Клеточная инженерия

I. РОСТ И РАЗВИТИЕ КЛЕТОЧНЫХ КУЛЬТУР

У одноклеточных организмов понятие рост и развитие почти равнозначны.

Рост – согласованное увеличение количества всех химических компонентов, формирующих клеточные структуры. Рост клеток обычно сопровождается увеличением их массы и размером. Однако эта закономерность наблюдается не всегда, т.к. в некоторых условиях клетки способны только накапливать запасные вещества, но не расти. Различают сбалансированный рост (увеличение всех веществ и структур происходит пропорционально) – такой рост наблюдается у микроорганизмов в подходящей питательной среде, в которой они адаптированы. В период сбалансированного роста удвоение биомассы сопровождается удвоением других учитываемых показателей, например количество белка, ДНК, РНК и внутриклеточной воды. Таким образом клеточные культуры, растущие сбалансированно, сохраняют постоянный химический состав. Если в питательной среде наблюдается нехватка или избыток какого-либо компонента, то рост становится несбалансированным и продукты метаболизма могут преобладать над используемым субстратом.

Поскольку клетки имеют малые размеры, то для характеристики их ростовых процессов используют кривую роста, построенную по анализу популяции клеток.

*кривая роста*

1. Лаг-фаза

2. Фаза экспоненциального роста

3. Фаза замедленного роста

4. Стационарная фаза

5. Фаза отмирания

Оптическая плотность, изменяемая с помощью спектрофотометра, отражает логарифм числа жизнеспособных клеток.

1. Лаг-фаза

Охватывает промежуток времени между инокуляцией клеток на питательную среду и достижением ими максимальной скорости деления. Продолжительность фазы определяется следующими факторами:

- начальными условиями культивирования

- возрастом посевного материала

Во время этой фазы деление клеток не происходит, отмечаются лишь процессы, которые делят клетку к размножению.

2. Фаза экспоненциального роста/Логарифмическая фаза

Характеризуется постоянной максимальной скоростью деления клеток и скоростью роста. При этом все клетки в популяции имеют приблизительно одинаковый размер, содержат максимальное количество РНК, белка. Клетки наиболее жизнеспособны и обладают высокой биохимической активностью. Иногда скорость роста может снижаться из-за недостатка субстрата, накопления токсичных веществ, недостатком кислорода; в этом случае клетки переходят в период несбалансированного роста.

3. Фаза замедленного роста

Предшествует стационарной фазе, когда число жизнеспособных клеток достигает максимума и перестаёт увеличиваться. Отличительным признаком стационарной фазы является баланс между скоростью размножения и скоростью отмирания.

5. Фаза отмирания

Происходит снижение числа живых клеток и в целом роста популяции.

I. НАПРАВЛЕНИЯ КЛЕТОЧНОЙ ИНЖЕНЕРИИ ЖИВОТНЫХ, ИХ ЗАДАЧИ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЖИВОТНОЕ

2 направления:

Трансплантация эмбрионов

Клонирование

Задача: быстрое размножение в нужном количестве животных с высокими показателями продуктивности Практическое использование: 1. Получение потомства от ценных генотипов животных, у которых яичники функционируют нормально, но они не могут выносить плод 2. Быстрое размножение импортируемых и ценных местных генотипов 3. Транспорт эмбрионов, а не самих животных; при этом уменьшается риск ввоза заболеваний, а зародыши, при пересадке местному реципиенту, дают начало организму, который приобретает иммунитет от материнского и его собственная иммунная система становится устойчивой к болезням в местных условиях.

Задача: разработка методологии клонирования различных видов животных Практическое использование: 1. Клонирование может помочь сохранить уникальные генотипы элитных коров, ценных пушных зверей, спортивных лошадей и др. 2. Клонирование диких животных, которым грозит исчезновение, позволит использовать полученный клон в скрещиваниях с животными, находящимися в зоопарках, что позволит избежать инбридинга 3. Клонирование как технология, используемая в трансгенезе (технологии переноса чужеродного гена в геном реципиента)

II. БИОТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ТРАНСПЛАНТАЦИИ ЭМБРИОНОВ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

1. Отбор доноров и реципиентов для эмбриотрансплантации

2. Гормональная индукция полиовуляции у воров-доноров

3. Искусственное осеменение коров-донором

4. Извлечение эмбрионов

5. Пересадка эмбрионов в организм реципиента, транспортировка или хранение эмбрионов

III. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОЗИГОТНЫХ БЛИЗНЕЦОВ У КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

IV. КЛОНИРОВАНИЕ ЖИВОТНЫХ

1966 год

1996 год – клонирована овца Долли

V. НЕРЕШЁННЫЕ ПРОБЛЕМЫ КЛЕТОЧНОЙ ИНЖЕНЕРИИ ЖИВОТНЫХ

- низкая эффективность технологии клонирования

- быстрое старение клонов

- клоны могут отличаться от оригинала