O método de cultura de tecidos é uma das principais ferramentas da biotecnologia moderna, permitindo resolver problemas práticos de fisiologia vegetal, bioquímica e genética. O cultivo artificial do material é realizado sob certas condições: esterilização, controle de temperatura e exposição a um meio nutriente especial.
Essência
O método de cultura de tecidos é a sua preservação a longo prazo e/ou cultivo artificial em condições de laboratório em meio nutriente. Essa tecnologia permite criar um modelo biológico para estudar vários processos em células que existem fora do corpo de plantas, humanos e animais.
A reprodução da cultura de tecidos vegetais é baseada na propriedade da totipotência - a capacidade das células de se desenvolverem em um organismo inteiro. Nos animais, isso é realizado apenas em ovos fertilizados (com exceção de alguns tipos de celenterados).
Histórico de desenvolvimento
As primeiras tentativas de cultivar tecidos vegetais foram feitas por cientistas alemães na virada dos séculos XIX para XX. Apesar de não terem sido bem sucedidas, várias ideias foram formuladas, que foram confirmadas posteriormente.
Em 1922, W. Robbins e W. Kotte, independentemente um do outro, foram capazes de cultivar as pontas de raízes de milho e tomate em um meio nutriente artificial. Um estudo detalhado das técnicas de cultura de células e tecidos começou na década de 1930. século 20 R. Gautre e F. White provaram que com o transplante periódico de culturas de tecidos em um meio nutritivo fresco, elas podem crescer indefinidamente.
Em 1959, 142 espécies de plantas estavam sendo cultivadas em condições de laboratório. Na segunda metade do século XX. o uso de células dispersas (separadas) também começou.
Tipos de material de teste
Existem 2 tipos principais de culturas de tecidos vegetais:
- Produzido sem destruição e preservando as características inerentes a um organismo vivo.
- Extraído por degradação (química, enzimática ou mecânica) do tecido primário. Pode ser formado a partir de uma ou mais culturas de células.
Os seguintes métodos são diferenciados pelo método de cultivo:
- na "camada de alimentação", na qual uma substância que estimula o crescimento dos tecidos é secretada pela divisão de células da mesma espécie vegetal;
- usando o tecido de enfermagem ao lado das células cultivadas;
- uso de meio nutriente de um grupo celular isolado em divisão;
- crescimento de células individuais individuais em uma microgotícula saturada em composição.
O cultivo a partir de células individuais está repleto de certas dificuldades. Para "forçar" artificialmente a divisão, eles devem receber um sinal de células vizinhas que funcionam ativamente.
Um dos principais tipos de tecido para pesquisa fisiológica é o calo, que ocorre sob fatores externos adversos (geralmente lesão mecânica). Eles têm a capacidade de perder as características específicas inerentes ao tecido original. Como resultado, as células do calo começam a se dividir ativamente e as partes da planta são formadas.
Condições necessárias
O sucesso do método de cultura de tecidos e células depende dos seguintes fatores:
- Conformidade com a esterilidade. Para o transplante, são utilizadas caixas especiais com fornecimento de ar purificado, equipadas com lâmpadas ultravioleta. Ferramentas e materiais, roupas e mãos do pessoal devem ser submetidos a processamento asséptico.
- O uso de meios nutrientes especialmente selecionados contendo fontes de carbono e energia (geralmente sacarose e glicose), micro e macronutrientes, reguladores de crescimento (auxinas, citocininas), vitaminas (tiamina, riboflavina, ácido ascórbico e pantotênico e outros).
- Conformidade com a temperatura (18-30 ° C), condições de luz e umidade (60-70%). A maioria das culturas de tecidos de calos são cultivadas sob luz ambiente, pois não contêm cloroplastos, mas algumas plantas requerem luz de fundo.
Atualmente prontolineups comerciais (Murasige e Skoog, Gamborg e Eveleg, White, Kao e Mikhailyuk e outros).
Prós e contras
As vantagens do método de cultura de células e tecidos são:
- boa reprodutibilidade dos resultados obtidos;
- regulação das interações intercelulares;
- baixo consumo de reagentes;
- homogeneidade genética de linhagens celulares;
- possibilidade de mecanização do processo de cultivo;
- controle sobre as condições da gaiola;
- armazenamento em baixa temperatura de culturas vivas.
A desvantagem desta biotecnologia é:
- precisa cumprir rigorosas condições de assepsia;
- instabilidade das propriedades das células e a possibilidade de sua mistura indesejável;
- alto custo de produtos químicos;
- equivalência incompleta de tecidos e células cultivados em um organismo vivo.
Aplicativo
Método de cultura de tecidos usado para pesquisa:
- processos dentro das células (síntese de DNA, RNA e proteínas, metabolismo e influência sobre ele com a ajuda de drogas);
- reações intercelulares (a passagem de substâncias através das membranas celulares, o trabalho do complexo hormônio-receptor, a capacidade das células de aderirem umas às outras, a formação de estruturas histológicas);
- interações com o meio ambiente (absorção de nutrientes, transmissão de infecções, processos de origem e desenvolvimentotumores e outros);
- resultados de manipulações genéticas com células.
As áreas promissoras da biologia e farmacologia, no desenvolvimento das quais esta tecnologia é utilizada, são:
- obtenção de herbicidas eficazes, reguladores de crescimento para cultivos agronômicos, compostos biologicamente ativos para uso na produção de medicamentos (alcalóides, esteroides e outros);
- mutagênese dirigida, criação de novos híbridos, superação da incompatibilidade pós-gâmica;
- propagação clonal, que permite obter um grande número de plantas geneticamente idênticas;
- melhoramento de plantas resistentes e livres de vírus;
- criopreservação do pool genético;
- reconstrução de tecidos, criação de fontes de células-tronco (engenharia de tecidos).
