Реферат что такое протопласт
Обновлено: 02.07.2024
1. Выделение протопластов
2. Способы культивирования протопластов
3. Слияние протопластов (парасексуальная гибридизация)
4. Применение изолированных протопластов
5. Соматическая гибридизация
6. Виды соматических гибридов
7. Конструирование клеток
8. Регенерация растений из протопластов
1. Среды для выделения и размноженияСпособы получения и культивирования протопластов
1. Выделение протопластов
Протопласт - клетка, лишенная целлюлозной оболочки, окруженная цитоплазматической мембраной, сохраняющая все свойства, присущие растительной клетке. Впервые протопласты в 1892 г. выделил Дж. Клеркер, который использовал механический способ. При этом способе у плазмолированных клеток разрезаютклеточную стенку, протопласты выходят в среду. В настоящее время метод претерпел модификации, улучшен, но имеет ряд ограничений:
• невысокая производительность,
• можно использовать ткани только с экстенсивным плазмолизом,
• трудоемкость и длительность.
Другой метод выделения протопластов - энзиматический, с использованием ферментов. В 1952 году Салтон с помощью фермента лизоцима впервыеразрушил клеточную стенку бактерий. В 1960 году Коккинг обработал кончики корней томата гидролитическим ферментом из культуральной жидкости плесневых грибов (Myrothecium verrucaria) и впервые получил изолированные протопласты высших растений энзиматическим способом.
Преимущества энзиматического метода по сравнению с механическим:
• одновременно выделяется большое количество протопластов(до 10 млн. из грамма ткани или клеток),
• клетки не подвергаются сильному осмотическому стрессу,
• клетки не повреждаются,
• метод сравнительно быстрый.
Для удаления клеточной стенки используют ферменты трех типов: целлюлазы, гемицеллюлазы и пектиназы. Комбинация ферментов и их соотношение специфично для каждого типа клеток.
Выделение протопластов проводят в три этапа:1. обработка ферментами,
2. выделение протопластов из клеточных стенок,
3. отделение интактных протопластов от клеточных осколков.
Стандартная методика протопластов (по Такебе) из тканей листа Nicotiana tabacum:
Зрелый, сформировавшийся лист отделяют от взрослого растения в возрасте 60 - 80 дней, окунают в 70% этанол, а затем помещают на 15 - 20 минут в 10% раствор гипохлоритакальция и многократно промывают дистиллированной водой. С помощью пинцета нижний эпидермис снимают, очищенные от эпидермиса листья разрезают скальпелем на небольшие кусочки площадью 4 кв. см. Для лучшего снятия эпидермиса листья должны немного подвянуть, можно также ограничить снабжение водой перед срезанием листьев.
Далее ткань обрабатывают последовательно или одновременно пектиназой, вызывающеймацерацию, и целлюлазой, разрушающей клеточные стенки. Оптимальная концентрация ферментов, как и время обработки, индивидуальны для разных тканей. Протопласты должны находиться в растворе ферментов минимальное количество времени, после чего следует тщательная промывка. Ферменты стерилизуют через бактериальные фильтры.
Регуляция водообмена клетки связана с наличием клеточной стенки. Когда протопласт"голый", один из компонентов регуляции водообмена теряется, поэтому важное значение приобретают осмотические свойства среды выделения и культивирования. Среда должна быть немного гипертонической, чтобы протопласты находились в слегка плазмолизированном состоянии. Эти условия тормозят метаболизм и регенерацию клеточной стенки. В качестве осмотических стабилизаторов используют сахара (глюкозу, маннит, сорбит,ксилозу), ионные осмотики (CaCl2, KCl) в концентрации 0,3 - 0,8 моль/литр. Концентрации подбираются индивидуально для каждого растительного объекта.
Удобнее обрабатывать ткани ферментами в чашке Петри, которую держат под углом 15о. Смесь ферментов с протопластами переносят в центрифужные пробирки. Отделить протопласты от ферментативной смеси можно двумя способами: либо.
Протопласт. Химический состав и состояние протопласта. Строение биологической мембраны.
В растительной клетке, как правило, можно различить три основные части: более или менее жесткую и прочную углеводную оболочку, одевающую клетку снаружи; протопласт (греч. протос — первый; пластос — оформленный) — живое содержимое клетки,— прижатый в виде обычно довольно тонкого постенного слоя к оболочке, и, наконец, вакуоль — пространство в центральной части клетки, заполненное в типичном случае водянистым содержимым — клеточным соком.
Содержание
1. Протопласт. Химический состав и состояние протопласта. Строение биологической мембраны.
2. Выделительная ткань. Её строение и значение.
3. Естественное и искусственное вегетативное размножение.
4. Строение семени покрытосеменных растений. Кормовое и пищевое зна-чение семян.
5. Развитие и строение плода. Классификация плодов.
Вложенные файлы: 1 файл
Контрольная по ботанике.doc
Осмофоры. У большинства ароматичных цветков клетки эпидермы лепестков околоцветника выделяют летучие вещества, которые служат для привлечения насекомых-опылителей. Эту функцию эпидерма выполняет кратковременно. У некоторых долгоцветущих растений формируются особые ткани, и даже органы, выделяющие летучие эфирные масла — осмофоры. Эти образования, иногда крыловидные, иногда в виде ворса или ресничек, имеют многослойную секреторную ткань.
Кроме специализированных образований — осмофор, запахи источают лепестки, тычинки, стаминодии, нектарии, пыльца. Причем разные части цветка, особенно нектарии и пыльца, источают разные запахи, и насекомые их хорошо различают.
