ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені өсімдіктер биотехнологиясы 5В070100



жүктеу 1.94 Mb.
бет2/10
Дата17.06.2016
өлшемі1.94 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Суспензиядағы клеткаларды есіру әдістері

Клеткаларды сүйык корекгік ортада өсірудін негізгі екі әдісі болады: 1) мерзімді өсіру; 2) үзіліссіз өсіру. Бүлар әр түрлі әдістер

болғанымен, олардың түп максаты бір. Ол максат - клеткалар биомассасын неғүрлым көбейтіп, олар түзетін пайдалы заттарды соғүрлым мол өндіру. Ал бүл әдістердін айырмашылыктарына келер болсак, олар коректік ортанын сапасын және клеткалардын өсуін реттеуге байланысты. Енді осы әдістерге жеке-жеке ток-талайық.



Мерзімді өсіру деп бүл әдістің аталу себебі, суспензиядағы клеткаларды өсіру процесі белгілі бір уакыт ішінде жүргізіледі ^әне де бүл кезде бастапкы күйылған коректік орта жаңартылмай, ®3 нәрі саркылғанша пайдаланылады. Ал енді бүл мерзім калай °елгіленеді, соған келейік. Ол клеткалардын өсу зандылыктарынабайланысты. Бүл мәселе толығымен кейінірек баяндалады.Өсіру циклі -инокулюмды коректік ортаға косканнан бастап, келесі жана ортаз ауыстырғанға дейінгі мерзім. Еске салсак, инокулюм дегенім каркыңды өсу кабілеті бар суспензияньщ бөлініп алынған шағы көлемі. Инокулюмдаш клеткалар жана сүйык ортаға салынға сон, онын күрамындағы коректік заттарды өз бойына сініріі бөліну және созылу аркылы өсе бастайды. Біртіндеп оларды өсу каркындылығы арта түседі. Соған байланысты корект; ортанын нәрі азая береді. Сол себептен клеткалардың ө( каркындылығы да бәсеңдейді, тіпті тежеледі де. Осы кез; суспензияны өсіру процесін токтатып, клетка биомассасы жинактап бөліп алуға болады. Осымен өсіру циклі аякталады. / клеткаларды кайтадан өсіру үшін инокулюм жана коректік ортаі көшіріледі де өсіру циклы тағы да басталады. Міне, осылай октыі октын кайталанып, белгілі бір уакыт бойы клеткала суспензиясын өсіруді мерзімді өсіру дейміз. Бүл әдіс қорландыры өсіру деп те аталады. Бүл атау клеткалардың суспензияда өс нәтижесінде биомасса коры жинакталуына байланысты берілге: Мерзімді немесе корландырып өсіру кезінде клеткалардың ө< каркындылығын және коректік ортаның сапасын реттеу киын] соғады. Сондыктан өндірістік жағдайда баска әдіс - үзіліссіз өсіі әдісі кеңінен пайдаланылады.

Үзіліссіз өсіру деп бүл әдістін аталу себебі, суспензиядағ клеткаларды өсіру процесі үздіксіз жүргізіледі және де корект орта ылғи жанартылып түрады. Бүл оте тиімді әдіс. Мол оні алу бірнеше жолмен камтамасыз етіледі: 1) клеткалардың к& өсу процесінін экспоненциалды фазасында бода аладв 2) биомассаны ондіріске ынғайлы кай кезде болса да суспензияда бөліп алуға болады; 3) сүйык коректік орта ағынды боп күйылы түратындыктан, онын сапасы томендемейді, нәрі саркылмайді Үзіліссіз өсірудін мынадай жүйелері бар: 1) ағынды жабыі 2) ағынды ашык; 3) ағьгады-ағынсыз.

Ағынды жабыкжүйе. Клеткалык суспензияны осіргенде сүйь коректік орта ағынды боп күйылып, аумалы-токпе; алмастырылып, жанартылып түрады. Сүйык ортанын жүйеі (ферментер аппаратка) кіріп күйылу каркыны мен оның төгілі сыртка шығу каркыны бірдей болу керек. Бүл перистальтикальі насостын кызметін реттеу аркылы іске асырылады. Соңі клеткалар суспензиясы осірілетін жүйеде коектік ортанщері де, сапасы да бір калыпты болып сакталады және де[ ін нәрі саркылмайды. Сондыктан, клеткалардын осуінін

'' еНдемей, тежелмей жүруіне колайлы жағдай туады. Коректікә нЫн пайдаланылған болігі сыртка сүзгіш түтік арқылы,ғарылады. Сонда успензиядағы клеткалар жүйенің ішіндеабынкы жағдайда калып, өсуін жалғастыра береді. Ағындыібык жүйе деп аталуы осы ерекшеліктерге байланысты.' Ағынды ашык жүйе. Суспензиядағы клеткаларды осірудін

