жасушалық инженерия

Қазақстан Республикасы Ғылым және білім министрлігі

Қарағанды Медицина университеті

РЕФЕРАТ

Тақырыбы: Жасушалық инженерия

Қарағанды 2024

ЖОСПАР

• КІРІСПЕ.
• НЕГІЗГІ БӨЛІМ

• • ЖАСУШАЛЫҚ ИНЖЕНЕРИЯНЫҢ НЕГІЗГІ БАҒЫТТАРЫ
  • ЖАСУШАЛЫҚ ИНЖЕНЕРИЯ ӘДІСІ

• ҚОРЫТЫНДЫ
• Пайдаланылған әдебиеттер

 Жасушалық инженерия

 Жасушалық биотехнология жасушаларды, тіндерді және протопласттарды қолдануғанегізделген. Жасушаларды сәтті басқару үшіноларды өсімдіктен бөліп, өсімдік ағзасынан тысжерде сәтті өмір сүру және көбею үшін барлыққажетті жағдайларды жасау керек. Жасушалардыөсіру мен көбейтудің бұл әдісі "оқшауланғантіндердің дақылдары" деп аталады жәнебиотехнологияда қолдану мүмкіндігіне байланыстыерекше мәнге ие болды.

 Жасушалық инженерия түбегейлі жаңа нысанды - эукариоттық организмдердің жасушаларының немесе ұлпаларының оқшауланған мәдениетін, сондай-ақ өсімдік жасушаларының тотипотенция сияқты бірегей қасиетін, яғни әрбір өсімдік жасушасының физиологиялық реакцияны тудыру қабілетін пайдалануға негізделген тұтас организм.

 1.1 Өсімдік жасушасының инженериясының негізгі бағыттары:

 Оқшауланған жасушалар мен ұлпалардың дақылдары биотехнологиялық жұмыста үш бағытта қолданылады.

 Бірінші бағыт – өсімдіктердің әртүрлі қолайсыз факторларына: құрғақшылыққа, тұздылыққа, төмен және жоғары температураға, фитопатогендерге, ауыр металдарға және т.б. төзімділігі үшін in vitro селекциясында оқшауланған жасушаларды пайдалану.

 Сондай-ақ осы бағыт аясында оқшауланған протопластарды біріктіріп, жыныссыз (соматикалық) будандар алу арқылы жаңа өсімдіктер құру қарастырылған; бөгде гендерді гендік инженерия әдістерімен оқшауланған протопластарға көшіру; жасанды қоректік қоректік орталарда оқшауланған антерлер мен жұмыртқаларды өсіру (гаплоидты өсімдіктерді жасау); оқшауланған эмбриондарды өсіру және in vitro жағдайында ұрықтандыру.

 Екінші бағыт - отырғызу материалын көбейту және жақсарту үшін оқшауланған тіндік мәдениетті пайдалану. Өсімдіктердің клондық микрокөбеюі деп аталатын бұл әдіс бір меристемадан жылына жүздеген мың өсімдіктерді бере алады.

 Клондық микрокөбейту әдісі сәндік, тропиктік және гүлді өсімдіктерді өсіруде кеңінен таралған. Картоп, спаржа, құлпынай және кейбір алма мен шабдалы тамыр сабақтары үшін көбею мен таңдаудың дәстүрлі әдістерін алмастыра бастады.

 Үшінші бағыт – өсімдік жасушаларының дақылдары негізінде медицина, парфюмерия, косметика және басқа салалар үшін құнды екінші реттік синтез заттарын (алкалоидтар, стероидтар, гликозидтер, гормондар, эфир майлары және т.б.) өндіру. Әдетте, қайталама заттарды қатты (агар) немесе сұйық (суспензия культурасы) қоректік ортада өсірілген каллус ұлпасынан алады.

 Селекция процесін жеделдетудегі өсімдік жасушасының инженерия әдістері

 Өсімдік шаруашылығында in vitro көмекші әдістер:

 1. In vitro ұрықтандыруды аналық безді оған жасанды агар қоректік ортада қолданылған дайын тозаңмен өсіру арқылы жүзеге асыруға болады.