3. Естественное и искусственное вегетативное размножение
Общая характеристика вегетативного размножения. Вегетативное размножение — это увеличение числа особей данного вида или сорта посредством отделения жизнеспособных частей вегетативного тела растения. Каждая отделившаяся часть живет какое-то время самостоятельно и, как правило, образует новые органы, нередко недостающие (на отделившемся побеге образуются корни, на частях корня — побеги). Таким образом, при вегетативном размножении обычна и типична регенерация восстановление целого из части. Впрочем, довольно часто все необходимые органы создаются у будущей самостоятельной особи еще до отделения ее от материнской (например, новые розеточные побеги с придаточными корнями на концах усов земляники).
Бывает и обратное. При так называемом старческом распаде особи у отделившихся частей новообразований не происходит совсем и части клона скоро отмирают, имея пониженную жизнеспособность.
Способность к вегетативному размножению весьма характерна для растений на всех уровнях организации, в отличие от животных, где подобная форма размножения встречается только у некоторых групп низших организмов.
Совокупность новых особей, возникших из одной материнской вегетативным путем, носит название клон. При образовании клона дочерние особи часто несут на себе отпечаток возрастного состояния материнского растения и находятся при отделении в том же возрастном состоянии, что и оно. Если особь дает потомство в зрелом генеративном состоянии, то обычно, большинство ее потомков тоже сразу зацветает, и живут они еще достаточно долго. Если распадается стареющая особь, то ее потомки, сенильные с самого начала самостоятельного существования, быстро стареют и отмирают, уже не давая цветков и плодов.
Иногда же выводковые почки могут быть видоизменены в луковички (например, у зубянки и некоторых лилий в пазухах листьев надземного побега) или клубеньки стеблевого происхождения (как у горца живородящего, рис. 1, 4).
Рис. 1. Выводковые и зимующие почки:
1 — бриофиллюм, часть побега и лист с выводковыми почками; 2 — папоротник Asplenium, часть листа с выводковыми почками; 3 — горец живородящий, выводковые почки в соцветии вместо цветков; 4 — его отдельная почка; 5 — стрелолист (а — общий вид растения, 6 — зимующая почка с клубнем); 6 — мятлик луковичный (Poa bulbosa) (а —соцветие с выводковыми почками вместо колосков, б — отдельная почка).
К числу специализированных органов вегетативного размножения относятся также зимующие почки некоторых водных растений — гибернакулы (лат. hibernum - зима; hibernaculum - зимнее помещение), например у стрелолиста (рис. 1, 5), телореза, водокраса. Осенью они отделяются от перегнивающих побегов материнских растений и зарываются в ил, а весной всплывают и дают новые растения.
У некоторых злаков в крайних условиях существования (высокогорья, засушливые области) в соцветии вместо цветков образуются небольшие вегетативные побеги типа выводковых почек (например, у мятлика луковичного обычного для степей и пустынь, рис.1, 6). Такое явление принято называть живорождением, однако, это не истинное живорождение, выражающееся в прорастании семян на материнском растении, как у мангровых, а ложное, или мнимое, живорождение (метаморфоз цветка в вегетативный побег). То же происходит при образовании луковичек в соцветиях многих дикорастущих луков.
Естественное и искусственное вегетативное размножение. Большинство описанных выше случаев относится к категории естественного размножения растений в природе. Примерами могут служить многие травянистые растения широколиственных и хвойных лесов (ландыш, майник, сныть). Главные факторы в этом случае — недостаток света, а также опылителей под пологом леса. Сначала эти растения разрастаются с помощью гипогеогенных корневищ, образуя большие заросли — куртины, все надземные побеги которых соединены под землей, и, следовательно, это пока еще одна особь. Затем наступает естественная партикуляция — это и есть начало собственно размножения.
Однако все естественные способы легко можно использовать для искусственного вегетативного размножения культурных и полукультурных растений, относящихся к самым различным жизненным формам. Так, многие декоративные кустарники и многолетние травы размножают делением куста, корневищами, корневыми отпрысками, лишь ускоряя естественный процесс распада более ранним разрезанием на части. Очень часто этими приемами пользуются при размножении комнатных растений (отделяют отростки). Многих представителей лилиецветных искусственно размножают луковицами и клубнелуковицами, отделяя, дочерние детки от материнских (луки, чеснок, лилии, тюльпаны, гиацинты, гладиолусы и др.).
Вынужденное искусственное вегетативное размножение некоторых длиннокорневищных и корнеотпрысковых сорняков (пырей, осоты, бодяки, щавелек) происходит при обработке почвы, и избежать этого явления чрезвычайно трудно.
4. Строение семени покрытосеменных растений. Кормовое и пищевое значение семян.
Семя представляет собой семязачаток (семяпочку), видоизмененный в результате оплодотворения (или апомиксиса). Основное видоизменение связано с развитием из зиготы зародыша.
У покрытосеменных растений семя образуется в результате двойного оплодотворения: из зиготы, появившейся после слияния спермин с яйцеклеткой, развивается зародыш; из клетки, образовавшейся в результате слияния другого спермия с вторичным ядром зародышевого мешка, формируется питательная ткань семени — эндосперм. Синергиды и антиподы обычно дегенерируют и растворяются, интегументы превращаются в кожуру семени, а нуцеллус обычно потребляется как питательное вещество при формировании зародыша семени.
