Головна
Банківська справа  |  БЖД  |  Біографії  |  Біологія  |  Біохімія  |  Ботаніка та с/г  |  Будівництво  |  Військова кафедра  |  Географія  |  Геологія  |  Екологія  |  Економіка  |  Етика  |  Журналістика  |  Історія техніки  |  Історія  |  Комунікації  |  Кулінарія  |  Культурологія  |  Література  |  Маркетинг  |  Математика  |  Медицина  |  Менеджмент  |  Мистецтво  |  Моделювання  |  Музика  |  Наука і техніка  |  Педагогіка  |  Підприємництво  |  Політекономія  |  Промисловість  |  Психологія, педагогіка  |  Психологія  |  Радіоелектроніка  |  Реклама  |  Релігія  |  Різне  |  Сексологія  |  Соціологія  |  Спорт  |  Технологія  |  Транспорт  |  Фізика  |  Філософія  |  Фінанси  |  Фінансові науки  |  Хімія

Клітинна інженерія - Біологія

Реферат

Введення

Цитологія - наука про клітку. Наука про клітку називається цитологией (греч. «цитос" - клітка, «логос" - наука). Предмет цитологии - клітки багатоклітинних тварин і рослин, а також одноклітинних організмів, до числа яких відносяться бактерії, найпростіші і одноклітинні водорості. Цитологія вивчає будову і хімічний склад кліток, функції внутрішньоклітинних структур, функції кліток в організмі тварин і рослин, розмноження і розвиток кліток, пристосування кліток до умов навколишнього середовища. Сучасна цитологія - наука комплексна. Вона має самі тісні зв'язки з іншими біологічними науками, наприклад з ботанікою, зоологією, фізіологією, вченням про еволюцію органічного світу, а також з молекулярною біологією, хімією, фізикою, математикою. Цитологія - одна з відносно молодих біологічних наук, її вік біля 100 років. Вік же терміну "клітка" нараховує понад 300 років. Уперше назва «клітка» в середині XVII в. застосував Р. Гук. Розглядаючи тонкий зріз пробки за допомогою мікроскопа, Гук побачив, що пробка складається з осередків - кліток.

Клітинна теорія. У середині XIX сторіччя на основі вже численних знань про клітку Т. Шванн сформулював клітинну теорію (1838). Він узагальнив знання, що були про клітку і показав, що клітка представляє основну одиницю будови всіх живих організмів, що клітки тварин і рослин схожі по своїй будові. Ці положення з'явилися найважливішими доказами єдності походження всіх живих організмів, єдність усього органічного світу. Т. Шван вніс в науку правильне розуміння клітки як самостійної одиниці життя, найменшої одиниці живого: поза кліткою немає життя.

Вивчення хімічної організації клітки привело до висновку, що саме хімічні процеси лежать в основі її життя, що клітки всіх організмів схожі по хімічному складу, у них однотипно протікають основні процеси обміну речовин. Дані про схожість хімічного складу кліток ще раз підтвердили єдність усього органічного світу.

Сучасна клітинна - теорія включає наступні положення:

клітка - основна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів, найменша одиниця живого;

клітки всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів схожі (гомологичны) по своїй будові, хімічному складу, основним виявам життєдіяльності і обміну речовин;

розмноження кліток відбувається шляхом їх ділення, і кожна нова клітка утвориться внаслідок ділення початкової (материнської) клітки;

в складних багатоклітинних організмах клітки спеціалізовані по функції, що виконується ними і утворять тканини; з тканин складаються органи, які тісно пов'язані між собою і підлеглі нервовим і гуморальным системам регуляции.

Дослідження клітки мають велике значення для розгадки захворювань. Саме в клітках починають розвиватися патологічні зміни, що приводять до виникнення захворювань. Щоб зрозуміти роль кліток в розвитку захворювань, приведемо декілька прикладів. Одне з серйозних захворювань людини - цукровий діабет. Причина цього захворювання - недостатня діяльність групи кліток підшлункової залоза, що виробляють гормон інсулін, який бере участь в регуляции цукрового обміну організму. Злоякісні зміни, що приводять до розвитку ракових пухлин, виникають також на рівні кліток. Збуджувачі кокцидиоза - небезпечного захворювання кроликів, курей, гусей і качок - паразитичні найпростіші - кокцидии проникають в клітки кишкового епітелію і печінки, зростають і розмножуються в них, повністю порушують обмін речовин, а потім руйнують ці клітки. У хворих кокцидиозом тварин сильно порушується діяльність травної системи, і при відсутності лікування тварини гинуть. Ось чому вивчення будови, хімічного складу, обміну речовин і всіх виявів життєдіяльності кліток необхідно не тільки в біології, але також в медицині і ветеринарії.

Вивчення кліток різноманітних одноклітинних і багатоклітинних організмів з допомогою светооптического і електронного мікроскопів показало, що по своїй будові вони розділяються на дві групи. Одну групу складають бактерії і синьо-зелені водорості. Ці організми мають найбільш просту будову кліток. Їх називають доїденими (прокариотами), оскільки у них немає оформленого ядра (греч. «картон»-ядро) і немає багатьох структур, які називають органоидами. Іншу групу складають всі інші організми: від одноклітинних зелених водоростей і найпростіших до вищих квіткових рослин, ссавців, в тому числі і людини. Вони мають складно влаштовані клітки, які називають ядерними (эукариотическими). Ці клітки мають ядро і органоиды, що виконує специфічні функції.

