьогонеможливо встановити, чи дійсно Доллі є клоном дорослоготварини. У стані скептиків виявився і нобелівський лауреат професор
Уолтер Гілберт з Гарвардського університету США. Його сумніви грунтуютьсяна тому, що клітини, які використовувалися для створення Доллі, були взяті увівці, яка померла за 3 роки до її народження. Клітини були заморожені для іншихцілей, тому неможливо безпосередньо порівняти спадковий матеріал Доллі зїї живим клоном.
Професор Нортон Зіндера, фахівець в галузі молекулярної генетикиз університету Рокфеллера у Нью-Йорку, не виключає, що матір'юзнаменитої вівці стала "заблукала" клітина зародка. Відомі випадки,коли ембріональні клітини потрапляли в кров вагітних тварин.
"Клонування Доллі було єдиною удачею з 400 спроб. Це анекдот, ане результат. Під час експерименту могли відбутися будь-які вообразімие інеймовірні помилки ", - стверджує Зіндера.
Висловлюють сумніви і більш грунтовні. Хоча кожна окремаклітина несе в собі повну спадкову інформацію про нього, більшістьгенів швидко "відключається". Клітки спеціалізуються, так що, наприклад, зклітини печінки не зможе вийти клітина мозку.
Доказ походження Доллі, вважають, професор Клаус Раєвський,директор Інституту генетики Кельнського університету, і його колега Вернер
Мюллер, не має стовідсоткової генетичної вірогідністю. Не можнавиключити і плутанину з початковими клітинами. У цілому, шотландські творці
Доллі протягом декількох місяців виконали 834 досвіду з клонування,використовуючи три різні типи клітин, розміри яких складають всьогокілька тисячних часток міліметра. Можливо і "забруднення" клітинвимені. У чашці Петрі, очевидно, могли плавати та інші речовини, щовизнає навіть сам "автор" Доллі Ян Уілмут. Сумніви могла б усунутитільки друга Доллі, тобто успішне повторення шотландського експерименту.
Клонування - ключ до вічної молодості?
Чимало спекуляцій і домислів з'явилося останнім часом щодонового способу "виготовлення" людей шляхом клонування. Тут і страхипояви нового Гітлера і йому подібних, і міркування в дусі апокаліпсисупро те, що в майбутньому клони витіснять і знищать "нормальних людей", іінші тому подібні жахи.
За всю історію людство створило чимало дурниць, але можливийзаборону клонування ризикує побити всі рекорди. Бо воно, клонування, непросто гуманно за своєю суттю, але здатен кардинально вирішити такіпроблеми, як трансплантація органів, можливість мати дітей при самихважких випадках безпліддя і самотнім людям, а також шанс втратили дитинубатькам хоч трохи пом'якшити своє горе, виховуючи двійника.
Трансплантація клонують органів здатна врятувати мільйони людей,вмираючих по всьому світу через дефіцит органів, який створюється, до речі,з-за всіляких обмежень, нав'язаних "моралістами": цілісність трупаі його недоторканність після смерті.
Другим важливим наслідком трансплантації клонують частин тіла можестати пересадка втрачених органів: рук, ніг, очей і т.д. Позбавити людейнадії забути про інвалідність і стати нормальними людьми - хіба це не внайвищою мірою негуманно?
Культивування клітин рослин
Полеміка, викликана успішним клонуванням ряду тварин, чомусьзалишила в тіні успіхи, пов'язані з клонуванням рослин. Адже вжедосить давно ми маємо справу або безпосередньо з рослинами,розлучуваності на основі клонування, або з речовинами, отриманими зкультивованих рослинних клітин і тканин. Так, за допомогою культивуваннямеристеми, що гарантує безвірусного рослини, були виведені всюдипродавані гвоздики, хризантеми, гербери і інші декоративні рослини.
Також можна купити і квіти орхідних екзотичних рослин, виробництвоклонів яких вже має промислову основу. Деякі сорти полуниці,малини, цитрусових виведені з використанням техніки клонування. Першдля виведення нового сорту було потрібно 10-30 років, тепер же, завдякизастосування методів культивування тканин цей період скорочено докількох місяців. Вельми перспективними визнаються роботи, пов'язані звиробництвом на основі культивування тканин лікарських рослин ітехнічних речовин, які неможливо отримати шляхом синтезу. Так, ужеотримують подібним способом з клітинних структур барбарису ізохіноліновийалкалоїд берберін, а з женьшеню - гінсеносід.
