GeoSELECT.ru



Биология / Реферат: Регенерация (Биология)

Космонавтика
Уфология
Авиация
Административное право
Арбитражный процесс
Архитектура
Астрология
Астрономия
Аудит
Банковское дело
Безопасность жизнедеятельности
Биология
Биржевое дело
Ботаника
Бухгалтерский учет
Валютные отношения
Ветеринария
Военная кафедра
География
Геодезия
Геология
Геополитика
Государство и право
Гражданское право и процесс
Делопроизводство
Деньги и кредит
Естествознание
Журналистика
Зоология
Инвестиции
Иностранные языки
Информатика
Искусство и культура
Исторические личности
История
Кибернетика
Коммуникации и связь
Компьютеры
Косметология
Криминалистика
Криминология
Криптология
Кулинария
Культурология
Литература
Литература : зарубежная
Литература : русская
Логика
Логистика
Маркетинг
Масс-медиа и реклама
Математика
Международное публичное право
Международное частное право
Международные отношения
Менеджмент
Металлургия
Мифология
Москвоведение
Музыка
Муниципальное право
Налоги
Начертательная геометрия
Оккультизм
Педагогика
Полиграфия
Политология
Право
Предпринимательство
Программирование
Психология
Радиоэлектроника
Религия
Риторика
Сельское хозяйство
Социология
Спорт
Статистика
Страхование
Строительство
Схемотехника
Таможенная система
Теория государства и права
Теория организации
Теплотехника
Технология
Товароведение
Транспорт
Трудовое право
Туризм
Уголовное право и процесс
Управление
Физика
Физкультура
Философия
Финансы
Фотография
Химия
Хозяйственное право
Цифровые устройства
Экологическое право
   

Реферат: Регенерация (Биология)



ВОЛГОГРАДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ


Реферат
по биологии
на тему:
«Регенерация, ее виды и уровни. Условия, влияющие на течение
восстановительных процессов»



Выполнил: студент группы 108
Тимофеев Д. М



Волгоград 2003

Содержание
Введение
1. Понятие регенерации
2. Виды регенерации
3. Условия, влияющие на течение восстановительных процессов
Заключение
Список используемой литературы

Введение

Регенерация - обновление структур организма в процессе жизнедеятельности
и восстановление тех структур, которые были утрачены в результате
патологических процессов. В большей степени регенерация присуща растениям и
беспозвоночным животным, в меньшей - позвоночным. Регенерация - в медицине
- полное восстановление утраченных частей.
Явления регенерации были знакомы людям еще в глубокой древности. К концу
19 в. был накоплен материал,раскрывающий закономерности регенераторной
реакции у человека и животных, но особенно интенсивно проблема регенрации
разрабатывается с 40-х гг. 20 в.
Ученые давно пытаются понять, каким образом земноводные - например,
тритоны и саламандры -- регенерируют оторванные хвосты, конечности,
челюсти. Более того, у них восстанавливаются и поврежденное сердце, и
глазные ткани, и спинной мозг. Способ, применяемый земноводными для
саморемонта, стал понятен, когда ученые сравнили регенерацию зрелых особей
и эмбрионов. Оказывается, на ранних стадиях развития клетки будущего
существа незрелы, их участь вполне может измениться.


В данном реферате будут дано понятие и рассмотрены виды регенерации,
а также особенности течения восстановительных процессов.
1. Понятие регенерации

РЕГЕНЕРАЦИЯ (от позднелат. regenera-tio —возрождение, возобновление) в
биологии, восстановление организмом утраченных или повреждённых органов
и тканей, а также восстановление целого организма из его части. Регенерация
наблюдается в естественных условиях, а также может быть вызвана
экспериментально.
Регенерация у животных и человека — образование новых структур взамен
удалённых либо погибших в результате повреждения (репаратинпая регенерация)
или утраченных в процессе нормальной жизнедеятельности (физиологнческая
регенерация); вторичное развитие, вызванное утратой развившегося ранее
органа. Регенерировавший орган может иметь такое же строение, как
удалённый, отличаться от него или совсем не походить на него (атипичная
регенерация)[1].
Термин « регенерация» предложен в 1712 франц. учёным Р. Реомюром,
изучавшим регенерацию ног речного рака. У многих беспозвоночных возможна
регенерация целого организма из кусочка тела. У высокоорганизонанных
животных это невозможно — регенерируют лишь отдельные органы или их части.
Регенерация может происходить путём роста тканей на раневой поверхности,
перестройки оставшейся части органа в новый или путём роста остатка органа
без изменения его формы. Представление об ослаблении способности к
регенерации по мере повышения организации животных ошибочно, т. к. процесс
регенерации зависит не только от уровня организации животного, но и от
многих других факторов и характеризуется значит, изменчивостью. Неправильно
также утверждение, что способность к регенерации закономерно падает с
возрастом; она может и повышаться в процессе онтогенеза, но в период
старости часто наблюдают её снижение. За последнюю четверть века показано ,
что, хотя у млекопитающих и человека целые наружные органы не регенерируют,
внутренние их органы, а также мышцы, скелет, кожа способны к регенерации,
которую изучают на органном, тканевом, клеточном и субклеточном уровнях.
Разработка методов усиления (стимуляции) слабой и восстановления утраченной
способности к регенерации приблизит учение о регенерации к медицине.
Регенерация в медицине. Различают физиологическую, репаративную и
патологическую регенерацию. При травмах и др. патологических состояниях,
которые сопровождаются массовой гибелью клеток, восстановление тканей
осуществляется за счёт репаративнои (восстановительной) регенерации. Если в
процессе репаративной регенерации утраченная часть замещается равноценной,
специализированной тканью, говорят о полной регенерации (реституции); если
на месте дефекта разрастается неспециализированная соединительная ткань,— о
неполной регенерации (заживлении посредством рубцевания). В ряде случаев
при субституции функция восстанавливается за счёт интенсивного
новообразования ткани (аналогичной погибшей) в неповреждённой части органа.
Это новообразование происходит путём либо усиленного размножения клеток,
либо за счёт внутриклеточной регенерации— восстановления субклеточных
структур при неизменённом числе клеток (сердечная мышца, нервная ткань).
Возраст, особенности обмена веществ, состояние нервной и эндокринной
систем, питание, интенсивность кровообращения в повреждённой ткани,
сопутствующие заболевания могут ослабить, усилить или качественно изменить
процесс регенерации. В некоторых случаях это приводит к патологической
регенерации. Её проявления: длительно незаживающие язвы, нарушения
срастания переломов костей, избыточные разрастания тканей или переход
одного типа ткани в другой. Лечебные воздействия на процесс регенерации
заключаются в стимуляции полной и предотвращении патологической
регенерации.
Регенерация у растений может происходить на месте утраченной части
(реституция) или на другом месте тела (репродукция). Весеннее
восстановление листьев вместо опавших осенью — естественная регенерация
типа репродукции. Обычно, однако, под регенерацией понимают лишь
восстановление насильственно отторженных частей. При такой регенерации
организм прежде всего использует основные пути нормального развития.
Поэтому регенерация органов у растений происходит преимущественно путём
репродукции: отнятые органы компенсируются развитием существующих или
образующихся вновь метамерных заложений. Так, при отрезании верхушки побега
усиленно развиваются боковые побеги. Растения или их части, развивающиеся
не метамерно, легче регенерируют путём реституции, как и участки тканей.
Например, поверхность ранения может покрыться так называемой раневой
перидермой; рана на стволе или ветке может зарубцеваться наплывами
(каллюсами). Размножение растений черенками — простейший случай
регенерации, когда из небольшой вегетативной части восстанавливается целое
растение.
Широко распространена регенерация и из отрезков корня, корневища или
слоевища. Можно вырастить растения из листовых черенков, кусочков листа
(например, у бегоний). У некоторых растений удавалась регенерация из
изолированных клеток и даже из отдельных изолированных протопластов, а у
некоторых видов сифоновых водорослей — из небольших участков их
многоядерной протоплазмы. Молодой возраст растения обычно способствует
регенерации, но на слишком ранних стадиях онтогенеза орган может оказаться
неспособным к регенерации. Как биологическое приспособление, обеспечивающее
зарастание ран, восстановление случайно утраченных органов, а нередко и
вегетативное размножение, регенерация имеет большое значение для
растениеводства, плодоводства, лесоводства, декоративного садоводства и др.
Она даёт материал и для решения ряда теоретических проблем, в т. ч. и
проблем развития организма. Большую роль в процессах регенерации играют
ростовые вещества.