В результате полового процесса в семязачатке (и в семени) обычно развивается один зародыш. Известны случаи формирования двух и большего числа зародышей - полиэмбриония. Полиэмбриония наблюдается после апомиксиса. Бывают также случаи развития нескольких зародышей из одной оплодотворенной яйцеклетки. Иногда говорят о ложной полиэмбрионии, когда в семязачатке развиваются два и больше зародышевых мешков (виды клевера, шиповника и др.).
Различают две основные группы зародышей. К первой относят зародыши с двумя семядолями, как у двудольных покрытосеменных, ко второй — зародыши с одной: семядолей, как у однодольных покрытосеменных. Между этими группами зародышей существуют переходные формы. У некоторых растений, например орхидей, зародыш слабо дифференцирован и представлен небольшим грушевидным телом. Наиболее примитивные зародыши из числа: однодольных имеют виды сусаковых, частуховых и др.
Семядоли гомологичны листьям. они: являются, боковыми придатками оси зародыша – гипокотиля. У некоторых высокоспециализированных однодольных семядоля трансформирована в щиток, в защитный орган почечки - колеоптиль. Из меристемы почечки развивается эпикотиль с листовыми примордиями.
Семена покрытосеменных чаще всего бывают белковыми, т. е. содержат эндосперм. Ядра клеток эндосперма содержат тройной набор хромосом.
Семена с хорошо развитым эндоспермом больше свойственны однодольным. У многих видов покрытосеменных, особенно из двудольных, эндосперм слабо развит и запасные продукты откладываются в других частях зародыша —гипокотиле и семядолях. Однако многие таксоны двудольных, например род грушанка, относят к безбелковым условно: в действительности они содержат остатки эндосперма.
Сильно развитый эндосперм нередко рассматривают как признак примитивной организации, поскольку архаичные таксоны из древесных многоплодниковых имеют мощный эндосперм. Зародыш у них крохотный, слабо дифференцирован.
Перисперм у покрытосеменных относительно редок и свойствен видам перечных, маревых, нимфейных и некоторых других. Семена с периспермом имеют запасные продукты либо в интегументах, либо в остатках нуцеллуса, либо и в интегументах и в остатках нуцеллуса (рис. 125).
Различают четыре типа семян в зависимости от того, где откладываются запасные вещества: в эндосперме и перисперме или в зародыше (рис. 125).
Итак, важнейшие компоненты семени — зародыш и запасные продукты в виде эндосперма, перисперма или того и другого одновременно. Семя покрыто кожурой — спермодермой, формирующейся из покровов семязачатка. Иногда в ее образовании принимают участие остатки нуцеллуса. Обычно спермодерма состоит из нескольких пластов тканей, различающихся по строению и назначению. Таковы эпидерма, гиподерма, облитерированная паренхима. В отдельных случаях, например у заразихит, у многих орхидных спермодерма состоит из одного слоя клеток — эпидермы.
Кормовое и пищевое значение семян.
В семенах содержатся органические вещества: белки, жиры, углеводы (85—90 %), минеральные соли (2—4 %) и вода (6—13 %). Плоды и семена имеют пищевое и кормовое значение в сыром или переработанном виде. Они служат источником получения эфирных масел, крахмала, белка, лекарственных веществ, их используют в качестве пряностей. Мука для приготовления хлеба — это переработанные зерновки злаков, крупа — обработанные плоды и семена риса, гречихи, проса, ячменя и других растений. Ценными пищевыми продуктами являются семена гороха, фасоли, сои, бобов, плоды кокосовой пальмы, хлебного дерева, ананаса и других растений. Из семян и плодов подсолнечника, хлопка, маслины и других получают пищевые растительные масла. Большое значение в пищевом рационе человека имеют плоды и ягоды различных плодовых и овощных культур: яблони, груши, вишни, сливы, апельсина, лимона, крыжовника, смородины, помидор, огурцов, тыквы, арбузов и многих других растений.
Значение плодов и семян определяется, прежде всего, тем, что они способствуют расселению и размножению растений, обеспечивая тем самым непрерывность и стабильность всех биогеоценозов (экосистем). Кроме того, им принадлежит важнейшая роль в пищевых цепях (сетях) экосистем.
5. Развитие и строение плода. Классификация плодов.
Плод (лат. fructus) — орган размножения покрытосеменных растений, образующийся из одного цветка и служащий для формирования, защиты и распространения заключенных в нём семян. Многие плоды — ценные продукты питания, сырьё для получения лекарственных, красящих веществ и т. п.
Науку, изучающую плоды, называют карпологией. Раздел карпологии, изучающий закономерности распространения плодов и семян, называют карпоэкологией (иногда карпоэкологию понимают в широком смысле — как синоним диаспорологии, науки, изучающей закономерности распространения диаспор).
Как правило, плод развивается после оплодотворения, но у части покрытосеменных может образовываться и в результате апомиксиса, т. е развитие зародыша семени без оплодотворения (партенокарпические плоды).
Морфологической основой плода является гинецей, прежде всего завязь. Прочие части цветка — околоцветник, тычинки и чашечка — чаще быстро увядают, но нередко изменяются и вместе с гинецеем также принимают участие в формировании плода, становясь сочными или, напротив, деревянистыми или пленчатыми. Самые глубокие изменения происходят в завязи. Её стенки разрастаются за счёт усиленного деления клеток и увеличения их размеров. После опыления происходит существенное изменение направленности транспортных потоков и перераспределение питательных веществ в сторону развивающихся плодов. У травянистых растений (особенно у однолетних) практически все синтезируемые органические вещества используются развивающимися семенами и плодами, что ведёт к истощению других тканей растения.
