Гаплоидты технологиялар алу жолдары 3 страница

3.Клеткалар суспензиясы – жеке жасушаларды немесе кішігірім жасушалар топтарын аппаратура арқылы ауамен қамтамасыз етіп және араластыра отырып сұйық қоректік ортаның осмос қысымын да ескеру керек. Жоғары осмос қоректік заттарды жасушалардың сіңіруін қиындатады. Экспланттан пайда болған морфогенді каллус ұлпаларды әрбір 3-4 апта сайын жаңа қоректік ортаға көшіріліп отырса, олар шексіз ұзақ өсе береді. Осындай морфогенді каллусты жарықта, 27(градус) С температурада өсіргенде регенерат‑өсімдік дами басмтайды.

Жасушаларды жасанды жағдайда өсіргенде, олардың бір өсу кезеңнен екіншісіне өтуін ішкі және сыртқы факторлар бақылайды. Ішкі факторларға пролиферативтік қор, созылып өсу ұзақтығы және жасушаның күйі жатады. Сыртқы факторлар ретінде қоректік ортаның құрамы, рН көрсеткіші, оттегінің мөлшері, температура, жасушалар тығыздығын қарастырамыз. Жасушалар өскен сайын оларды жаңа ортаға көшіру керек, яғни пассаждау жасушаларды жаңадан дайындаған қоректік ортасы бар шыны ыдысқа ауыстырып отырғызу керек. Трасплантты немесе сұйық қоректік ортаға отырғызғаннан бастап келесі жаңа қоректік ортаға ауыстырғанда дейінгі өсу кезеңнін‑ өсіру циклі деп атайдыСұйық орта ішінде клеткалар батпай,жүзген күйде тіршілік етуі үшін оларды аппаратпен араластырып тұпу қажет.Тоқтамай айналу,шайқалу немеесе сұйық орта арқылы стерильді ауаны үрлеу арқасында клеткалар оттегімен қамтамасыз етіледі.Көбінесе сұйық ортаның құрамы агармен қатырған ортамен бірдей болады. Қатты ортада өсірген клеткалармен салыстырғанда суспензиядағы клеткалардың біршама артықшылығы бар.Клеткалар тіршілік ету үшін белгілі бір қолайлы жағдайларды қамтамасыз етуді қажет етеді.Міне осындай барлық клеткаларға біркелкі әсер ететін жағдай туғызу суспензиялық өсіру әдәсімен жүзеге асырылады.Бұл әдістің тағы бір пайдалы жері-клеткалар өздері бөліп шығаратын зиянды метаболиттерден оңай арылады.Суспензиядан өз ерекшеліктері бар клеткалық популяция алуға болады.Әдетте клеткалар суспензиясын алу үшін каллус ұлпасы пайдаланылады.Кейде экспланттың өзін сұйық ортаға салып өсіру арқылы да суспензия алуға болады, мысалы тозңқаптардан.Өсу кезінде экспланттың сыртында түзілген каллус клеткалары үзіліптүсіп сұйық ортаға шығады да,олардан суспензияпайда болады.Бірақ бұл ұзақ әрі тиімсіз процесс.Сұйық ортада өскен клеткаларды,алғашқы каллусқа қарағанда,жиірік жаңа қоректік ортаға көшіреді.Жаңа қоректік ортаға көшіретін суспензия бөлігін инокулюм деп атайды. Суспензиядағы клеткаларды өсірудің негізгі екі әдісі бар: 1-мерзімді өсіру.2-үзіліссіз өсіру. Бұл әдістердің негізгі мақсаты клеткалар биомассасын неғұрлым көбейтіп,олар түзетін пайдалы заттарды соғұрлым мол өндіру.Ал негізгі айырмашылықтары олар қоректік ортаның сапсын және клеткалардың өсуін реттейді.

Мерзімді өсіру деп суспензиядағы клеткалардың өсіру әдісі белгілі бір уақыт ішінде жүргізіледі және де бұл кезде бастапқы құйылған қоректік орта жаңартылмай өз нәрі сарқылғанша пайдаланылады.Бұл өсіру түрі клеткалардың өсіру заңдылықтарына байланысты.Оған өсіру циклі жатады. Өсіру циклі -инокулюмдағы қоректік ортаға қосқаннан бастап,келесі жаңа ортаға ауыстырғанға дейінгі мерзім.

