Введение
1. История культивирования клеток
2. Культивирование клеток
3. Поверхностный способ культивирования растительных клеток
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Люди применяли биотехнологические методы с древнейших времен. Уже до нашей эры человек научился выпекать хлеб, получать кисло - молочные продукты, сыр, вино, пиво уксус с помощью биотехнологических процессов брожения, ферментации.
Только в XIX в. великий французский ученый Луи Пастер (1822-1895) открыл микробную (ферментативную) природу брожения. С этого времени биотехнология стала на научный путь развития. Пастера считают основоположником биотехнологии, а почти столетний период с 60-х годов 19-го века до 40-х годов 20-го века часто называют пастеровской эрой. Начало следующему этапу развития биотехнологии положила работа английского микробиолога А. Флеминга (1928 г.), обнаружившего способность нитчатого гриба зеленой плесени (Penicillum notatum) вызывать гибель стафилококков. Дальнейшая работа привела к выделению в чистом виде первого антибиотика пенициллина, открывшего эру антибиотиков (1940-1960 гг.). За пенициллином последовало получение стрептомицина, тетрациклинов, эритромицина и других антибиотиков, начала развиваться микробиологическая промышленность. В 1953 г. в самостоятельную науку выделилась молекулярная биология. Это было связано с открытием Д. Уотсоном и Ф. Криком знаменитой двойной спирали дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и постулированием матричного механизма ее синтеза. Затем (1960-1975 гг.) были созданы технологии получения аминокислот, витаминов B2 и B12, биогаза, микробиологического белка на парафинах, иммобилизованных ферментов. В 70-х годах 20-го века появился термин “биотехнология”. Начало современного этапа развития биотехнологии было положено в 1972 г. с рождением новой отрасли молекулярной биологии – генетической (генной) инженерии. Группе ученых под руководством П. Берга удалось получить in vitro рекомбинантную, т.е. созданную методами генетической инженерии, ДНК. Генетическая инженерия существенно расширила экспериментальные границы молекулярной биологии, поскольку позволила вводить в различные типы клеток чужеродную ДНК. Использование методов генетической инженерии позволило решить многие практически важные задачи.
[...]
1. История культивирования клеток
В XIX веке английский физиолог С. Рингер разработал солевой раствор, содержащий хлориды натрия, калия, кальция и магния для поддержания биения сердца животных вне организма. В 1885 году Вильгельм Ру установил принцип культивирования тканей, извлек часть костного мозга из куриного эмбриона и держал его в теплом физрастворе в течение нескольких дней. Росс Гранвилл Харрисон, работавший в Медицинской школе Дж. Хопкинса, а затем в Йельском университете, опубликовал результаты своих экспериментов в 1907 −1910 годах, создав методологию культивирования тканей. В 1910 г. Пейтон Раус, работая с культурой клеток саркомы цыплёнка, индуцировал образование опухолей у здоровых животных. Позже это привело к открытию онкогенных вирусов (Нобелевская премия по физиологии или медицине 1966 г.).
Методы культивирования клеток получили значительное развитие в 1940-х 1950-х годах в связи с исследованиями в области вирусологии. Выращивание вирусов в культурах клеток дало возможность получения чистого вирусного материала для производства вакцин. Вакцина против полиомиелита стала одним из первых препаратов, массово произведённых с использованием технологии культивирования клеток. В 1954 г. Эндерс, Уэллер и Роббинс получили Нобелевскую премию «За открытие способности вируса полиомиелита расти в культурах различных тканей». В 1952 г. была получена широко известная линия раковых клеток человека HeLa[1].
2. Культивирование клеток
Культивирование клеток представляет собой процесс, посредством которого in vitro отдельные клетки (или единственная клетка) прокариот и эукариот выращиваются в контролируемых условиях. На практике термин «культура клеток» относится в основном к выращиванию клеток, относящихся к одной ткани, полученных от многоклеточных эукариот, чаще всего животных. Историческое развитие технологии и методик выращивания культур клеток неразрывно связаны с выращиванием тканевых культур и целых органов.