Основу культивування рослинних клітин і тканин складаютьщо міститься в кожній клітині інформація про всі властивості і можливостіорганізму і здатність клітини до самостійного обміну речовин. Длякультивування підходять різні органи рослин. Як правило, використовуютьмолоде листя і осьові пагони верхніх мутовок, а також столони, бульби,пильовики, кінчики коренів, пазухи нирки та інші частини рослини.
Меристемних тканини верхівок ростових пагонів і коренів мають особливе значеннядля отримання безвірусні клонів. Відібраний матеріал стерилізуєтьсярізними речовинами. При цьому необхідно дотримати баланс часу, щоб,з одного боку, його тривалість забезпечила знищеннямікроорганізмів, з іншого - не зашкодила б клітини самої рослинноїтканини. Підготовка матеріалу до культивування завершується багаторазовимобмиваючи стерильною водою, після че?? про його поміщають в стерильну робочубанку на поживне середовище і ростять обов'язково в стерильних умовах.
Властивість живильного середовища визначаються поставленими цілямикультивування рослинного матеріалу, оскільки саме від заданихумов залежить кінцевий продукт. Поживна середу буває рідкої аботвердою. Вона, як правило, складається з великої кількості синтетичних речовиніз заданою концентрацією. Оскільки ізольовані рослинні клітини ітканини здебільшого є гетеротрофних, в ній має міститисяорганічно пов'язаний вуглець, джерелом якого зазвичай служать глюкозаабо сахароза. Азот додається у вигляді нітратів, які використовуються клітинами здопомогою нітратредуктази. Застосовують також фосфор, калій, кальцій, магній,сульфати. Необхідним компонентом є вітаміни, особливо групи В
(В1, В2, В6), міоінозіт, біотин, а також амінокислоти і органічні солі.
До безумовно необхідним мікроелементів належать бор, марганець, йод, мідь,кобальт, молібден. Так, нестача марганцю перешкоджає синтезу білків,зменшує кількість РНК і призводить до збільшення вмісту вільнихамінокислот. Залізо має значення для поділу ядра і для діяльностідихальних ферментів. Нарешті, необхідна наявність в живильному середовищі рядуфітогормонів. Маніпулюючи концентраціями різних речовин в поживнихсередовищах, кислотністю останніх, температурою, освітленістю і вологістю вкамерах для культивування, можна отримати рослини і речовини знеобхідними властивостями. Залежно від рослинних клітин ітканин, способів культивування розрізняють наступні основні типиструктур: каллюсние, суспензійні, протопластів, меристематичних,пиляків.
Каллюсние структури
Для каллюсних структур вихідним матеріалом є каллюс - цетканина, що утворюється у рослин на місцях поранень і сприяє їхзагоєнню. Вона складається з більш-менш однорідних паренхімних клітин,початок яким дає ранова меристема. Елементи каллюса малодиференційовані, проте поблизу його поверхні спостерігається зростання,обумовлений активністю меристематичних клітин. Згодом у каллюсеможлива диференціювання його елементів та освіта флоеми, ксілеми іінших тканин. Зовнішні клітини каллюса опробковевают.
Для культивування на обраному органі роблять надріз, на всійповерхні якого розвивається тканина, що складається з неорганізованозростаючих клітин. Ця утворилася тканину і культивується в заданихумовах. Залежно від виду рослини і поставленої мети заздалегідьнеобхідно встановити склад живильних середовищ і концентрації фітогормонів,необхідних для оптимального зростання. Каллюси можуть виглядати дуже по-різному.
Вони бувають пухкими або щільними. Забарвлення каллюса дозволяє судити проутворення вторинних речовин. Якщо каллюс утримувати в повній темряві, вінбіло-жовтий. На світлі він утворює хлорофіл і стає зеленим.
Червоне світло вказує на наявність антоциана і бетаціана. Щоб послабити