Особливу, неклітинну форму життя складають віруси, вивченням яких займається вірусологія.

Будова і функції оболонки клітки

Клітка будь-якого організму, являє собою цілісну живу систему. Вона складається з трьох нерозривно пов'язаних між собою частин: оболонки, цитоплазмы і ядра. Оболонка клітка здійснює безпосередню взаємодію із зовнішньою середою і взаємодію з сусідніми клітками (в багатоклітинних організмах).

Оболонка кліток. Оболонка кліток має складну будову. Вона складається із зовнішнього шара і розташованої під ним плазматической мембрани. Клітки тварин і рослин розрізнюються по будові їх зовнішнього шара. У рослин, а також у бактерій, синьо-зелених водоростей і грибів на поверхні кліток розташована щільна оболонка, або клітинна стінка. У більшості рослин вона складається з клітковини. Клітинна стінка грає виключно важливу роль: вона являє собою зовнішній каркас, захисну оболонку, забезпечує тургор рослинних кліток: через клітинну стінку проходить вода, солі, молекули багатьох органічних речовин.

Зовнішній шар поверхні кліток тварин на відміну від клітинних стінок рослин дуже тонкий, еластичний. Він не видно в світловий мікроскоп і складається з різноманітних полисахаридов і білків. Поверхневий шар тваринних кліток отримав назву гликокаликс.

Гликокаликс виконує передусім функцію безпосереднього зв'язку кліток тварин із зовнішньою середою, з всіма навколишніми її речовинами. Маючи незначну товщину (менше 1 мкм), зовнішній шар клітки тварин не виконує опорної ролі, яка властива клітинним стінкам рослин. Освіта гликокаликса, так само як і клітинних стінок рослин, відбувається завдяки життєдіяльності самих кліток.

Плазматическая мембрана. Під гликокаликсом і клітинною стінкою рослин розташована плазматическая мембрана (лати. "мембрана»-шкірка, плівка), що межує безпосередньо з цитоплазмой. Товщина плазматической мембрани біля 10 нм, вивчення її будови і функцій можливе тільки за допомогою електронного мікроскопа.

До складу плазматической мембрани входять білки і липиды. Вони впорядковано розташовані і сполучені один з одним хімічними взаємодіями. По сучасних представленнях молекули липидов в плазматической мембрані розташовані в два ряди і утворять суцільний шар. Молекули білків не утворять суцільного шара, вони розташовуються в шарі липидов, занурюючись в нього на різну глибину.

Молекули білка і липидов жваві, що забезпечує динамічність плазматической мембрани.

Плазматическая мембрана виконує багато важливих функцій, від яких углядять життєдіяльність кліток. Одна з таких функцій полягає в тому, що вона утворить бар'єр, що відмежовує внутрішній вміст клітки від зовнішньої середи. Але між клітками і зовнішньою середою постійно відбувається обмін речовин. З зовнішньої середи в клітку поступає вода, різноманітні солі в формі окремих іонів, неорганічні і органічні молекули. Вони проникають в клітку через дуже тонкі канали плазматической мембрани. У зовнішню середу виводяться продукти, освічені в клітці. Транспорт речовин- одна з головних функцій плазматической мембрани. Через плазматическую мембрану 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 і виводяться у позаклітинну середу в формі дрібних капіж.

Клітки, створюючі у багатоклітинних тварин різноманітні тканини (эпителиальную, мышечную і інш.), сполучаються друг з іншому плазматической мембраною. У місцях з'єднання двох кліток мембрана кожної з них може утворювати складки або выросты, які додають з'єднанням особливу міцність.

З'єднання кліток рослин забезпечується шляхом утворення тонких каналів, які заповнені цитоплазмой і обмежені плазматической мембраною. По таких каналах, що проходять через клітинні оболонки, з однієї клітки в іншу поступають живлячі речовини, іони, вуглеводи і інші з'єднання.

На поверхні багатьох кліток тваринних, наприклад, різних епітеліїв, знаходяться дуже дрібні тонкі выросты цитоплазмы, покриті плазматической мембраною, - микроворсинки. Найбільша кількість микроворсинок знаходиться на поверхні кліток кишечника, де відбувається інтенсивне переварення і всмоктування перевареної їжі.

Фагоцитоз. Великі молекули органічних речовин, наприклад білків і полисахаридов, частинки їжі, бактерії поступають в клітку шляхом фагоцита (греч. "фагео" - пожирати). У фагоците безпосередню участь приймає плазматическая мембрана. У тому місці, де поверхня клітки стикається з частинкою якої-небудь щільної речовини, мембрана прогинається, утворить поглиблення і оточує частинку, яка в "мембранной упаковці" занурюється всередину клітки. Утвориться травна вакуоль і в ній перетравлюються органічні речовини, що поступили в клітку.

Цитоплазма. Відмежована від зовнішньої середи плазматической мембраною, цитоплазма являє собою внутрішню полужидкую середу кліток. У цитоплазму эукариотических кліток розташовуються ядро і різні органоиды. Ядро розташовується в центральній частині цитоплазмы. У ній зосереджені і різноманітні включення - продукти клітинної діяльності, вакуоли, а також найдрібніші трубочки і нитки, створюючі скелет клітки. У складі основної речовини цитоплазмы переважають білки. У цитоплазме протікають основні процеси обміну речовин, вона об'єднує в одне ціле ядро і все органоиды, забезпечує їх взаємодію, діяльність клітки як єдиної цілісної живої системи.