ікалпы принципі жоғарыда айтылғандай, біраккүрделі ерекшелігі ле бар. Егер ағынды жабык жүйеде сыртка осіп жаткан клеткалар ', ]еС тек кана сүзгіштен откен пайдаланылған коректік ортанын біраз болігі шығарылып түрса, ағынды ашык жүйеде сыртка клеткалар суспензиясынын болігі шығарылады. Бүл тәсілде сүзгіш түтік колданылмайды, сондыктан коректік ортамен коса клеткалар да төгіліп шығады. Болініп алынған клеткалардын молшері (саны

немесе биомассасы) жүйе ішінде калған клеткалардың осу каркынына сәйкес болу керек. Сыртка шығарылып алынған клеткалардын орнын жанадан пайда болып ескен баска клеткалар толтырады. Ағынды ашык жүйе деп аталудын себебі, клеткалар биомассасы еркін ағып шығып алына береді.



Ағынды-ағынсыз жүйе. Биомасса мол болып кобейген сон ағынсыз күйде осірілген клеткалар суспензиясынын кажетті болігі жүйеден алынады да, онын орнына нак сондай молшерде жана коректік орта күйылады. Бөлініп алынған клеткалар ондірісте пайдаланылады, ал жүйеде калған клеткалар жанартылған ортада өсе береді. Жалпы карағанда, ағынды-ағынсыз жүйе мерзімді осіру және үзіліссіз осіру әдістерінін екеуіне де бейімделген. Өсімдік клеткалары, жалпы алғанда, микроорганизмдер сиякты өседі, сондықтан оларды да микроорганизмдерге колданатын аппараттарда өсіреді. Микроорганизмдерді осіретін аппараттарды биореактор немесе ферментер деп атайды. Өсімдік клеткаларын Сонымен катар, өсімдік клеткаларын ферментерде осіргенде

•біР киыншылыктар кездеседі. Бүл олардың табиғи пелектеріне байланысты. Өсімдік клеткаларында вакуолье целлюлоза мен пектиннен түратын сырткы кабығы олар оте онай закымданады, әсіресе суспензияны іастырған кезде. Клеткалар созылып осу кезінде жиі бүлінеді. шР ферментерлерде араластыру аркылы оттегімен камтамасыз ету жолмен отеді. Кейбір ферментерлер айналады, баскалары гниттік немесе механикалык былғауышпен араластырылады, месе стерильденген ауамен үрленіп түрады. Былғауыш әркалайКгьілдамдыкпен айналады және оның калактары алуан түрлі болады. Өте шапшан айналдыру клеткалардың бүлінуіне әкеп соғады, ал араластыру жылдамдығы тъш бәсендеп кетсе кейбір клеткалар түнба боп шөгіп, акырында күриды. Ғалымдар зерттеулер жүргізіп, биомассаның осуіне жағдай ІуҒЫзуға тырысады. Клеткалар саны тіпті кобейіп кеткен жағдайда Іуспензия өте коюланып, онын түткырлығы артады да, осіруді Ьиындатады. Өсімдік клеткаларынын микроорганизмдерден тағы Вір айырмашылығы, олар бір-біріне, ферментердін кабырғасына Іжәне былғауышка оңай жабысады. Бүдан баска тағы бір Ікиыншылық - өсімдік клеткалары ыдыстын үстінгі жағында кобік Іэоп жиналады. Өсімдік клеткаларынын осы айтылған Ьрекшеліктері ғалымдарды ферментердін түрі мен араластыру Ьрежесін үлкен үкыптылыкпен тандап алуға мәжбүр етеді.Суспензиядағы клеткаларды өсіру негізіңде микроорганизмдер үшін жете зерттеліп, іс жүзінде кен пайдаланылатын хемостат шен турбидостат принциптері жатады (2-сурет). Хемостат ережесі

ройьщща, үздіксіз өсіру процесі осуді тежейтін белгілі бір ■Фактордың әсерімен өтеді. Хемостат әдісін колданғанда, құрамыңда өсуді тежейтін, концентрациясы белгілі компоненті РаР жаңа коректік орта, түракты жылдамдыкпен биореакторға ІмИыльщ келіп түрады да, оскен клеткалар суспензиясы сондай жылдамдыкпен шығарыльш алынып отырады.

Дәріс 3.4. Жасанды қоректік ортада өсетін жасушалардың биологиясы. Дифференциялану, морфогенез, регенерация. Өсірген жасушалардың әртектілігі.

