Особливості морфології клітин рослин і тварин. Їх значення для біотехнології

1. Тема 6 (закінчення)
“Особливості морфології та
використання у біотехнології
клітин рослин і тварин.
Клітинна інженерія”

2. Клітини рослин

3. Ультраструктура клітини –
тонка структура, яка
виявляється за допомогою
електронної мікроскопії

4. Ультраструктура рослинної клітини
Ультраструктура узагальненої рослинної клітини,
виявлена за допомогою електронного
мікроскопа:
 1 – серединна пластинка; 2 – клітинні стінки
сусідніх клітин; 3, 16 – плазматична мембрана;
4 – клітинна стінка; 5 – гладенький
ендоплазматичний ретикулум; 6 – вакуоль з
клітинним соком; 7 – апарат Гольджі; 8 –
пухирець Гольджі; 9 – тонопласт; 10 –
мітохондрія; 11 – цитоплазма; 12 – грана
хлоропласта; 13 – оболонка хлоропласта (дві
мембрани); 14 – хлоропласт; 15 –
мікротрубочки (часто по периферії клітини); 16
– цитоплазма; 17 – ядерна оболонка; 18 –
еухроматин; 19 – гетерохроматин; 20 – ядерце;
21 – ядерна пора; 22 – рибосоми, зв’язані з
ендоплазматичним ретикулумом; 23 –
гранульований ендоплазматичний ретикулум;
24 – ядро; 25 – плазмодесма; 26 – вільні
рибосоми

5. Клітина
Поверхневий
апарат
ядро
Цитоплазма
з органелами
Поверхневий
апарат
ядро
цитоплазма

6. Клітинна стінка рослинної клітини
Клітинна стінка – жорстка складається з
целюлозних мікрофібріл, занурених у
матрикс .
Функції:
• механічна опора і захист
• підтримання тургорного тиску,
• транспорт води і мінеральних солей;
Різні модифікації, наприклад просочування
лігніном, забезпечують виконання
спеціалізованих функцій.

7. Основні функції
клітинних стінок:
• захисна –
оберігає клітину від
різних пошкоджень,
• опорна –
зовнішній “скелет”
клітини.
Клітинна стінка (оболонка) складається з основного компоненту –
матриксу і фібрілярного комплексу – каркасу, заглибленого в
матрикс.
Клітинна стінка рослин

8. плазмалема
пектин,
геміцелюлоза
зв'язки
целюлоза
Клітиннаоболонка
У рослин клітинна оболонка включає фібрілярний компонент –
зібрані в пучки водонерозчинні волокна полісахариду целюлози та
матрикс із полісахаридів – пектину, геміцелюлози.
целюлоза

9. Відповідно до рідинно-мозаїчної моделі, біологічна мембрана
складається з двох шарів ліпідів, у які занурені молекули білків.
Плазматична мембрана (плазмалема)

10. Ліпіди мембран мають в структурі дві різні частини:
неполярний гідрофобний «хвіст» і полярну гідрофільну
«голову». Таку подвійну природу сполук називають
амфіфільною.

11. Ліпіди мембран утворюють
двошарову структуру.
Кожен шар складається зі
складних ліпідів,
розташованих таким чином,
що неполярні гідрофобні
«хвости» молекул
знаходяться в тісному
контакті один з одним.
Так само контактують
гідрофільні частини молекул.

12. Структури рослинної клітини,
які містять генетичний
матеріал
Ядро
Пластиди (хлоропласти)
Мітохондрії
Цитоплазма

13. Хлоропласти
Ультраструктура хлоропласту:
1. зовнішня мембрана;
2. міжмембранний простір;
3. внутрішня мембрана (1+2+3:
оболонка)
4. строма (рідина)
5. тилакоїд з просвітом (люменом)
всередині
6. мембрана тилакоїду
7. грана (стопка тилакоїдів)
8. тилакоїд (ламела)
9. зерно крохмалю
10. рибосома
11. пластидна ДНК
12. крапля жиру

14. Рослинні тканини
Тканина – це філогенетична структура клітин і
міжклітинної речовини, яка характеризується
певними морфофункціональними властивостями,
високою спеціалізацією, властивою лише цьому
видові тканин.
За функціональним призначенням виділяють такі
основні типи рослинних тканин: твірна, провідна,
механічна, покривна, основна.

15. Твірна тканина (меристема)
Меристема (від грецьк. meristos –
той, що здатний до поділу) – це
група клітин, яка зберігає здатність
до мітотичного поділу з утворенням
дочірніх клітин.
Типи меристем: апікальна,
латеральна, інтеркалярна.

16. Тип меристеми
Місце знаходження Роль Результат
Апікальна У кінчиках коренів та
пагонів
Забезпечує первинний ріст,
утворюючи первинне тіло
рослини
Збільшення у
довжину
Латеральна
(камбій)
У старіших частинах
рослини,
розташовується
паралельно довгій осі
органа, наприклад
короковий камбій
(фелоген) та
судинний камбій
Забезпечує вторинний ріст.
Судинний камбій дає початок
вторинним провідним тканинам,
у т.ч. деревині (вторинній
ксилемі); короковий камбій
утворює перидерму, яка заміняє
епідерміс і містить корок
Збільшення у
товщину
Інтеркалярна Між ділянками
постійних тканин,
наприклад у вузлах у
багатьох
однодольних – в
основі листків у
злаків
Робить можливим ріст у
проміжних ділянках (не на
кінчиках). Це суттєво для тих
рослин, апікальні ділянки яких
часто піддаються руйнуванню
або пошкодженню, наприклад
об’їдаються травоядними
тваринами (у злаків) або
ушкоджуються хвилями (у бурих
водоростей); при цьому відпадає
необхідність гілкування.
Збільшення у
довжину
Типи меристем та їх функції

17. Клітинна інженерія
Клітинна інженерія – це галузь
біотехнології, в якій застосовуються
методи штучного виділення клітин з
організму і перенесення їх на
поживні середовища, де ці клітини
в стерильних умовах продовжують
жити і розмножуватись.

