МОСКОВСКАЯ ГОРОДСКАЯ ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ
ГИМНАЗИЯ-ЛАБОРАТОРИЯ (МГПГЛ) №1505
Реферат
Культура тканей и её использование человеком
Выполнил
Балычев Глеб
Руководитель
Шалимова Е.Г.
Москва
2011
Оглавление
Вступительная часть............................................................................................ 3
Цель:.......................................................................................................................................... 3
Актуальность:.......................................................................................................................... 3
Задача:...................................................................................................................................... 3
Аннотация:............................................................................................................................... 3
*немного из истории*............................................................................................................ 4
*немного о самом методе*................................................................................................... 4
Базовые знания..................................................................................................................... 5
Выделение клеток.................................................................................................................. 5
Культуры клеток растений................................................................................................... 5
Глава 1.................................................................................................................. 6
Стерильность культуры........................................................................................................ 6
Лимит делений клеток.......................................................................................................... 6
Точность концентрации веществ в питательной среде............................................... 7
Размер сосуда......................................................................................................................... 7
Дифференцировка................................................................................................................ 8
Глава 2.................................................................................................................. 9
Транспортировка................................................................................................................. 10
Проблемы при использовании метода:......................................................................... 11
Приложение........................................................................................................ 12
Практическое применение............................................................................................... 12
Заключение......................................................................................................... 14
Список литературы:............................................................................................ 15
Цель:
Популярно рассказать всем желающим о методе культуры тканей в форме реферата. По возможности, максимально ясно и полно осветить данную тему, рассказать об истории развития медицины и науки в исследовании этой области.
Актуальность:
Недостаточная осведомленность учеников гимназии и большинства людей в целом по поводу метода культуры тканей. В нашей гимназии методу культуры тканей посвящено только один урок, да и то не целиком. В учебниках же этот метод упоминается только учебниках профильного уровня.
Прочитав мою работу гимназисты и все другие желающие смогут ознакомиться с этой темой в большем объеме, прочитав заметно меньший объем текста — мой реферат.
Задача:
Основной задачей моего реферата является создание реферата, в какой-то мере освещающего эту весьма актуальную тему. Очевидно, что освещение этой темы полностью просто невозможно в форме реферата, поэтому я постараюсь изложить наиболее важные аспекты: метод культивации (как это делают), история развития метода, теоретические знания, связанные с использованием этого метода.
Аннотация:
Возможность поддерживать органы вне организма и даже выращивать организмы их отдельных систем клеток всегда была перспективной задачей. Уже в начале XX века ученые начали предпринимать первые попытки синтеза отдельных систем животных отдельно от организма - "в пробирке".
На основе данных, полученных учеными, был создан метод выращивания и длительного сохранения в живом состоянии клеток, тканей, небольших органов - метод культуры тканей.
Теоретически помощью метода культуры тканей возможно выращивание растений, имея всего несколько клеток этого растения. Также, возможно воссоздание живых существ, уже давно исчезнувших с лица Земли, имея лишь "законсервированого" представителя в колбе. В будущем метод культуры тканей сможет позволить исправить былые ошибки человечества!
*немного из истории*
Первые успешные опыты по Культуры тканей осуществил в 1907 американский учёный Р. Гаррисон, поместив в каплю лимфы кусочек зачатка нервной системы зародыша лягушки.
В 1910 году Раус индуцировал опухоль, использовав РНК вируса (вирус саркомы Рауса)
Однако сильнейший толчок в развитии этого метода произошел в 1940-х 1950-х годах в связи с исследованиями в области вирусологии. Выращивание вирусов в культурах клеток дало возможность получения чистого вирусного материала для производства вакцин. Вакцина против полиомиелита стала одним из первых препаратов, массово произведенных с использованием технологии культивирования клеток.
Также, немаловажную роль в истории сыграл Джей. Он и его сотрудники получили первую перевиваемую культуру — HeLa.
Создателем одного из самых известных трудов по методу культуры тканей был Игл. Помимо крайне известной работы по этому методу, он открыл, что для поддержания клеток в живом состоянии требуются определенные низкомолекулярные бещества и немного белковой сыворотки.
