ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені өсімдіктер биотехнологиясы 6М0607 00
жүктеу/скачать 2,2 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ПӘННІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ Өсімдіктер биотехнологиясы 6М0607 00
- ДӘРІСТЕР Модуль 1 Өсімдіктер биотехнологиясының жүйесі . 1 дәріс: Кіріспе. Өсімдіктер биотехнологиясы ғылымы.
- Өсімдік жасушаларын өсірудің қысқаша тарихы. Терминдер Өсімдік клеткаларын өсіру
- . In vitro
- Регенерант өсімдік
- Каллус деген үлпанын ерекше түрі, клеткалардын ретсіз бөліну нәтижесінде пайда болады.
- Клеткалар суспензиясы - бүл жеке клеткаларды немесе клеткалардың кішігірім топтарын сүйык ортада арнаулы аппараттарды колдана отырып, олардын аэрациясын және араластыруын камтамасыз етіп өсіру.
ПӘННІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ Өсімдіктер биотехнологиясы 6М0607 00 – «Биология» мамандығы үшін ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР Семей
2015 МАЗМҰНЫ:
ГЛОССАРИЙ Аллель (гр. allelon - бір-бірін, өзара) ор. аллель аг. allele - геннің бірнеше баламалы формаларының бір түрі. Альбинизм (лат. albus - ақ) ор. альбинизм аг. albinism - организмнің өзіне тән пигментінен айырылуы, ақ түсті өсімдік болуы. Амфидиплоид (гр. amphi - айнала, жанында; diploos - қос; еіdos - түр) ор. амфидиплоид аг. аmphidiploid – тұраралық будандастыру нәтижесінде екі диплоидтық хромосомалар жиынтығы қосылады да (2nх2=4n), будан организм (клетка) пайда болады. Оны аллотетраплоид деп те атайды, себебі хромосомалардың диплоидтық екі жиынтығы да екі бөтен түрлерден дарыған. Андрогенез in vitro (лат. аndros - еркек; гр. еnesis - тегі) ор. андрогенез in vitro аг. Іn vitro аndrogenesis - аталық гаметофитті жасанды қоректік ортада (іn vitro) өсіргенде, тек қана аталық хромосомалар жиынтығы бар өсімдіктің пайда болу процесі. Анеуплоид (гр. аn - бір нәрсенің немесе құбылыстың болмауы, еu - жақсы, әбден ; рloos - еселі; еіdos - түр) ор. анеуплоид аг. аneuploid - ядро, клетка, организм хромосомалар жиынтығының (кариотиптің) бір немесе бірнеше хромосомаға артуы не кемуі. Мысалы, диплоидтық хромосомалар жиынтығы жалғыз бір хромосомаға кемісе - моносомик, бір жұп хромосомалары жойылса - нуллисомик деп аталады. Антигендер (лат. аnti-қарсы, қарама-қарсы, гр. genos-туыс, шығу тегі), ор. антиген, ағ.аntygene - иммундық жүйеде антиденелерді түзу қоздыратын ақуыздар, антиденелер антидене түзетін затпен арнайы өзара байланысуға қабілетті. Апикальдық меристеманы өсіру (лат. арех - ұшы, гр. meristos - бөлінетін) ор. культура апикальной меристемы аг. арісаl meristem culture - өсу конусының ең жоғары ұшынан бір немесе екі алғашқы жапырак бастамасы бар оқшауланған бөлігін залалсыздандырылған қоректік ортада өсіру. Антисарысу (ор. сыворотка) - бөтен агенттерге қарсы антиденесі бар иммунизацияланған жануар мен адамнын сарысуы. Антидене (ор. антитело) - иммундык жүйемен шығарылатын ақуыздар, олар бөтен патогендік агенттердің, ақуыздардың (антигендер) әсерін тежейді. Апомиксис (гр. аро - бір нәрсенің немесе қүбылыстың болмауы; mixis - араластыру) ор. апомиксис аг. ароmixis - организмдердің жыныссыз жолмен пайда болған ұрықтар арқылы көбеюі. Асептикалык жағдай (гр. а - бір нәрсенің немесе құбылыстың болмауы; septikos - шірік) ор. асептические условия аг. aseptic conditions - толык залалсыздандырылған жағдай (шіріктің болмауын, шірімеуді камтамасыз етеді). Ауксотрофтык жасуша (гр. аuхо - өсіремін, trophe - коректену) ор. ауксотрофные клетки аг. аихоtrophic cells - калыпты (прототрофтық) жасуша қажет етпейтін, өзінің бөлініп өсуі үшін сыртқы ортаның қосымша бір факторын талап ететін жасушалар. Бағдарламалы мұздату (ор. программное замораживание аг.рrogramm ed freezing) - алдын ала жасалған бағдарлама бойынша сұйық азот буын қосып, арнайы камерада жасушаларды мұздату. Басымдылык (лат. dominance - басым, үстемдік етуші) ор. доминирование аг. dominance - буден жасушада не аталық, не аналық геномының біреуінің гені экспрессияланып, қызметі белсенді болып айқындалса, екіншісінің гомологтық гені бола тұра оның белгісі білінбейді, яғни оның экспрессиясы өтпейді. Беккрос (аг. bаск- кері қарай, сгоss - будандастыру) ор. беккросс (возвратное скрещивание), аг. - backross - қайыра будандастыру, буданды аталық немесе аналық форманың біреуімен қайта будандастыру. Биокауіпсіздік (ор. биобезопасность, гр. bios-тіршілік) - табиғи немесе гендік инженериялық түрлендірілген биологиялық нысандарда және олардан алынған өнімдерде болатын улы және аллергиялық заттар мен қосылыстардың зиянды, өмір мен денсаулыққа қауіпті әсерінен адам, қоғам, өркениет және қоршаған ортаның қорғалу күйі. Биогаз (гр. bios-тіршілік, аг. biogase, ор.биогаз) - субстраттың анаэробтық ашуы нәтижесінде түзілетін газ, ол негізгі метанның (60%), көмірқышқыл газдан (35-40%), және басқа газдардың аз мөлшерінен: күкірт, сутегі (2%-ға дейін) тұрады. Биомасса - беттің бірлігіне немесе тұрған жерінің көлеміне сай бір түрдің дараларының, түрлер тобының немесе толық қауымдастықтардың жалпы массасы. Биореактор (ферментер) (гр. bios-тіршілік, аг. reactor-құрылғы) ор. биореактор (ферментер) аг. bioreaktor (fermeter) - биотехнология өндірісінде микроорганизмдерді, өсімдік және жануар жасушаларын өсіру үшін қолданылатын аппарат. Биотехнология (гр. bios - тіршілік, techne - өнер, шеберлік, logos - сөз) ор.биотехнология аг. biotechnology - экономикалық жағынан тиімді де маңызды заттар өндіру және жоғары өнімділігі бар микроорганизм- дер штаммдарын, өсімдіктердің сорттары мен формаларын, жануарлар асыл түқымдарын шығару үшін биологиялык процестер мен объектілерді пайдалануға негізделген ғылым мен өндірістің жаңа саласы. Биотехнология жаңаша - генді-инженериялык және жасушалык әдістермен генетикалықтрансформацияланған (гүрлендірілген) өсімдік- тердің, жануарлардың, микроорганимздер мен вирустардын әртүрлі бағытқа арналған жаңа өнімдерін алу мен өндірісті интенсификация- лау мақсаттарында пайдалану жөніндегі ғылым. Биотрансформация (гр. bios - тіршілік, лат. Trans formatio - айналу) ор. биотрансформация, аг. biotransformation - коректік ортада өскен клеткалардың ферменттері қатысуымен арзан және