Созревание начинается с того, что плод прекращает рост, разлагаются хлорофилл и дубильные вещества, в вакуолях накапливаются пигменты, определяющие характерную для данного вида окраску плодов. В стенках плода сосредотачиваются различные пластические и энергетические вещества: белки, крахмал, сахара, жирные масла, некоторые витамины и т.п. Зрелый плод характеризуется совокупностью только ему присущих особенностей. Плод несет семя или семена, которых у ряда растений может быть до нескольких тысяч. Это важнейшая его часть, обеспечивающая воспроизведение данного вида в ряду поколений. Однако, по массе семена, как правило, относятся к меньшей части плода. В природе и особенно в культуре встречаются бессемянные плоды. В результате длительной селекции выведены бессемянные сорта винограда (Vitis), банана (Musa) и т.д.
Зрелые семена прикрепляются к околоплоднику в тех местах, где в завязи располагалась плацента, либо свободно лежат в полости плода, либо плотно окружены мясистой стенкой. Максимальное число семян в плоде равно числу семязачатков, но обычно меньше, так как не все семязачатки достигают зрелости.
Созревший плод переходит в последнюю стадию — отмирания, в ходе которой в плод обычно не поступают новые вещества, не делятся и не растут клетки, и постепенно ткани плода разрушаются и сгнивают. У большинства цветковых растений созревший плод опадает и отмирает уже на грунте.
Фитобиотехнология – составная часть биотехнологии, объектами которой являются клетки и ткани растений – фотоавтотрофных эукариот, а также биоактивные молекулы растительного происхождения (ферменты, нуклеиновые кислоты, стероиды и некоторые другие сложные органические вещества).
Название фитобиотехнология слагается из четырех слов греческого происхождения: phyton – растение, bios – жизнь, teken – искусство, logos – наука, слово. Следовательно, это наука об использовании растительных объектов в технике и промышленном производстве.
Таким образом, к фитобиотехнологическим процессам относят те из них, которые базируются на клеточном уровне, если даже клетки несут генетическую информацию, воспринятую ими в результате генно-инженерного эксперимента.
Клетки и ткани высших растений, выращиваемые на питательных средах in vitro в строго контролируемых условиях, все шире используют в фитобиотехнологии.
Общирное царство растений – потенциально неограниченный источник клеток и тканей, которые могут быть введены в культуру и, как следствие, существуют неограниченные возможности для создания новых фитобиотехнологических процессов, в которых нуждается человечество.
В настоящее время царство растений на земном шаре включает порядка 300 000 видов. От рационального и бережного отношения к растениям зависит благополучное выживание человечества на планете Земля.
Хотя растительные клетки и ткани принадлежат к более дифференцированным организмам в сравнении, например, с бактериями, тем не менее, они способны культивироваться в форме неорганизованной клеточной массы – каллуса.
Если в качестве биообъекта применяют изолированный зародыш, меристему верхушечных или пазушных почек, то есть интегрированную систему, то все получаемые растения-регенеранты будут полностью соответствовать исходному растению, из которого была взята какая-либо интегрированная система из числа вышеназванных. Этим добиваются клонирования интересующих настоящих растений. [2]
В случаях применения изолированных клеток и протопластов удается получать измененные варианты исходной формы, которые передают полученные новые признаки потомству. Этим добиваются возможностей искусственного создания новых форм растений, пригодных для выборки, или селекции (см. рисунок ниже).
В течение последних лет биотехнологам удалось массовое размножение культивируемых растений с уникальными характеристиками, а выращивание растительных клеток стало основой для получения многих природных веществ, образуемых различными растениями в качестве продуктов вторичного обмена (гликозиды, алкалоиды и другие вещества).
Таким образом, клеточная и молекулярная биология растений составляет основу фитобиотохнологии, а главными направлениями стали создание новых форм полезных растений для сельского и лесного хозяйства, а также разработка промышленного производства химических веществ из растений.
Растения – как многоклеточные организмы с огромной емкостью геномов, с половым путем размножения и многоступенчатыми программами развития – являются более сложными объектами для генноинженерных экспериментов, чем, например, вирусы, бактерии и дрожжи.
Тем не менее, уже теперь достигнуты определенные успехи с растительными объектами и по прогнозам ученых США к 2010 году ожидается прирост урожайности сельскохозяйственных культур примерно на 60–70% по сравнению с началом 80-х годов текущего столетия в основном на основе использования методов генетической инженерии, когда стал возможным перенос отдельных генов от одного растения другому (в противоположность естественному половому процессу, при котором происходит замена целых блоков сцепленных генов).
Протопласты (от греч. protos – первый, plastos – вылепленный, образованный) – это клетки, лишенные клеточных стенок, способные сохраняться и метаболизировать, равно как и реконструировать клеточную стенку в подходящих условиях.
Протопласты можно получать с помощью механических и биохимических (энзиматических) методов. В первых случаях добиваются плазмолиза растительных тканей, например, с помощью 0,1% раствора сахарозы с последующим разрезанием эпидермиса и освобождением протопластов в окружающую питательную среду.
Энзиматические методы по-разному эффективны в получении протопластов. Здесь необходимо подбирать ферменты для каждого вида растений, однако наиболее часто используют целлюлазы, пектиназы, гемицеллюлазы как индивидуально, так и в комбинациях. Например, для получения протопластов из листьев Nicotiana tabacum листовую ткань без эпидермиса погружают в смесь ферментов, включающую 0,5% пектиназы и 2% целлюлазы в 0,7 М растворе маннита или сорбита; для получения протопластов из листьев клевера и люцерны используют 2–5% смесь гликаназ с пептидазами, и т.д. [5]
В жизнеспособности выделенных протопластов большую роль играет физиологическая полноценность исходного растительного материала. Суспензионные культуры наиболее приемлемы для этих целей, будучи в конце логарифмической фазы роста (размножения).