Эндоплазматическая мережа. Вся внутрішня зона цитоплазмы заповнена численними дрібними каналами і порожнинами, стінки яких являють собою мембрани, схожі по своїй структурі з плазматической мембраною. Ці канали гілкуються, сполучаються один з одним і утворять мережу, що отримала назву эндоплазматической мережі.

Эндоплазматическая мережа неоднорідна по своїй будові. Відомі два її типи - гранулярная і гладка. На мембранах каналів і порожнин гранулярной мережі розташовується безліч дрібних округлих телець - рибосом, які додають мембранам шероховатый вигляд. Мембрани гладкої эндоплазматической мережі не несуть рибосом на своїй поверхні.

Эндоплазматическая мережа виконує багато різноманітних функцій. Основна функція гранулярной эндоплазматической мережі - участь в синтезі білка, який здійснюється в рибосомах.

На мембранах гладкої эндоплазматической мережі відбувається синтез липидов і вуглеводів. Всі ці продукти синтезу нагромаджуються в каналах і порожнинах, а потім транспортуються до різним органоидам клітки, де споживаються або нагромаджуються в цитоплазме як клітинні включення. Эндоплазматическая мережа зв'язує між собою основні органоиды клітки.

Рібосоми. Рибосомы виявлені в клітках всіх організмів. Це мікроскопічні тельця округлої форми діаметром 15-20 нм. Кожна рибосома складається з двох неоднакових по розмірах частинок, малої і великої.

У одній клітці міститься багато тисяч рибосом, вони розташовуються або на мембранах гранулярной эндоплазматической мережі, або вільно лежать в цитоплазме. У склад рибосом входять білки і РНК. Функція рибосом - це синтез білка. Синтез білка - складний процес, який здійснюється не однієї рибосомой, а цілою групою, що включає до декількох десятків об'єднаних рибосом. Таку групу рибосом називають полисомой. Синтезовані білки спочатку нагромаджуються в каналах і порожнинах эндоплазматической мережі, а потім транспортуються до органоидам і дільницям клітки, де вони споживаються. Эндоплазматическая мережа і рибосомы, розташована на її мембранах, являють собою єдиний апарат біосинтезу і транспортування білків.

Мітохондрії. У цитоплазме більшості кліток тварин і рослин містяться дрібні тельця (0,2-7 мкм) - митохондрии (греч. «митос» - нитка, «хондрион» - зерно, гранула).

Митохондрии добре видно в світловий мікроскоп, за допомогою якого можна розглянути їх форму, розташування, полічити кількість. Внутрішня будова митохондрий вивчена за допомогою електронного мікроскопа. Оболонка митохондрии складається з двох мембран - зовнішньої і внутрішньої. Зовнішня мембрана гладка, вона не утворить ніяких складок і выростов. Внутрішня мембрана, навпаки, утворить численні складки, які направлені в порожнину митохондрии. Складки внутрішньої мембрани називають кристами (лати. «криста» - гребінь, вырост) Число крист неоднакове в митохондриях різних кліток. Їх може бути від декількох десятків до декількох сотень, причому особливо багато крист в митохондриях активно функціонуючих кліток, наприклад мышечных.

Митохондрии називають «силовими станціями» кліток» оскільки їх основна функція - синтез аденозинтрифосфорной кислоти (АТФ). Ця кислота синтезується в митохондриях кліток всіх організмів і являє собою універсальне джерело енергії, необхідне для здійснення процесів життєдіяльності клітки і цілого організму.

Нові митохондрии утворяться діленням вже існуючих в клітці митохондрий.

Пластіди. У цитоплазме кліток всіх рослин знаходяться пластиды. У клітках тваринних пластиды відсутні. Розрізнюють три основних типи пластид: зелені - хлоропласты; червоні, оранжеві і жовті - хромопласты; безбарвні - лейкопласты.

Хлоропласт. Ці органоиды містяться в клітках листя і інших зелених органів рослин, а також у різноманітних водоростей. Розміри хлоропластов 4-6 мкм, найчастіше вони мають овальну форму. У вищих рослин в одній клітці звичайно буває декілька десятків хлоропластов. Зелений колір хлоропластов залежить від вмісту в них пігменту хлорофілу. Хлоропласт - основної органоид кліток рослин, в якому відбувається фотосинтез, т. е. утворення органічних речовин (вуглеводів) з неорганічних (СО2 і Н2О) при використанні енергії сонячного світла.

По будові хлоропласты схожі з митохондриями. Від цитоплазмы хлоропласт відмежований двома мембранами - зовнішньої і внутрішньої. Зовнішня мембрана гладка, без складок і выростов, а внутрішня утворить багато складчастих выростов, направлених всередину хлоропласта. Тому всередині хлоропласта зосереджена велика кількість мембран, створюючих особливі структури - граны. Вони складені на зразок чарки монет.

У мембранах гран розташовуються молекули хлорофілу, тому саме тут відбувається фотосинтез. У хлоропластах синтезується і АТФ. Між внутрішніми мембранами хлоропласта містяться ДНК, РНК і рибосомы. Отже, в хлоропластах, так само як і в митохондриях, відбувається синтез білка, необхідного для діяльності цих органоидов. Хлоропласты розмножуються діленням.

Хромопласты знаходяться в цитоплазме кліток різних частин рослин: в квітках, плодах, стеблах, листі. Присутністю хромопластов пояснюється жовте, оранжеве і червоне забарвлення віночків квіток, плодів, осіннього листя.