Үзіліссіз өсіру суспензиядағы клеткаларды өсіру процессі үздіксіз жүргізіледі және де қоректік орта үздіксіз жаңартылып отырады.Бұл өте тиімді әдіс.Үзіліссіз өсірудің бірнеше жолы бар:

1-ағынды жабық

2-ағынды ашық

3-ағынды-ағынсыз

Ағынды жабық жүйе. Клеткалық суспензияны өсіргенде сұйық қоректік орта ағынды боп құйылып,ауыстырылып,жаңартылып тұрадыСұйық ортаның жүйеге кіріп құйылу қарқыны мен төгіліп сыртқа шығу қарқыны бірдей болуы керек.Бқл перистальтикалық насостың қызметін реттеу арқылы іске асырылады.Сонда клеткалар суспензиясы өсірілетін жүйеде қоректік ортаның мөлшері де,сапасы да бір қалыпты болып сақталады.Қоректік ортаның пайдаланылған бөлігі сыртқа сүзгіш түтік арқылы шығарылады.Сонда суспензиядағы клеткалар жүйесінің ішінде жабыңқы жаңдайда қалып,өсуін жалғасытара береді.Ағынды жабық жүйе деп аталуы да осыдан.

Ағынды ашық жүйе. Бұл жүйеде сыртқа клеткалар суспензиясының бір бөлігі шығарылады.Бұл тәсілде сүзгіш түтік қолданылмайды,сондықтан қоректік ортамен қоса клеткалар да төгілп шығады.Сыртқа шығарылып алынған клеткалардың орынын жаңадан пайда бошлып алынған пайда болып өскен басқа клеткалар толтырады.Ағынды ашық жүйе деп аталуының себебі клеткалар биомассасы еркін ағып шығып алына береді.

Ағынды-ағынсыз жүйе.Биомасса мол болып көбейген соң ағынсыз күйде өсірілген клеткалар суспензиясының қажетті бөлігі жүйеден алынады да,оның орнынан нақ сондай мөлшерде жаңа қоректік орта құйылады.Бөлініп алынған клеткалар өндірісте пайдаланылады,ал жүйеде қалғанклеткалар жаңартылған ортада өсе береді.Жалпы алғанда,ағырнды-ағынсыз жүйе мерзімді өсіру және үзіліссіз өсіру әдіс терінің екеуіне де бейімделген.

1.Суспензия өсінділерінде зат алмасу өнімдерінің ерекшеліктері. Сұйық ортада өсірілетін клеткаларды клеткалар суспензиясы деп атайды. Клеткалар тіршілік ету үшін белгілі бір қолайлы жағдайларын қамтамасыз етуді қажет етеді. Міне осындай барлық клеткаларға біркелкі әсер ететін жағдай туғызу суспензиялық өсіру әдісімен жүзеге асырылады. Бұл әдістің тағы бір пайдалы жері - клеткалар өздері бөліп шығаратын зиянды метаболиттерден оңай арылады және де әр түрлі факторлардың бұл клеткалардың зат алмасу мен өсу процестеріне тигізетін әсерін отыру жеңілденеді. Суспензияда өсетін клеткалар биохимия және молекулалық биология тұрғысынан зерттеулер жүргізуге қолайлы келеді. Әдетте, клеткалар суспензиясын алу үшін каллус ұлпасы пайдаланылады. Кейде экспланттың өзін сұйық ортаға салып өсіру арқылы да клеткалық суспензия алуға болады мысалы, тозаңқаптардан. Сонымен, борпылдақ дифференцияланбаған каллусты сұйық ортаға салып шайқап өсіру, клеткалар суспензиясын шығарудың негізгі жолы. Борпылдақ каллусты өсіргенде қоректік ортаға 2,4 – Д қосады, ал цитокининнің мөлшерін азайтады немесе оны тіпті қоспайды. Тағы бір шарт - қоректік ортада кальций ионы болмауы керек, себебі ол кальций пектинатының түзілуіне әсер етеді. Кальций пектинаты клеткаларды өзара байланыстырып тұратын негізгі зат. Одан құтылу үшін каллусқа пектиназа ферментімен әсер ету керек.Борпылдақ каллусты сұйық ортада жиі шайқап, араластырғанда ол жеке клеткаларға ыдырайды және кішігірім клеткалық агрегаттарға бөліне бастайды. Бөлінбей қалған тығыз каллустың қалдықтарын және ірі агрегаттарды 1-2 қабат дәке немесе нейлон арқылы сүзіп алып тастайды. Немесе суспензияны бірнеше минут қозғалтпай қойьш, оны тұндырып, үстіңгі жағында батпай қалған жеке клеткалар мен майда клетка топтарын бөлек құйып алады. Суспензияның үстіңгі жағындағы жеңіл фракциясын жаңа ортаға жиі-жиі көшіріп өсірсе, жеке клеткалардың саны көбейеді. Оған қоректік ортаның құрамы, аэрация және араластыру әдістері де әсер етеді. Бірақ қанша күш салғанмен, тек біркелкі жеке клеткалардан тұратын суспензияны алу мүмкін емес. Ең жақсы деген суспензияда жеке клеткалар үлесі 50~60%-тен аспайды, қалғаны 2-10 клеткадан тұратын, тіпті одан да көп клеткалар топтасқан агрегаттар болады. Ауксиндер клеткалардың бір-бірімен жабыспауына, жеке-дара болуына (диссоциациялануына) дұрыс әсер етеді, ал цитикининдер, керісінше, ол процесті тежейді.