 2. Алыс будандардың клондық микрокөбеюі. Гибридтер қолтық асты бүршіктерінің меристемасының дамуын белсендіру арқылы (стерильді өркендерді кесу арқылы), кездейсоқ бүршіктер немесе эмбриондарды өсіру арқылы алынған каллус ұлпасынан қалпына келтіретін өсімдіктер арқылы көбейтіледі.

 3. In vitro жағдайында гаплоидты өсімдіктерді алу және оларды селекцияда қолдану.

 Оқшауланған ұлпа культурасының көмегімен гаплоидтарды алудың үш жолы бар:

 ➢ андрогенез – оқшауланған антерлер мен микроспоралардан жасанды қоректік ортада гаплоидты өсімдіктерді алу;

 ➢ гиногенез – оқшауланған аналық жасушадан жасанды қоректік ортада гаплоидты өсімдіктерді алу;

 ➢ партеногенез – ата-ана хромосомаларының сәйкес келмеуі салдарынан әкелік хромосомалары жоғалған гибридті эмбрионнан гаплоидтардың түзілуі.

 Антеральды дақылда гаплоидты өсімдіктердің пайда болуының екі мүмкін жолы бар:

 – тозаң дәндеріндегі эмбриогенез арқылы өсімдіктердің түзілуі. Бұл жағдайда эмбриоидтар антерлердің ішіндегі жеке тозаң дәндерінен пайда болады. Олар өніп, гаплоидты өсімдіктер шығарады;

 – антерлі жасушалардан каллустың түзілуі. Кейіннен морфогенез нәтижесінде өсімдіктер каллус жасушаларынан регенерацияланады. Бұл жағдайда алынған өсімдіктер әрқашан гаплоидты емес және көбінесе плоидтылығымен ерекшеленеді. Олардың полиплоидталған гаплоидты жасушалардан немесе біріккен жасушалардан түзілгені толық анықталмаған.

 1.2 Жасушалық инженерия әдісі

 Өсімдік шаруашылығындағы негізгі in vitro әдістері: соматикалық будандастыру негізінде өсімдіктердің жаңа формалары мен сорттарын алу, оқшауланған протопластарды біріктіру, жасуша селекциясы және басқа әдістемелік тәсілдер.

 Соматикалық будандастыру – соматикалық жасушалардан алынған оқшауланған протопластарды біріктіру арқылы жыныссыз будандар құру.

 Бұл әдіс қалыпты жыныстық жолмен кесіп өтуге болмайтын филогенетикалық алыс өсімдік түрлерін кесіп өтуге мүмкіндік береді; үш немесе одан да көп ата-аналық жасушалардың бірігуін тудырады; бірнеше хромосомалармен немесе гендермен бірге ата-аналардың біреуінің бүкіл гендік жиынтығын немесе тек басқа ата-ананың органеллалары мен цитоплазмасын алып жүретін асимметриялық будандар алу.

 Жасушалық инженерия әдісі дәнді дақылдармен басқа да құнды дақылдардың жаңа сорттарынөсіру кезінде селекциялық процесті едәуіржылдамдатуға мүмкіндік береді; спецификалықсәйкессіздік тосқауылына байланысты кесіп өтуарқылы әдеттегідей құруға болмайтын будандардыалу. Жасушаларды біріктіру арқылы, мысалы, әртүрлі картоп, қызанақ, темекі, темекі жәнекартоп,рапс және репа, темекі және белладонна будандары 

алынды.

 Иммунология саласында жасушалықинженерия үлкен жетістіктерге жетті.

 Жеке немесемоноклоналды антиденелер шығаратын арнайыгибридті жасушаларды алу әдістері жасалды. Бұладамның, жануарлар мен өсімдіктердің бірқатарауыр ауруларын диагностикалаудың жоғарысезімтал құралдарын жасауға мүмкіндік берді.

 Жасушалық инженерияның және жануарларжасушаларымен жұмыс істеудің жетістіктері бірдеймаңызды. Жоғары тұқымды жануарлардыңмұздатылған эмбриондарының банктері жасалады, содан кейін оларды өсіру үшін қарапайымжануарларға трансплантацияланады. Бір элиталықсиырдан оның жасушалық материалы негізіндеқұрылған жасанды эмбриондарды төмен тұқымдысиырларға имплантациялау арқылы бір маусымда15-20-ға дейін жоғары тұқымды бұзау алутехнологиясы жасалды.

