ҚР БілімжәнеҒылымминистрлігі

ҚазақҰлттықАграрлықУниверситеті

« Агрономия» кафедрасы

Р Е Ф Е Р А Т

Тақырыбы: Invitroжағдайында өсірілген өсімдік жасушыларының биологиясы

Орындаған:

Тексерген:

Алматы. 2015 жыл

Жоспар

I Кіріспе

II Негізгібөлім

1. Дедифференцияланужәнекаллустыңпайдаболуы.

2. Өсіргенжасушалардыңәрекеттілігі.

3. ЖасушалардыңInvitroжағдайындаөсуі.

4. Дедифференциация, морфогенез және регенерация.

III Қорытынды

Пайдаланған әдебиеттер

Кіріспе

Адам тірі организмдерді өзіне қажет өнімдерді алу үшін ежелден пайдаланып келеді. Мысалы, ауыл шаруашылығында жеке организмдер мен олардың популяциялары қолданылады. Жалпы айтқанда, бүкіл ауыл шаруашылығын биотехнология деп есептеуге де болар еді. Себебі, бұл салада да биологиялық объектілер мен процесстер пайдаланылады. Жаңа биотехнологияда керекті өнімдерді алу үшін in vitro жағдайында өсірілетін клеткалар (микроорганизмдер, өсімдіктер мен жануарлар клеткалары), клетка органоидтары, ферменттер мен мультифермент жүйелері, гендік және клеткалық инженерия әдістерімен құрастырылған жасанды тіршілік формалары қолданылады.

In vitro жағдайында өсірген өсімдік клеткалары табиғи өсімдікке тән биосинтездік қасиетін сақтайды, сондықтан оларды экономикалық маңызы бар заттарды өндіру үшін пайдалануға болады. Сөйтіп, өсімдік клеткаларын өнеркәсіпті технологияларда қолданудың әр түрлі жолдары бар. Маңызды заттарды синтездеумен қатар оларды тағы биотрансформацияға, яғни арзан заттарды басқа бағалы заттарға айналдыру үшін пайдаланады.

Негізгі бөлім

1. Дедифференциялану және каллустың пайда болуы.

Лайықты қоректік ортада кейбір клеткаплар бөліну арқылы көбейіп каллус ұлпасына айналады. Каллус дедеффиренцияланған клеткалардан тұрады. Олай болудың себебі – әлдеқашан бөлінуін тоқтатқан, дифференцияланған клеткалар in vitro жағдайында қайтадан бөліне бастайды. Бөліну қабілетінен айырылған мұндай клеткалардын жаңадан пролиферация жолына түсіп бөліне бастауы, олардың дедеффиренцияланған көрсетеді. Басқаша айтқанда, маманданған күйін жоғалтқаның белгілейді.

Бұл процестің негізінде гендердің дифферинциалды активтілігі жатады. Клеткалардың құрылымы мен қызметі гендердің активтілігіне байланысты. Организмдегі клеткалардың құрылымы мен атқаратың қызметі өзгеруіне себепші болатын, әр түрлі гендердің экспрессиясы. Яғни, клеткалардың мамандануы көптеген гендердің әрекеттесуіне байланысты. Организмнің барлық клеткаларында гендері бірдей болса да, олардың бәрі бір мезгілде әрекеттенбейді. Әдетте гендердің азғантайы ғана (5%) активті болады. Активті гендердің қатарына биологиялық түр ерекшеліктерін белгілейтін және клеткалық метабализмді іске асырушы гендер кіреді. Бұдан басқа, олардың қатарына тек қана осы мүшеде, ұлпада, клеткада активті болатын гендер мен өзгерген сыртқы жағдайлардын әсерімен активтелген гендер кіреді.

---

Клеткаларда атқаратын қызметіне (функциональдық мамандығына) байланысты физиологиялық және құрылымдық айырмашылықтарының пайда болуын дифференциялану процесі деп атайды. Дифференциялану деген ұғым меристемалық клетканың маманданған клеткаған айналуын көрсетеді. Құрылымы және қызметі біртектес меристемалық клеткалар, әр түрлі даму жолдарына түсіп, алуан түрлі маманданған ұлпаларды түзеді. Сөйтіп, клеткалардың бір-бірінен айырмашылығы, олардың ір түрлі гендердің жұмысқа қосылуына байланысты болады. Бірақ, бұл дифференциялану процесініңіске асырылуы, клеткалық биологияның ең бір қиын, шешілмеген мәселесі болып тұр.

