- •Актуальность применения культур клеток в различных областях биологии, медицины и сельского хозяйства
- •Роль клеточных культур в биотехнологии при производстве биологически активных веществ, белков, ферментов, аминокислот, гормонов, вакцин и др.;
- •Применение клеточных культур для диагностики и лечения наследственных заболеваний.
- •Применение клеточных культур в качестве тест-объектов при испытании новых фармакологических веществ.
- •Применение клеточных культур для сохранения генофонда исчезающих видов животных и растений.
- •Аппараты для очистки воды, используемой для приготовления питательных сред или мытья культуральной посуды. Их характеристика и возможности получения сверхчистой и общелабораторной воды.
- •7. Приборы, аппараты и реактивы для мытья и стерилизации посуды.
- •8. Приборы для дозирования, разведения и пробоотбора.
- •9. Боксовые помещения и ламинар-боксы. Их типы, обустройство и значение.
- •10. Лабораторные термостаты. Специальные требования, предъявляемые к лабораторным термостатам для культивирования клеток, и типы их конструкций.
- •12. Лабораторные ферментеры. Их назначение, типы, конструкция и области применения.
- •13. Глубинное культивирование клеточных и бактериальных культур.
- •14. Общая модель динамики роста клеточных культур.
- •15. Специфические особенности работы с ферментерами. Проблемы пенообразования и пеногашения.
- •16. Специфические особенности работы с ферментерами. Хемостаты и турбидостаты.
- •17,18. Культуральная посуда. Особые требования к свойствам поверхности и материала изделий из стекла и пластика, предназначенных для роста клеток в монослое.
- •19. Области применения стеклянной и пластиковой посуды. Основные подходы, способы и степень подготовки культуральной посуды к культивированию клеток.
- •20. Принципы составления питательных сред.
- •21. Устройства для приготовления питательных сред.
- •22. Основные требования, предъявляемые к питательным средам для клеточных культур.
- •23. Установки для стерилизующей фильтрации жидких питательных сред. Микро- и ультрафильтрация питательных сред.
- •24. Основные типы и состав питательных сред для культивирования различных типов клеток.
- •25. Основные питательные потребности клеток
- •26. Преимущества и недостатки разных типов питательных сред
- •27. Историческое развитие культивирования микроорганизмов. Работы л.Пастера, р.Коха и др. По созданию методов культивирования и изучению питательных потребностей микроорганизмов
- •28. Методы выделения чистых культур аэробных и анаэробных микроорганизмов
- •1) Механическое разобщение
- •29. Питательные среды для культивирования микроорганизмов
- •30. Динамика роста клеточных культур микроорганизмов
- •31. Подбор состава культуральных сред с учетом типов питания культивируемых микроорганизмов.
- •32. Влияние условий культивирования на жизнедеятельность микроорганизмов.
- •33. Потребность в кислороде и аэрация. Культивирование анаэробных микроорганизмов.
- •34. Динамика роста культуры микроорганизмов и характерные особенности каждой фазы.
- •35. Параметры роста: скорость роста, урожай клеток, время генерации, длительность лаг-фазы, экономический и метаболический коэффициенты и др.
- •36. Особенности культивирования бактериальных, дрожжевых и грибных клеток.
- •37. Динамическое и статическое (стационарное) культивирование.
- •38. Открытые и закрытые системы культивирования.
- •39.Поверхностное и глубинное культивирование, суспензионные культуры.
- •40.Периодический, продлённый периодический, многоциклический и непрерывный процессы культивирования клеток микроорганизмов
- •41.Методы создания и биологические свойства синхронных культур микроорганизмов.
- •42.Управляемое культивирование микроорганизмов с заданными свойствами.
- •43, 44. История создания культур клеток растений. Значение работ немецких ученых х.Фехтинга, к.Рехингера, г.Габерландта. Опыты Роббинса и Котте.
- •45. Методы создания клеточных культур растений
- •46. Получение культуры каллусных клеток.
- •47. Среды и методы выращивания каллусных клеток: поверхностный способ на агаризованной питательной среде.
- •48. Суспензионные культуры и глубинное культивирование, культивирование отдельных (одиночных) клеток.
- •49. Динамика роста популяции растительных клеток и особенности каждой фазы
- •50. Протопласты растительных клеток.
- •51. Способы выделения растительных протопластов и условия культивирования протопластов.
- •53. История и проблемы развития культивирования животных клеток. Основные культивируемые элементы.
- •54. Возможности и способы получения и особенности существования первичных культур.
- •55. Значение и возможности использования культивируемых животных клеток.
- •56. Особенности поведения и развития нормальных, трансформированных и опухолевых клеток.
- •57. Монослойные и суспензионные клеточные культуры. Типы культуральных систем для непроточных и проточных культур.
- •58. Выбор питательных сред и субстратов для культивирования животных клеток.
- •59. Состав питательных сред (среды, содержащие сыворотку, и бессывороточные питательные среды). Значение сывороточных компонентов.
- •60. Динамика развития клеточных линий и влияние физических, химических и биологических факторов.
51. Способы выделения растительных протопластов и условия культивирования протопластов.
Протопласты растений – растительная клетка лишенная клеточной клетки. Наиболее простыми, но длительными и трудоемкими методами получения растительных протопластов являются механические.