В 1961 году ученым Хайфликом был открыт феномен, в последствии получивший его имя. Феномен заключается в том, что клетки (почти все) перестают размножаться после определенного числа делений (клеточных циклов).
Всего через несколько лет — в 1964 году, Като и Такеуши смогли вырастить растение (морковь), использовав клетку, полученную из корня растения.
Через год Харис и Уоткинс смогли индуцировать вирусом слияние клеток мыши и человека, получив при этом первые гетерокарионы клеток млекопитающих.
Гетерокарионы — клетки, содержащие два или более ядер, имеющих различные генотипы, которые получаются при слиянии соматических клеток.
Однако все, что выращивалось до 1968 года, было не так важно, так как именно в 1968 году учеными Августи-Точчо и Сато были получены нервные, мышечные и костные волокна. Возможно, в скором времени большинство органов и частей человеческого тела будут искусственно выращиваться, что полностью заменит потребность множества людей в ожидании донорских органов! Но в настоящее время выращивать органы в больших количествах просто невозможно. Происходит это из-за целого ряда причин (см. Главу 2)...
*немного о самом методе*
Базовые знания
Для успешного выращивания клеток подходят не только стволовые клетки, однако они являются самыми часто используемыми. Причиной этому служит способность стволовых клеток регенерировать другие клетки (проще говоря, умение делиться) и их количество (у любого сложного организма они есть и часто разных видов).
Стволовые клетки — типы клеток живых организмов, каждая из которых способна к асимметричному делению, в следствии которого образуется одна подобная материнской (стволовая) клетка и одна способная к дифференцировке.
Учеными замечено, что с течением времени клетки, выделенные из организма начинают делиться все реже и реже.
Это явление назвали феноменом Хейфлика - в честь ученого его открывшего. В настоящее время причину видят в том, что в соматических клетках отсутствует фермент-теломераза. И поэтому с каждым клеточным циклом происходит постепенное укорочение молекулы ДНК.
Теломераза — фермент, добавляющий особые повторяющиеся последовательности ДНК.
>Теломераза содержит уплотненную цепь ДНК, что в последствии стабилизирует хромосомы, вызывает бессмертие клеток.
Однако не все клетки подчиняются этому закону. А именно клетки раковых опухолей. Из-за генной мутации в них активизируется ген теломеразы и они способны переносить неограниченное количество делений - жить вечно.
Выделение клеток
Культуры клеток, взятых непосредственно от объекта (ex vivo), называются первичными. Большинство первичных клеток, за исключением опухолевых, имеют ограниченный срок использования. После определенного количества делений клетки такие стареют и прекращают делиться, хотя могут при этом не утратить жизнеспособность.
Однако, существуют «бессмертные» линии клеток, способные размножаться бесконечно. У большинства опухолевых клеток эта способность является результатом мутации, но у некоторых лабораторных клеточных линий она приобретена искусственно, путем активации гена теломеразы.
Культуры клеток растений
Культуры клеток растений, как правило, выращиваются либо в жидкой питательной среде, либо на твердой питательной основе. Культивирование недифференцированных клеток требует соблюдения определенного баланса гормонов роста растений.
Дифференцировка — процесс приобретения клетками особых признаков и свойств.
> Гены начинаю дифференцироваться из-за работы (или «отключения») определенных генов.
Основы успешного культивирования клеток.
Метод культивирования и выращивания живых клеток - относительно новая область современной биологии. Несмотря на многочисленные перспективы развития этой области, метод культуры тканей остается лишь придаточной технологией в медицине и фармацевтике.
Культура клеток - технология, позволяющая в большинстве случаев, выращивать полноценную клеточную массу, не нуждающуюся в поддержке своей жизнедеятельности целым организмом. Иными словами - “самостоятельные” клетки, живущие in vitro - “в пробирке”.
С помощью метода культивирования клеток возможно выращивание полноценного организм (растение), имея изначально лишь малую его часть.
Несмотря на всю визуальную простоту этого метода, он остается одним из самых трудоемких и сложных. Основная сложность этого процесса заключается в чрезвычайно малых размерах объекта. Ведь мы работаем с объектами микромира из более привычного нам макромира! Помимо высокой точности производимых с препаратом клетки манипуляций, возникает еще целый ряд сложностей.