Лайыкты коректік ортада кейбір клеткалар бөліну аркылы көбейіп каллус үлпасына айналады. Каллус дедифференцияланған клеткалардан тұрады. Олай болудын себебі - әлдекашан бөлінуін токтаткан, дифференцияланған клеткалар іп ұііго жағдайында I кайтадан бөліне бастайды. Бөліну кабілетінен айырылған мұндай 1 клеткалардың жанадан пролиферация жолына түсіп бөліне 1 бастауы, олардын дедифференцияланғанын көрсетеді. Баскаша I айтканда, маманданған күйін жоғалтканын белгілейді.Бүл процестін негізінде гендердің дифференциалды активтілігі жатады. Клеткалардың күрылымы мен кызметі гендердін активтілігіне байланысты. Организмдегі клеткалардын күрылымы мен аткаратын кызметі өзгеруіне себепші болатын, әр түрлі гендердін экспрессиясы. Яғни, клеткалардын мамандануы көптеген гендердін әрекеттесуіне байланысты. Организмнін барлык клеткаларында гендері бірдей болса да, олардың бәрі бір мезгілде әрекеттенбейді. Әдетте гендердін азғантайы ғана (5%) активті болады. Активті гендердін катарына биологиялык түр ерекшелерін белгілейтін және клеткалык метаболизмді іске асырушы гендер кіреді. Бүдан баска, олардын катарына тек кана осы мүшеде, үлпада, клеткада активті болатын гендер және белгілі бір кезенде активтелетін гендер мен өзгерген сырткы жағдайлардын әсерімен активтелген гендер кіреді.Клеткаларда аткаратын кызметіне (функционалдық мамандығына) байланысты физиологиялык және күрылымдык айырмашылыктардың пайда болуын дифференциялану процесі деп атайды. Дифференциялану деген үғым меристемалык клетканын маманданған клеткаға айналуын көрсетеді. Күрылымы және кызметі біртектес меристемалык клеткалар, әр түрлі даму жолдарына түсіп, алуан түрлі маманданған үлпаларды түзеді. Сейтіп, клеткалардың бір-бірінен айырмашылығы, оларда әр түрлі іендердін жүмыска косылуына байланысты болады. Бірак, бүл дифференциялану процесінің іске асырылуы, клеткалык биологиянын ен бір киын, шешілмеген мәселесі болып түр.

Жанадан пайда болған клетканын одан әрі даму мүмкіндіктері әр килы. Оған даму жолдарының әр кайсысына да тусуге болады. Әрбір клетканын белгілі тип бойынша дамуынын генетикалык бағытын детерминация деп атайды. Ол даму физиологиясының негізі болады. Клетканын белгілі бір даму жолына түсуі ерекше белоктардын жиынтығының түзілуіне байланысты. Маманданған клеткада тек өзіне тән белоктар синтезделеді. Бүл гендердің яифференциалды активтілігінін салдары, яғни гендердін біреулері экспрессияға ілінеді, баскалары сол мезгілде репрессияланған куйде калады. Сөйтіп клетканың фенотипі, оның кызметі белоктармен белгіленеді. Клетка касиеттері ферменттер мен баска белоктардың ыкпалына байланысты. Ал белоктардын күрылымы иРНК-мен белгіленеді (3-сурет).

Сонымен, дифференцияланған кезде клетканың күрылымы мен метаболизмі өзгереді. Бірак, биологиялык түрге тән гендер жиынтығынын күрамы өзгеріске үшырамайды. Тек кана олардын активтілік дәрежесі ғана өзгереді. Бүдан мынадай корытынды келіп шығады: дифференциялану процесі калай жүретінін түсіну үшін, мына негізгі мәселені шешу керек - не себептен клетканын бір типінде нактылы бір гендер активтеледі, ал баскаларында -тіпті баска гендер активтеледі?

Даму процесінде белоктың синтезделуі бірнеше денгейде рет-телуі мүмкін. Негізінде сондай алты деңгейі белгілі: 1) ДНК син-тезі, яғни репликация: 2) иРНК синтезі, яғни транскрипция; 3) процессинг денгейі (алғашкы иРНК-ның «пісіп» жетілуі, белок синтезделуіне дайын болуы); 4) иРНК-нын ядродан цитоплазмаға тасымалдануы (жетілген иРНК-лар цитоплазмаға тасымалдануы үшін сүрыпталуы); 5) трансляция деңгейі (иРНК-да жазылған генетикалык мәліметке сай рибосомаларда белок түзіледі); иРНК-нын деградация денгейі (цитоплазмада белок түзіліп болған сон иРНК-лардын ыдырауы).