Лейкопласти. знаходяться в цитоплазме кліток незабарвлених частин рослин, наприклад в стеблах, корінні, бульбах. Форма лейкопластов різноманітна.

Хлоропласты, хромопласты і лейкопласты здатні клітка взаємному переходу. Так при дозріванні плодів або зміні забарвлення листя осінню хлоропласты перетворюються в хромопласты, а лейкопласты можуть перетворюватися в хлоропласты, наприклад, при позеленении бульб картоплі.

Апарат Гольджі. У багатьох клітках тваринних, наприклад в нервових, він має форму складної мережі, розташованої навколо ядра. У клітках рослин і найпростіших апарат Гольджі представлений окремими тельцями серпастої або палочковидной форми. Будова цього органоида схожа в клітках рослинних і тваринних організмів, незважаючи на різноманітність його форми.

До складу апарату Гольджі входять: порожнини, обмежені мембранами і розташовані групами (по 5-10); великі і дрібні пухирці, розташовані на кінцях порожнин. Всі ці елементи складають єдиний комплекс.

Апарат Гольджі виконує багато важливих функцій. По каналах эндоплазматической мережі до нього транспортуються продукти синтетичної діяльності клітки - білки, вуглеводи і жири. Всі ці речовини спочатку нагромаджуються, а потім у вигляді великих і дрібних пухирців поступають в цитоплазму і або використовуються в самій клітці в процесі її життєдіяльності, або виводяться з неї і використовуються в організмі. Наприклад, в клітках підшлункової залоза ссавців синтезуються травні ферменти, які нагромаджуються в порожнинах органоида. Потім утворяться пухирці, наповнені ферментами. Вони виводяться з кліток в протік підшлункової залоза, звідки перетекают в порожнину кишечника. Ще одна важлива функція цього органоида полягає в тому, що на його мембранах відбувається синтез жирів і вуглеводів (полисахаридов), які використовуються в клітці і які входять до складу мембран. Завдяки діяльності апарату Гольджі відбуваються оновлення і зростання плазматической мембрани.

Лізосоми. Являють собою невеликі округлі тельця. Від Цитоплазми кожна лизосома відмежована мембраною. Всередині лизосомы знаходяться ферменти, що розщеплюють білки, жири, вуглеводи, нуклеїнові кислоти.

До харчової частинки, що поступила в цитоплазму, підходять лизосомы, зливаються з нею, і утвориться одна травна вакуоль, всередині якою знаходиться харчова частинка, оточена ферментами лизосом. Речовини, що утворилися внаслідок переварення харчової частинки, поступають в цитоплазму і використовуються кліткою.

Володіючи здібністю до активного переварення харчових речовин, лизосомы беруть участь у видаленні що відмирають в процесі життєдіяльності частин кліток, цілих кліток і органів. Освіта нових лизосом відбувається в клітці постійно. Ферменти, що містяться в лизосомах, як і всякі інші білки синтезуються на рибосомах цитоплазмы. Потім ці ферменти поступають по каналах эндоплазматической мережі до апарату Гольджі, в порожнинах якого формуються лизосомы. У такому вигляді лизосомы поступають в цитоплазму.

Клітинний центр. У клітках тварин поблизу ядра знаходиться органоид, який називають клітинним центром. Основну частину клітинного центра становлять два маленьких тельці - центриоли, розташовані в невеликій дільниці ущільненої цитоплазмы. Кожна центриоль має форму циліндра довжиною до 1 мкм. Центриоли грають важливу роль при діленні клітки; вони беруть участь в утворенні веретена ділення.

Клітинні включення. До клітинних включень відносяться вуглеводи, жири і білки. Всі ці речовини нагромаджуються в цитоплазме клітки у вигляді капіж і зерен різної величини і форми. Вони періодично синтезуються в клітці і використовуються в процесі обміну речовин.

Ядро. Кожна клітка одноклітинних і багатоклітинних тварин, а також рослин містить ядро. Форма і розміри ядра залежать від форми і розміру кліток. У більшості кліток є одне ядро, і такі клітки називають одноядерными. Існують також клітки з двома, трьома, з декількома десятками і навіть сотнями ядер. Це - многоядерные клітки.

Ядерний сік - полужидкое речовина, яка знаходиться під ядерною оболонкою і представляє внутрішню середу ядра.

Хімічний склад клітки. Неорганічні речовини

Атомний і молекулярний склад клітки. У мікроскопічній клітці міститься декілька тисяч речовин, які беруть участь в різноманітних хімічних реакціях. Хімічні процеси, що протікають в клітці,- одні з основних умов її життя, розвитку і функціонування.

Всі клітки тварин і рослинних організмів, а також мікроорганізмів схожі по хімічному складу, що свідчить про єдність органічного світу.

Вміст хімічних елементів в клітці

Елементи Кількість (в %) Елементи Кількість (в %)

Кисень 65-75 Кальцій 0,04-2,00

Вуглевод 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

В таблиці приведені дані про атомний склад кліток. З 109 елементів періодичної системи Менделеєва в клітках виявлена значна їх більшість. Особливо великий вміст в клітці чотирьох елементів - кисня, вуглеводу, азоту і водня. У сумі вони становлять майже 98% всього вмісту клітки. Наступну групу становлять вісім елементів, вміст яких в клітці обчислюється десятими і сотими частками відсотка. Це сірка, фосфор, хлор, калій, магній, натрій, кальцій, залізо. У сумі вони становлять 1.9%. Всі інші елементи містяться в клітці у виключно малих кількостях (менше 0,01%)

Таким чином, в клітці немає яких-небудь особливих елементів, характерних тільки для живої природи. Це вказує на зв'язок і єдність живої і неживої природи. На атомному рівні відмінностей між хімічним складом органічного і не органічного світу немає. Відмінності виявляються на більш високому рівні організації - молекулярному.