 Лимфоцит жасушаларын (ағзаның иммундыққорғанысының негізгі факторларының бірі) ісікжасушасымен байланыстыратын әдіс жасалды. Ісікке қарсы антиденелер шығара бастайтынгибридомалар жасалады.

 Гибридомдық технология иммунологияда жаңадәуірді ашады.

 Жасушаларды жасанды жолдармен будандастырғанда, сомалық жасушаларды бір-біріне қосқанда будан геном түзіледі. Будандастырудың бұл тәсілінің мәні мынада: аталық және аналық жасушалар ретінде жыныстық жасушалар (гаметалар) емес өсімдіктің дене жасушалары қосылады. Олардың алдын ала протопластарын бөліп алады, белгілі жағдайда олар бір-бірімен қйылысады. Пайда болған сомалық будан жасушадан кейін регенерация арқылы будан өсімдіктер өсіп шығады.Протопластарды қосу арқылы будандастыруды әр түрлі атайды: сомдық будандастыру, парасексуальды будандастыпу, жыныстық емес будандастыру. Сонда да, көбінесе бірінші термин қолданылады, ал пайда болған будан сомалық будан деп аталады.Жасушаны қайта құрастыру (реконструкция) – жасушаның құрамына кіретін ядроны, цитоплазманы, митохондрияларды, хлоропластарды, хромосомаларды бір жасушадан басқа жасушаға көшіру негізінде мүлдем жаңа жасушаны жасау. Осындай әрекеттер нәтижесінде ядролық және цитоплазмалық гендер тіркестігі әдеттегідей емес, тіпті өзгеше жасушалар пайда болуы мүмкін. Одан да артық ғалымдарды қызықтыратыны, ол жеке хромосомаларды тасымалдау арқылы анеуплоидтық линияларды  алу мүмкіншілігі.

 Протоплас бөтен ДНҚ-ны қабылдай алатын өте ыңғайлы жүйе. Сол ДНҚ жасушаға енгізіп және оның экспрессиясын қамтамасыз ету арқылы генетикалық өзгертілген өсімдіктерді алуға болады. сөйтіп, протопластарды бөліп алу, өсіру, қосу және оларға жасушалық органоидтарды, жеке хромосомаларды, тіпті ДНҚ енгізу генетиктер мен селекционерлерге будан өсімдіктердің алуан түрлілігін арттыруға мүмкіншілік туғызады.Протопластарды бөліп алу.

 Протоплас – ферменттердің әсерімен немесе механикалық әдістермен қабығы түгел жойылған өсімдік жасушасы. Ағылшын ғалымы Э.Кокинг 1960-шы жылдардың басында жасушаның ішіндегі протопласты зақымдамай тірі күйінде бөліп алу әдісін жете зерттеп дайындады. Ол қызанақ тамырларының ұштарын, зең саңырауқұлақтар өсірген ортасына бөліп шығарған гидролиздік ферменттерімен өңдеп, протопластарды ферменттік әдісімен бөліп алды.

 Әдетте тірі жасушада протопласт жасушаның қабырғасына орталық вакуольдің тургор, яғни кернеулік қысымымен тығыз жанасып тұрады. Жасуша қабығы арқылы плазмалеммамен қоршалған цитоплазмалық жіңішке жіпшелер өтеді, солар арқылы көршілес жасушалардың протопластары біріне-бірі жалғасып жатады. Сондықтан жасуша қабығын ферментпен еріткен кезде протопластарға зиян келтірмей жасушаларда плазмолизді жұргізеді. Осмотик ретінде сахароза, маннит, сорбит қолданылады. Осы заттардың гипертониялық ерітінділері әсерінен вакуоль сусызданып жиырылып, протопласт көлемі кішірейіп, соңынан қабықтан алшақтайды. Кейде жасуша сопақ болғанда протопласт плазмолиз кезінде екі бөлініп кетууі мүмкін. Сондай ядросы жоқ субпротопласт цитопласт деп аталады.