Клетки выращивают в специальных питательных средах, при постоянной температуре. Для культур растительных клеток используется регулируемое освещение, а для клеток млекопитающих обычно необходима также специальная газовая среда, поддерживаемая в инкубаторе клеточных культур. Как правило, регулируется концентрация в воздухе углекислого газа и паров воды, но иногда также и кислорода. Питательные среды для разных культур клеток различаются по составу, pH, концентрации глюкозы, составу факторов роста и др. Факторы роста, используемые в питательных средах для клеток млекопитающих, чаще всего добавляют вместе с сывороткой крови. Одним из факторов риска при этом является возможность заражения культуры клеток прионами или вирусами. При культивировании одной из важных задач является исключение или сведение к минимуму использование заражённых ингредиентов. Однако на практике это бывает достигнуто не всегда. Наилучшим, но и наиболее дорогостоящим способом является добавление вместо сыворотки очищенных факторов роста.
[...]
3. Поверхностный способ культивирования растительных клеток
Клеточные технологии базируются на двух основных принципах. Главное требование - соблюдение строгой асептики. Все работы по получению культур растительных и животных клеток, их пересадкам производятся в ламинар-боксах. Второе условие - использование специальных питательных сред.
Культуральная среда должна обеспечивать все внешние условия, которые клетки имели in vivo. Для культивирования растительных и животных клеток требуются многокомпонентные питательные среды. Среды для культивирования растительных клеток включают 20-25 компонентов. Количество компонентов отдельных питательных сред для культивирования животных клеток может достигать 60.
Культивирование микроорганизмов на твердых питательных средах -поверхностное культивирование) приблизительно можно представить в виде следующей последовательности технологических операций. Предварительно простерилизованный и измельченный твердый питательный субстрат засевается выращенной в отделении «чистой культуры» заводской лаборатории культурой соответствующего микроорганизма. Далее среду с посевным материалом направляют в раздаточное устройство, где с помощью механических дозаторов осуществляется загрузка кювет (лотков) для выращивания. Перед загрузкой кюветы тщательно моют и стерилизуют острым паром. Загруженные кюветы помещают в специальные растительные камеры, где для нормального роста культур микроорганизмов поддерживаются соответствующие условия.
[...]
Заключение
Использование культур клеток и тканей во многих работах позволяет проводить параллели между процессами invitro и invivo, моделировать и изучать метаболические процессы вне организменного контроля. Эти системы могут быть использованы как альтернатива природным источникам получения практически ценных соединений, в частности как модель биосинтеза и биогенетических связей в ряду вторичных метаболитов. Много работ проводилось в сфере изучения влияния различных факторов и химических агентов на биохимические и морфологические процессы в культуре тканей и клеток, с последующим переносом этих знаний на природные объекты.
Таким образом, культура клеток растений имеет огромное как практическое, так и фундаметально-научное значение. Безусловно, данный метод будет использоваться и модифицироваться, как удобный инструмент биотехнологической, биохимической и других категорий исследовательской деятельности.
1. Бутенко Р.Г. Культура клеток растений и биотехнология. - М.: Наука, 1986.
2. Егоров Н.С. Биотехнология. Проблемы и перспективы. - М.: Высшая школа. –1987.
3. Ешков Н.П. Основы биотехнологии. - СПб.: Наука. - 1995.
4. Промышленная микробиология/ Под ред. Егорова Н.С. - М.: Высшая школа. -1989. - 687с.
5. Саруханов А.В., Быков В.А. Оборудование микробиологических производств: Справочник. - М.: Колос. -1993. - 384с.
6. Шевелуха В.С., Калашникова С.В., Дегтярев С.В. и др. Сельскохозяйственная биотехнология - М.: Высшая школа, 1998.