ДНК синтезі кезіндегі реттеу. Егер ДНҚ тен емес репликацияға уиіыраса, онда клеткалардағы гендер жиынтығы әр килы болып іпығуы мумкін. Бүдан баска, гендер активтілігі ДНК-нын куіііішсгі озгерістерге де байланысты. Гендер активтілігіне әсер ететін ДНК өзгерісінін үш түракгы түрі белгіленген. 1) Хро-мосомада гендердін өзара түрған орындарынын өзгеруі олардын фупкііиясына ыклал етеді. Транслокация немесе инверсия кезінде геи өз орнын ауыстырып, ДНК молекуласынын баска бір жеріне ксліп еиелі. Бул гендердін активтілігінін төмендеуіне немесе кенет кушсюіне әкеп соғады. Орнын ауыстыратын гендерді «секіргіш гендер», транспозондар немесе мобильді (жылжымалы) диспер-ленген генетикалык элементтер деп атайды. Олар бір хромосома-даи екіншісіне көшіп гендердін мутацияларына себепші болады немесе бүрын тежеліп түрған гендерді активтейді. Транспозон-дарлы Барбара Мак-Клинток 1942 жылы ашты және сол ғылыми жетісгігі ушін ол Нобель сыйлығын алды. 2) Амплификация (кандай болмасын ген санынын көбеюі) аркасында ген экспрес-сиясында өзгеріс пайда болуы мүмкін. Көбінесе амплификацияға рибосомальдк РНК-нын гендері үшырайды. Бірак клетканын дік|)ференциялануына гендер амплификациясынын манызы әлі зерттелмеген. 3) Ген күрамында сапалык езгерістер өтуі мүмкін (мысалы әр турлі мутациялар).

Белок синтезінің транскрипция деңгейінде реттелуін про-кариоттарда Жакоб пен Моно зерттеген. Ал эукариоттарда ген-дердін. активтілігінің реттелуін зерттеу өте киын, себебі олардын гемомдары оте үлкен және күрделі. Бәлки, эукариоттарда • ранскрипция сатысында гендердін дифференциалды активтілігі, олардыи бүркеліп калуы немесе ашылуы аркылы реттеледі. Р Бриттен мен Э. Дэвидсон жоғары сатыдағы организмдерде 'ендердін реттелуін жете зерттеп өз гипотезасын үсынды. Ядролык РНК,-да иуклеотидтердін бірегей жүйеліліктерінін цитоплазмалык иРИК-сынан едәуір артык болғаны олардын назарын аударды. Олардын болжамы бойынша, гендердін экспрессиясы бастаушы ИРН К процессингке үшырап цитоплазмаға шығуымен реттеледі.Р. Бриттен мен Э. Дэвидсон терминдері бойьшша цитоплазмаға «тетін әр турлі иРНК, тРНК, рРНКкүрылымын белгілейтін ДНКтізбегі продюсер гені деп аталады (4-сурет). Әрбір продюсер геннцИ кызметі, ДНК молекуласында соған көршілес орналаскаяі тізбегімен реттеледі. Ондай нуклеотидтер тізбегі рецептор геняі деп аталады. Рецептор гені РНК-ның белгілі бір түрімен -I активаторлык РНҚ-мен әрекеттесу аркылы активтелінедіі Активаторлык РНК-ның синтезі интегратор гені деген ДНК-ныя тізбегінде өтеді. Активаторлык РНК бірнеше рецептор гендерімея әрекеттеседі. Сонымен бір интегратор гені бір топ түрлш ферменттердін синтезін козғауы мүмкін. Ал интегратор генніЛ кызметін көрші сенсорлык гені бакылайды. Сенсоролык геіИ дегендері ол сырткы факторлар, яғни индукциялык факторлары әсер ететін ДНҚ-ның бір тізбегі. Продюсер генге әр түрлі рецептор гендері сәикес болуы мүмкін. Оның нәтижесінде бір продюсео гені әр түрл! интегратор гендер мен сенсорлык гендер аркылы алуан индукторлармен әрекеттеседі. Осының аркасында бір ферменгпн түзшуі әр түрлі коздырғыш заттармен индукциялануы түслшкті болды Ал бір сенсорлык генге бірнеше интегратор генДері сәикес болу аркасында белок синтезінің реттелуі одан Әрі күрделенеді. Сонымен, Р. Бриттен мен Э. Дэвидсонньщ ген дерДін экспрессиясын реттеу моделі бір индукциялык фактордьщ көптеген алуан түрлі реакцияларды коздыруын және біркелкі реакииялардың әр түрлі индукциялық факторлармен козды-рылуын аикын көрсетеді.