коры мол бастапқы заттардан биологиялық активті қосылыстарды синтездеу (биологиялык жолмен бір затты басқа затқа айналдыру). Будан ядро (ор. гибридное ядро аг. hibrid nucleous) аталық және аналық ретінде қосылысқан клеткалардың ексуінің де бүкіл гендерін (геномдарын) толығымен иемденген будан жасушаның ядросы Будан ядролық (нагыз будан) (ор. гибрид ядерный (истинный гибрид), аг. hibrid nuclear (hybrid true) - аталық және аналык ретінде қосылысқан жасушалардың екеуінің де тек кана ядролық гендерін (ге- номдарын) қабылдаған будан жасушаның ядросы. Будан асиімметриялык (ор. гибрид асимметричный, аг. hybrid assymetric) - аталық және аналық ретінде қосылысқан жасушалардың біреуінің ядролық гендерінің толық жиынтығымен қатар екіншісінің тек цитоплазмалық гендерін қабылдаған будан жасуша. Будан цитонлазмалық (цибрид) (ор. гибрид цитоплазматический (цибрид) аг. hybrid cytoplasmatic) - аталық және аналық ретінде қосылысқан жасушалардың тек қана біреуінің ядросын (ядролық гендерін) қабылдау мен қатар екеуінің де, немесе баламалы біреуінің ғана цитоплазмалық гендерін бойына дарытқан будан жасуша. Будан гетероплазмалық (гр. heteros-басқа, plasma-құрылған, түзілген), ор.гетероплазматический гибрид, аг. hybrid heteroplasmatic) - цитоплазмалық гендері (плазмагендер ) бойынша гетерозиготалық бу- дан жасуша. Вектор (лат. vector -алып жүруші, ор. вектор, аг. vector - өз алдына репликациялана алатын және бөтен генетикалық информацияны жасу- шаға тасымалдай алатын генетикалык элементтер (мысалы, плазмида- лар мен вирустар). Вируленттік (лат. virulentus-улы, ор. вирулентный аг. virulent) - микроорганизмдердің ауру тудырғығыштык кабілеті. Вирусты айқындаушы өсімдіктер (ор. растения-индикаторы, аг. indicator plant) - вируспен зақымданған өсімдіктен алынған шырынды жапырақ бетіне тамызғанда, сол шырында вирустар бар екендігі тура- лы арнайы сезімталдық реакция арқылы белгі беретін өсімдіктер (жұққан вирусқа тән морфологиялық өзгерістер тез арада айкын көрінеді). Гаплоид (гр. haploos - сыңар, жалғыз, еіdos - түр ор. гаплоид аг gaploid- сыңар дара (гаплоидтық) хромосомалар жиынтығы болатын ядро, жасуша, организм; гаметаларда сыңар хромосомалар жиынтығы ДӘРІСТЕР Модуль 1 Өсімдіктер биотехнологиясының жүйесі. 1 дәріс: Кіріспе. Өсімдіктер биотехнологиясы ғылымы. Жоспар. Кіріспе. Өсімдіктер биотехнологиясы ғылымы. Мақсаты мен міндеттері. Өсімдіктер биотехнологиясы ғылымының басқа ғылымдармен байланысы. Өсімдік жасушаларын өсірудің қысқаша тарихы. Терминдер. . 1. Кіріспе. Өсімдіктер биотехнологиясы ғылымы. Мақсаты мен міндеттері Биотехнология - ғылым мен өндірістің жата саласы. Биотехнология уғымының дәл мәнісі - биологиялык технология немесе «биология + технология». Баскаша айтканда, биотехнология дегеніміз, биологиялык объектілер мен биологиялык процестердін негізінде тубегейлі жана технологиялар құру, сол аркылы адамға кажетті өнімдерді алу.