Полученные тем или иным путем протопласты либо используют для регенерации растения, либо их можно подвергнуть слиянию с образованием гетерокариотических гибридов.
Из растений, относительно легко регенерирующих из протопластов, можно назвать картофель, люцерну, маниок, рапс, табак. Для получения растений – регенерантов, высаженных в грунт, требуется, как минимум, 16–18 недель.
Растения, полученные из протопластов, могут отличаться достаточно выраженной изменчивостью по ряду интересующих нас признаков: урожайности, величине (размеру), морфологии отдельных частей, фотопериодичности и др. Как правило, это связывают с изменением числа и перестройками хромосом. Поэтому протопласты растений представляют собой интересные объекты и для изучения процессов мутагенеза.
Гибридизация протопластов удается не только в тех случаях, когда исходные растения (источники клеток для протопластирования) способны гибридизоваться половым путем, но и тогда, когда заведомо известно, что клетки, подлежащие слиянию, относятся к организмам с половой несовместимостью. Тем не менее, во всех случаях соматической гибридизации один из партнеров должен нести какой-либо маркерный признак (биохимический или другой), по которому возможно подтвердить достоверность получения гибрида. В этом смысле удобны ауксотрофные мутанты.
Гетерокариотические соматические гибриды выделяют либо вручную с помощью микроманипулятора, капиллярной пипетки и шприца, либо автоматически на основе применения флуоресцентных систем.
Для биотехнологии также важна цибридизация, когда возникают гетерозиготы по внеядерным (цитоплазматическим) генам, определяющим, например, устойчивость к гербицидам или признак цитоплазматической мужской стерильности (рисунок).
К настоящему времени из ряда растительных протопластов получены их безъядерные фрагменты – микропласты,окруженные тонопластной мембраной и включающие часть внеядерного генетического материала. Используя приемы соматической гибридизации, микропласты можно сливать с реципиентными протопластами. [1]
Таким образом, микропласты являются резервным материалом для расширения возможностей клеточной инженерии в фитобиотехнологии. Более того, теперь удается гибридизация растительных протопластов с протопластами микроорганизмов и животными клетками.
Применительно к хромосомной инженерии удалось доказать проникновение изолированных метафазных хромосом в обработанные полиэтиленгликолем реципиентные протопласты таких однодольных растений, как пшеница и кукуруза.
Также открываются пути привнесения дополнительной генетической информации по желанию экспериментатора в целях создания трансгенных растений. Прямой перенос чужеродной ДНК в протопласты возможен также с помощью микроинъекции, трансформации, упаковки в липосомы с последующим их эндоцитозом растительными протопластами, и электропорации (высоковольтных электрических импульсов).
Для переноса чужеродной ДНК в растения наиболее широко используется агробактериальная трансформация с помощью бинарных плазмидных векторов.
Практикуются также методы переноса генов в растения путем электропорации, трансформации растительных протопластов чужеродной ДНК в присутствии полиэтиленгликоля, микроинъекцией ДНК, биологической бомбардировкой золотыми или вольфрамовыми частицами, покрытыми молекулами ДНК, введением плазмидной ДНК с помощью игольчатых кристаллов карбида или нитрида кремния и др.
Но все эти способы получения трансгенных растений так или иначе основаны на использовании селективных маркерных генов, которыми обычно служат бактериальные гены устойчивости к антибиотикам или гербицидам.
Иными словами, тот фрагмент ДНК, который исследователь вводит в геном трансформируемого растения, помимо нужного гена, содержит и маркерный ген.
Эти селективные маркерные гены нужны для того, чтобы в лаборатории в процессе регенерации отделить единичные трансформированные клетки от нетрансформированных (которых большинство) и дать первым преимущество при делении.
В результате трансгенное растение, полученное из таких трансформированных клеток, становится устойчивым к определенному антибиотику (чаще всего к канамицину) или к какому-нибудь гербициду вроде глифосата. При последующем выращивании трансгенных растений в полевых условиях появляется теоретическая возможность перемещения генов резистентности к гербициду в родственные сорняки или генов резистентности к антибиотику назад в бактерии почвы. Именно здесь и заключается определенная экологическая опасность ввиду вероятности появления, в частности, так называемых суперсорняков.
Однако в целом ряде работ было показано, что такое событие крайне маловероятно. Более того, выращивание так называемых транспластомных растений (на которых остановимся чуть ниже) сводит часть этих опасений к нулю, ввиду того, что пыльца у таких растений остается не трансгенной. [8]
Наиболее остро стоит вопрос о получении растений, устойчивых к вредителям сельского хозяйства (прежде всего к фитопатогенным грибам и насекомым), так как болезни растений стали основным лимитирующим фактором получения урожая.
Известно, что растения, подобно животным, способны вырабатывать иммунитет. Однако этим замечательным свойством обладают только устойчивые растения, у которых при атаке патогенов резко меняется метаболизм. В результате у этих растений накапливаются такие химические соединения, как пероксид водорода), салициловая кислота и фитоалексины. Повышенное содержание этих соединений способствует противостоянию растения в борьбе с патогенами.