Біологія опухолевой клітки

Клітка багатоклітинного організму може існувати в двох станах: нормальному і трансформованому, тобто опухолевом. Для дослідницьких цілей в багатьох випадках більш зручна культура опухолевых кліток.

Опухолевая клітка по багатьох біохімічних ознаках відрізняється від нормальної. Її найбільш характерною відмітною властивістю є здібність до безперервного ділення, яке не підкоряється регуляторным сигналам організму. Внаслідок ділення з однієї клітки утворяться дві, також здібні до безконтрольного ділення, тобто здібність до нерегульованого ділення передається по спадщині. Збільшення розміру пухлини відбувається за рахунок розмноження початкової опухолевой клітки, а не перетворення нових нормальних кліток в опухолевые. Звідси слідує, що з однієї опухолевой клітки в організмі може виникнути опухолевой вузол.

Є прямі доказу того, що пухлини людини мають моноклональное походження (клон - деяка кількість кліток, що відбулися від однієї батьківської клітки внаслідок її ділення).

Крім здібності до безконтрольного зростання ще дві властивості пухлин визначають їх небезпеку для життя організму: здатність до инвазии і метастазированию.

Інвазия - явище проростання пухлини в нормальні тканини, порушуючи їх живлення, функціонування, що приводить їх до загибелі.

Метастазирование - це здатність злоякісної пухлини утворювати опухолевые вузли у віддалених від первинної пухлини частинах організму. Опухолевые клітки, на відміну від нормальних, погано скріплені між собою. Відриваючись від основного вузла, одиночні опухолевые клітки струмом крові або лімфи розносяться по всьому організму. У деяких органах вони можуть затриматися і почати ділитися, що приведе до утворення нових опухолевых вузлів, здатних до инвазии, таким чином, навіть якщо пухлина уражений не життєво важливий орган, то і в цьому випадку здатність пухлини до метастазированию робить її небезпечної для життя.

Особливий інтерес представляє питання, чи може йти зворотний процес, тобто чи може з опухолевой клітки утворитися нормальна? Дати позитивну відповідь, зрозуміло, ніхто не вирішиться, але в той же час є дані, що свідчать про теоретичну можливість переродження - нормалізації опухолевых кліток.

Було відмічено, що при введенні деяких речовин (масляної кислоти, диметилсульфоксида, вітаміну А і інш.) в клітинну культуру пухлини, клітки по деяких біохімічних ознаках ставали схожими на нормальні, однак при видаленні цих речовин клітки знову придбавали опухолевые риси.

Беатриса Мінц, одна з дослідників рака, пересаджувала клітку тератомы - пухлини семенников чорної миші в порожнину бластулы (етап розвитку заплідненої яйцеклетки) білої миші. Через встановлений термін народжувалися мышата, які відрізнялися від контрольних тільки тим, що вони були строкатими - на білій шкурке були чорні смуги. Отже, в оточенні нормальних кліток опухолевая клітка включилася в процеси розвитку організму як нормальна клітка.

Нарешті, кожний з нас чув про чудові випадки зникнення пухлин і видужання хворих раком. Аналіз історій хвороб людей, що боліли в стадії, коли медицина була безсила ним допомогти і ніякого лікування не проводилося, показує, що дуже мала частка хворих по абсолютно незрозумілих причинах одужувала. Чи Гинули опухолевые клітки в організмі внаслідок змін в функціонуванні всього організму, чи перетворювалися вони в нормальні клітки - абсолютно невідомо.

Отже, рак це з одного боку генетичне захворювання, коли ламається зазделегідь задана програма клітинного ділення і клітка переходить в режим безупинного самовоспроизводства, а з іншого боку - імунне захворювання, оскільки відбувається порушення координації в системі нагляду за тим, щоб клітки, що порушили закон про суворе виконання програми розвитку, знищувалися.

Клонування

Термін "клонування" стрімко увійшов в широкий лексикон біля двох років тому: тоді фахівці Рослінського інституту в Шотландії повідомили і існуванні овечки Доллі, що з'явилася на світ методом безстатевого розмноження. Кейт Кемпбелл і його співробітники брали клітки з грудної залози шестирічної вагітної вівці (в такому випадку ці клітки краще можуть ділитися), витягували з отриманої культури ядра і впроваджували їх в заздалегідь обчищені від власних ядер яйцеклетки інших овечок. Після декількох сотень дослідів одна з подібних маніпуляцій вдалася: таким шляхом на світло з'явилася Доллі - овечка, генетичний код якої тождествен коду вівці-донора.

У повітрі запахло сенсацією: якщо таким методом вдається створити млекопитающую овечку, то чому не можна тим же шляхом зробити і не менше за ссавця людини?

А чи була Доллі?

Можливо, що спори юристів і політиків навколо допустимості клонування людини отримають несподіване завершення. Видні біологи недавно висловили серйозні сумніви в чистоті експерименту з овцой Доллі. Заяви скептиків стали темою гарячих дебатов серед генетиков. Критиці піддадуть науковий звіт, опублікований Яном Уїлмутом і його колегами з Рослінського інституту в Шотландії, де з'явилася на світло Доллі.