2. in vitro генофондтарды сақтау жолдары. Криосақтау. Өсімдік шаруашылығында сорттар жиі алмастырылып тұруы қажет. Жаңа сорттарды шығару үшін және ескі сорттарды жақсарту үшін әр алуан бағалы генетикалық материалдар қажет. Сирек кездесетін және жоғалып бара жатқан түрлердің генофондын және селекция үшін бағалы объектілер мен штамдарды сақтау үшін in vitro жағдайында гендер қорын жасау жөнінде зерттеулер өткізілуде. Өсірілетін клеткаларды сақтаудың екі жолы бар,соның бірі - криосақтау.Мұздатып сақтау(криосақтау) – клеткаларды қатты мұздатып алып өте төмен температурада сақтау, мысалы сұйық азот температурасында(-196⁰С). Бұл клеткалардың генетикалық сипаттамасы қай мерзімде болса да тұрақты сақталуына кепіл болады. Бұл әдіспен әр түрлі материалды сақтауға болады – протопластардан ұрық пен тұқымға дейін. Қазіргі уақытта клеткаларды, ұлпаларды,мүшелерді қатты мұздатып сақтау медицина мен мал шаруашылығында кеңінен пайдаланылады. Ал өсімдіктерде жағдай басқаша.Өсімдік клеткалары көлемі үлкен, вакуольі зор,суы көп болғандықтан мұздату және еріту кезеңдерінде олар қатты зақымданады. Ол мүздың клетка ішінде де,сыртында да қатуына байланысты. Клеткаларды мұздатып сақтау жұмысының этаптары: 1) клеткаларды дайындау; 2. криопротекторды қосу; 3. бағдарламалы мұздату; 4. сұйық азотта сақтау; 5. тез еріту; 6. криопротекторды кетіру; 7. қайтадан өсіру және регенеранттарды алу.

3. Мал шаруашылығындағы «молекулалық биотехнология» әдісі.

Молекулалық биотехнология – мал ағзасында жаңа генетикалық бағдарламалар алу мақсатында тұқым қуалаушылық белгілеріне молекулалық деңгейде «түзетулер» енгізу. Мұндағы негізгі зерттеу зерзаты ретінде нуклейн қышқылдары (ДНҚ жəне РНҚ молекулалары) алынады. Молекулалық биотехнология екі бөлімнен құралады:

1. Генетикалық инженерия – тек қана жекелеген генге (немесе гендерге)

қатысы бар. Генетикалық инженерияның негізгі міндеттері қатарына мына-

лар жатады:

А) гендерді синтездеу немесе бөліп алу мен модификациялау;

Б) рекомбинантты молекулаларды құрастыру жəне клондау;

В) генотип банкін (геном библиотекасын) жасақтау.

2. Генетикалық трансформация – гендерді тасымалдауға негізделеді.

