9.Животные in vivo и in vitro

В биотехнологии в качестве объектов при проведении фундаментальных научных исследований, а также в прак­тических целях (терапия, фармакология, пищевая про­мышленность) используют животные организмы, а также культуры клеток животных, изолированные ткани и органы.

Культуры клеток животных служат главным образом для научных исследований. Так, культура клеток человека является объектом медико-биологических исследований при изучении клеточных, молекулярных, биохимических аспек­тов патогенеза целого ряда болезней, в том числе и наслед­ственных; ее используют при исследовании возможностей применения и влияния лекарственных препаратов, БАВ, консервантов, косметических препаратов на морфологиче­ские и биохимические изменения в клетках. Для подобных исследований чаще всего применяют культуру фибробластов. Это связано с тем, что в 1978 г. А. Гринберг доказал адекватность результатов, полученных на культуре фибробластов, результатам, полученным на клетках целого орга­низма. Кроме того, фибробласты служат главным клеточ­ным элементом соединительной ткани, которая составляет значительную часть массы тела человека или животного.

Процессы клеточной дифференцировки и регуляции ак­тивности генов изучают в основном на культуре клеток бес­позвоночных, так как они характеризуются большим разно­образием роста и метаморфозов. Эту же культуру применя­ют при выращивании вирусов в живых клетках насекомых для получения энтомопатогенных препаратов. В культурах клеток выращивают вирусы для их идентификации или для получения вакцин.

Клетки животных можно использовать для получения трансгенных особей, клонирования хозяйственно важных пород животных, гибридизации соматических клеток с целью получения химерных организмов.

В последнее время большое внимание уделяется эмбри­ональным стволовым клеткам. Это клетки, выделенные из эмбрионов на стадии бластоцисты, сохраняющие способ­ность делиться в культуре in vitro, обладающие свойством плюрипотентности, т. е. способностью к дифференцировке в любые типы клеток животных.

На органных культурах изучают закономерности развития органов, способы сохранения их жизнеспособности перед трансплантацией. Целые организмы (трансгенные мыши) используют для моделирования ряда болезней человека и выявления механизмов их возникновения и проте­кания.

Практическое применение изолированных клеток, тка­ной, органов, целых животных организмов также весьма разнообразно. Клетки животных и человека служат в каче­стве продуцентов каких-либо веществ, например противовирусного препарата интерферона. Созданы перевиваемые культуры клеток животных, которые продуцируют моно­клональные антитела, применяемые для диагностики забо­леваний. Некоторые клетки животных и человека в куль­туре могут синтезировать биологически активные вещества: клетки гипофиза служат источником соматотропина (гор­мона — регулятора роста), липотропина (гормона — стиму­лятора расщепления жиров). В промышленности широко используют иммобилизованные ферменты, ферментативные комплексы и клетки животных. На клетках и тканях изу­чают влияние низких температур на сохранение жизнеспо­собности клеток, а также разрабатывают методы криокон­сервации для расширения разнообразия клеток и тканей, которые можно сохранять в замороженном состоянии. В ме­дицине культуру клеток кожи применяют для заместитель­ной терапии при ожогах, а культуру клеток эндотелия — для реконструкции стенок сосудов. В практических целях в качестве естественных биореакторов лекарственных пре­паратов или пищевых белков предполагается использовать крупный рогатый скот, овец, свиней; однако в настоящее время введение генов, отвечающих за синтез необходимых соединений, сопровождается у трансгенных животных по­явлением тяжелых заболеваний и других негативных эф­фектов.

Понятийный аппарат (тезаурус) к теме № 2

1.Вирусы

2. Классификация вирусов

3.Бактерии

4. Нуклеотид

5. Плазмиды

6. Водоросли

7. Хроматофоры

8. Способы размножения водорослей

9. Лишайники

10. Строение лишайников

11. Размножение лишайников

12. Грибы

13. Мицелий

14. Водные растения

15. высшие растения

16. Метод культуры изолированных тканей

17. Гормональная регуляция

18. культуры клеток животных

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. Перечислите основные виды объектов, используемые в био­технологии.

2. Расскажите о вирусах, их классификации и значении.

3. Какие клеточные структуры являются обязательными для бактерий?

4. Образование каких биотехнологических продуктов происхо­дит с использованием бактерий?

5. Расскажите о классификации водорослей.

6. В чем отличие красных и зеленых водорослей?

7. Расскажите о планктонных и бентосных водорослях.

8. Какие виды водорослей используются в пищу?

9. Какие живые организмы относятся к лишайникам?

10. В чем выражаются особенности строения лишайников?

11. Какие продукты можно получать на основе лишайников?

12. На чем основана классификация основных отделов царства грибов? Перечислите их группы.

13. Приведите примеры продуктов грибного происхождения, по­лучаемых методами биотехнологии.

14. Расскажите о водных растениях.

15. Перечислите возможности использования клеток высших рас­тений в биотехнологии.

16. Что такое БАВ и какова их роль?

17. Расскажите о продуктах биотехнологии, получаемых из куль­тур клеток и тканей высших растений.

18. Для каких целей используют культуры клеток животных?

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. Загоскина Н.В. Биотехнология: теория и практика: Учеб.пособие для вузов/ Н.В.Загоскина, Л.В.Назаренко, Е.А.Калашникова, Е.А.Живухина; Под ред. Н.В.Загоскиной,Л.В.Назаренко.-М.:Издательство Оникс,2009.-С.30-64.(Глава 2. Основные объекты биотехнологии и их народнохозяйственное применение).

2. Клунова С.М., Егорова Т.А., Живухина Е.А. Биотехнология – М.: Издательский центр «Академия», 2010.

3. Егорова Т.А., Клунова С.М., Живухина Е.А. Основы биотехнологии. – М.: Издательский центр «Академия», 2006.

4. Егорова Т.А., Клунова С.М., Живухина Е.А. Основы биотехнологии. 2-издание – М.: Издательский центр «Академия», 2005.