Опоненти затверджують, що автори звіту не зуміли довести, що Доллі і її "мати" володіють однаковою генетичною структурою. А без цього неможливо встановити, чи дійсно Доллі є клоном дорослої тварини. У стані скептиків виявився і нобелівський лауреат професор Уолтер Гилберт з Гарвардського університету США. Його сумніви засновуються на тому, що клітки, які використовувалися для створення Доллі, були взяті у вівці, вмерлої за 3 роки до її народження. Клітки були заморожені для інших цілей, тому неможливо прямо порівняти спадковий матеріал Доллі з її живим клоном.

Професор Нортон Зіндер, фахівець в області молекулярної генетики з університету Рокфеллера в Нью-Йорку, не виключає, що родительницей славнозвісної вівці стала клітка зародка, що "заблукала". Відомі випадки, коли ембріональні клітки попадали в кров вагітних тварин. "Клонування Доллі було єдиним успіхом з 400 спроб. Це анекдот, а не результат. Під час експерименту могли статися будь-які уявлені і неймовірні помилки", - затверджує Зіндер.

Висловлюють сумніви і більш грунтовні. Хоч кожна окрема клітка несе в собі повну спадкову інформацію про нього, більшість генів швидко "відключається". Клітки спеціалізуються, так що, наприклад, з клітки печінки не зможе вийти клітка мозку.

Доказ походження Доллі, вважають, професор Клаус Раєвськи, директор Інституту генетики Кельнського університету, і його колега Вернер Мюллер, не володіє стопроцентной генетичною достовірністю. Не можна виключити і плутанину з початковими клітками. Загалом, шотландські творці Доллі протягом декількох місяців проробили 834 досвіду по клонуванню, використовуючи три різних типи кліток, розміри яких складають всього трохи тисячних часткою міліметра. Можливо і "забруднення" кліток вимені. У чашці Петрі, очевидно, могли плавати і інші речовини, що визнає навіть сам "автор" Доллі Ян Уїлмут. Сумніви могла б усунути тільки друга Доллі, тобто успішне повторення шотландського експерименту.

Клонування - ключ до вічної молодості?

Немало спекуляцій і домыслов з'явилося останнім часом відносно нового способу "виготовлення" людей шляхом клонування. Тут і страхи появи нового Гитлера і йому подібних, і міркування в дусі апокаліпсиса про те, що в майбутньому клоны витіснять і знищать "нормальних людей", і інші тому подібні жахи.

За всю історію людство створило немало дуростей, але можлива заборона клонування ризикує побити всі рекорди. Бо воно, клонування, не просто гуманне по своїй суті, але здатне кардинально вирішити такі проблеми, як трансплантація органів, можливість мати дітей при самих важкій нагоді неродючості і самотнім людям, а також шанс батькам, що втратили дитину хоч трохи пом'якшити своє горе, виховуючи двійника.

Трансплантація органів, що клонуються здатна врятувати мільйони людей, вмираючих по всьому світлу через дефіцит органів, який створюється, до речі, через всілякі обмеження, нав'язані "моралістами": цілісність трупа і його недоторканість після смерті.

Другим важливим слідством трансплантації частин тіла, що клонуються може стати пересадка втрачених органів: рук, ніг, око і т.д. Позбавити людей надії забути про інвалідність і стати нормальними людьми - хіба це не вкрай негуманно?

Культивування кліток рослин

Полеміка, викликана успішним клонуванням ряду тварин, чомусь залишила в тіні успіхи, пов'язані з клонуванням рослин. Адже вже досить давно ми маємо справу або безпосередньо з рослинами, що розводяться на основі клонування, або з речовинами, отриманими з рослинних кліток, що культивуються і тканин. Так, за допомогою культивування меристемы, що гарантує безвирусность рослини, були виведені гвоздики, що всюди продаються, хризантема, герберы і інші декоративні рослини. Також можна купити і квітки екзотичних орхидных рослин, виробництво клонов яких вже має промислову основу. Деякі сорти полуниці, малини, цитрусової виведені з використанням техніки клонування. Раніше для виведення нового сорту було потрібен 10-30 років, тепер же, завдяки застосуванню методів культивування тканин цей період скорочений до декількох місяців. Вельми перспективними признаються роботи, пов'язані з виробництвом на основі культивування тканин рослин лікарських і технічних речовин, які неможливо отримати шляхом синтезу. Так, вже отримують подібним способом з клітинних структур барбарису изохинолиновый алкалоїд берберин, а з женьшеня - гинсеносид.

Основу культивування рослинних кліток і тканин складають інформація, що міститься в кожній клітці про всі властивості і можливості організму і здатність клітки до самостійного обміну речовин. Для культивування підходять різні органи рослин. Як правило, використовують молоде листя і осьові втечі верхніх мутовок, а також столоны, бульби, пильовики, кінчики коріння, пазушные бруньки і інші частини рослини. Меристемные тканини верхівок ростовых втеч і коріння мають особливе значення для отримання безвирусных клонов. Відібраний матеріал стерилізується різними речовинами. При цьому необхідно додержати баланс часу, щоб, з одного боку, його тривалість забезпечила знищення мікроорганізмів, з іншою - не пошкодила б клітки самої рослинної тканини. Підготовка матеріалу до культивування завершується багаторазовим обмывом стерильною водою, після чого його вміщують в стерильну робочу банку на живлячу середу і ростять обов'язково в стерильних умовах.

