Metoda culturii tisulare este unul dintre instrumentele principale ale biotehnologiei moderne, permițând rezolvarea problemelor practice de fiziologie a plantelor, biochimie și genetică. Cultivarea artificială a materialului se realizează în anumite condiții: sterilizare, controlul temperaturii și expunerea la un mediu nutritiv special.
Esență
Metoda de cultură tisulară este conservarea lor pe termen lung și/sau cultivarea artificială în condiții de laborator pe un mediu nutritiv. Această tehnologie vă permite să creați un model biologic pentru studierea diferitelor procese din celulele care există în afara corpului plantelor, oamenilor și animalelor.
Reproducția culturii de țesuturi vegetale se bazează pe proprietatea totipotenței - capacitatea celulelor de a se dezvolta într-un organism întreg. La animale, acest lucru se realizează numai în ouăle fecundate (cu excepția unor tipuri de celenterate).
Istoricul dezvoltării
Primele încercări de a cultiva țesuturi vegetale au fost făcute de oamenii de știință germani la începutul secolelor XIX-XX. În ciuda faptului că nu au avut succes, au fost formulate o serie de idei, care au fost confirmate ulterior.
În 1922, W. Robbins și W. Kotte, independent unul de celăl alt, au reușit să cultive vârfurile rădăcinilor de porumb și roșii pe un mediu nutritiv artificial. Un studiu detaliat al tehnicilor de cultură celulară și tisulară a început în anii 1930. Secolului 20 R. Gautre și F. White au demonstrat că prin transplantul periodic de culturi de țesuturi într-un mediu nutritiv proaspăt, acestea pot crește la infinit.
Până în 1959, 142 de specii de plante erau cultivate în condiții de laborator. În a doua jumătate a secolului XX. a început și utilizarea celulelor dispersate (separate).
Tipuri de material de testare
Există 2 tipuri principale de culturi de țesuturi vegetale:
- Produs fără distrugere și păstrând trăsăturile caracteristice inerente unui organism viu.
- Extras prin degradare (chimică, enzimatică sau mecanică) din țesutul primar. Poate fi format din una sau mai multe culturi celulare.
Următoarele metode se disting prin metoda de cultivare:
- pe „stratul de hrănire”, în care o substanță care stimulează creșterea țesuturilor este secretată prin divizarea celulelor aceleiași specii de plante;
- folosind țesutul asistentă lângă celulele cultivate;
- utilizarea mediului nutritiv dintr-un grup de celule izolate în divizare;
- creșterea celulelor individuale individuale într-o micropicătură saturată în compoziție.
Cultivarea din celule unice este plină de anumite dificultăți. Pentru a-i „forța” artificial să se dividă, trebuie să primească un semnal de la celulele vecine, care funcționează activ.
Unul dintre principalele tipuri de țesut pentru cercetarea fiziologică este calusul, care apare sub factori externi adversi (de obicei, leziuni mecanice). Au capacitatea de a pierde caracteristicile specifice inerente țesutului original. Ca rezultat, celulele calusului încep să se dividă activ și se formează părți ale plantei.
Condiții necesare
Succesul metodei de cultură a țesuturilor și celulelor depinde de următorii factori:
- Respectarea sterilității. Pentru transplant, se folosesc cutii speciale cu aer purificat furnizat, echipate cu lămpi cu ultraviolete. Uneltele și materialele, hainele și mâinile personalului ar trebui să fie supuse procesării aseptice.
- Utilizarea unor medii nutritive special selectate care conțin surse de carbon și energie (de obicei zaharoză și glucoză), micro și macronutrienți, regulatori de creștere (auxine, citochinine), vitamine (tiamină, riboflavină, acid ascorbic și pantotenic și altele)).
- Respectarea temperaturii (18-30°C), condițiilor de lumină și umidității (60-70%). Majoritatea culturilor de țesut de calus sunt cultivate la lumină ambientală, deoarece nu conțin cloroplaste, dar unele plante necesită iluminare din spate.
Momentan gata făcutăformații comerciale (Murasige și Skoog, Gamborg și Eveleg, White, Kao și Mikhailyuk și alții).
Pro și contra
Avantajele metodei de cultură celulară și tisulară sunt:
- reproductibilitate bună a rezultatelor obținute;
- reglarea interacțiunilor intercelulare;
- consum redus de reactivi;
- omogenitatea genetică a liniilor celulare;
- posibilitate de mecanizare a procesului de creștere;
- control asupra condițiilor cuștii;
- depozitare la temperaturi scăzute a culturilor vii.
Dezavantajul acestei biotehnologii este:
- trebuie să respecte condiții stricte de asepsie;
- instabilitatea proprietăților celulelor și posibilitatea amestecării lor nedorite;
- cost ridicat al substanțelor chimice;
- echivalență incompletă a țesuturilor și celulelor cultivate într-un organism viu.
Aplicație
Metoda de cultură a țesuturilor folosită pentru cercetare:
- procese în interiorul celulelor (sinteza ADN-ului, ARN-ului și proteinelor, metabolismul și influența asupra acestuia cu ajutorul medicamentelor);
- reacții intercelulare (trecerea substanțelor prin membranele celulare, activitatea complexului hormon-receptor, capacitatea celulelor de a adera unele la altele, formarea structurilor histologice);
- interacțiuni cu mediul (absorbția nutrienților, transmiterea infecțiilor, procesele de origine și dezvoltaretumori și altele);
- rezultate ale manipulărilor genetice cu celule.
Domeniile promițătoare ale biologiei și farmacologiei, în dezvoltarea cărora este utilizată această tehnologie, sunt:
- obținerea de erbicide eficiente, regulatori de creștere pentru culturi agronomice, compuși biologic activi pentru folosirea în producția de medicamente (alcaloizi, steroizi și altele);
- mutageneză dirijată, creșterea de noi hibrizi, depășirea incompatibilității postgame;
- propagare clonală, care vă permite să obțineți un număr mare de plante identice genetic;
- creșterea de plante rezistente la virusuri și fără viruși;
- crioconservarea fondului genetic;
- reconstrucție tisulară, crearea de surse de celule stem (ingineria țesuturilor).