2. Виды регенерации

Различают два вида регенерации — физиологическую и репаративную.
Физиологическая регенерация — непрерывное обновление структур на
клеточном (смена клеток крови, эпидермиса и др.) и внутриклеточном
(обновление клеточных органелл) уровнях, которым обеспечивается
функционирование органов и тканей.
Репаративная регенерация— процесс ликвидации структурных повреждений
после действия патогенных факторов.
Оба вида регенерации не являются обособленными, не зависимыми друг от
друга. Так, репаративная регенерация развертывается на базе
физиологической, т. е. на основе тех же механизмов, и отличается лишь
большей интенсивностью проявлений. Поэтому репаративную регенерацию следует
рассматривать как нормальную реакцию организма на повреждение,
характеризующуюся резким усилением физиологических механизмов
воспроизведения специфических тканевых элементов того или иного органа.
Значение регенерации для организма определяется тем, что на основе
клеточного и внутриклеточного обновления органов обеспечивается широкий
диапазон приспособительных колебаний их функциональной активности в
меняющихся условиях окружающей среды, а также восстановление и компенсация
нарушенных под воздействием различных патогенных факторов функций[2].
Физиологическая и репаративная регенерации являются структурной основой
всего разнообразия проявлений жизнедеятельности организма в норме и
патологии.
Процесс регенерации развертывается на разных уровнях организации —
системном, органном, тканевом, клеточном, внутриклеточном. Осуществляется
он путем прямого и непрямого деления клеток, обновления внутриклеточных
органелл и их размножения. Обновление внутриклеточных структур и их
гиперплазия являются универсальной формой регенерации, присущей всем без
исключения органам млекопитающих и человека. Она выражается либо в форме
собственно внутриклеточной регенерации, когда после гибели части клетки ее
строение восстанавливается за счет размножения сохранившихся органелл, либо
в виде увеличения числа органелл (компенсаторная гиперплазия органелл) в
одной клетке при гибели другой.
Восстановление исходной массы органа после его повреждения
осуществляется различными путями. В одних случаях сохранившаяся часть
органа остается неизмененной или малоизмененной, а недостающая его часть
отрастает от раневой поверхности в виде четко отграниченного регенерата.
Такой способ восстановления утраченной части органа называют эпиморфозом. В
других случаях происходит перестройка оставшейся части органа, в процессе
которой он постепенно приобретает исходные форму и размеры. Этот вариант
процесса регенерации называют морфаллаксисом. Чаще эпиморфоз и морфаллаксис
встречаются в различных сочетаниях. Наблюдая увеличение размеров органа
после его повреждения, прежде говорили о его компенсаторной гипертрофии.
Цитологический анализ этого процесса показал, что в его основе лежит
размножение клеток, т. е. регенераторная реакция. В связи с этим процесс
получил название «регенерацнонная гипертрофия».
Принято считать, что репаративная регенерация развертывается после
наступления дистрофических, некротических и воспалительных изменении, Так,
однако, бывает далеко не всегда. Значительно чаще немедленно после начала
действия патогенного фактора резко интенсифицируется физиологическая
регенерация, направленная на компенсацию убыли структур, в связи с их
внезапным ускоренным расходованием или гибелью. В это время она
представляет собой по существу репаративную регенерацию.
Об источниках регенерации имеются две точки зрения. Согласно одной из
них (теория резервных клеток), происходит пролиферация камбиальных,
незрелых клеточных элементов (так наз. стволовых клеток и клеток-
предшественников), которые, интенсивно размножаясь и дифференцируясь,
восполняют убыль высокодифференцированных клеток данного органа,
обеспечивающих его специфическую функцию. Другая точка зрения допускает,
что источником регенерации могут быть высокодифференцированные клетки
органа, которые в условиях патологического процесса могут перестраиваться,
утрачивать часть своих специфических органелл и одновременно приобретать
способность к митотическому делению с последующей пролиферацией и
дифференцировкой.

3. Условия, влияющие на течение восстановительных процессов

Исходы процесса регенерации могут быть различными. В одних случаях
регенерация заканчивается формированием части, идентичной погибшей по
форме J построенной из такой же ткани. В этих случаях говорят о полной
регенерации (реституции, или гомоморфозе). В результате регенерации может
образоваться и совсем иной орган, чем удаленный, что обозначают как
гетероморфоз (напр., образование у ракообразных конечности вместо усика).
Наблюдают также неполное развитие регенерирующего органа — гипотипцю
(например, появление меньшего числа пальцев на конечности у тритона).
Случается и обратное — формирование большего числа конечностей, чем в
норме, обильное новообразование костной ткани в месте перелома и др.
(избыточная регенерация, или суперрегенерация) . В ряде случаев у
млекопитающих и человека в результате регенерации в зоне повреждения
образуется не специфическая для данного органа ткань, а соединительная
ткань, в дальнейшем подвергающаяся рубцеванию, что обозначают как неполную
регенерацию. пли реституцией. Завершение восстановительного процесса полной
регенерацией, или субституцией, в значительной мере определяется
сохранностью или повреждением соединительнотканного каркаса органа.
Если избирательно гибнет только паренхима органа, напр. печени, то обычно
наступает полная ее регенерация; если же некрозу подвергается и строма,
процесс всегда заканчивается формированием рубца. В силу различных причин
(гиповитаминоз, истощение и др.) течение репаративной регенерации может
принимать затяжной характер, качественно извращаться, сопровождаясь
образованием вяло гранулирующих, длительно не заживающих язв, формированием
ложного сустава вместо срастания костных отломков, гиперрегенерацией ткани,
метаплазией и др. В подобных случаях говорят о патологической регенерации.
Степень и формы выражения регенерационной способности неодинаковы у
разных животных. Ряд простейших, кишечнополостных, плоских червей,
немертин, кольчатых червей, иглокожих, полухордовых и личиночно-хордовых
обладают способностью восстанавливать из отдельного фрагмента или кусочка
тела целый организм. Многие представители этих же групп животных способны
восстанавливать только большие участки тела (напр., головной или хвостовой
его концы). Другие восстанавливают лишь отдельные утраченные органы или их
часть (регенерация ампутированных конечностей, усиков, глаз — у
ракообразных; частей ноги, мантии, головы, глаз, щупалепев, раковины — у
моллюсков; конечностей, хвоста, глаз, челюстей — у хвостатых амфибий и
др.). Проявления регенерационной способности у высокоорганизованных
животных, а также человека отличаются значительным разнообразием — могут
восстанавливаться крупные части внутренних органов (напр., печени), мышцы,
кости, кожа и др., а также отдельные клетки после гибели части их
цитоплазмы и органелл.
В связи с тем, что высшие животные не способны целиком восстанавливать
организм или крупные его части из небольших фрагментов, в Качестве одной из
важных закономерностей регенерационной способности в 19 в. было выдвинуто
положение, что она снижается по мере повышения организации животного.
Однако в процессе углубленной разработки проблемы регенерации, особенно
проявлений регенерации у млекопитающих и человека, становилась все более
очевидной ошибочность этого положения. Многочисленные примеры
свидетельствуют о том, что среди сравнительно низкоорганизованных животных
встречаются такие, которые отличаются слабой регенерационной способностью
(губки, круглые черви), в то время как многие относительно
высокоорганизованные животные (иглокожие, низшие хордовые) этой
способностью обладают в достаточно высокой степени. Кроме того, среди
близкородственных видов животных нередко встречаются как хорошо, так и
плохо регенерирующие.