Ядродан цитоплазмаға өткен ерекше иРНК-нын трансляциясы лезде басталмаиды. Эукариоттар эволюциясындағы манызды ерекшелік - олардың иРНҚ-дары информосомалармен тығыз баиланыста болуында. Информосомалар рибонуклеопротеид-терден түрады, белок синтезінін реттелуін камтамасыз етеді

Каллус экспланттын әр түрлі клеткаларынан пайда болады. Оларда өтетін дифференциялану процесі де бірдей болмайды. Сондыктан, олардан түзілген каллус клеткалары да бір-біріне уксамайды. Дифференциялану мен каллустың пайда болуыньщ механизмдерін зерттеу ушін ең колайлысы темекі сабағының өзекті паренхимасының клеткалары. Себебі, олардын бөлініп каллуска айналуы ауксин мен цитокинин әсеріне тікелей байланысты. Клеткалар дедифференцияланып каллуска айналу үшш коректік ортада міндетті түрде фитогормондар болуы керек. Маманданған клетканың дедифференциялануынын ең алғашкы кезеңі - онын бөлінуі. Р.Г. Бутенко көрсеткендей, темекінің паренхима клеткаларында іп уііго өтетін дедифференциялану процесі кордағы заттарды пайдалануынан және кейбір арнайы органеллалардың бүлінуінен басталады. Дедифференциялану басталған сон 6-12 сағаттан кейін клетка күрылымында мынадай ерекще өзгерістер байкалған: клетка кабығы жүмсарған және ісінген, рибосомалар саны, эндоплазмалык тордың, Гольджи аппараты элементтерінің саны көбейген, ядрошыктардын саны көбейген және көлемі өскен. Тасымалдаушы РНҚ-нын және рибосомалык РНҚ-нын синтезі күшейген, ДНК-нын синтезі басталған, жаңадан синтезделген белоктар көбейген. Алғашкы үлпада кездеспеген ерекше белоктар-антигендер пайда болады, тіпті меристема үлпасына тән белок аныкталған. Барлык атап өткен өзгерістер тек кана ауксин және цитокининнін катысуымен жүзеге аскан. Одан кейін 48-72 сағат өткен соң клеткалар бөліне бастаған. Коректік ортаға тек кана ауксин косылғанда, РНҚ мен ДНК-ның синтезі күшейсе де, бірак клеткалар бөлінбеген. Төрт куннең кейін клеткалар созылып өсе бастаған. Ал қоректік ортада тек цитокинин болған кезде нуклеин кышкылдарынын синтезі өзгермеген. Сөйтіп, клетка бөліну үшін екі фитогормон да (ауксин және цитокинин) кажет екендігі дәлелденді.

РГ. Бутенко болжағандай, бүл процесс былай өтеді. Ауксиннін ыкпалымен клетка мембранасы плазмалемманың өткізгіштігі артады және касиеттері өзгереді. Одан кейін бүрыннан бар иРНҚ-ларда немесе жанадан синтезделген иРНҚ-ларында Не цитоплазмалык белоктардын синтезі күшейеді. Бүл белоктар цитоплазмадан ядроға өтіп гистондармен ерекше байланысады. Сонын аркасында рибосомалык және тасымалдаушы РНК-ларды синтездейтін гендер репрессияланған жағдайдан активті күйге кешеді. РНҚ мөлшері клеткада белгілі бір деңгейге жеткен сон ғана ДНК-нын репликациясы басталады. Ал кинетин жок кезде мунан былай митоздык циклдін өтуі тежеледі. Клеткаға митозды бастауға және бөлінуді аяктауға кажет арнайы РНҚ мен белоктардың синтезін тек цитокинин бакылайды. Клетка бөліну үшін митоз басталмай түрып өзінің иРНК-сында синтезделетін ерекше бір белоктын болуы жануар клеткасында көрсетілген. Сонымен, қандай да болмасын клетканың каллус клеткасьша айналу алдында әр килы биохимиялыкжәне структуралык терен өзгерістер өтеді.

Клетка циклі 5-ші суретте көрсетілген. Бөліну (митоз және цитокинез) нәтижесінде пайда болған жана клетканын'тағдыры'"' екі жолмен шешілуі мүмкін: 1) клетка бөліну циклінен шығып дифференцияланған күйге біртіндеп жетуі мумкін; 2) клетка кайтадан жана бөліну циклін бастап интерфаза кезеңіне түседі. Интерфаза О, сатысынан басталады. Бүл кезенде биосинтез процестерінің каркыны артады, мол мөлшерде коректік заттар пайда болады, мембраналар түзіледі, түрлі органеллалар калыптасады. 8 сатысында ДНК-нын синтезі өтеді. ДНҚ-ның мөлшері екі есе өсіп, хромосомалар саны да толығымен екі еселенген сон 8 сатысы аякталады. Одан кейін клетка С2 сатысына өтеді. Бүл кезенде клетка толығымен дамып жетіледі де кайта бөлінуге кабілетті болады. Митоз басталғанда хромосома жіпшелерінін шиыршыкталып бүралуының салдарынан хромосомалар қыскарып, жуандайды. Ядро кабығы бүзылады, ал хромосомалар козғалып орнын өзгертеді. Хромосомалар хромотидтерге жіктеліп, хроматин жіпшелері клетканын полюстеріне карай созылып, аяғында екі ядро пайда болады. Сонан сон цитокинез өтеді де цитоплазма екіге бөлінеді. Әркайсында өз ядросы бар екі жана клетка пайда болады. Жас клеткалар созылу кезеңіне өтеді. Вакуольге судын көп енуіне байланысты клетка көлемі үлғайып, клетка кабығы созылады. Сонымен катар белоктар, нуклеин кышкылдары, көмірсулар, майлар т.с.с. заттар жанадан пайда болады, клетка цитоплазмасы мен кабығыньщ компоненттері тузіледі. Созылу кезенінен кейін клстка дифференциялануға көшеді, яғни оның мамандануы басталаДы. 5-ші суретте көрсетілгендей, клеткалар дифферен-циялануға циклдің Ор С2 сатыларынан тыныштык кезендерінен (К,, К,) өткеннен кейін ғана шығады. Дифференцияланған клеткалар бөлінуіне бет алғанда, яғни дедифференцияланғанда, клеткалык цикліне осы Ср С2 сатылары аркылы отеді.

Сойтіп, әрбір жас клетканың алдында үш жол ашылады. I) Клетка эмбриональды түрінде кальш, кайтадан клеткалык пикліне туседі. 2) Бөлінбей тыныштык күйінде циклден тыс калады (Оо). 3) Компетенцияға иеленіп біртіндеп детерминация салдарынан лифференцияланады, яғни маманданады.



Клетканын индуктор ыкпалын кабыддауға кабЬіеттілігін және сонын салдарынан даму жолын өзгертуге мумкіншілік алуын компетенция деп атайды- Индуктор, яғни коздырғыш ретінде әр түрлі факторлар болуы мүмкін: гормондар, корші клеткалардың метаболиттері, электрофизиологиялык сигналдар т.с.с. Клетканьщ белгілі бір даму жолына түсуіне дайындылығы, яғни белгілі бір түкым куалаушылык касиетін жүзеге асыруы детерминация деп аталады. Детерминация аркасында клетка белгілі бір даму жолына түскен сон, оның баска жолдармен даму мүмкіншіліктері шектеледі. Егер клетка әуел бастан компетентті болса, онын детерминациясы болінген сон лезде басталады. Ол тез маманданып белгілі бір үлпанын клеткасына айналады.

Ен алғашкы каллустын пайда болуы оңай емес. Себебі, әр турлерге жататын осімдіктер, тіпті бір ғана осімдіктің әр алуан улпалары дедифференцияланып, олар каллуска айналу үшін әр түрлі коректік ортаны кажет етеді. Әсіресе, бүл гормондардың мөлшері мен олардын өзара карым-катынасына байланысты. Кейбір өсімдіктердін үлпалары үзак осіргенде оздері ауксин мен цитокининді мол синтездей бастайды, яғни гормондар жонінде прототрофты (оз-оздерін камтамасыз ететін) болып кетеді. Мүндай каллустарды калыптаскан каллустар деп атайды. Ондай штамдардын пайда болуы әзірше түсініксіз. Мүмкін, олар мутация немесе гендердін дерепрессиясы нәтижесінде пайда болады. Сондай-ак, ісік клеткалары да өсу үшін гормондарды кажет етпейді.



3.2. Өсірген клеткалардын әртектілігі

Өсіретін клеткалардың негізгі түрі каллус клеткалары. Каллус клеткалары түгел боліне бермейді, кобірегі онтогенездін кезендерінен отеді. Бірнеше рет болінген сон клеткалардьщ бір бөлігі созыла бастайды, сонан сон олар жетілген каллус клеткаларына айналады, кейін картайып күриды. Жетілген каллус клеткалары («дифференцияланған» каллус клеткалары) сол өсімдіктін туріне тән косымша заттардың синтезіне маманданады. Мүңдай клеткалар паренхима клеткаларына үксас, ал болінетін клеткалар меристема клеткаларына үксас болады (майда, вакуольдері жок , цитоплазмасы тығыз, кою).Өсіру жағдайына байланысты популяцияда жоғарыда атаған Эндоредупликацияда ДНҚ-нын мөлшері ядрода көбейсе де, хромосомалар екі еселенбейді де ядро бөлінбейді. Сонымен катар, митоздын бұзылуына байланысты хромосомалар дүрыс таратылмауы себебінен де полигоюидтык және анеуплоидтык клеткалар пайда болады.

Клеткалардың бөліну мен өсу жылдамдығы, колайсыз ; жағдайларға төзімділігі олардын плоидтылығына байланысты. Сонын салдарынан клеткалардын арасында бәсеке (конкуренция) басталып, кейбіреулері басым өсе бастайды. Осындай популяциядағы клеткалардын белгілі бір типі үдемі басым өсуін клеткалык селекция деп атайды. Басым өсу кейбір клеткалардын пролиферациясымен немесе баска бір клеткалардын элимина-циясымен сипатталады. Мүндай селекцияны автоселекция деп атаған дүрыс, өйткені ол популяцияда өздігінен өтеді, сырттан стресс факторлар әсер етпейді. Автоселекция процесінде осы жағдайға ен жаксы бейімделген кариотип калыптасады. Бәлкім, клеткалар жана жағдайға бейімді болғаны тіршілікке икемді полиплоидтык клеткаларды сүрыитау аркасында пайда болады. Өсіру жағдайы өзгергенде сүрыптау бағыты да ауысады. 2,4-Д мен кинетиннін жоғары концентрациялары полиплоидтену мумкіншілігін арттырады.

Цитогенетикалык әртектіліктін пайда болуына өсіру жағдайынын тигізетін әсерін гаплопаппус деген өсімдікпен өткізілген тәжірибелерден айкын коруге болады. Р.Г. Бутенконын лабораториясында екі жыл ішінде осы осімдіктін меристемалык клеткаларын осірген, ай сайын пассаж жургізіліп отырған. Акыр аяғында алғашкы диплоидтык клеткалар плоидтылығын 95%-ке өзгерткен. Т. Эриксон деген швед зерттеушісі де осы үлпамен жүмыс істеген, бірак ол пассажды екі кун сайын откізіп түрған. Нәтижесінде штамм диплоидтылығын түрақты сактап калды. Алайда өсіру әдісі популяциядағы клеткалардын генетикалык түрактылығына толығымен кепіл бола алмайды, себебі бастапкы материалдын озі генетикалык түрғыдан әртекті болуы мүмкін. Өсімдіктердін көпшілігінде дифференцияланған үлпалар клеткаларынын плоидтылығы әр түрлі болады. Маманданған клеткалар мысалы, жапырактын жасыл паренхимасы, тамырлар мен түйнектердін корлы үлпалары кобінесе полиплоидты болып келеді. Егер алғашкы материал ретінде диплоидтык меристемалык клеткаларды алып, оларды ағынды ашык жүйеде осірсе, бүл генетикалык түрактылыкты сактаудын шарты болады. Клонның генетикалык түрактылығы сакталуы коп массалы үлпаларды өсіргенде, одан манызды заттарды боліп алу үшін оте кажет. Сонымен катар осірген клеткалардың, оларды бөліп алған өсімдіктен генетика жағынан бүлжымауы бағалы бірегей өсімдіктерді көбейтуде манызы зор. Іп уііго жағдайында осірген клеткаларды өсімдіктін физиологиялык және биохимиялык процестерін зерттеуге модель ретінде колданған кезде олардың генетикалык біркелкілігі өте қажет.

Дегенмен, клеткалардың генетикалык әртектілігін тиімді күбылыс ретінде де бағалауға болады. Өйткені ол клеткалардын бейімделу мумкіншіліктерін арттырады. Клеткалар популя-циясында полиплоидты клеткалар озінен-озі сүрыпталады, яғни полиплоидтык клеткалардың автоселекциясы өтеді. Сондыктан олар тіршіліктін жаңа жағдайларына тезірек бейімделіп кетеді. Сонымен катар, осындай өзімен-өзі немесе қандай болмасын фактордын ыкпалымен пайда болған клеткалардан бастапкы өсімдікке уксамайтын регенерант алуға болады. Мүндай өсімдік-тер сомаклондык варианттар деп аталады. Оларды ауыл шаруашылығы дакылдарынын сорттарын асылдандыру үшін колдануға болады.