18. Культивування клітин рослин
Калус – недеференційована клітинна
маса, здатна до росту і розмноження.
Клонування - створення численних
генетичних копій одного індивідуума
за допомогою безстатевого
розмноження.

19. Використання
меристем для
утворення калусних
культур:
1 – вихідна рослина з
бажаними ознаками;
2 – меристема з
верхівкової бруньки;
3 – меристема з
пазушної бруньки;
4 – ріст пагона;
5, 11 – стимулювання
утворення коренів;
6 – невелика рослина;
7 – немеристематична
тканина;
8 – калус; 9 – ріст
зародків;
10 – стимулювання
утворення пагонів та
коренів

20. Методи культивування клітин
рослин

22. Вид рослини Цільовий
продукт
Передбачуване застосування
Lithospermum
erithrorhizon
(горобейник)
Шиконін та
його
похідні
Червоний пігмент, використовуваний у косметиці як
«біологічна губна помада», антибактеріальний
агент, використовуваний при лікуванні ран, опіків,
геморою
Nicotiana tabacum
(тютюн)
Убіхінон-10 Важливий компонент дихального і фотосинтетичного
ланцюгів переносу електронів, застосовуваний як
вітамін і в аналітичних цілях
Глутатіон Учасник багатьох окисно-відновних реакцій у клітині,
прирівнюється до вітаміну
Morinda citrifolia Антрахінони Сировина для лакофарбової промисловості
CoIeus blumei Розмаринова
кислота
Жарознижувальний засіб
Berberis stolonifera
(барбарис)
Ятроризин Спазмолітичний лікарський засіб
Приклади практичного застосування культур
рослинних клітин

23. Клітини тварин

24. Ультраструктура тваринної клітини

25. Ультраструктура узагальненої тваринної
клітини
1 – мікроворсинка; 2 – процес
формування піноцитозного
пухирця; 3 – піноцитозний
пухирець; 4 – гладкий
ендоплазматичний ретікулум; 5 –
мікротрубочки (часто по периферії
клітини); 6 – лізосоми; 7 – вільні
рибосоми, розсіяні у цитоплазмі; 8
– дві центріолі, розташовані під
прямим кутом одна до одної; 9 –
двомембранна ядерна оболонка;
10 – ядерна пора; 11 – ядерце; 12
– гетерохроматин; 13 –
еухроматин; 14 – цитоплазма; 15 –
плазматична мембрана; 16 –
рибосоми, повязані з
ендоплазматичним ретікулумом; 17
– гранульований
ендоплазматичний ретікулум; 18 –
мітохондрія; 19 – апарат Гольджі;
20 – секреторна гранула; 21 –
процес екзоцитозу; 22 – процес
поглинання або секреції.

26. Тонкий поверхневий шар тваринної клітини
завтовшки кілька десятків нанометрів, який
знаходиться над плазматичною мембраною
називають глікокаліксом.
Глікокалікс
глікокалікс

27. Глікокалікс – складається з глікопротеїнів (сполук білків з
вуглеводами) і гліколіпідів (сполук ліпідів з вуглеводами),
приєднаних до плазматичної мембрани.

28. Глікокалікс забезпечує:
 безпосередній зв’язок
клітин із зовнішнім
середовищем,
обмежує доступ до
плазмалеми часток середовища
певного розміру,
 позаклітинне травлення
завдяки наявності у ньому
ферментів,
 сприйняття подразнень за
рахунок клітинних фото-,
термо-, хемо- та
механорецепторів, які
знаходяться в ньому,
 зв’язок між клітинами,
організуючі їх у тканини.

29. Глікокалікс клітин
епітелію жаби

30. Одержання моноклональних антитіл
Схема одержання моноклональних антитіл:
 1 – мієломні клітини у культурі;
 2 – клітини мієломи; 3 – імунізація;
 4 – спленоцити; 5 – гібридизація (злиття); 6 – селекція
гібридом; 7, 10 – культивування гібридом; 8 –
культивування in vivo;
 11 – культивування in vitro;
 9, 12 – моноклональні антитіла

31. Способи застосування
моноклональних антитіл
Галузь медицини Спосіб застосування
Аналіз Структурні зонди для ідентифікації специфічних
особливостей на поверхні клітин
Діагностика Набори реактивів для діагностики вагітності; виявлення
естрогенних рецепторів для діагностики деяких
форм раку молочної залози
Імунодіагностика Точне визначення кількості специфічних антигенів
Імуноочистка Очищення антигенів, наприклад інтерферона
Терапія Спрямований перенос токсинів у ракові клітини,
інактивація отрут, пасивна імунізація, лікування
аутоімунних хвороб