Многочисленные исследования восстановительных процессов у
млекопитающих и человека, систематически проводившиеся с середины 20 в.,
также свидетельствуют о несостоятельности представления о резком снижении
или даже полной утрате регенерационной способности по мере повышения
организации животного и специализации его тканей[3]. Концепция
регенерационной гипертрофии свидетельствует о том, что восстановление
исходной формы органа не является единственным критерием наличия
регенерационной способности и что для внутренних органов млекопитающих еще
более важным показателем в этом отношении является их способность
восстанавливать свою исходную массу, т. е. общее количество структур,
обеспечивающих специфическую функцию. В результате электронно-
микроскопических исследований коренным образом изменились представления о
диапазоне проявлений регенераторной реакции и, в частности, стало
очевидным, что элементарной формой этой реакции является размножение не
клеток, а восстановление и гиперплазия их ультраструктур. Это, в свою
очередь, явилось основанием для отнесения к процессам регенерации такого
феномена, как гипертрофия клетки. Считалось, что в основе этого процесса
лежит простое увеличение ядра и массы коллоида цитоплазмы. Электронно
микроскопические исследования позволили установить, что гипертрофия
клетки — процесс структурный, обусловленный увеличением числа ядерных и
цитоплазматических органелл и на основе этого обеспечивающий нормализацию
специфической функции данного органа при гибели той или иной его части, т.
е. в принципе это процесс регенераторный, восстановительный. С помощью
электронной микроскопии была расшифрована сущность и такого широко
распространенного явления, как обратимость дистрофических изменений органов
и тканей. Оказалось, что это не просто нормализация состава коллоида ядра и
цитоплазмы, нарушенного в результате патологического процесса, а
значительно более сложный процесс нормализации архитектоники клетки за счет
восстановления структуры поврежденных органелл и их новообразования. Т. о.
и этот феномен, ранее стоявший особняком среди других общепатологических
процессов, оказался проявлением регенераторной реакции организма.
В целом же все эти данные явились основанием для существенного расширения
представлений о роли и значении процессов регенерации в жизнедеятельности
организма, и в частности для выдвижения принципиально нового положения о
том, что эти процессы имеют отношение не только к заживлению повреждений, а
являются основой функциональной активности органов. Важную роль в
утверждении этих новых представлений о диапазоне и сущности процессов
регенерации сыграла точка зрения, что главным в регенерации органа является
не только достижение им исходных анатомических параметров, но и
нормализация нарушенной функции, обеспечиваемая различными вариантами
структурных преобразований. Именно в таком принципиально новом освещении
под структурно-функциональным углом зрения учение о регенерации утрачивает
свое преимущественно биологическое звучание (восстановление удаленных
органов) и становится первостепенно важным для решения основных проблем
современной клин. медицины, в частности проблемы компенсации нарушенных
функций.
Эти данные убеждают в том, что регенерационная способность у высших
животных и, в частности, у человека характеризуется значительным
разнообразием своих проявлений. Так, в некоторых органах и тканях, напр. в
костном мозге, покровном эпителии, слизистых оболочках, костях,
физиологическая регенерация выражается в непрерывном обновлении клеточного
состава, а репаратпвная регенерация — в полном восстановлении дефекта ткани
и реконструкции ее исходной формы путем интенсивного митотического деления
клеток. В других органах, напр. в печени, почках, поджелудочной железе,
органах эндокринной системы, легких и др., обновление клеточного состава
происходит сравнительно медленно, а ликвидация повреждения и нормализация
нарушенных функций обеспечиваются на основе двух процессов — размножения
клеток и наращивания массы органелл в предсуществующих сохранившихся
клетках, в результате чего они подвергаются гипертрофии и соответственно
этому возрастает их функциональная активность. Характерно, что исходная
форма этих органов после повреждения чаще всего не восстанавливается, в
месте травмы" образуется рубец, а восполнение утраченной части происходит
за счет неповрежденных отделов, т. е. восстановительный процесс протекает
по типу регенерационной гипертрофии. Внутренние органы млекопитающих и
человека обладают огромной потенциальной способностью к регенерацпонной
гипертрофии; напр., печень в течение 3—4 нед. после резекции 70% ее
паренхимы по поводу доброкачественных опухолей, эхинококка и др.
восстанавливает исходный вес и в полном объеме — функциональную
активность. В центральной нервной системе и миокарде, клетки которых не
обладают способностью к митотическому делению, структурное и
функциональное восстановление после повреждения достигается исключительно
или почти исключительно за счет увеличения массы органелл в сохранившихся
клетках и их гипертрофии, т. е. восстановительная способность выражается
только в форме внутриклеточной регенерации.
В различных органах в основе характерного для млекопитающих и человека
разнообразия проявлений физиологической и репаративной регенерации лежат
скорее всего структурно-функциональные особенности каждого из них. Напр.,
хорошо выраженная способность к размножению клеток, свойственная эпителию
кожи и слизистых оболочек, связана с основной его функцией — непрерывным
поддержанием целости покровов на границе с окружающей средой. Также
особенностями функции объясняется высокая способность костного мозга к
клеточной регенерации непрерывным отделением все новых и новых клеток от
общей массы в кровь. Эпителиальные клетки, выстилающие ворсинки тонкой
кишки, регенерируют по клеточному типу, т. к. для осуществления
ферментативной деятельности они сходят с ворсинки в просвет кишки, а их
место тотчас занимают новые клетки, в свою очередь уже готовые отторгнуться
так же, как это только что случилось с их предшественницами. Восстановление
опорной функции кости может быть достигнуто только путем пролиферации
клеток, и именно в области перелома, а не в каком-либо ином месте. В ряде
других органов, напр. в печени, почках, легких, поджелудочной железе,
надпочечниках, необходимый объем работы после повреждения обеспечивается
прежде всего восстановлением исходной массы, поскольку основная функция
этих органов связана не столько с сохранением формы, сколько с
определенным количеством и размерами структурных единиц, выполняющих в
каждом из них специфическую деятельность,— печеночных долек, альвеол,
панкреатических островков, нефронов и др. В миокарде и в центральной
нервной системе митоз оказался в значительной мере или полностью
вытесненным внутриклеточными механизмами репарации повреждения. В
центральной нервной системе, в частности, функция, напр., пирамидной клетки
(пирамидального нейроцита) коры головного мозга состоит в непрерывном
поддержании связей с окружающими и располагающимися в самых различных
органах нервными клетками. Она обеспечивается соответствующей структурой
— многочисленными и разнообразными отростками, соединяющими тело клетки с
различными органами и тканями. Менять такую клетку в порядке
физиологической или репаративной регенерации— это значит менять и все эти
исключительно сложные ее связи как внутри нервной системы, так и далеко на
периферии. Поэтому характерным, наиболее целесообразным и экономичным путем
восстановления нарушенной функции для клеток центральной нервной системы
является усиление работы клеток, соседних с погибшими, за счет гиперплазии
их специфических ультраструктур, т. е. исключительно путем внутриклеточной
регенерации.
Таким образом, эволюционный процесс в мире животных характеризовался не
постепенным ослаблением регенерапионной способности, а нарастающим
разнообразием ее проявлений. При этом регенерационная способность в каждом
конкретном органе приобретала ту форму, которая обеспечивала наиболее
эффективные пути восстановления его нарушенных функций.
В основе всего разнообразия проявлений регенерационной способности у
млекопитающих и человека лежат две ее формы — клеточная и внутриклеточная,
которые в разных органах или сочетаются в различных комбинациях, или
существуют обособленно. В основе этих казалось бы крайних форм процесса
регенерации лежит единый феномен — гиперплазия ядерных и цитоплазматических
ультраструктур. В одном случае эта гиперплазия развертывается в
предсуществующих клетках и каждая из них увеличивается, а в другом — то же
число новообразованных ультраструктур размещается в разделившихся клетках,
сохраняющих нормальные размеры. В итоге общее число элементарных
функционирующих единиц (митохондрий, ядрышек, рибосом и др.) в обоих
случаях оказывается одинаковым. Поэтому среди всех этих комбинаций форм
регенераторной реакции нет «худших» и «лучших», более или менее
эффективных; каждая из них является наиболее соответствующей структуре и
функции данного органа и одновременно неподходящей для всех остальных.
Современное учение о внутриклеточных регенераторных и гиперпластических
процессах свидетельствует о несостоятельности представлений о возможности
нормализации работы патологически измененных органов на основе «чисто
функционального напряжения» сохранившихся отделов; любые, даже едва
уловимые функциональные сдвиги компепсаторного порядка всегда
обусловливаются соответствующими пролиферативными изменениями) ядерных и
цитоплазматнческих ультраструктур.
Эффективность процесса регенерации в большой мере определяется условиями,
в которых он протекает. Важное значение в этом отношении имеет общее
состояние организма. Истощение гиповитаминоз, нарушения иннервации и др.
оказывают значительное влияние на ход репаративной регенерации,
затормаживая ее и способствуя переходу в патологическую. Существенное
влияние на интенсивность репаративной регенерации оказывает степень
функциональной нагрузки, правильное дозирование котоpoй благоприятствует
этому процессу. Скорость репаративной регенерации в известной мере
определяется и возрастом, что приобретает особое значение в связи с
увеличением продолжительности жизни и соответственно числа оперативных
вмешательств у лиц старших возрастных групп. Обычно существенных отклонений
процесса регенерации при этом не отмечается и большее значение, по-
видимому, имеют тяжесть заболевания и его осложнения, чем возрастное
ослабление регенерационной способности[4].
Изменение общих и местных условий, в которых протекает процесс
регенерации, может приводить как к количественным, так и качественным его
изменениям. Напр., регенерация костей свода черепа от краев дефекта обычно
не происходит. Если, однако, этот дефект заполнить костными опилками, он
закрывается полноценной костной тканью. Изучение различных условий
регенерации кости способствовало значительному совершенствованию методов
ликвидации повреждений костной ткани. Изменения условий репаративной
регенерации скелетных мышц сопровождаются значительным усилением и
повышением ее эффективности. Она осуществляется за счет образования на
концах сохранившихся волокон мышечных почек, размножения свободных
миобластов, освобождения резервных клеток — сателлитов,
дифференцирующихся в мышечные волокна. Важнейшим условием полноценной
регенерации поврежденного нерва является соединение центрального его конца
с периферическим, по футляру которого продвигается новообразованный нервный
ствол. Общие и местные условия, влияющие на течение регенерации, всегда
реализуются только в рамках того способа регенерации, который вообще
свойствен данному органу, т. е. пока что никакими изменениями условий не
удалось трансформировать регенерацию клеточную во внутриклеточную и
наоборот.
В регуляции процессов регенерации участвуют многочисленные факторы эндо-
и экзогенной природы. Установлены антагонистические влияния различных
факторов на течение внутриклеточных регенераторных и гиперпластических
процессов. Наиболее изучено влияние на регенерацию различных гормонов.
Регуляция митотической активности клеток различных органов осуществляется
гормонами коры надпочечников, щитовидной железы, половых желез и др. Важную
роль в этом отношении играют так наз. гастроинтестинальные гормоны.
Известны мощные эндогенные регуляторы митотической активности — кейлоны,
простландины, их антагонисты и другие биологически активные вещества.
Заключение

Важное место в исследованиях механизмов регуляции процессов регенерации
занимает изучение роли различных отделов нервной системы в их течении и
исходах. Новым направлением в разработке этой проблемы является изучение
иммунологической регуляции процессов регенерации, и в частности
установление факта переноса лимфоцитами «регенерационной информации»,
стимулирующей пролиферативную активность клеток различных внутренних
органов. Регулирующее влияние на течение процесса регенерации оказывает и
дозированная функциональная нагрузка.
Главная проблема состоит в том, что регенерация тканей у человека
происходит очень медленно. Слишком медленно, чтобы произошло восстановление
действительно значительного повреждения. Если бы этот процесс удалось хоть
немного ускорить, то результат оказался бы куда как значительным.
Знание механизмов регуляции регенерационной способности органов и тканей
открывает перспективы для разработки научных основ стимуляции репаративной
регенерации и управления процессами выздоровления.

Список использованной литературы
1. Бабаева А. Г. Иммунологические механизмы регуляции восстановительных
процессов, М., 1972
2. Бродскии В. Я. и Урывева И. В. Клеточная полиплоидия, М., 1981;
3. Новое в учении о регенерации, под ред. Л. Д. Лиознера, М., 1977,
4. Регуляторные механизмы регенерации, под ред. А. Н. Студитского и Л. Д.
Лиознера, М., 1973
5. Саркисов Д. С. Регенерация и ее клиническое значение, М., 1970
6. Саркисов Д. С. Очерки по структурным основам гомеостаза, М., 1977,
7. Сидорова В. Ф. Возраст и восстановительная способность органов у
млекопитающих, М., 1976,
8. Уголев А. М. Энтерииовая (кишечная гормональная) система, Л., 1978,
библиогр.;
9. Условия регенерации органов у млекопитающих, под ред. Л. Д.
Лиознера, М., 1972
10. Ноздрачев А.Д., Чумасов Е.И. Периферическая нервная система.
Структура, развитие, трансплантация и регенерация .- СПб. : Наука,
1999.- 280 с.:



-----------------------
[1] Условия регенерации органов у млекопитающих, под ред. Л. Д.
Лиознера, М., 1972. С. 12

[2] Саркисов Д. С. Регенерация и ее клиническое значение, М., 1970. С. 19

[3] Условия регенерации органов у млекопитающих, под ред. Л. Д.
Лиознера, М., 1972. С. 22

[4] Сидорова В. Ф. Возраст и восстановительная способность органов у
млекопитающих, М., 1976. С. 57






Реферат на тему: Регистрация сигнальных молекул

содержание

| |СТР. |
|СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ | |
|ВВЕДЕНИЕ | |
|1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ | |
|1.1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ TI-ПЛАЗМИД АГРОБАКТЕРИЙ В ГЕНЕТИчЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ | |
|1.1.1. КРАТКАя ХАРАКТЕРИСТИКА AGROBACTERIUM TUMEFACIENS | |
|1.1.2. CОЗДАНИЕ ВЕКТОРОВ НА ОСНОВЕ TI-ПЛАЗМИД | |
|1.1.3. ПРОЦЕССИНГ ТДНК В БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКЕ | |
|и ее перенос в клетки растений | |
|1.1.4. Разработка система трансформаций растений с | |
|помощью Agrobacterium tumefaciens | |
|1.1.5. Проблема сохранения чужеродных генов, | |
|перенесенных в растение | |
|1.1.6. Анализ экспрессии чужеродных генов в трансформированных | |
|растениях | |
|1.2. Использование метода генетической | |
|инженерии для трансформации однодольных растений | |
|1.2.1. Краткие характеристики ряски | |
|1.3. Сигнальные молекулы, их способность индуцировать процессинг | |
|тДНК | |
|2. Материалы и методы | |
|2.1. Материалы | |
|2.1.1. Оборудование | |
|2.1.2. Бактериальные штаммы и плазмиды | |
|2.1.3. Растения | |
|2.1.4. Среды микробиологические для | |
|культивирования растений | |
|2.1.5. Другие растворы | |
|2.1.6. Ферменты, используемые в генной инженерии | |
|2.1.7. Антибиотики | |
|2.2. Методы | |
|2.2.1. Инкубация Agrobacterium tumefaciens с | |
|экссудатами тканей растений | |
|2.2.2. Выделение тотальной ДНК Agrobacterium tumefaciens | |
|2.2.3. Блод-гибридизация тДНК по Саузерну | |
|2.2.4. Трансформация клеток Esherichia coli | |
|3. результаты | |
|4. обсуждение | |
|5. выводы | |


литературы | | |приложение | | |
СПИСОК СОкРАЩЕНИЙ

НУК – нафтиуксусная кислота
БАП – бензиламинопурин
MS –
LB –
тДНК –
Ар – ампицилин
Cs – цефотоксин
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы:
Свойство бактерий вида Agrobacterium tumefaciens вызывать у растений
корончато-галловую болезнь связано с присутствием в их клетках крупных (95-
156 мДа) конъюгированных Ti-плазмид (от англ. tumor-inducing – вызывающий
опухоль). В процессе идентифицирования растений часть генетического
материала Ti-плазмид – тДНК (от англ. transferred DNA – передаваемая)
перемещается в растительные клетки и интегрируется в хромосомы, оставаясь
частью наследственного материала. Гены тДНК экспрессируются в
трансформарованных растительных клетках, нарушают их фитогормональный
баланс и определяют синтез специфических ------- соединений.
Таким образом, агробактерии являются природными "генными инженерами",
осуществляющий поразительный по филогенетической дальности перенос
генетической информации. На основе агробактерий сконструированы эффективные
векторные системы для генетической инженерии растений.
Агробактириальная трансформация происходит в результате сложного процесса
взаимодействия между бактериальными и растительными клетками. В этом
процессе одной из решающих стадий является рецепция агробактериями особых
сигнальных молекул, присутствующих в экссудатах поврежденных тканей
растений. Сигнальные молекулы индуцируют экспрессию генов области vir
(агробактериальных Ti-плазмид), контролирующих вырезание тДНК и ее перенос
в клетки растений. Агробактерильная трансформация наблюдается у широкого
круга голосеменных и двудольных растений, однако, она отмечена лишь у
весьма незначительного числа однодольных растений. Одной из причин
ограничений агробактериальной трансформации однодольных считается
присутствие в их клетках сигнальных молекул, индуцирующих процессинг и
перенос тДНК.
Цель работы:
В настоящее время имеются противоречивые данные относительно наличия таких
сигнальных молекул у однодольных растений. В связи с этим, целью данной
работы был анализ ряски на присутствие у них сигнальных молекул,
индуцирующих процессинг тДНК.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Использование Ti-плазмид агробактерий в генетической инженерии
растений
1.1.1. Краткая характеристика Agrobacterium tumefaciens

За последнее десятилетие в области генетической инженерии растений
достигнуты значительные успехи. Были разработаны разнообразные методы
генетической трансформации и, в настоящее время осуществлена экспрессия
чужеродных генов в растениях многих видов. Наиболее важным для развития
генетической инженерии растений было открытие молекулярных основ опухолевых
образований с помощью Agrobacterium tumefaciens [7].
Вирулентные штаммы Agrobacterium tumefaciens (сем. Rirobiaceae)
характеризуются присутствием в клетках большой плазмиды, так называемой Ti-
плазмиды, весом более 150 т.п.н. (см. Приложение) [9].
Агробактерии вызывают опухолевый рост у многих двудольных и голосеменных, а
так же у некоторых однодольных растений [2,3]. Для инфицирования in vivo
необходимо повреждение тканей растения [12].
После прикрепления к клеточной стенке растительной клетки агробактерии
переносят часть Ti-плазмиды (так называемой тДНК) в ядро, где происходит ее
стабильная интеграция в хромосому растения.
Доказано, что функция распознавания клеток и прикрепления к ним, а так же
вырезание, перенос и, возможно, интеграция тДНК в растительный геном
кодируется двумя хромосомными генами – Chva и Chvb [13] и рядом генов vir-
области, находящихся на Ti-плазмиде [14].
После переноса в ядро растительной клетки, тДНК может интегрировать в геном
в виде одной или нескольких копий [15]. Встроенная тДНК имеет свойства,
характерные для ДНК эукариот, что показано в экспериментах по
гиперчувствительности к ДНК-азе I (Schafer, 1984). В зависимости от типа Ti-
плазмиды, в тДНК находится от семи до тринадцати генов, ответственных за
опухолевый фенотип. Гены 1 и 2 кодируют ферменты, участвующие в синтезе
ауксина, индолилуксусной кислоты, в то время, как ген 4 кодирует
изопентенилтрансферазу, синтезирующую цитокинин изопентенила денозин 5'-
монофосфат [16].
Одновременная транскрипция генов 1,2 и 4 приводит к повышению уровня
фитогормонов внутри трансформированных клеток. Результатом этого является
повышение митотической активности и образование опухоли. Другие гены тДНК
кодируют синтез так называемых опинов, из которых наиболее изучены нопапин
и октопин. Опины представляет собой производное аминокислот и сахаров,
которые служат источником питания для агробактерий [14]. В целом,
образование корончатого галла представляет собой хорошо охарактеризованный
пример генетической инженерии растений в природе.
Мутации в вирулентных генах агробактерий. Наличие Ti-плазмид в клетках
агробактерий является абсолютно необходимым условием патогенности
микроорганизма. Излеченные от Ti-плазмид штаммы агробактерий авирулентны.
На вирулентность Agrobacterium tumefaciens оказывают влияние различные
мутации, картируемые как на опухолевых плазмидах, так и на хромосомах.
Ранние этапы взаимодействия агробактерий с растениями, так же как
хемотаксис, прикрепление к поверхности растительной клетки и специфическое
связывание в центрах инфекции контролируются генами, имеющими хромосомную
локализацию. В хромосоме расположены некоторые гены, регулирующие
экспрессию vir-генов Ti-плазмид [19]. Присоединение агробактерий к клеткам
растения является одним из первых этапов, определяющих эффективное
взаимодействие. Этот этап у Agrobacterium tumefaciens контролируют два
связанных между собой хромосомных локуса Chva и Chvb, размерами 1,5 kb и
5kb, соответственно [Дуглас и др, 1985]. Гены этих локусов экспрессируются
конститутивно. В результате транспозонного мутагенеза этих областей
получают авирулентные или дефекнтые по прикреплению агробактерии. Мутации
в этих локусах сильно понижают или ингибируют вирулентность бактерии, но не
для всех хозяев. Локус Chvb определяет синтез нейтрального циклического (-D-
гликана, который трансформируется в периплазматическое пространство клетки
с помощью продукта гена Chva. Роль нейтрального (-D-гликана в инфекционном
процессе еще точно не установлена. Помимо циклического (-D-гликана в
прикреплении патогенных агробактерий к растительным клеткам принимают
участие и другие полисахариды, в частности внеклеточные экзополисахариды.
Организация vir-генов Ti-плазмид. Вирулентные гены агробактерий на Ti- и
Ri-плазмидах кластеризованы в области vir разметом около 30-35 kb,
проявляющей в этих плазмидах значительную гомологию ДНК. Выявлена также
гомология vir-генов Ti-плазмид Agrobacterium tumefaciens с tra-генами
конъюгитивных плазмид. В ----- Ti-плазмидах в области vir локализовано
шесть различных групп комплементации A, B, C, D, E и G, организованных в
единый регулон [Stachel Nester, 1986]. Октопиновая Ti-плазмида Arh 5 имеет
дополнительный локус vir F, расположенный справа от локуса vir E [Kooykaas
et al., 1984]. Мутации в генах и --------- vir A, vir G, vir B и vir D
придают агробактериям авирулентный фенотип, в отличие от большинства
хромосомных мутаций, имеющих круг трансформируемых растений-хозяев.
Продукты генов vir-области контролируют процессинг тДНК в бактериальной
клетке, ее перенос в растительную клетку и интеграцию в ядерный геном
растения, причем эти процессы гены vir могут определять не только в цис, но
и в транс положении по отношению к тДНК (то есть находясь в разных
репликонах). Исходя из этого свойства области vir, сконструированы и
успешно используются в практике удобные бинарные векторы для генетической
инженерии растений [Дрейпер с соавт, 1991]. Для процессов "вырезания" тДНК
из плазмиды (точнее, высвобождения в процессе репликативного синтеза) и ее
переноса в растение необходимо фланкирование этой области особыми
границами: несовершенными прямыми повторяющимися последовательностями ДНК
размером 24 ---- , проявляющими значительную гомологию у всех изученных Ti-
и Ri-плазмид. Границы тДНК гомологичны области oriT конъюгативных плазмид.
В этой области сайт-специфические эндонуклеазы производят одноцепочечный
разрыв, служащий началом репликации по типу разматывающегося рулона,
происходящей в процессе транспорта плазмиды. Репликация обеспечивает
сохранение плазмиды в материнской клетке и появление ее копии в дочерней.
Для нормального процессинга тДНК и ее переноса в растительную клетку
особенно важна ее правая граница, которая одна может определять полярность
переноса тДНК. Удаление правой границы из Ti-плазмид делает агробактерии
полностью авирулентными. Замена ее на искусственно синтезированную, так же
как и на левую, восстанавливает вирулентность микроорганизма.
На процессинг тДНК в клетках бактерий влияют мутации в генах vir D, vir C и
vir E – оперонов, на транспорт т-комплекса в растительную клетку – мутации
в генах vir B и vir D – оперонов.

1.1.2. Создание векторов на основе Ti-плазмид

В начале восьмидесятых годов были сделаны первые попытки перенести
чужеродные последовательности ДНК в растительные клетки либо с помощью
транспозонного мутагенеза [Uernals-teens et al., 1980], либо путем сайт-
специфической миграции генов в тДНК и последующей двойной рекомбинацией с
Ti-плазмидой дикого типа [Matrke et al., 1981; leemans et al., 1981].
Однако, эти ранние эксперименты, основанные на двойной рекомбинации,
занимали много времени, были довольно сложны и трансформации проходили с
очень низкой частотой. Необходимо было разработать более эффективные
векторы, чтобы облегчить генетические манипуляции с бактериями и позволить
селекцию и регенерацию трансформатов.
Сейчас используют две принципиально разные системы для введения чужеродных
генов в растения с помощью Ti-плазмид:
---- векторы
бинарные векторы.
В основе создания -------- векторов лежит тот факт, что гены тДНК не -------
для растительных клеток, и любая последовтельность ДНК, встроенная между
границами тДНК, может интегрировать в хромосому растительной клетки и
нормально там экспрессироваться [Zambryski et al., 1983]. В --------
векторых системах тДНК можно заменить, например, на последовательность
pBR322, а чужеродную ДНК, которую предполагается перенести в растения,
нужно проклонировать в этом же векторе.
Затем путем гомологичной рекомбинации эта чужеродная ДНК может быть
перенесена на Ti-плазмиду реципиентного штамма агробактерии (рис. 2). Одним
из первых таких векторов на основании Ti-плазмид авляется pGV3850
[Zambryski et al., 1983]. В нем все гены, ответственные за синтез
фитогормонов, были заменены на последовательность pBR322.
ДНК pBR322 обеспечивала гомологию для ------- области тДНК pGV3850 с любыми
производыми pBR, несущими клонированный ген.
Гены, кодирующие различные маркерные белки для быстрого отбора трансгенных
растений, были встроены в pGV3850 [De Blocle, 1984]. Была разработана
система трехродительного скрещивания для переноса любых производных pBR322
из E. coli в A. tumefaciens pGV3850 [Van Haute et al., 1983]. В настоящее
время сконструированы и успешно используются и другие --- ----------
векторы на основе Ti-плазмид [Royers et al., 1988].
Рис. 2.
Схемы -------- (А) и бинарной (Б) векторных систем. vir – область
вирулентности. HOM – области гомологии, в пределах которых может
происходить рекомбинация, приводящая к образованию коинтегратов. LB и RB –
левая и правая границы тДНК. MCS - ----- сайт для клонирования. РТМ –
маркет трансформации для растений. RES – маркер устойчивости к антибиотику
для бактерий. OriT – начало переноса и bom-сайт для мобилизации векторов
при конъюгации. Col E1 – начало репликации из плазмиды Col E1. RK2 – начало
репликации из плазмиды широкого круга хозяев RK2.
Система бинарных векторов основана на том, что область тДНК и гены vir
могут распологаться на разных плазмидах [Hockemu et al., 1983]. В таких
системах обычно присутствуют два элемента:
Ti-плазмида-помощник, в которой тДНК польностью делетирована. Эта плазмида
несет в своем составе гены vir, действующие in trans.
Плазмида широкого круга хозяев, имеющая сайты для клонирования и маркерные
гены для селекции растений, ограниченные правой и левой фланкирующими
последовательностями тДНК [An et al., 1988] рис
Обе описанные выше системы векторов предполагают --------- этапах сборку
нужных конструкций в промежуточных векторах, например в pAP2034 [Veltena,
Sehell., 1987] или pRT103 [Topter et al., 1983] а затем перенос из в
готовом виде в рецепиентные штаммы агробактерий.

1.1.3. Процессинг тДНК в бактериальной клетке
и ее перенос в клетки растений
Формы процессированной тДНК. При культивировании Agrobacterium tumefaciens
с механически поврежденными частями растений, регенерирующими протопластами
или в присутствии --------- из клеток бактерий можно выделить различные
молекулярные формы процессированной тДНК – одноцепочечные линейные,
двуцепочечные линейные и двуцепочечные кольцевые, которые могут
претендовать на роль посредника в переносе генетического материала в
растительную клетку [-------, 1980]. Причем кольцевая форма, образующаяся
за счет гомологичной рекомбинации между правой и левой границей тДНК с
образованием одной гибридной границы, встречается в очень малых
количествах. При ее образовании не происходит репликативного синтеза ДНК, в
то время как в случае образования двух других форм, возможно прохождение
репликации тДНК в бактериах в процессе ее транспотра в растения (к
появлению одноцепочечных форм может приводить прерывание, ингибирование
прерывистого синтеза запаздывающей цепи). Репликация призвана обеспечить
сохранение тДНК в исходной Ti-плазмиде, если только не допустить
возможность существования физического вырезания материала тДНК из Ti-
плазмид за счет образования двухцепочечных разрывов в границах.
Исчезновение тДНК из Ti-плазмид является главным недостатком отошедшей на
второй план подобной "эксцезионной модели". Тем не менее, образование
двуцепочечных разрывов внутри границ и появление детектируемых количеств
линейной двуцепочечной формы тДНК при культивировании бактериальных клеток
в присутствии ---------- исследователи наблюдали уже через 30 минут после
добавления этого индуктора в среду. Так же в условиях индукции vir-генов ---
------ в клетках агробактерий обнаруживается линейная одноцепочечная форма
процессированной тДНК [Stachel et al., 1986].
Появление этого интермедиата обнаруживается через восемь часов после
добавления индуктора, и его количество накапливается на протяжении
последующих 40 часов более, чем в два раза, а затем идет на убыль,
показывая, что процесс лимитирован.
Какая из форм транслоцируется через бактериальную мембрану в бактериальную
клетку до сих пор остается не выясненным из-за трудности определения
относительного количества каждой из форм и выявления динамики их
превращения. Возможно, процессинг и транспорт тДНК не разобщены во времени
и идут сопряженно подобно конъюгационному переносу плазмид, происходящему в
месте контакта мембран конъюгирующих клеток [Clark and Warren, 1979]. Тогда
все обнаруживаемые интермедиаты могут быть аберрантными формами прерванного
на каком-то этапе неделимого процесса (или неправильно завершенного). В
случае индуцированной экспрессии vir-генов ------- отсутствует главный
элемент взаимодействия – контакт бактериальной клетки и растительной
клетки, и, поэтому, все обнаруживаемые в этом случае формы могут
претендовать на роль посредника лишь с определенными допущениями.
Достоверно известно, что в растительную клетку попадает только одна цепь
тДНК и конвертируется в двуцепочечную уже в растительной клетке.
Обсуждается, что в случае прохождения в клетке Agrobacterium tumefaciens ---
----- полуконсервативной репликации тДНК вторая цепь может в процессе
переноса гидролизоваться, высвобождая энергию для транспорта переносимой
цепи.

1.1.4. Разработка система трансформаций растений с
помощью Agrobacterium tumefaciens

Большинство первоначальных экспериметнов по генетической трансформации
растений было предпринято с помощью заражения пораненных растительных
клеток с помощью агробактерий с немодифицированными Ti-плазмидами. Для
сохранения стерильности часто инфицировали эксплантаты in vitro вместо
целых растений. Бактерии затем удаляли, добавляли в среду цефотоксин или
карбенициллин. Трансформанты отбирали на безгормональной среде.
В дальнейшем по мере создания обезоруженных векторов и новых селективных
маркеров, был разработан более эффективный метод, дающий большое число
трансформантов: кокультивирование агробактерий с растительными
протопластами либо с эксплантантами листьев. Было показано, что
кокультивирование протопластов с агробактериями, либо с бактериальными -----
---, приводит к образованию опухоли [Marton et al., 1979, Wullems et al.,
1981]. Затем подобный подход был успешно применен для трансформации
растительных клеток агробактериями, несущими в составе тДНК химерные
селективные маркеры [Fraley et al., 1983, Herrera-Estrella et al., 1983].
Этот метод был в дальнейшем улучшен использованием так называемых фидерных
культур [Fraley et al., 1983]. Однако, все перечисленные методы пригодны
только для трансформации растений, которые можно легко регенерировать из
протопластов (например, табак и петуния). Эту проблему мрожно легко
преодолеть кокультивируя агробактерии с листовыми дисками вместо
протопластов [Horch et al., 1985; Rogers et al., 1986; Lloyd et al., 1986].
Стерильные листовые диски --------- с агробактериями, несущими в составе
обезоруженного вектора какой-либо селективный маркер устойчивости к
антибиотику. Затем кусочки листьев культивируют два дня на фидерных чашках
со средой для образования побегов. После этого их переносят на среду с
цефотоксином для уничтожения бактерий и с каким-либо антибиотиком
(например, с ---------) для отбора трансформантов. Регенерировавшие побеги
дают корни, после чего растения переносят в почву для проведения дальнейших
экспериментов.
Поскольку метод трансформации листовых дисков представляет собой идеальное
сочетание высокой частоты трансформации с легкой и быстрой ------- и
регенерацией трансформантов, этот подход стали использовать во многих
лабораториях мира. Кроме того были предложены некоторые модификации метода.
Для повышения частоты трансформации листовых дисков Arabiodopsis было
предложено обрабатывать агробактерии --------- [Sheikholeskam a. Week S,
1987], который является индуктором генов vir [Stachel et al., 1985]. Однако
метод трансформации листовых дисков применим для трансформации только тех
видов растений, которые могут регенерировать побеги из недифференцированных
клеток в месте поранения.
Наряду с методом трансформации листовых дисков широко используются
конъюгированные агробактерии со стеблевыми сегментами [An et al., 1986],
клетками суспензированной культуры [Scott a. Draper, 1987], микрокаллусами
[Pollock et al, 1985] и прорастающими семенами [Feldmam a. Markis, 1987].
Метод трансформации семян агробактериями был впервые применен для
арабидопсиса и заслуживает особого внимания, так как не требует работы с
культурой ткани.

1.1.5. Проблема сохранения чужеродных генов, перенесенных в растение

Чужеродные ДНК, перенесенные в растительные клетки с помощью различных
методов, обычно встраиваются в ядерный геном и наследуются в соответствии с
законами Менделя [De Block et al., 1984; Horsch et al., 1984]. Области
ингерации, по видимому, распределены случайным образом по геному.
Встраивание генов по определенным сайтам было ранее описано в системах
животных клеток [Smithies et al., 1985; Maniatis, 1985] и недавно подобный
подход был успешно применен для трансформации растений [Paszkowski et al.,
1988].
В большинстве случаев последовательности чужеродной ДНК встраиваются в один
локус либо в одной копии, либо в виде кластера тандемных вставок, что было
показано с помощью гибридизации in situ [Mouras et al., 1986]. Однако,
часто наблюдаются множественные вставки в два или более участков на разных
хромосомах [De Block et al., 1984; Peerbolte et al., 1986a, b; Feldmann a.
Marus, 1987]. В связи с этим во многих случах была получена
контрансформация физически несцепленных генов, сегрегация некоторых
проходила в поколении F1 [De Framond et al., 1986; Simpson et al., 1986].
Чужеродыне гены обычно передаются потомству с высокой степенью стабильности
при мейозе [Muller et al., 1987]. Однако, иногда наблюдали случайную потерю
трансформированного фенотипа после мейоза [Potrykus et al., 1989].
Возмножно, это происходило из-за активации чужеродного гена (например, при
метилировании ДНК). Интеграция чужеродной ДНК во внеядерные геномы,
например, в хлоропластную ДНК [De Block et al., 1980], так же происходит по
неменделевскому типу наследования – по материнской линии.
Используя метод гибридизации по Саузерну [Southern, 1975] для анализа
трансформантов и их потомства, многие исследователи показали, что часто
наблюдается встраивание укороченных, тандемных или перестроенных копий
чужеродных генов, особенно после прямого переноса ДНК в протопласты [Krens
et al., 1985]. Появление тандемов, часто от 5 до 20 копий, можно объяснить
рядом рекомбинаций перед интеграцией в геном [Szernilofsky et al., 1986;
Wirtz et al., 1987]. Образование инвертированных повторов является основным
типом перестроек чужеродной ДНК при применении векторов, содержащих тДНК ---
-- Ti-плазмиды [Jorgensen et al., 1987].
Итак, при проведении опытов по трансформации растений, необходимо принимать
во внимание тот факт, что чужеродная ДНК может подвергаться различным
модификациям перед встраиванием в геном хозяина. Однако, и после интеграции
могут происходить различные ее перестройки, обычно во время мейоза
[Czernilofsky et al., 1986]. В таких случаях только перекрестное опыление
тщательно отобранных трансформантов с наиболее желаемым генотипом и
фенотипом дает потомство с предсказуемыми призанаками.

1.1.6. Анализ экспрессии чужеродных генов в трансформированных растениях

Для качественного и количественного анализа экспрессии чужеродных генов в
растениях используют множество методов, включая Нозери-анализ РНК [Nagy et
al., 1988] и Вестери-анализ продуктов трансдукции [Burnette, 1981]. Кроме
того, изучают фенотипические признаки такие как, устойчивость к
антибиотикам и гербицидам. Для анализа экспрессии таких репортерных генов,
как cat, npt II, гены октопин- и -------- разработаны чувствительные методы
[Otten a. Schilperoort, 1987; Gorman et al., 1982].
Такого рода анализ может иметь большое значение, поскольку можно
комбинировать кодирующие последовательности репортерных генов с подходящими
регуляторными последовательностями растительных генов, либо создавать
двойные гены, экспрессирующиеся с одного и того же промотора. Активность
гена и промотора можно таким образом определить либо с помощью
ферментативного анализа, либо гибридизацией растительной РНК с зондами,
комплементарными репортерному гену.
Перечисленные выше разнообразные методики можно успешно применять для
анализа экспрессии чужеродных генов в трансгенных растениях, в частности,
генов устойчивости к гербицидам, насекомым, облучению, антибиотикам и др.

1.2. Использование метода генетической
инженерии для трансформации однодольных растений
1.2.1. Краткие характеристики ряски
Семейство рясковые, Lemnaceae включает 6 родов и 30 видов, встречающихся на
всех континентах. Наиболее широко они распространены в Северной и Южной
Америке, Африке, Австралии. Представители семейства рясковые являются
самыми маленькими в мире цветковыми растениями, венчики которых редко
превышают 1 см. В результате гидрофильной эволюции они достигли крайней
степени редукции всех своих органов, поэтому и по простоте строения
занимают первое место среди цветковых.
Рясковые – водные, свободноплавающие, большей частью многолетние
травянистые растения. По своей природе рясковые являются неотеническими
формами произошедшими от предков современного водоплавающего рода Пистия из
семейства Ароидных. Рясковые служат кормом для диких и домашних уток, а так
же других водоплавающих и болотных птиц, для рыб, особенно карпа, и
ондатры. В сельском хозяйстве их используют в свежем и сушеном виде как
ценный белковый корм для свиней и домашней птицы. Применяются рясковые и
для очистки воды, так как извлекают из нее и запасают в своих листьях азот,
фосфор, калий, а так же поглощиют углекислый газ и обогащают воду
кислородом. Употребляются и человеком.
За последние 50 лет рясковые рассматриваются, как чрезвычайно ценный
экспериментальный объект для морфогенетических, физиологических и
биохимических исследований благодаря неприхотливости к среде, малым
размерам, быстрому росту, что позволяет использовать всего один
генетический клон на протяжении всего эксперимента.

1.3. Сигнальные молекулы, их способность индуцировать процессинг тДНК

Экспрессию генов vir-области индуцируют специфические сигнальные молекулы
посредством позитивной регуляции системы в состав которой входят гены virA
и virG [Melchers et al., 1986; Stackel, Zambryski, 1986].
Активаторами транскрипции vir-генов являются низкомолекулярные
моноциклические фенольные соединения, синтезируемые в механически
поврежденных тканях растений [Stuchel, 1985]. Примерами таких соединений
являются ----------- и довольно широкий круг производных -------
биосинтетического пути метаболитов защитной природы или предшественников
лигнина.
Сигнальные молекулы были впервые обнаружены в экссудатах корней и листьев
двудольного растения Nicotiano tabacum, они были идентифицированы как -----
и -------. Эти соединения синтезировали метаболически активные поврежденные
ткани растений. В настоящее время установлена сигнальная индуцирующая
активность у большой группы ------- соединений растительной природы.
Механическое повреждение тканей растений приводит к усилению синтеза таких
сигнальных соединений. Известно, что ------------ и коричная кислоты,
проявляющие сигнальную активность, обладают так же антимикробными
свойствами и являются промежуточными метаболитами на пути синтеза -------.
---------- распознаются специфическими рецепторами агробактерий,
являющимися трансмембранными хеморецептргыми белками с различной ------- к
таким молекулам [Leroux, 1987]. Для оптимальной индукции экспрессии генов
vir требуется присутствие в эксцудатах растений различных углеводов:
глюкозы, глюкуроновой кислоты, галактозы, галактуроновой кислоты,
арабинозы, маннозы, фукозы, целлобиозы и ксилозы, представляющих компоненты
клеточной стенки растений. Такие углеводы связываются с периплазматическим
доменом рецептора в виде предварительно обработанного комплекса с белком-
продуктом хромосомного вирулентного гена Chv E, причем конечный результат
индукции процессинга тДНК зависит от синергической активности сигнальных
соединений и сахаров эксцудатов растений.
Структурная формула:

Позитивная регуляторная система vir A – vir G, контролирующая экспрессию
генов vir -----, работает следующим образом. Экспрессируемый конститутивно
ген vir A выполняет функцию рецепции сигнальных молекул растен

Новинки рефератов ::

Реферат: Современное состояние страхования в России и США (Страхование)


Реферат: Карл Павлович Брюллов (Искусство и культура)


Реферат: Рабочее место программиста (раздел диплома по БЖД) (Безопасность жизнедеятельности)


Реферат: Культура древней Руси (История)


Реферат: Разработка вопросов охраны труда на ВЦ (Компьютеры)


Реферат: Миф и его альтернативы в культуре (Философия)


Реферат: Системы исследования (Социология)


Реферат: История формирования субъективности (структурно-феноменологический анализ) (Философия)


Реферат: Мосты (Геодезия)


Реферат: Знание первобытных людей (История)


Реферат: Вопросы коммерческой тайны (Право)


Реферат: Автоматизированная система управления комбината Белшина (Программирование)


Реферат: Особенности учета материальных ресурсов и малоценных и быстроизнашивающихся предметов в эксплуатации (Аудит)


Реферат: Античный мир (по курсу "Россия в мировой истории") ([Учебно-методическое пособие]) (История)


Реферат: Средний слой общества в РФ (Социология)


Реферат: Коучинг как новая технология развития и обучения персонала (Менеджмент)


Реферат: Нефть (Химия)


Реферат: Феномен програмированного обучения (Педагогика)


Реферат: Экран в windows (Программирование)


Реферат: Анализ функции фильтрационного сопротивления для неустановившегося притока жидкости (газа) (к несовершенной скважине) (Технология)



Copyright © GeoRUS, Геологические сайты альтруист