Например, трансгенные растения табака, которые содержат бактериальный ген, контролирующий синтез салицилата гидролазы (этот фермент разрушает салициловую кислоту), были неспособны к иммунному ответу. Поэтому изменение генно-инженерным путем уровня салициловой кислоты или выработки и растениях в ответ на патоген пероксида водорода может быть перспективным для создания устойчивых трансгенных растений.
Например, учеными СО РАН успешно ведется разработка противотуберкулезной вакцины. При создании вакцины ученые используют гены человека, кодирующие синтез специфических антител к белкам возбудителя болезни – Mycobacteriumtuberculosis. Эти антитела и обеспечивают иммунитет к данному заболеванию. Гены, кодирующие антитела протии туберкулеза, встроили в геном растительных клеток. Из клеток, и которых удачно произошло встраивание защитных генов, регенерировали полноценные растения, которые обладают способностью синтезировать антитела против туберкулеза. [3]
Традиционные методы лечения туберкулеза не всегда безвредны и эффективны, и ученые надеются, что использование трансгенных растений дает шанс не только избавиться от болезни, но и избежать побочных эффектов. Также в Институте физиологии и биохимии растений СО РАН создается вакцина против СПИДа гепатита на основе трансгенеза томата и огурца. Группе немецких ученых-генетиков из GiessenUniversity во Франкфурте удалось вырастить генетически модифицированную морковь, которая содержит вакцину против гепатита В, что позволяет значительно снизить затраты на профилактику этого заболевания (по официальной статистике ВОЗ около 350 млн человек в мире инфицированы вирусом гепатита В, который приводит к тяжелым повреждениям печени, хронизации процесса и смертельным исходам, ежегодно унося 1 млн человеческих жизней).
Трансгенная морковь может расти в разных климатических поясах и на разных грунтах, хорошо хранится, транспортируется, может употребляться в сыром виде. Потребляя этот продукт с пищей, человек как бы постоянно вводит вакцину маленькими дозами, чем поддерживает активность иммунитета к вирусу гепатита В.
Крупнейшим в мире производителем и потребителем трансгенных растений являются США, лидирующие как по площадям посевов, так и по степени принятия обществом трансгенной пищи.
Повсеместное использование там генетически модифицированных растений (от общего количества, взятого за 100%) составляет: 40% выращиваемой в стране кукурузы, 81% сои, 65% канолы (рапса) и 73% хлопка, и оно продолжает расти. Получением и испытанием таких растений занимаются сотни коммерческих фирм с совокупным капиталом более 100 млрд долл.
На сегодня лидером по выращиванию трансгенного хлопка, устойчивого к насекомым, является Китай. В Аргентине, правительство которой поддерживает выращивание генетически модифицированных культур, доля трансгенной сои составляет 90%, а кукурузы и хлопка – 50%.
Южно-Африканская Республика – единственная африканская страна с масштабными посадками трансгенных культур – 80% хлопка, 20% кукурузы и 11% сои здесь генетически модифицированы. Остальную часть Африки агробиотехнологические фирмы рассматривают прежде всего как полигон будущих испытаний.
Япония одним из приоритетов своего научного бюджета сделала агробиотехнологию, несмотря на то, что применение генетически модифицированных продуктов встречает здесь сильное сопротивление общественности.
В Европе после принятия ЕС в 1998 г. правил применения генетически модифицированной продукции Франция, Италия, Дания, Греция и Люксембург запретили эти продукты. Сейчас ЕС принял новые правила сертификации и маркировки последних и значительно смягчил свою позицию. Однако только в Испании в незначительных объемах выращивают трансгенную кукурузу.
В России к выращиванию на полях не разрешено ни одно трансгенное растение.
Исключение составляет трансгенная соя, и то только в качестве пищевого сырья или компонента продуктов (ее можно есть, но не выращивать).
Несмотря на потрясающие успехи биотехнологии по созданию трансгенных растений с одновременным проведением всех необходимых тестов на токсичность, аллергенность, мутагенность, в обществе существует настороженное отношение к генетически модифицированным продуктам. Есть вполне реальные опасения по поводу того, что пыльца и семена трансгенных растений и сорняков могут скреститься и в конечном счете вырастет такой суперсорняк, который не сможет уничтожить ни один гербицид. [4]
Улучшение питательных свойств картофеля, кукурузы, сои может стать причиной тяжелых аллергических реакций у человека. Некоторые ученые высказывают серьезную обеспокоенность по поводу возможности образования новых вирулентных штаммов в результате генетической рекомбинации между трансгенами и генами природных вирусов.
2. Бейли Дж., Оллис Д. Основы биохимической инженерии, в 2-х частях. М., Мир, 1989.
3. Биотехнология растений. Под ред. С. X. Мантелла и X. Смита. М., ВО Агропромиздат, 1987.
4. Генная инженерия растений. Лабораторное руководство. – М.: Мир, 1991. – 408 с.
5. Иммобилизованные клетки и ферменты. Методы. Под ред. Дж. Вудворда. М., Мир, 1988.
Клеточная оболочка состоит из 2 слоев: внутренний - мембрана (цитоплазматическая мембрана, плазматическая мембрана, клеточная мембрана) и внешнего - у животных (гликокаликс), у растений (клеточная стенка (в состав которой входит целлюлоза)).
То есть протоплазму + мембрану.
Выделение протопластов широко используется в исследованиях клеток и генной инженерии. Жизнеспособные протопласты получают, в частности, в результате обработки клеток специальными ферментами, разрушающими клеточную оболочку.