Жаңадан пайда болған клетканың одан әрі даму мүмкіндіктері әр қилы. Оған даму жолдарының әр қайсысына да түсуге болады. Әрбір клетканың белгілі тип бойынша дамуының генетикалық бағытын детерминация деп атайды. Ол даму физиологиясының негізі болады. Клетканың белгілі бір даму жолына түсуі ерекше белоктардың жиынтығының түзілуіне байланысты. Маманданған клеткада тек өзіне тән белоктар синтезделеді. Бұл гендердің дифференциалды активтілігінің салдары, яғни гендердің біреулері экспрессияға ілінеді, басқалары сол мезгілде репрессияланған күйінде қалады. Сөйтіп, клетканың фенотипі, оның қызметі белоктармен белгіленеді.Клетка қасиеттері ферменттер мен басқа белоктардың ықпалына байланысты. Ал беоктардың құрылымы РНҚ-мен белгіленеді.

Даму процесінде белоктың ссинтезделуі бірнеше деңгейде реттелуі мүмкін. Негізінде сондай 6 деңгейі белгілі:

1. ДНҚ синтезі, яғни репликация.

2. РНҚ синтезі, яғни транскрипция.

3. Процессинг деңгейі (алғашқы РНҚ-ның пісіп жетілуі, белок синтезделуіне дайын болуы).

4. РНҚ-ның ядродан цитоплазмаға тасымалдануы (жетілген РНҚ цитоплазмаға тасымалдануы үшін сұрыпталуы).

5. Трансляция деңгейі (РНҚ жазылған генетикалық мәліметке сай рибосомоларда белок түзіледі).

6. РНҚ-ның деградация деңгейі (цитоплазмада белок түзіліп болған соң РНҚ-дың ыдырауы).

ДНҚ синтезі кезінде реттеу. Егер ДНҚ тең емес репликацияға ұшыраса, онда клеткадағы гендер жиынтығы әр қилы болып шығуы мүмкін. Бұдан басқа, гендер активтілігі ДНҚ-ның күйіндегі өзгерістерге де байланысты. Гендер активтілігіне әсер ететін ДНҚ өзгерісінің 3 тұрақты түрі белгіленген:

1. Хромосомода гендердің өзара тұрған орындарының өзгеруі олардың функциясына ықпал етеді. Орын ауыстыратын гендерді «секіргіш гендер» транспозандар немесе мобильді дисперленген генетикалық элементтер деп атайды. Транспозанттарды Бабара Мак-Клинток 1942 жылы ашты және сол ғылыми жетістігі үшін Нобель сыйлығын алды.

2. Амплификация (ген санының көбеюі) арқасында ген экспрессиясында өзеріс пайда болуы мүмкін.

3. Ген құрамында сапалық өзгерістер өтуі мүмкін (мысалы әртүрлі мутациялар)

Р.Бриттен мен Э.Дэвидсон терминдері бойынша цитоплазмаға өтетін әртүрлі иРНҚ, тРНҚ, рРНҚ құрылымын белгілейтін ДНҚ тізбегі продюсер гені деп аталады.Әрбір продюсер генінің қызметі, ДНҚ молекуласында соған көршілес орналасқан тізбегімен реттеледі. Ондай нуклеотидтер тізбегі рецептор гені деп аталады. Рецептор гені РНҚ-ның белгілі бір түрімен активаторлық РНҚ-мен әрекеттесу арқылы активтеленеді. Активторлық РНҚ-ның синтезіинтегратор гені деген ДНҚ-ның тізбегінде өтеді.

---

Сонымен, өсімдіктердің әр түрлі бөліктерінде немесе тіршілік циклінің кезендерінде өтетін дифференциялану процестері гендер экспрессиясының ерекшеліктеріне негізделген.

Дедифференциалану мен каллустың пайда болуының механизмдерін темекі сабағының өзекті паренхимасындағы жасушаларында жүргізілген.Р.Г.Бутенко-ның зерттеуі бойынша темекінің паренхима жасушаларында In vitro өтетін дедифференциалану процесі қордағы заттарды пайдалануынан және кейбір органеллалардың бөлінуінен басталады.Дедифференциалану басталғаннан соң 6-12 сағаттан кейін жасуша қабығы жұмсарып ісіп, органоидтардың саны артып, көлемі өседі.Тасмалдаушы РНҚ-ның және рибосомалық РНҚ-ның синтезі күшейіп,ДНҚ-ның синтезі басталып, жаңадан синтезделген белоктар көбейеді.Жасушадағы пайда болатын процестің бәрі ауксин мен цитокининнің қатысуымен жүзеге асады.Ал 48-72 кейін жасуша бөліне бастайды. Егер жасушада тек қана ауксин болса РНҚ мен ДНҚ синтезі күшейіп, бірақ жасушалар бөлінбейді.Ал цитокинин болған кезде нуклеин қышқылдарының синтезі өзгермеген.Демек жасуша бөліну үшін екі фитогормон қажет екендігі дәлелденді.Бұл процес былай өтеді.Ауксиннің ықпалымен жасуша мембранасы плазмалеманың өткізгіштігі артады және қасиеттері өзгереді.Одан кейін бұрыннан бар РНҚ-ларда немесе жаңадан синтезделген РНҚ-да цитоплазмалық белоктар цитоплазмадан ядроға өтіп гистондармен ерекше байланысады.Соның арқасында рибосомалық және тасымалдаушы РНҚ-ларды синтездейтін гендер репрессияланған жағдайдан активті күйге көшеді. РНҚ мөлшері жасушада белгілі бір деңгейге жеткен соң ғана ДНҚ-ның репликациясы басталады.Ал кинетин жоқ кезде митоздық циклдің өтуі тежеледі.Клеткаға митозды бастауға және бөлінуді аяқтауға қажет арнайы РНҚ мен белоктардың синтезін тек цитокинин бақылайды.Жасуша бөліну үшін митоз басталмай тұрып өзінің РНҚ-дан синтезделетін ерекше бір белоктың болуы жануар жасушасында көрсетілген.

Клетка циклі.Бөліну (митоз және цитокинез) нәтижесінде пайда болған жаңа клетканын"тағдыры" екі жолмен шешілуі мүмкін: 1) клетка бөліну циклінен шығып дифференцияланған күйге біртіндеп жетуі мумкін; 2) клетка қайтадан жаңа бөліну циклін бастап интерфаза кезеңіне түседі.

Интерфаза G+ сатысынан басталады. Бұл кезеңде биосинтез процестерінің қарқыны артады, мол мөлшерде қоректік заттар пайда болады, мембраналар түзіледі, түрлі органеллалар қалыптасады.S сатысыңда ДНК-нын синтезі өтеді. ДНК-нын мөлшері екі есе өсіп, хромосомалар саны да толығымен екі еселенген сон S сатысы аяқталады. Одан кейін клетка G2 сатысына өтеді. Бұл кезеңде клетка толығымен дамып жетіледі де қайта бөлінуге кабілетті болады. Митоз басталғанда хромосома

жіпшелерінін шиыршықталып бұралуының салдарынан хромосомалар қысқарып, жуандайды. Ядро қабығы бұзылады, ал хромосомалар қозғалып орнын өзгертеді. Хромосомалар хромотидтерге жіктеліп, хроматин жіпшелері клетканың полюстеріне қарай созылып, аяғында екі ядро пайда болады. Сонан соң цитокинез өтеді де цитоплазма екіге бөлінеді. Әрқайсында өз ядросы бар екі жана клетка пайда болады. Жас клеткалар созылу кезеніне өтеді. Вакуольге судын көп енуіне байланысты клетка көлемі ұлғайып, клетка қабығы созылады. Сонымен қатар белоктар, нуклеин қышқылдары, көмірсулар, майлар т.с.с. заттар жаңадан пайда болады, клетка цитоплазмасы мен қабығының компоненттері түзіледі.Созылу кезенінен кейіңклетка дифференциялануға көшеді, яғни оның мамандануы

---

басталады. Клеткалар дифференциялануға циклдін G₁,G₂ сатыларынан тыныштық кезендерінен (R₁,R₂) өткеннен кейін ғана шығады. Дифференцияланған клеткалар бөлінуіне бет алғанда, яғни дедиффереңцияланғанда, клеткалық цикліне осы G₁,G₂ сатылары арқылы өтеді.

Сөйтіп, әрбір жас клетканың алдында үш жол ашылады. I ) Клетка эмбриональды түрінде қалып, қайтадан клеткалық цикліне түседі. 2) Бөлінбей тыныштық күйінде циклден тыс қалады. 3) Компетенцияға иеленіп біртіндеп детерминация салдарынан дифференцияланады, яғнн маманданады.

2.Өсірген жасушалардың әрекеттілігі.

Өсіретін клеткалардың негізгі түрі каллус клеткалары. Каллус жасушаларының көлемі мен қалпы бастапқы эксплант ұлпасының жасушаларының да,бір-біріне де ұқсамайды,ядроларының саны мен формасы өзгереді.Каллустың жас жасушалары майда болса ал кәрі жасушалары өте ірі болады.Жасушалар мен ядролардың қалпы мен көлемдерінің өзгеруі көбінесе плоидтылықтың (хромосомалар саны) өсуіне байланысты. Клеткаларды ұзақ өсіргенде олардың плоидтылығы ұдай арта береді.

Өсірген жасушалардың полиморфизмі әртүрлі факторларға байланысты, түрінің және жасының ерекшеліктері,плоидтылығы,қоректік ортаның және өсіру жағдайының әсері.

Физиология жағынан жасушалардың әртектілігі оладың әртүрлі физиологиялық күйінде болуына байланысты.Мұндай жасуша популяциясы асихронды деп аталады.Популяцияны синхронды болғызу,яғни барлық жасушалардың жасуша циклінің бір кезеңінде болу тіпті мүмкін емес.Себебі бөлінетін жасушалардың саны көбейту жолдары бар.

Өсірген жасушалардың әрекеттілігі генетикалық,эпигенетикалық және модификациялық өзгергіштікке себеп болады.Генетикалық өзгерістер,генотиптің өзгеруіне әкеледі де,тұқым қуалайды. Мутация дегеніміз ДНҚ мөлшерінің немесе құрылымының өзгеруі.Мутация гендік,хромосомалық,геномдық деңгейде өтеді.Гендік немесе нүктелік мутациялар – ДНҚ молекуласының белгілі бір бөлігінде нуклеотидтердің қатар тізбегінің өзгеруі геннің өзгеруі. Гендік мутациялар жасушалардың морфологиялық,биохимиялық және физиологиялық қасиеттерінің өзгеруіне әкеледі.

Хромосомалық мутациялар бұлар хромосомалардың жүйелік өзгеруі. Хромосомалық қайта құрулар инверсия,делеция,дупликация, транслокация, транспозиция нәтижесінде пайда болады.

Геномдық мутациялар-жасушалардағы хромосомалар санының өзгеруі.

Генетикалық өзгергіштіктің себептері де әртүрлі.

1.Алғашқы эксплантты өсімдіктен бөліп алғанда коррелятивті байланыстардың бұзылуы,яғни организмнің бақылауы болмауы.

2.Қоректік ортаның компоненттерінің әсері.

3.Қоректік ортада жиналатын метаболизм өнімдерінің әсері.

4.Бастапқы экспланттың өзіндегі әрекеттілік және белгілі бір жасушалардың селекциясы.

Хромосомалық өзгергіштік митоздың бұзылуы салдарынан пайда болады.

---

Эндомитозда хромосомалар шиыршықталып бұратылады,бірақ ядроның қабығы сақталады,ұршық бұзылады,хромосомалар ажырамайды. Сондықтан, хромосомалардың саны көбейеді,ядро мен жасушаның көлемі ұлғаяды.Эндоредупликацияда ДНҚ-ның мөлшері ядрода көбейседе хромосомалар екі еселенбейді де ядро бөлінбейді.Сонымен қатар,митоздың бөлінуіне байланысты хромосомалар дұрыс таратылмауы есебінен де полиплоидты және анеуплоидты жасушалар пайда болады.

Жасушалардың бөлінуі мен өсу жылдамдығы,қолайсыз жағдайларға төзімділігі олардың плоидтылығына байланысты.Соның салдарынан жасушалардың арасында бәсеке басталып,кейбіреулері басым өсе бастайды. Осындай популяциядағы жасушалардың белгілі бір типі үнемі басым өсуін жасушалық селекция деп атайды.Басым өсу кейбір жасушалардың (бастапқы бар жасушалардың көбеюі арқылы жасушалар мен ұлпалардың жаңадан пайда болуы)пролиферациясымен сипатталады. Мұндай селекцияның автоселекция деп атайды,мұнда сырттан стресс факторлары әсер етпейді. Цитогенетикалық әрекеттіліктің пайда болуына өсіру жағдайына тигізетін әсерін зерттегенде жапырақтың жасыл паренхимасы,тамырлар мен түйнектердің қорлы ұлпалары көбінесе полиплоидты болып келеді.Егер алғашқы материал ретінде диплоидтық меристемалық жасушаларды алып,оларды ағынды ашық жүйеде өсірсе,бұл генетикалық тұрақтылықты сақтаудың шарты болады.Клонның генетикалық тұрақтылығы сақталуы көп массалы ұлпаларды өсіргенде,одан маңызды заттарды бөліп алу үшін өте қажет.Сонымен қатар өсірген жасушалардың,оларды бөліп алған өсімдіктен генетика жағынан бұзылмауы бағалы бірегей жасушаларды көбейтуге маңызы зор.

Дегенмен, жасушалардың генетикалық әрекеттілігін тиімді құбылыс ретінде де бағалауға болады.Өйткені ол жасушалардың бейімделу мүмкіншіліктерін арттырады.Жасушалар популяциясында полиплоидты жасушалар өзінен-өзі сұрыпталады.Сондықтан олар тіршіліктің жаңа жағдайларына тезірек бейімделіп келеді.Өзімен-өзі немесе қандай да бір фактордың ықпалымен пайда болуы жасушалардан бастапқы өсімдікке ұқсамайтын регенерант алуға болады.Мұндай өсімдіктер сомаклондың варианттар деп аталады. Олардың ауыл шаруашылығы дақылдарының сорттарын асылдандыру үшін қолдануға болады.

3.Жасушалардың in vitro жағдайында өсуі.

Каллус клеткалардың өсуі тұтас өсімдіктердің өсуі сияқты S-сияқты қисық сызықпен бейнеленеді. Клеткалар саны немесе массасы өсіру мерзімінің функциясы ретінде графикте көрсетілсе, ол S-тәрізді қисық сызық болып шығады. Бұл заңдылық қатты және сұйық ортада өсетін клеткалар популяцияларына тән.

S – тәрізді қисық мына фазалардан тұрады:

1. Лагфаза немесе латенттік фаза, бұл кезде көщге көрінерлік өсу байқалмайды, бірақ су мен қоректік заттарды сіңіру процесі және бөлінуге дайындық белсенді өтіп жатады.

2. Үдеу фазасы, бұл кезде клеткалар бөлініп, созылып өсе бастайды.

3. Экспоненциялық немесе логарифмдік фазасы, бұл кезде өсу жылдамдығы өте қарқынды, уақыт өткен сайын екі еселеніп үдейді.

4. Өсудің бәсендеу фазасы, өсу жылдамдығы төмендейді.

5. Стационар немесе бір сарынды фазасы, өсу тұрақты жүреді.

6. Клеткалардың біртіндеп жойылып, құру фазасы.

---

Смотрите также файлы

• Установка сантехники в квартире и доме.pdf

• ток шоу анализ.docx

• театр тарихы..docx

• силл история мир кино реж -2013.doc

• Программа НВП.doc