При этом фрагмент растительной ткани вносят в 0,1 М раствор сахарозы, более концентрированный, чем вакуолярный сок, выдерживают определенное время до тех пор, пока протопласты не сожмутся и не отойдут от клеточных стенок, а затем аккуратно рассекают эпидермис, и протопласты входят в среду. Однако при применении даже модифицированных механических методов можно получить только ограниченное число протопластов и в этом случае использовать только те ткани, в которых возможен экстенсивный плазмолиз (получить протопласты из меристемы или зрелой ткани очень сложно).
Принципиально отличный метод получения изолированных протопластов − энзиматический. В этом случае для удаления клеточной стенки используются ферменты. В сравнении с механическим методом ферментативное выделение протопластов имеет определенные преимущества: 1) одновременно можно получить большое количество протопластов; 2) протопласты не подвергаются сильному осмотическому сжатию; 3) клетки более интактны и не повреждены; 4) метод сравнительно быстрый.
Для удаления клеточной стенки используются ферментные препараты трех типов: целлюлазы, гемицеллюлазы и пектиназы – чаще всего грибного или бактериального происхождения. Выбор ферментной системы производится на основании знаний об особенностях растительных тканей. В результате обработки тканей ферментными препаратами образуется смесь, содержащая протопласты, обломки разрушенных клеток и целые клетки. Чтобы отделить протопласты от примесей, суспензию фильтруют через нейлоновые фильтры, а затем подвергают центрифугированию в мягких условиях. Источником клеток для получения протопластов помимо фрагментов растительных тканей являются также клеточные суспензии и каллусные культуры.
Успех процесса зависит от многих факторов – состава ферментов, их качества, рН среды, выбора осмотического раствора. Большое значение при этом имеет состояние растительного материала, а именно, его видовая, генетическая, энергетическая и физиологическая характеристики, а также применяемые методы получения и культивирования протопластов. Для стабильного получения большого количества протопластов важны стандартные условия выращивания исходных растений или клеток, определение оптимального для выделения протопластов возраста растения или органа, температуры, освещения, питания. Для получения протопластов из суспензионных клеточных культур наилучшей является поздняя логарифмическая фаза роста, когда клеточные стенки лучше всего поддаются ферментативному разрушению, а протопласты наиболее жизнеспособны.
Культивирование растительных протопластов. Для культивирования протопластов можно использовать метод жидких капель. В этом случае суспензия протопластов в виде капель в жидкой среде помещается в пластиковые чашки Петри. Метод обеспечивает хороший газообмен через воздушную фазу и диффузию в раствор экскретируемых продуктов. Кроме того, легко можно добавлять свежий раствор в нужной концентрации. Однако при культивировании этим способом протопласты скапливаются в центре каждой капли. Накапливаясь, они образуют значительное количество фенольных или других токсических соединений, что препятствует дальнейшему успешному культивированию. Этот метод также неудобен, если требуется исследовать развитие индивидуальной колонии протопластов. Другой широко распространенный метод – агаровая культура (метод платирования). В этом случае определенный объем суспензии протопластов в жидкой питательной среде наливают в пластиковые чашки Петри, добавляют равный объем той же самой среды, содержащей 1 % агар-агара. Температура не должна превышать 45о С. Чашки заклеивают парафиллюмом(фольга) и культивируют при температуре около 28о С. Протопласты фиксированы в одном положении и физически отдалены один от другого. Этот метод имеет важное преимущество: можно наблюдать для одного конкретного протопласта все этапы его развития – формирование клеточной стенки, деление клеток, рост и развитие растения. Недостаток этого метода заключается в том, что возможно некоторое повреждение протопластов при смешивании с теплым агар-агаром.
Одним из вариантов данной методики является использование «кормящих» протопластов или клеток, подвергнутых воздействию рентгеновского или гамма-излучения. Они смешиваются с жизнеспособными протопластами и платируются. Этот метод позволяет культивировать суспензию протопластов более низкой концентрации, чем та, что обычно необходима для их роста. Сходным с этим методом является метод совместных культур. Он используется для эффективного культивирования труднокультивируемых протопластов. Такие протопласты культивируются совместно с протопластами, отличающимися быстрым ростом. Успех такого культивирования основан на активных веществах, которые выделяются быстрорастущими видами.
52 (+ 51).Значение культур клеток растений и изолированных растительных протопластов для создания методов биологического конструирования растений с заданными свойствами.
Протопласты являются уникальной моделью для изучения фундаментальных физиологических проблем у растений. Они незаменимы при изучении состава, структуры и функционирования плазмалеммы в норме и при воздействии на нее гормонами, ингибиторами, фитотоксинами, а также при взаимодействии самих протопластов в популяции. Кроме того, протопласты могут использоваться для определения состава первичной клеточной стенки и изучения механизма ее репарации после разрушения.
Таким образом, изолированные протопласты имеют ряд областей применения, как теоретического, так и прикладного характера:
1. Изучение химии и структуры клеточной стенки (и при разрушении, и при синтезе «de novo»).
2. Изучение свойств плазмалеммы, трансмембранных перемещений.
3. «Мягкое» выделение органелл.
4. Наблюдение за закономерностями дифференцировки клеток при слиянии протопластов, отслеживание взаимодействия ядра и цитоплазмы в полученной гибридной клетке, изучение соматических гибридов.
5. Введение чужих органелл.
6. Введение чужеродных генов в растительную клетку (трансгенез).