Это позволяет путем химических и механических методов выделять и исследовать структурные компоненты и даже отдельные молекулы, вносить изменения в генетическую структуру и так далее. Протопласты могут регенировать клеточную оболочку, что используется, в частности, для получения полноценных генетически измененных клеток.
После слияния (соматической гибридизации) протопласты образуют целые живые организмы — регенеранты. Таким путем могут быть получены соматические гибриды растений.
L-формы бактерий и микоплазмы изначально лишены клеточных стенок, по этому признаку их относят к протопластам. [источник не указан 1060 дней]
См. также
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Протопласт" в других словарях:
протопласт — протопласт … Орфографический словарь-справочник
ПРОТОПЛАСТ — (от прото. и греческого plastos вылепленный, образованный), содержимое растительной клетки; состоит из клеточной мембраны, цитоплазмы и ядра, но не включает внешнюю клеточную оболочку. Протопласт получают искусственно для клонирования и… … Современная энциклопедия
Протопласт — (от прото. и греческого plastos вылепленный, образованный), содержимое растительной клетки; состоит из клеточной мембраны, цитоплазмы и ядра, но не включает внешнюю клеточную оболочку. Протопласт получают искусственно для клонирования и… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ПРОТОПЛАСТ — (от прото. и греч. plastos вылепленный образованный), содержимое растительной клетки; состоит из клеточной мембраны, цитоплазмы и ядра, но не включает внешнюю клеточную оболочку. Протопласты получают искусственно для их клонирования и… … Большой Энциклопедический словарь
ПРОТОПЛАСТ — ПРОТОПЛАСТ, у растений КЛЕТКА, полностью лишенная клеточной стенки и имеющая только клеточную мембрану, которая ограничивает ЦИТОПЛАЗМУ с ЯДРОМ и другими ОРГАНОИДАМИ. см. также ПРОТОПЛАЗМА … Научно-технический энциклопедический словарь
ПРОТОПЛАСТ — (от прото. и греч. plastos вылепленный, образованный), у растений клетка, полностью лишённая клеточной стенки и имеющая только клеточную мембрану, к рая ограничивает цитоплазму с разл. органоидами и др. включениями. П. растений получают… … Биологический энциклопедический словарь
протопласт — сущ., кол во синонимов: 1 • клетка (126) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
протопласт — (от прото. и греч. plastós вылепленный, образованный), содержимое растительной клетки; состоит из клеточной мембраны, цитоплазмы и ядра, но не включает внешнюю клеточную оболочку. Протопласт получают искусственно для клонирования и регенерации … Энциклопедический словарь
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Описание презентации по отдельным слайдам:
Клетка – это основная структурная единица одноклеточных, колониальных и многоклеточных растений.
Различие форм клеток 1 — клетки арбузной мякоти; 2 — клетки кожицы лука; 3, 4 — клетки мякоти зеленого листа; 5 — клетки волокна традесканции; 6,7 — клетки скорлупы орехов; 8 — клетки корневого волоска; 9,10 — клетки жгучих волосков листьев; 11,12 — клетки проводящих тканей.
Паренхимные клетки. Диаметр их примерно одинаковый во всех направлениях, длина превышает ширину приблизительно в 2 раза. Э – эпидерма ПК – паренхимные клетки коры
Форма паренхимных клеток. А. Схема геометрически правильного 14-гранника с восемью шестиугольными и шестью четырехугольными гранями . Б. Схема клетки из сердцевины Ailanthas. Клетка имеет одну семиугольную, четыре шестиугольные, пять пятиугольных и четыре четырехугольные грани (всего 14 граней). Пример клетки, приближающейся по форме к геометрически правильному 14-граннику. В — Е. Схемы клеток сердцевины Eupatorium. Число граней составляет соответственно 10, 9, 16 и 20.
Прозенхимные клетки вытянуты в длину, которая превышает их ширину в 5-6 и более раз. а — сосудистая трахеида; б — волокнистая трахеида; в - волокно либриформа; г — волокно перегородчатого либриформа; д — тяж древесной паренхимы; е — веретенообразная клетка древесной паренхимы; ж — клетки сердцевинных лучей.
Отличие растительной клетки от животной: наличие пластид; наличие жесткой целлюзно-пептиновой клеточной стенки; наличие вакуолей; отсутствуют центриоли при делении.
в - вакуоль; я – ядро; цв – центральная вакуоль; хп - хлоропласты У молодых клеток количество вакуолей может быть от 1 до 10 У старых клеток вакуоли сливаются и образуют центральную
Протопласт – живое содержимое клетки (цитоплазма и ядро). Производные протопласта – клеточная стенка и клеточный сок. Тонопласт – мембрана, отделяющая протопласт от клеточного сока. Плазмалемма – отделяет протопласт от клеточной стенки.
Протопласт состоит из двух структурных систем: цитоплазма и ядро. В протопласте осуществляются все важнейшие процессы обмена веществ.
Органеллы цитоплазмы их строение и функции Органоиды или органеллы — в цитологии: постоянные специализированные структуры в клетках живых организмов.
Цитоплазма – это обязательная часть живой клетки, где происходят все процессы клеточного обмена
Гиалоплазма – бесцветная колоидная система, обладающая ферментативной активностью, среда обеспечивающая взаимодействие всех структур цитоплазмы. Она пронизана микротрубочками и микрофиламентами
Микротрубочки – надмолекулярные агрегаты со строго упорядоченным расположением молекул. Участвуют в формировании жгутиков, ресничек, ахроматинового веретена (образуется при делении).
Микрофиламенты - нити белка актина немышечной природы в цитоплазме эукариотных клеток. Под плазматич. мембраной образуют сплошное сплетение, в цитоплазме клетки формируют пучки из параллельно ориентированных нитей.
Функции гиалоплазмы: является внутренней средой клетки, в которой происходят многие химические процессы; объединяет все клеточные структуры и обеспечивает химическое взаимодействие между ними; определяет местоположение органелл клетки; обеспечивает транспорт вещества и перемещение органелл; определяет форму клетки (благодаря цитоскилету).
Безмембранные органеллы: Рибосомы В них происходит синтез белка. В состав входят 4 молекулы рРНК
Одномембранные органеллы Основу биологических мембран составляет бимолекулярный слой фосфолипидов. Неполярные гидрофобные хвосты которых помещены внутрь. Полярные гидрофильные ориентированы наружу. Основное свойство клеточных мембран – избирательная проницаемость.
Функции биологических мембран: отграничивают содержимое клетки от внешней среды и органелл от цитоплазмы; обеспечивает транспорт веществ в клетку и из неё; выполняют роль рецепторов; являются катализатором; участвуют в преобразовании энергии. К биологическим мембранам относят тонопласт и плазмалемму.
Эндоплазматический ретикулум. В 1945 году открыт с помощью электронного микроскопа. Представляет собой систему разветвленных каналов, цистерн, пузырьков, создающих подобие рыхлой сети в цитоплазме. Существует 2 типа ЭР: - гранулярный, или шероховатый; - агранулярный, или гладкий. На гранулярном ЭР находятся рибосомы, где осуществляется биосинтез белка.
Существует 2 типа ЭР: - гранулярный, или шероховатый; - агранулярный, или гладкий. На гранулярном ЭР находятся рибосомы, где осуществляется биосинтез белка.
Функции ЭР: в гранулярном накапливаются и изоляруются белки, которые могут быть вредными для клетки; на рибосомах гранулярного ЭР синтезируются интегральные и переферические белки; цистерны шероховатого ЭР связаны с ядерной оболочкой и считается, что после деления клетки оболочки новых ядер образуются из цистерн ЭР; на мембранах гладкого ЭР осуществляется синтез липидов.
Аппарат Гольджи Состоит из отдельных диктиосом и пузырьков Гольджи
Диктиосомы – органеллы представляющие собой пачки 2-7 и более плоских округлых цистерн, ограниченных мембран и заполненных матриксом. По краям цистерн переходят в состоящую из трубок сеть. От нее либо от края цистерн отчленяются пузырьки Гольджи.
Функции аппарата Гольджи: накопление, конденсация и упаковка веществ, подлежащих изоляции, либо удалению из цитоплазмы (ядовитых); синтез полисахаридов; пузырьки Гольджи участвуют в формировании новых клеточных стенок и плазмолеммы.
Лизосомы: Округлые одномембранные органеллы в матриксе которых содержится большое число гидролитических ферментов. Осуществляют внутриклеточное переваривание и автолиз клеток.
Двухмембранные органоиды: Митохондрии; Хлоропласты; Ядро.
Митохондрии – округлые цилиндрические органеллы имеют двухмембранное строение внутри матрикс. Основная функция – образование энергии.
Пластиды. По окраске различают 3 типа пластид: - хлоропласты (органеллы фотосинтеза). Имеют зеленый цвет, благодаря хлорофиллу и овальную форму. Внутренняя мембрана отграничивает жидкую внутреннюю среду строму (матрикс), в строме имеются белки, липиды, молекулы ДНК и рибосомы
- хромопласты – пластиды оранжевого, желтого или красного цвета – конечный этап в развитии пластид.
- лейкопласты – бесцветные пластиды, в которых обычно накапливаются запасные питательные вещества в основном крахмал. Находятся в большом количестве в запасающих органах.
Ядро — одна из основных составных частей всех растительных и животных клеток Основная функция – хранение и передача наследственной информации. А также регулирование процессов жизнедеятельности.
Спасибо за внимание!
- подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
- по всем предметам 1-11 классов
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс повышения квалификации
Инструменты онлайн-обучения на примере программ Zoom, Skype, Microsoft Teams, Bandicam
- Курс добавлен 31.01.2022
- Сейчас обучается 25 человек из 18 регионов
Курс повышения квалификации
Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС
- ЗП до 91 000 руб.
- Гибкий график
- Удаленная работа
Дистанционные курсы для педагогов
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
5 601 178 материалов в базе
Самые массовые международные дистанционные
Школьные Инфоконкурсы 2022
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Другие материалы
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
- 22.06.2016 8302
- PPTX 1.6 мбайт
- 23 скачивания
- Оцените материал:
Настоящий материал опубликован пользователем Тупикова Надежда Евгеньевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Автор материала
40%
- Подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
- Для учеников 1-11 классов
Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов
Дистанционные курсы
для педагогов
663 курса от 690 рублей
Выбрать курс со скидкой
Выдаём документы
установленного образца!
Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки
Время чтения: 11 минут
Школьник из Сочи выиграл международный турнир по шахматам в Сербии
Время чтения: 1 минута
Академическая стипендия для вузов в 2023 году вырастет до 1 825 рублей
Время чтения: 1 минута
Инфоурок стал резидентом Сколково
Время чтения: 2 минуты
В Белгородской области отменяют занятия в школах и детсадах на границе с Украиной
Время чтения: 0 минут
Студенты российских вузов смогут получить 1 млн рублей на создание стартапов
Время чтения: 3 минуты
Минпросвещения России подготовит учителей для обучения детей из Донбасса
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Читайте также: