1. Актуальность применения культур клеток в различных областях биологии, медицины и сельского хозяйства

Клеточные культуры с каждым годом находят все большее применение в самых разнообразных областях биологии, медицины и сельского хозяйства. Их используют при решении таких общебиологических проблем, как выяснение механизмов дифференцировки (возникновение различий между однородными клетками и тканями, изменения их в ходе развития особи, приводящие к формированию специализир. клеток, органов и тканей) и пролиферации (разрастание ткани организма путём размножения клеток делением); взаимодействия клеток со средой, адаптации, старения, биологической подвижности, злокачественной трансформации и многих других. Они являются исходным материалом для создания клеток-продуцентов, используются в целях повышения продуктивности сельскохозяйственных животных и для выведения новых сортов растений. Культуры клеток применяются для диагностики и лечения наследственных заболеваний, в качестве тест-объектов при испытании новых фармакологических веществ, а также для сохранения генофонда исчезающих видов животных и растений.

Во 2-й пол. 19 в. развитие микробиологии, прежде всего медицинской (необходимость выделения и изучения микробов, вызывающих инфекционные болезни), а также производств, основанных на процессах брожения (виноделие и др.), привело к созданию методов культивирования клеток бактерий, дрожжей и других микроорганизмов, т. е. методов их выделения, выращивания, размножения и сохранения в искусственных условиях. Клеточные и тканевые культуры позволяют исследовать такие важные для медицины проблемы, как перерождение нормальных клеток в опухолевые, всесторонне изучать их свойства, чувствительность клеток к физическим и химическим факторам, в т. ч. к лекарствам, а также определять потенциальную мутагенность и канцерогенности этих факторов, т. е. их способность вызывать мутации и опухоли. Культуры клеток насекомых дают возможность получать биологические агенты новых типов для борьбы с насекомыми-вредителями без негативного влияния на жизнеспособность полезных видов насекомых, а также не накапливающихся в окружающей среде. Достоинства биологических методов борьбы с вредителями известны уже давно, это бактериальные, грибные и вирусные препараты, получение которых требует специализированной техники и условий. Культивируемые на искусственных средах растительные клетки характеризуются большой неоднородностью; при этом возможен отбор клеток, устойчивых к тем или иным неблагоприятным факторам - засухе, низкой температуре, фитопатогенам и пр.

2. Роль клеточных культур в биотехнологии при производстве биологически активных веществ, белков, ферментов, аминокислот, гормонов, вакцин и др.;

Современная биотехнология характеризуется использованием биологических методов для борьбы с загрязнением окружающей среды (биологическая очистка сточных вод), защита растений от вредителей и болезней, производства ценных биологически активных веществ (антибиотиков, ферментов, гормональных препаратов) для народного хозяйства. На основе микробиологического синтеза разработаны промышленные методы получения белков, аминокислот, используемых в качестве кормовых добавок. Развитие генной и клеточной инженерии позволяет целенаправленно получать ранее недоступные препараты (например, инсулин, интерферон, гормон роста человека и др.), создавать новые полезные виды микроорганизмов, сорта растений, пород животных.

Широкое распространение получили гибридомы и продуцируемые ими моноклональные (одной специфичности) антитела, используемые в качестве уникальных реагентов, диагностических и лечебных препаратов.

Биотехнологические методы направлены на получение микробной биомассы хлебопекарных дрожжей, дрожжей из мелассы, дрожжей на этанольной среде, кормовых дрожжей, кормовой биомассы из целлюлозосодержащих субстратов, микробной биомассы из природного газа, биомассы водородных бактерий, медицинских дрожжей, заквасок молочнокислых бактерий, а также на производство вакцин, бактериальных удобрений, бактериальных средств защиты растений.

С помощью клеток микроорганизмов в промышленности получают липиды, полисахариды, этиловый спирт, органические растворители, органические кислоты (уксусную кислоту и уксус, молочную кислоту, пропиленовую, лимонную, глюконовую, фумаровую и другие кислоты), витамины (группы В, D, каротиноиды), антибиотики (пенициллин, кормовой биомицин), ферментные препараты.

Микроорганизмы используют для трансформации органических соединений, защита окружающей среды, в том числе очистки сточных вод и микробиологической переработки навоза и пр. Современная биотехнология использует достижения биохимии, микробиологии, молекулярной биологии и генетики.