Осы айтылған кандай объектілер, процестер, өнімдер? Биологиялык объектілерге сан алуан организмдер, олардын әр турлі мушелері мен ұлпалары, әсіресе клеткалары және протопластары, солардын курамындағы органоидтар, хромосомалар, тіпті жекеленген геңдер де жатады. Ал, биологиялык процестерге келер болсак, олардын тіршілік үшін ен маныздылары - өніп-өсу, даму, көбею, зат пен энергия алмасу, информация кабылдау, сактау, пайдалану және стрестік, колайсыз факторларға бейімделу больш табылады. Биотехнологиялык жолмен алынатын өнімдерге көптеген дәрі-дәрмектер, белоктар мен ферменттік препаратар, кулпырған табиғи бояулар, хош иісті заттар, витаминдёр және тағы баска да биологиялык активті косындылар кіреді.Биотехнологиялык әдістердің көмегімен селекция процесін жургізуде ежелден колданылып келе жатқан тәсілдерді (будандастыру, мутагенез, сурыптау т.б.) едәуір женілдетуге, тездетуге болады. Бүл бір дейік. Екіншіден, керемет зор нәтижелерге кол жеткізетін мүмкіндіктер тууына жол ашылды. Булар биоинженерия (клеткалык инженерия, гендік инженерия) лринциптері негізінде бурьшды-сонды дуниеде болмаған, туп-тукияннан калыптаскан касиеттерді тіпті киялға симастай етіп өзгертіп, жана организмдерді конструкциялау, «жасап шығару». Өсімдік жасушаларын өсірудің қысқаша тарихы. Терминдер Өсімдік клеткаларын өсіру деген термин сонғы кезде кен мағыналы үғымға айналып кетті. Бүл үғым барлык іп уігхо жағдайында өсірілетін объектілерді, атап айтканда, клеткалар мен протопластарды, улпаларды, жеке мүшелерді, үрыктарды және бүтін регенерант өсімдіктерді камтиды. In vitro деген термин клеткалар жасанды ортада асептикалык жағдайда өсірілетінін белгілейді. Іп \іүо деген термин тіршілік әрекетіне тән процестерді организмде өтетінін көрсетеді. Регенерант өсімдік деген термин іп уііго жағдайында пайда болған бутін өсімдікті белгілейді. Өсімдіктен бөлініп алынған клеткаларды, үлпаларды, мүшелерді жасанды коректік ортада тек кана залалсыздандырылған (асептикалык) жағдайда өсіруге болады. Өсімдіктің бөлігін, оны эксплант деп атайды, коректік ортасы бар Петри табакшасына, немесе пробиркаға, колбаға салады. Біраз уакыт өткен сон, экспланттың күрамындағы кейбір клеткалар бөліне бастайды. Сонын нәтижесінде жана клеткалар саны көбейеді, үлғая келіп каллус ұлнасы пайда болады. Каллус деген үлпанын ерекше түрі, клеткалардын ретсіз бөліну нәтижесінде пайда болады. Каллустын бөлшектерін октын-октын жана коректік ортаға көшіріп отырса, ол шексіз үзак уакыт осе береді.Істелетін тәжірибенін максатына карай: 1) тек каллустын озін ғана озгеріссіз сол үлпа түрінде осіруге болады; 2) немесе морфоге-нез процестері отуіне керекті жағдай туғызып, сол каллустан бутін регенерант осімдікті ондіріп шығаруға болады. Ол үшін лайыкты коректік орта мен ерекше осіру жағдайын іріктеп табу кажет.Теория түрғысынан алып карағанда, кай осімдіктін кандай да болса клеткасынын нақтылы бір жағдайда осіп, дамуы аркылы бүтін осімдікке айналуына кабілеті бар. Бүл тотипотенттік касиет дел аталады (1-сурет). Тотинотенттік касиет - жасанды жағдайда (іп уііго) клетканың өзіне тән генетикалык информациясын толығымен жүзеге асыруы, сонын аркасыңца дифференциялану процесін және түтас организмнін дамуын (регенерацияны) камтамасыз етуі. Табиғи жағдайда (іп уіуо) осімдіктер мен жануарлардың үрыктанған жүмыртка клеткалары ғана әмбебап тотипотенттілікке кабілетті болады. Ал, жалпы, сомалык клетка-ларды алар болсак, тотипотенттік тек осімдік клеткаларына тән касиет, кобінесе іп ұііго жағдайында байкалады. Жануарлар клеткаларында мүндай кабілет мүлдем болмайды. ХІХ-шы ғасырдың аяғында осімдіктердің бөлпіектері мен жеке - дара мүшелерін алғашкы осіре бастаған неміс ғалымдары еді. Мысалы, К. Рехингер және X. Фехтинг бүршіктерді, тамырлар мен сабактардың кесінділерін дымкыл күмда осіруге тырысты. Кейбір тәжірибелерде клеткалар бөліну аркылы каллустар пайда болған. Бірак каллустардын коректенуі камтамасыз етілмеген сон олар әрі карай есе алмаған, кейін шіріп кеткен. Дегенмен, бүл тәжірибелерді сәтсіз деп есептеуге болмас. Керісінше, ғылымның дамуы үшін олардын маңызы оте зор. Басты нәтиже - «клетканы организмнен тыс осіру» деген ой-киял туды. Бүл киял кейінгі зерттеушілер үшін үшкыр арманға, нактылы максатка айналды, мындаған тәжірибелерге түрткі болды.Клеткаларды осірудің негіздерін бірінші болып 1902 жылы анык кисынға келтірген Г. Габерландт еді. Ол біркатар жабык түкымды өсімдіктердін жапырағынан боліп алынған паренхима клеткаларымен тәжірибе ісТеді. Коректік орта ретінде органика-лык. заттар (сахароза, аспарагин, пептон) косылған минералды түздардан түратын Кноп ерітіндісін пайдаланды. Г. Габерландт өсімдіктін әрбір тірі клеткасы тотипотентті болады деген гипотезаны үсынды. Оны дәлелдеу үшін жеке клеткадан ұлпа өсіріп,*бдан осімдік шығаруға тырыста. Дегенмен өзінін даналык болжамын тәжірибе аркылы дәлелдей алмады. Өйткені ол жұмыс істеген объектілер тәжірибе жасауға жарамсыз еді. Атап айтканда, активті бөліну касиетінен айырылған және эмбриональды әсу жағдайын жоғалткан маманданған кәрі клеткаларды алып еді. Сөйтіп, Ф. Уайт пен Р. Готренің жана әдістін калыптасуына коскан улестері орасан зор. Осы кезден бастап бұл әдіс өсімдіктердін экспериментальды биологиясынын жана бағыты ретінде каркынды дами бастады. Одан бері көптеген коректік орталардын курамы жете зерттеліп дайындалды, макроэлементтер мен микроэлементтердін, витаминдердін және өсімдіктерден алынған өсу процесінін стимуляторларының (мысалы, кокос жанғағынын, каштанның, жугерінің пісіп жетілмеген эндоспермдері, ашыткы гидролизаты т.с.с.) манызы зерттелді. Әсіресе бөліну процесіне кокос жаңғағынын пісіп жетілмеген эндоспермі - суті тиімді болды. Осындай курделі органикалык коспаларсыз клеткалар бөлінбеген. Бұл тәжірибелер «клеткалардын бөлінуін реттейтін заттар» бар болуы ыктимал деген ой салды. Американдык ғалым Ф. Скуг кұрамында минералды тұздар, көмірсулар, витаминдер бар коректік ортада темекі сабағынын кесінділерінін осуін зерттеді. Ол коректік ортанын күрамына табиғи косынды кокос сүтінін орнына экзогендік фитогормон-дарды енгізді. Онын істеген тәжірибелерінде кейде каллус пайда болуы, ал кейбір жағдайда бүршіктердін калыптасуы байкалды. Коректік ортаға ауксин косылғанда каллус түзілген де, бүршік-тердін пайда болуы және осуі тежелген. Ал адениңді косканда, керісінше, бүршіктер пайда болған, яғни аденин ауксинның тежеуші әсерін бәсеңдетеді. Зерттеушілерге бүл тәжірибелер кокос сүтіндегі өсу факторынын күрамында пуриндік заттардың болуы мүмкін деген ой салады. Себебі аденин нуклеин кышкылдарынын күрамына кіретін пуриндік негіз. Сондыктан олар ен алдымен нуклеин кышкылдарының әсерін талдауға кіріседі. Сонда сельдь балығынын спермасынан болініп алынған ДНҚ коректік ортаға косылса, ол темекі клеткаларынын тез бөлінуіне әсер ететіні аныкталды. Мүндай нәтижені үзак сакталған ескі ДНҚ препараты көрсетті. Шамасы, өсу факторы ДНҚ молекуласынын ыдырау кезінде пайда болғаны. Ф. Скуг әріптестерімен бірге ашыткыдан физиологиялык \ активті зат боліп алды. Ол зат ауксиннін катысымен темекі саба-ғының езекті паренхимасы клеткаларының тез бөлінуінін, каллус үлпасынын тузілуін және онда бүршіктердін дамуын камтамасыз. Клетка болінуін үдететін осы затты олар кинетиндеп атады. К{інетин озінін химиялык күрылысы жағынан аденинге оте жакын, ол да пуриндік негіз болып есептеледі. Осылар сиякты физиологиялык әрекетшіл заттар тобына цитокиниңдер деген ат 5ерілді- Осы ғылыми жаналыкты ашу аркасында Т. Мурасиге мен Ф- Скуг 1962 жылы өздерінің атакты коректік ортасын дайындады. Бүл орта осімдіктердің көп түрлерінін алуан үлпаларын және мүшелерін осіруге колайлы болып шыкты, казіргі уакытта кен колданылады. Осы зерттеулер нәтижесіңде есімдіктердің клеткаларының осуі мен дамуы үшін ауксин мен цитокининнің манызы зор екендігі көрсетілді және осімдік клеткасы физиологиясынын бүл бағыты тез дами бастады. Сойтіп, клеткалары іп уігго жағдайында өсірілетін өсімдіктердін түрлерінін саны кебейе берді. Дегенмен, кандай да болмасын өсімдік түрін іп уііго өсіре бастағанда, оның өзі түрмак, тіпті сол бір өсімдіктін әрбір мүшелері мен үлпалары әр түрлі коректік ортаны кажет ететіндігін ескеру керек. Сондыктан, тәжірибе аркылы күрамы іріктеліп алынған коректік орталардын саны әте кеп және бүл жүмыс одан әрі жалғасып келе жатыр. Өсімдіктер клеткаларын өсіру әдістерін толык жетілдіру бағытында кол жеткен күнды жетістіктердің бірі - жеке клеткаларды өсіру болды. Соның негізінде клеткалык суспензияны алу және өсіру әдістері мүкият зерттелуде. Клеткалар суспензиясы - бүл жеке клеткаларды немесе клеткалардың кішігірім топтарын сүйык ортада арнаулы аппараттарды колдана отырып, олардын аэрациясын және араластыруын камтамасыз етіп өсіру. Осындай әдіспен әсірілген жалғыз клеткадан түтас өсімдікті өндіріп шығаруға мумкіндік туды. Яғни, өсімдік клеткасынын тотшютенттік касиеті туралы Г. Габерландтын айтылған ойы, осы әдіске суйене отырып 1960-шы жылдары ғана жүзеге асты. Әсіресе, 1958 жылы сәбіздін бір клеткасынан бутін өсімдік өсіріп шьіғарған Ф.Стюардтын әріптестерімен бірге откізген тәжірибелерін ерекше айтып, ескеру керек. Клеткаларды өсіру әдісінің келесі елеулі кезеңі, ағылшын Ғалымы Э. Кокинг жүмыстарымен байланысты. Ол 1961 жылы томат тамыр клеткаларынын кабыкшаларын бірінші болып Ферментативті гидролизбен ыдыратып, протопластарды болді.
жүктеу/скачать 2,2 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||