Властивість живлячої середи визначаються поставленими цілями культивування рослинного матеріалу, оскільки саме від заданих умов залежить кінцевий продукт. Живляча середа буває рідкої або твердої. Вона, як правило, складається з великого числа синтетичних речовин із заданою концентрацією. Оскільки ізольовані рослинні клітки і тканини переважно є гетеротрофными, в ній повинен міститися органічно пов'язаний вуглевод, джерелом якого звичайно служать глюкоза або сахароза. Азот додається в формі нітрату, що використовується клітками з допомогою нитратредуктазы. Застосовують також фосфор, калій, кальцій, магній, сульфати. Необхідним компонентом є вітаміни, особливо групи В (В1, В2, В6), миоинозит, биотин, а також амінокислоти і органічні солі. До безумовно необхідних мікроелементів відносяться бор, марганець, йод, мідь, кобальт, молібден. Так, нестача марганця перешкоджає синтезу білків, зменшує кількість РНК і приводить до збільшення змісту вільних амінокислот. Залізо має значення для ділення ядра і для діяльності дихальних ферментів. Нарешті, необхідна наявність в живлячому середовищі ряду фитогормонов. Маніпулюючи концентраціями різних речовин в живлячих середовищах, кислотністю останніх, температурою, освітленістю і вогкістю в камерах для культивування, можна отримати рослини і речовини з необхідними властивостями. У залежності від рослинних кліток, що використовуються і тканин, способів культивування розрізнюють наступні основні типи структур: каллюсные, суспензійні, протопластов, меристематические, пильовиків.

Каллюсные структури

Для каллюсных структур висхідним матеріалом є каллюс - це тканина, що утворюється у рослин на місцях поранень і сприяюча їх загоєнню. Вона складається з більш або менш однорідних паренхимных кліток, початок яким дає раневая меристема. Елементи каллюса мало диференційовані, однак поблизу його поверхні спостерігається зростання, зумовлене активністю меристематических кліток. Згодом в каллюсе можлива дифференцировка його елементів і утворення флоеми, ксилемы і інших тканин. Зовнішні клітки каллюса опробковевают.

Для культивування на вибраному органі роблять надріз, на всій поверхні якого розвивається тканина, що складається з неорганізовано зростаючих кліток. Ця тканина, що утворилася і культивується в заданих умовах. У залежності від вигляду рослини і поставленої мети заздалегідь необхідно встановити склад живлячих серед і концентрації фитогормонов, необхідних для оптимального зростання. Каллюсы можуть виглядати дуже по-різному. Вони бувають рихлими або щільними. Забарвлення каллюса дозволяє судити про утворення повторних речовин. Якщо каллюс містити в повній темряві, він білувато-жовтий. На світлу він утворить хлорофіл і стає зеленим. Червоне світло вказує на наявність антоциана і бетациана. Щоб ослабити або усунути ці ефекти, в живлячу середу додають поливинилпирролидон, глутатион або аскорбінову кислоту. Коричневі клітки утворяться перед відмиранням, тому таку тканину необхідно вмістити в свіжу середу. При тривалому культивуванні каллюсы можуть втрачати свій морфогенетический потенціал. Після декількох змін живлячих серед і при додаванні ростовых гормонів каллюс диференціює і регенерує, утворить осьові втечі, коріння і, нарешті, вся рослина цілком, здібне до розмноження і вирощування в грунті. Однак переважно каллюсы використовуються як висхідний матеріал для клітинного або суспензійного культивування.

Суспензійна культура

Для суспензійних культур висхідним матеріалом можуть бути кака ізольовані цілі клітки вибраного органу рослини, так і подрібнений каллюс. Клітки, що Утворилися вміщують в рідку живлячу середу і культивують при постояном перемішуванні. Зростання суспензійної культури відбувається в багатьох випадках істотно швидше, ніж каллюсной культури, оскільки скупчення кліток поглинають живлячі речовини значно більшою загальною поверхнею, а у каллюса це відбувається лише в тій його частині, яка лежить на субстрат. При цьому відбувається ділення кліток, нові клітки не відділяються, і їх скупчення збільшується. За допомогою особливих прийомів суспензійну культуру можна перенести на тверду живлячу середу. Тут з кліток або комплексів кліток може утворитися здібний до життя каллюс. У суспензії можуть виникнути також і зародки, которы після їх перенесення на агар утворять нову рослину.

Культура протопластов.

Культури протопластов отримують головним чином з приготованої з мезофила суспензії, обробляючи її ферментами, що руйнують клітинні стінки. Внаслідок цього може статися приєднання чужих органелл, а також чужий ДНК, яка вбудовується в генетичний матеріал ядра, що може виразитися в экспрессивности. Оскільки поверхні протопластов мають негативний заряд, необхідно нейтралізувати їх відштовхування один від одного, після чого вони сполучаються. Після злиття відбувається регенерація клітинної стінки. Вона утвориться менш ніж за добу, після чого клітки починають ділитися і регенерують нові рослини. У багатьох випадках вдавалися злиття протопластов різних батьківських рослин і подальша регенерація через культуру каллюса нової рослини із заданими властивостями. Виявилося можливим схрещувати представників різних видів і родів, що раніше не вдавалося. Злиттям протопластов виростили, наприклад, гібрид картоплі і томата, "томофель". Цей спосіб має комерційне значення при виведенні нових сортів соєвих бобів, цитрусових, цукрової тростини, кукурудзи, пшениці і картоплі. Отриманий також гібрид двох видів дурману, вмісний на 25% більше алкалоїду тропана в порівнянні з батьківськими рослинами.

Меристематическая культура.

Для меристематической культури використовують меристему - освітню тканину рослин, що довго зберігає здібність до ділення і утворення нових кліток і відмінну високою метаболічною активністю. Для культивування ізолюють конуси наростання втеч, коріння, а також пазушные бруньки. Меристематические культури більш відомі в садівництві, оскільки вони дають можливість отримати безвирусные клоны. З цього можна зробити висновок, що розподіл вірусів в різних частинах рослини нерівномірний, а меристема їх позбавлена. З безвирусной меристемы у великій кількості можуть регенерувати генетично ідентичні безвирусные рослини. Цей спосіб використовують для виведення сортів картоплі, винограду, а також декоративних рослин і в лісоводстві.

Культура пильовиків.

Культура пильовиків використовується для отримання галлоидных рослин. Як правило, рослина є диплоидным, тобто в його клітках міститься два гомологичных набори хромосом. Тільки зародкові клітки є гаплоидными. Для отримання гаплоидной культури найбільш зручні незрілі пильовики, в яких пилкові зерна перебувають ще в стадії, попередній першому діленню микроспор на вегетативне і генеративное зерна. Після перенесення стерильних пильовиків на живлячу середу пилкові клітки починають ділитися. Розвивається проміжний каллюс або відразу утвориться гаплоидный зародок, який пізніше диференціюється в гаплоидное рослину. Такі гаплоидные рослини стерильні, але вони можуть перейти в диплоиды після впливу колхицина або злиття протопластов. Так утворяться плодовиті гомозиготные чисті лінії рослин, що мають велике значення для селекції, оскільки в подальших поколіннях завжди зустрічаються ті ж задані ознаки. Завдяки цьому методу виведені нові сорти зернових і тютюну, а також отримані численні лікарські рослини з поліпшеними властивостями.

Регенерація

Регенерація - явище відновлення цілого організму з його частини. При культивуванні регенерація може відбуватися різними шляхами: пряма регенерація з культур меристемы, верхушечных втеч, пазушных бруньок і вузлів, причому диференціація справляється фитогормонами, і непряма, з проміжною стадією каллюса. У останньому випадку можливі також можливі два шляхи: при органогенезе певними концентраціями і співвідношеннями фитогормонов спричиняють утворення додаткових втеч і коріння; при соматичному эмбриогенезе в каллюсе утворяться зародки, з яких зростає рослина, потім переносима в грунт.

Список літератури

"Біологія" - щотижневий додаток до газети "Перше вересня" (№21 1998)

"Біологія" - щотижневий додаток до газети "Перше вересня" (№21 1997)

"Біологія" - щотижневий додаток до газети "Перше вересня" (№7 1998)

Медична газета №34-35 (29 квітня 1998 р.)

Енциклопедія "Біологія"
Основні поняття про пам'ять
Вступ Сприйняття, пам'ять, мислення, уяву, як пізнавальні процеси входять як складова частина в будь-яку людську діяльність і забезпечує ту чи іншу її ефективність. Пізнавальні процеси дозволяють людині намічати заздалегідь мети, цілі і зміст майбутньої діяльності, програвати в розумі хід

Основні генетичні характеристики популяції
Московської медичної академії ім. Сеченова КАФЕДРА БІОЛОГІЇ З загальної генетики Реферат на тему: ОСНОВНІ ГЕНЕТИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОПУЛЯЦІЇ Москва, 2001 Популяція (франц. Population - населення) - сукупність особин одного виду, що займають певний ареал, вільно схрещуються один з одним, мають

Пожвавлення людини
Введення «Як всі явища нашого світу - смерть є факт, належний вивченню. Наука все більш пильно і невтомно вивчає цей факт. Вивчати, значить - опановувати». М. Горький. Серед багатьох таємничих явищ природи, які оточували людину з древніх часів, одним з самих незрозумілих була смерть. Істинне

Загальна геронтологія
Зміст: 1. Немає нічого, непідвласного смерті 2 2. Короткий нарис історії геронтології 2 3. Темпи старіння і біологічний вік 3 3.1 Вікова норма і норма старіння 3 3.2 Біологічний вік в періоді старіння і методи його оцінки 4 3.3 Передчасне старіння 7 4. Як дожити до ста десяти? 84.1 Шкідливі

Обмін речовин і енергії в живих організмах
Пермська Державна Медична Академія Кафедра біологічної хімії Обмін речовин і енергії в живих організмах. Виконала: студентка I курсу стомат. факультету 102 групи Бояршинова Ганна Андріївна Перевірив викладач: Поносов Віктор Леонідович Перм, 2001р. Обмін речовин. У живих організмах

Взаємодія живих істот із зовнішньою середою
На основі спостережень природних явищ уявлення про те, що живі істоти взаємодіє із зовнішньою середою і впливає на її зміну, виникло давно. На початку 17 століття зачатки уявлень про біосферу ми зустрічаємо в трудах голландських вчених Б. Вареніуса (1629- 1695) і Х. Гюйгенса, а також у славнозвісного

Непарнокопитні
Коні, зебри, тапіри і носороuі відносяться до загону непарнокопитних (Perissodactila) .ЛОШАДІ Своїм витонченістю, грацією і благородством кінь давно підкорила серця людей. Сімейство коней (Equus) включає ослів, зебр і власне коней. Колись дикі коні були широко поширені по всій Європі, але

© 2014-2022  8ref.com - українські реферати