Бұл жұмыстардың негізгі міндеттеріне:

А) реципиентке генді ендіру;

Б) трансформанттарды іріктеу мен сараптау;

В) гендер интеграциясы мен экспрессиясы;

Г) бағалы заттарды продуценттеушілерді жəне трансгенді хайуандарды жасау жатады. Мал шаруашылығындағы биотехнологиялық жұмыстардың орындалу реті жоғарыда аталған үш əдістердің (суперовуляция, қолдан ұрықтандыру

мен эмбрион тасымалдау) тығыз байланыстылығы арқылы жүзеге асырылады. Мысалы, малдардың генетикалық жағынан бағалы эмбриондарын алу үшін, көбейтуге бағытталған биотехнологиялық əдістері (суперовуляция,

ұрықтандыру мен эмбрионды шайып алу) қолданылғаннан кейін, алынған эмбриондар сұрыптаудан өткізіліп, кейіннен молекулярлық (трансгеноз) жəне жасушалық (клондау) микроманипуляцияларына ұшыратылады. Кейіннен

«құрастырылған» эмбриондарға in vitro жағдайында «реанимациялық» жағдай туғызылып, сапалық белгілері бойынша бағаланғаннан кейін (жасушалық селекция), соңғы кезеңі – генетикалық бағалы ұрпақ алу үшін дайын эмбри-

онды реципиент аналығының жатырына қондырылуымен (трансплантация)аяқталады.

Гаплоидтық организмнің сомалық клеткаларында сыңар хромосомалар жиынтығы (n) болады, яғни толық жиынтықтың (2n) тең жартысы. Гаплоидтарды дағдылы селекция әдістерімен шығару оңай емес және көп уақытты талап етеді. Ал аталық және аналық гаметофиттерді in vitro жағдайында өсіріп гаплоидтарды тез шығарып, селекция процесін жеңілдетуге болады. Бұл әдістер апомиксис процесіне негізделген. Апомиксис – организмдердің жыныссыз жолмен көбеюі.

Аталық гаметофитті (тозаңқаптар мен тозаң) in vitro жағдайыында өсіріп, гаплоидтық өсімдіктерді алу андрогенез деп аталады. Аналық гаметофитті өсіру арқылы гаплоидтық өсімдік алу гиногенез деп аталады. Сонымен қатар гаплоидтарды, аталық немесе аналық хромосомалары жойылып кететін будан ұрықты in vitro жағдайында өсіріп алуға болады. Кейде гаплоидтық өсімдік псевдогамия арқасында пайда болады, яғни ұрықтанбаған жұмыртқа клеткасынан ұрық дамиды.

2. Жануарлар биотехнологиясындағы гендік инженерияның маңызы мен әдістері

Жануарлар биотехнологиясындағы Гендік инженерияның маңызы – адамдарға қажетті қасиеттері бар гендерді қолдан құрастырып, оны тиісті жасуша құрамына ендіру арқылы «жасанды» бактериялар көмегімен адамға қажетті өнімді шығаруды өндірістік жолға қою. Қазіргі кезде осы мақсатта бактериалды жасушалар, мысалы ішек таяқшасы жиі қолданылады.

Гендік инженерия əдістерімен рекомбинантты ДНҚ құрамына енетін жекелеген гендерді мынадай жолдармен дайындауға болады:

1) табиғи ортадан (жасуша, ағза) тікелей бөліп алу;

2) химиялық жолмен синтездеу арқылы алу;

3) белгілі-бір генге сəйкес келетін рРНҚ-ның көшірмесін алу.

Бірінші əдіс ген инженериясы дамуының бастапқы кезеңінде кеңінен қолданылды. Бұл əдіс бойынша түрлі ағзалардың жасушаларынан бөліп алынған тұтас ДНҚ молекулалары рестриктаза ферменттерінің көмегімен бөлшектелініп, реципиент жасушаларға жіберіледі жəне олардан гибрид молекулалардан тұратын иондар алынады. Бұл əдіс осы күнге дейін өз мəнін жойған жоқ, мысалы, қазір гендер банкін жасау үшін пайдаланылуда.

Екінші әдіс Генді химиялық жолмен қолдан синтездеу тұңғыш рет 1969 жылы Г. Корананың зертханасында жүзеге асырылды. Г. Корана өзінің қызметтестерімен бірге ашыту бактериясының көмегімен аланинді рРНҚ генін синтездеді. Ол ген бар жоғы 77 нуклеотидтен тұрған жəне реттеуші механизмі жоқ болғандықтан, белсенді түрде қызмет атқара алмаған. Кейінінен олар қызметтік жағынан белсенді 200 нуклеотидтен тұратын тирозинді рРНҚ генін синтездеді. Қазіргі кезде қолдан синтезделген гендердің ішіндегі ең ұзыны – адамның өсу гормонының гені жəне ол 584 нуклеотидтерден тұрады.

Үшінші əдіс – кері транскрипция арқылы жүретін ферментативтік синтезге негізделген. Бұл ең алғаш онкогенді вирус РНҚ-ның репликациясын зерттеу барысында анықталды. Сонда кері транс-

криптаза ферментінің көмегімен РНК матрицасының негізінде ген синтезделген.

Осындай жолмен адам мен жануарлардың жəне құстардың глобиндерін, жұмыртқа ақуызын, сиырдың көз айнасының ақуызы жəне т.б. кодтайтын гендер ашылды. Бұл əдіс адам интерферонының генін бөліп алып, бактерия жасушасына жіберу үшін де қолданылды. Интерферон — вирустық инфекциямен жəне басқа аурулармен, соның ішінде қатерлі ісікпен күресу үшін қолданылатын тиімді емдік дəрмек.

3. Клеткалық инженерия жетістіктері мен артқышылықтары.

Клеткалық инженерия- клеткаларды өсіру, оларды будандастыру және қайта құрастыру арқылы клетканың мүлдем жаңа типін жасау әдістернің негізінде қалыптасқан биотехнологияның саласы. Клеткаларды жасанды жолдармен будандастырғанда, сомалық (жыныстық емес) клеткаларды бір-біріне қосқанда будан геном түзіледі. Будандастырудың бұл тәсілінің мәні мынада: аталық және аналық клеткалар ретінде жынсытық клеткалар (гаметалар) емес өсімдіктің дене (сомалық) клеткалары қосылады. Олардың алдын ала протопластарын бөліп алады, белгілі жағдайда олар бір-бірімен құйылысады. Пайда болған сомалық будан клеткадан кейін регенерация арқылы будан өсімдіктер шығады.

Жалпы, клеткалық инженерия-экономикалық маңызды өнімдерді алуға, өсімдіктердің, жануарлар тектерінің, микроағзалар штаммдарының жаңа сорттарын жасау үшін биологиялық процестерді және жүйелерді қолдануға негізделген, ғылым мен өндірістің жаңа саласы. Биотехнология адам тыныс тіршілігінің әртүрлі саласы үшін маңызды өнімдер алуды басқаруды қамтамасыз етеді. Бұл технологиялар микроағзалар, өсімдіктер және жануарлар жасушалары мен ұлпаларын, сондай-ақ жасушадан тыс заттарды және жасушалар компоненттерінің әртүрлі биологиялық агенттер мен жүйелерінің каталитикалық потенциалын қолдануға негізделеді. Қазіргі уақытта биотехнологияны меңгеру және жасау іс-жүзінде барлық елдердің тыныс тіршілігінде сүруінде маңызды орында тұрады. Қазіргі кезде биотехнологиялық жолмен(клеткалық инженерия жолымен)көп мөлшерде, бірақ аз шығынмен, азықтық ақуыз, бактерия, саңырауқұлақтар мен су балдырларының жасушалық массасы алынады, сондай-ақ инсулин, өсу гармоны, интерферон, қан сары суының факторы, моноклональды интиденелер, иммобилизденген ферменттер және басқалар дайындалады.

Клеткалықинженерия биотехнологияны барлық салаларын қамтамасыз етеді. Мысалы, Органикалық қышқылдар алу. Сүт қышқылын алу. Спирттік ашу. Ацетоно – бутилді ашу. Микробиологиялық синтез өнімдерін алу: аминқышқылдары, ферменттер, витаминдер, полисахаридтер, липидтер. Витаминдер жəне ферменттер өндіру. Липидтер мен полисахаридтер алу. Дəрілік жəне профилактикалық препараттардың биотехнолгиялық өндірісі. Антибиотиктер өндірісі. Вакциналар алу. Металл биотехнологиясы. Қоршаған орта биотехнологиясы. Тағам өнімдері мен сусындарының микробиологиялық өндірісі. Шаруашылыққа бағалы белгілерімен жаңа малдар алу. Тез өсетін трансгендік жануарларды алу. Жануарлар биотехнологиясында қолданылатын əдістер жəне қолданалатын деңгейдегі құрылымдар. Биоэтикалық сұрақтар. Биотехнология саласындағы зерттеулеуге бақылау жəне биотехнологиялық патенттелген өнертабыс.

Дата добавления: 2015-05-09