Іп уііго жағдайында өсірген клеткалар әртекті болуы тағы эпигенетикалык өзгерістерге байланысты, яғни гендердегі гене-тикалык информацияны кошіру, іске асыру бағдарламасындағы өзгерістерге байланысты.

Түкым куаламайтын өзгерістерге модификаігдялык өзгергіпггік жатады. Олар ортаның ыкпалымен пайда болады, клеткалардьщ бейімділігін арттырады. Бүл озгерістер клетканың генетикалық күрылымына әсер етпейді. Сол аркылы физиологиялык адаптация іске асады, өсімдіктін түріне тән реакция нормасымен шектеледі. Клеткалардын морфологиялык, физиологиялык және цитогенетикалык әртектілігі үзак өсірген кезде арта туседі.3.3. Клеткалардың іп уііхо жағдайында өсуі Каллус клеткалардын өсуі түтас осімдіктердін өсуі сиякты 8 тәрізді кисык сызыклен бейнеленеді. Клеткалар саны немесе массасы өсіру мерзімінін функциясы ретінде графикте көрсетілсе, ол 3 -тәріздес кисык болып шығады (6-сурет). Бұл зандылык катты және сүйык ортада өсетін клеткалар популяцияларына тән.8 -тәрізді кисык мына фазалардан түрады: 1) лаг-фаза немесе латенттік фаза (бүркеулі, жасырын фазасы), бүл кезде көзге көрінерлік өсу байкалмайды, бірак су мен коректік заттарды сініру процесі және бөлінуге дайындык белсенді өтіп жатады; 2) үдеу фазасы, бүл кезде клеткалар бөлініп, созылып өсе бастайды; 3) экспоненциялдык немесе логарифмдік фазасы, бүл кезде өсу жылдамдығы өте каркынды, уакыт өткен сайын екі еселеніп үдейеді, графикте түзу сызык болады; 4) өсудін бәсендеу фазасы, өсу жылдамдығы төмендейді; 5) стационар немесе бір сарынды фазасы, өсу түракты жүреді; 6) клеткалардың біртіндеп жойылып, күру фазасы. Бірак нактылы әр жағдайда фазаларынын үзактылығы жағынан 3-тәріздес кисыктан едәуір айырмашьшығы болады. Бүл генотипке (өсімдіктін түрі), өсіру жағдайына және алғашкы клеткалар санына байланысты.

Клеткалардын бір фазадан екіншісіне өтуін ішкі және сырткы факторлар бакылайды. Ішкі факторларға пролиферативтік кор, созылып өсу үзактығы және клетканын күйі жатады. Сырткы факторлар: коректік ортаның күрамы, рН, оттегінің мөлшері, температура, клеткалар тығыздығы т.б. Пролиферативтік кор деп бөлінетін клеткалар санынын клеткалардын жалпы санына катынасын атайды. Оны катынасты процентпен көрсеткенде митоздык индекс деп атайды. Өсірген клеткалардың барлығы бөлінбейді, сондыктан пролиферативтік кор төмендейді. Онын себептері: 1) біржолата, кайтымсыз дифференциялану; 2) клеткалардың тыным кезеніне өтуі (О0); 3) клеткалардын күруы. Клеткалардың бөлініп өсуі мен күруы тенескен кезде олар стационар күйінде болады. Бүл кезде әр түрлі фазаларда болған клеткалар саны сол фазаның үзактығына тура пропорционал келеді.

Өсу процесін әр түрлі факторлармен реттеп, мьша көрсет-кіштер аркылы бакылауға болады: клеткалардын мөлшері, көлемі, массасы, саны, белок пен ДНҚ мөлшері. Әрбір көрсеткіш тәжірибенің максатына байланысты есептеледі. Мысалы, клеткалардын өсуін зерттеу үшін белок пен ДНҚ мөлшерін аныктау және клеткалардын санын есептеу колайлы келеді.

Суспензиядағы жеке клеткалар мен олардын кішігірім топтары коректік заттардын күрамына катты ортада өскен клеткаларға карағанда талғағыш келеді. Жеке клеткалар араластырылып түрған сүйык ортада бөлінуге кажетті кейбір заттарды жоғалтады. Сондыктан сүйык коректік орталардың күрамын органикалык заттармен байытады. Сонымен катар, суспензияға баска ойдағыдай бөлініп өскен клеткалардың коректік ортасын алып косады. Агарда өскен клеткалардын өсуін жаксарту үшін баска жаксы өсетін каллусты колданады, оны «бағушы каллус» деп атайды. Сол каллустын үстіне нашар өсетін каллусты салады. «Бағушы каллустың» өсуді коздыратын заттары үстіңгі каллуска өтіп, онын бөлінуін арттыра түседі.


1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет