Дәріс: Жасанды қоректік ортада өсетін жасушалардың биологиясы.

1.Дедифференциялдану жә не каллустың пайда болуы.

2.Ө сірілген жасушалардың ә ртектілігі.

Кез-келген ө сімдік ұ лпасы қ олайлы қ оректік ортағ а тү скеннен кейін бө ліне бастайды да дифференциалданбағ ан жасушалар тү зіліп каллус пайда болады. Бұ л ұ лпаның бө лінуін тоқ татқ ан дифференциалданғ ан жасушалары қ айтадан бө ліне бастайды дегенді білдіреді.

Маманданғ ан бө лінбейтін жасушалардың пролиферацияғ а ө туі олардың дедифференциациясымен байланысты, басқ аша айтқ анда-мамандануын жоғ алту. Осы процестің негізінде дифференциациялық белсенді гендер жатыр. Жасушалардың қ ызметі мен қ ұ рылымы гендердің белсенділігімен анық талады. Егер жасушалардың қ ызметі мен қ ұ рылымы жағ ынан айырмашылық тары болса, онда олардың гендерінің экспрессиядағ ы айырмашылық тарына байланысты, яғ ни мамандану ә ртү рлі жасушалардағ ы ә ртү рлі гендердің қ атысуымен қ амтамасыз етіледі. Ә детте гендердің пуласының біраз бө лігі (5%) ғ ана белсенді болып келеді. Гендер берілген мү шеде, ұ лпада, жасушада, Сонымен қ атар тек белгілі бір жаста немесе сыртқ ы ортаның ө згерісінің ә серіне байланысты қ ызмет жасай бастағ ан гендер белсенді гендер қ ұ рамына кіреді. Қ ызметтік мамандануына байланысты ө сімдік ұ лпалары мен жасушалары арасындағ ы физиологиялық жә не қ ұ рылымдық ерекшеліктердің пайда болуы дифференциация процесі деп аталады. Дифференциация ұ ғ ымы эмбриондық жә не меристемалық жасушалардың маманданғ ан жасушаларғ а айналуын кө рсетеді. Меристемалық жасушалар қ ұ рылымы мен қ ызметі жағ ынан бірдей жә не ә ртү рлі мү шелердің ұ лпаларын қ алыптастырып ә ртү рлі жолдармен дамиды. Мұ ның қ алай жү зеге асатыны клеткалық биологияның маң ызды сауалдарының бірі.

Ө сірілген жасушалардың ә ртектілігі.

Ө сірілетін жасушалардың негізгі тү рі каллус жасушалары. Каллустық ұ лпалар ө су циклінде бө лінуден кейін жасушағ а тә н онтогенезге ө теді, яғ ни ө се бастайды, содан кейін ескі каллустық жасушалар сияқ ты дифференциалданады, қ артаяды, тіршілігін жояды. Ө сіп келе жатқ ан каллуста барлық жасушалар бө лінбейді, бұ л қ ою тығ ыз цитоплазмасы бар жә не вакуольсіз меристема жасушаларына ұ қ сас болады.

Ө сіру жағ дайына байланысты популяциядағ ы жасушалар қ атынасы ө згеріп отырады. Мысалы, каллусты жаң а қ оректік ортағ а жиі кө шіріп отырса, олардың ішінде қ арқ ынды бө лінетін майда жасушалар ә рдайым басым болады. Каллустық жасушалардың морфологиялық жағ ынан, биохимиялық қ ұ рамы бойынша, физиологиялық жағ дайы жә не генетикалық жағ ынан айырмашылық тары болады.

Каллустық жасушалардық ө ткен ұ лпаның жасушаларынан ө лшемі мен пішіні жағ ынан ерекшеліктері болады, бұ ларда ядроның саны мен пішіні ө згереді. Ескі каллустық жасушалар ірі болады (500-1000 мкм), ал жас жасушалар ү сақ болады (15-30 мкм). Қ оректік ортада цитокинин болмаса жасушалардың кө лемі ұ лғ аяды. Жасушалар мен ядролардың қ алпы мен кө лемдерінің ө згеруі кө бінесе плоидтылық тық (хромосомалар саны) ө суіне байланысты. Жасушаларды ұ зақ ө сіргенде олардың плоидтылығ ы ұ дайы арта береді.

Ө сірген жасушалардың полиморфизмі ә р тү рлі факторларғ а байланысты: тү рінің жә не жасының ерекшеліктері, плоидтылығ ы, қ оректік ортаның жә не ө сіру жағ дайының ә сері коррелятивтік байланыстардың жойылуы. Соң ғ ы фактор, яғ ни бү тін ө сімдікте болғ ан қ атаң реттелудің бұ зылуы, жасушаларда in vitro жағ дайында ө здігінен ө згергіштік пайда болудың негізгі себебі. Қ андай эксплант болса да, ол неше тү рлі ұ лпалапынан тү зілген калустар бір-біріне ұ қ самай, ә ртекті келеді. Ал табиғ атта барлық қ асиеттері бірдец эксплант болмайды, сондық тан да ө сірген жасушалар бірсапалы болмайды.

Физиология жағ ынан жасушалардың ә ртектілігі олардың «ртү рлі физиологиялық кү йінде болуына (яғ ни бө ліну, ө су, қ артаю, қ ұ ру) байланысты. Мұ ндай жасуша популяциясы асинхронды деп аталады. Популяцияны синхронды болғ ызу, яғ ги барлық жасушалардың жасуша циклінің бір кезең інде болуы тіпті мү мкін емес. Себебі, бө лінетін жасушалардың саны 2-4% амасында болады. бө лінетін жасушалардың санын кө бейту жолдары бар. Мысалы, бө лінуді тоқ тататын қ олайсыз жағ дайлар (температура, қ оректік ортадан маң ызды затарды шығ арып тастау) бө лінуге дайын тұ рғ ан жасушалардың санын белгілі дә режеде арттыруғ а мү мкіндік туғ ызады. Жасуша циклінің кезең дерін тежейтін кейбір химиялық заттар да популяцияны синхрондандыруғ а тиімді келеді. Ең жақ сы дегенде, жасушалардың 10-30% синхрондануы мү мкін, бірақ тез уақ ытта ол тағ ы да тө мендейді. Бұ л жерде мынаны атап ө ту қ ажет. Сұ йық ортада ө сірген жасушалардың физиологиялық айырмашылық тары азырақ болады. себебі, ү збей араластырып тұ рғ ан сұ йық ортада қ оректену жағ дайы, аэрациясы жә не уытты заттардың ә кетілуі барлық жасушаларғ а бірдей болады.

Ө сірген жасушалардың ә ртектілігіне генетикалық, эпигенетикалық жә не модификациялық ө згергіштік те себеп болады. генетикалық, яғ ни мутауиялық ө згерістер, генотиптің ө згеруіне ә келеді де, тұ қ ым қ уалайды. Мутация гендік, хромосомалық жә не геномдық дең гейінде ө теді. Гендік немесе нү ктелік мутациялар жасушалардың морфологиялық, биохимиялық жә не физиологиялық қ асиеттерінің ө згеруіне ә келеді.

Генетикалық ө згергіштіктің

Генетикалық ө згергіштіктің себептері ә р алуан: 1) алғ ашқ ы эксплантты ө сімдіктен бө ліп алғ анда коррелятивті байланыстардың бұ зылуы, яғ ни организмнің бақ ылауы болмауы; 2) қ оректік ортаның компоненттерінің ә сері; 3) қ оректік ортада жиналатын метаболизм ө німдерінің ә сері; 4) бастапқ ы экспланттың ө зіндегі ә ртектілік жә не белгілі бір жасушлардың селекциясы.

Хромосомалық ө згергіштік митоздың бұ зылуы салдарынан (эндомитоз бен эндоредупликация) пайда болады. эндомитозда хромосомалар шиыршық талып бұ ратылады, бірақ ядроның қ абығ ы сақ талады, ұ ршық бұ зылады, хромосомалар ажырамайды, олардың деспирализайиясы ө теді. Сондық тан, хромосомалардың саны кө бейеді, ядро мен жасушаның кө лемі ұ лғ аяды. Эндоредупликацияда ДНҚ -ның мө лшері ядрода кө бейсе де хромосомалар екі еселенбейді де ядро бө лінбейді. Сонымен қ атар митоздың бұ зылуына байланысты хромосомалар дұ рыс таратылмауы себебінен де полиплоидтық жә не анеуплоидтық жасушалар пайда болады.

Жасушалардың бө ліну мен ө су жылдамдығ ы, қ олайсыз жағ дайларғ а тө зімділігі олардың плоидтылығ ына байланысты. Соның салдарынан жасушалардың арасында бә секе басталып, кейбіреулері басым ө се бастайды. Осындай популяциядағ ы жасушалардың белгілі бір типі ү немі басым ө суін клеткалық селекция деп атайды. Басым ө су кейбір жасушалардың пролиферациясымен немесе басқ а бір жасушалардың элиминациясымен сипатталады. Мұ ндай селекцияны автоселекция деп атағ ан дұ рыс, ө йткені ол популяцияда ө здігінен ө теді, сырттан стресс факторлар ә сер етпейді. Автоселекция процесінде осы жағ дайғ а ең жақ ы бейімделген кариотип қ алыптасады. Мү мкін, жасушалар жаң а жағ дайғ а бейімді болғ аны тіршілікке икемді полиплоидтық жасушаларды сұ рыптау арқ асында пайда болады. ө сіру жағ дайы ө згергенде сұ рыптау бағ ыты да ауысады. 2, 4-Д мен кинетиннің жоғ ары концентрациялары полиплоидтену мү мкіншілігін арттырады.