 1968 жылы жапон ғалымы Такебе темекі жапырағының мезофилл жасушаларынан протопластарды көп мөлшерде алудың тиімді әдісін жете зерттеп дайындады. Алдымен жапырақты 70%-тік этанолда стерильдейді, кейін 15-20 мин 10%-тік кальций гипохлоритінде ұстап, дистильденген суда шайып алады. Астыңғы эпидермисті алып таста, жапырақты майда бөліктерге кесіп, пектиназа ферментінің ерітіндісіне салады. Пектиназа жасушааралық қабаттың заттарын ерітеді, яғни мацерация өтеді. Одан кейін объект целлюлоза ферментінің ерітіндісімен өңделеді, бұл кезде целлюлозалық жасуша қабығы біржолата жойылады. Фермент ерітіндісіне осмостық зат қосылады. Осы әдіспен әр түрлі өсімдіктердің ұлпаларынан протопластар алынады.  Қазіргі уақытта протопластарды бөліп алу үшін ферменттердің қоспасын пайдаланады. Бұл қоспаның құрамында ферменттердің үш түрі болатын пектиназалар, целлюлозалар және гемицеллюлозалар. Олар жасуша қабығының негізгі компоненттерін ыдыратады. Бұл ферменттерді кейбір бактериялар мен саңырауқұлақтар өздерін өсірген сұйық ортаға бөліп шығарады, сонымен қатар оларды ұлудың асқорыту сөлінен бөліп алады. Қазіргі уақытта пектиназалық және целлюлазалық әсері бар бірталай стандарттық ферменттер бар.Ферменттік ерітінділерді арнайы сүзгіден өткізу арқылы залалсыздандырады. Жасуша түрлерінде құрылымы мен құрамы жағынан айырмашылықтары болғандықтан, қоданылатын ферменттердің комбинациялары мен мөлшерінің ара қатынасы бірдей болмайды. Әрбір ұлпа үшін ферменттердің құрамы, концентрациясы мен ара қатынасы және өңдеу уақыты бөлек іріктеліп алынады. Бөлініп алынған протопластар ферменттік ерітіндіде мейлінше аз уақыт болуы керек, одан кейін ұқыпты түрде жуылуы қажет.

 Қорытынды:

 Жасуша инженериясы – жеке жасуша компоненттерін біріктіру арқылы жаңа қасиеттері бар организмдерді алуды көздейтін заманауи биотехнологияның бір саласы. Мысалы, белгілі бір органоидтарды бір ағзаның жасушаларынан екіншісінің жасушаларына көшіруге немесе жасушалардағы ядроларды ауыстыруға болады.

 Жасуша инженериясы соматикалық будандастыруды, яғни зертханада соматикалық жасушаларды біріктіруді де қамтиды. Бұл әдісті пайдалана отырып, мысалы, кәдімгі айқасу арқылы алынбайтын өсімдіктердің түр аралық будандары жасалады.

 Ол үшін оқшауланған өсімдік жасушалары жасуша қабырғасын бұзатын ферменттермен өңделеді. Содан кейін осылай өңделген екі түрлі өсімдік түрінің жасушалары араласады. Жасушаның бірігуіне ықпал ететін заттар қосылып, жасуша қабырғаларының қалпына келуіне жағдай жасалады. Кейіннен гибридті өсімдіктер жеке гибридті жасушалардан арнайы қоректік орталарда өсіріледі. Осылайша, мысалы, алхоры мен шие, шие және тәтті шие, т.б будандар алынды *Алайда, бүгінгі күнге дейін мұндай будандар негізіндегі өнеркәсіптік сорттар алынбағанын атап өткен жөн.

 Пайдаланылған әдебиеттер:

• https://www.ektu.kz/files/DistanceEducation/Resource/503260/5%20%D0%BB%D0%B5%D0%BA.docx
• https://krippo.ru/files/distant/29_05_20-4.docx#:~:text=%D0%9A%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D0%B8%D0%BD%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%8F%20%E2%80%94%20%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%BE%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BD%D1%8B%D1%85,)%2C%20%D0%B2%20%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D1%85%20%D1%83%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%8F%D1%85.
• http://profil.adu.by/mod/book/view.php?id=4000&chapterid=12170