El método de cultivo de tejidos es una de las principales herramientas de la biotecnología moderna, que permite resolver problemas prácticos de fisiología vegetal, bioquímica y genética. El cultivo artificial del material se lleva a cabo sujeto a ciertas condiciones: esterilización, control de temperatura y exposición a un medio nutritivo especial.
Esencia
El método de cultivo de tejidos es su conservación a largo plazo y/o cultivo artificial en condiciones de laboratorio en un medio nutritivo. Esta tecnología le permite crear un modelo biológico para estudiar varios procesos en células que existen fuera del cuerpo de plantas, humanos y animales.
La reproducción del cultivo de tejidos vegetales se basa en la propiedad de la totipotencia, la capacidad de las células para convertirse en un organismo completo. En los animales, esto se realiza solo en los huevos fertilizados (a excepción de algunos tipos de celenterados).
Historial de desarrollo
Los primeros intentos de cultivar tejidos vegetales fueron realizados por científicos alemanes entre los siglos XIX y XX. A pesar de que no tuvieron éxito, se formularon una serie de ideas, que se confirmaron más tarde.
En 1922, W. Robbins y W. Kotte, independientemente el uno del otro, pudieron cultivar las puntas de raíces de maíz y tomate en un medio nutritivo artificial. Un estudio detallado de las técnicas de cultivo de células y tejidos comenzó en la década de 1930. siglo 20 R. Gautre y F. White demostraron que con el trasplante periódico de cultivos de tejidos a un medio nutritivo fresco, pueden crecer indefinidamente.
Para 1959, se cultivaban 142 especies de plantas en condiciones de laboratorio. En la segunda mitad del siglo XX. también se ha iniciado el uso de células dispersas (separadas).
Tipos de material de prueba
Hay 2 tipos principales de cultivos de tejidos vegetales:
- Producido sin destrucción y conservando las características inherentes a un organismo vivo.
- Extraído por degradación (química, enzimática o mecánica) del tejido primario. Puede formarse a partir de uno o más cultivos celulares.
Los siguientes métodos se distinguen por el método de cultivo:
- en la "capa de alimentación", en la que las células en división de la misma especie vegetal secretan una sustancia que estimula el crecimiento de los tejidos;
- utilizando el tejido nodriza junto a las células cultivadas;
- uso de medio nutritivo de un grupo celular en división aislado;
- crecimiento de células individuales individuales en una microgota saturada en composición.
El cultivo a partir de células individuales está plagado de ciertas dificultades. Para "forzarlos" artificialmente a dividirse, deben recibir una señal de las células vecinas que funcionan activamente.
Uno de los principales tipos de tejido para la investigación fisiológica es el callo, que se produce bajo factores externos adversos (generalmente lesiones mecánicas). Tienen la capacidad de perder las características específicas inherentes al tejido original. Como resultado, las células del callo comienzan a dividirse activamente y se forman partes de la planta.
Condiciones necesarias
El éxito del método de cultivo de tejidos y células depende de los siguientes factores:
- Cumplimiento de la esterilidad. Para el trasplante, se utilizan cajas especiales con suministro de aire purificado, equipadas con lámparas ultravioleta. Las herramientas y los materiales, la ropa y las manos del personal deben someterse a un procesamiento aséptico.
- El uso de medios nutritivos especialmente seleccionados que contienen fuentes de carbono y energía (generalmente sacarosa y glucosa), micro y macronutrientes, reguladores del crecimiento (auxinas, citoquininas), vitaminas (tiamina, riboflavina, ácido ascórbico y pantoténico y otros).
- Cumplimiento de la temperatura (18-30 ° C), condiciones de luz y humedad (60-70%). La mayoría de los cultivos de callos se cultivan bajo luz ambiental, ya que no contienen cloroplastos, pero algunas plantas requieren retroiluminación.
Actualmente listoalineaciones comerciales (Murasige y Skoog, Gamborg y Eveleg, White, Kao y Mikhailyuk y otros).
Pros y contras
Las ventajas del método de cultivo de células y tejidos son:
- buena reproducibilidad de los resultados obtenidos;
- regulación de las interacciones intercelulares;
- bajo consumo de reactivos;
- homogeneidad genética de líneas celulares;
- posibilidad de mecanización del proceso de cultivo;
- control sobre las condiciones de la jaula;
- almacenamiento a baja temperatura de cultivos vivos.
La desventaja de esta biotecnología es:
- necesita cumplir con estrictas condiciones de asepsia;
- inestabilidad de las propiedades de las células y la posibilidad de su mezcla indeseable;
- alto costo de los productos químicos;
- equivalencia incompleta de células y tejidos cultivados en un organismo vivo.
Solicitud
Método de cultivo de tejidos utilizado para la investigación:
- procesos dentro de las células (síntesis de ADN, ARN y proteínas, metabolismo e influencia en él con la ayuda de fármacos);
- reacciones intercelulares (el paso de sustancias a través de las membranas celulares, el trabajo del complejo hormona-receptor, la capacidad de las células para adherirse entre sí, la formación de estructuras histológicas);
- interacciones con el medio ambiente (absorción de nutrientes, transmisión de infecciones, procesos de origen y desarrollotumores y otros);
- resultados de manipulaciones genéticas con células.
Las áreas prometedoras de la biología y la farmacología en cuyo desarrollo se utiliza esta tecnología son:
- obtención de herbicidas efectivos, reguladores de crecimiento para cultivos agronómicos, compuestos biológicamente activos para su uso en la producción de medicamentos (alcaloides, esteroides y otros);
- mutagénesis dirigida, reproducción de nuevos híbridos, superación de la incompatibilidad posgámica;
- propagación clonal, que permite obtener un gran número de plantas genéticamente idénticas;
- mejora de plantas resistentes y libres de virus;
- criopreservación del acervo genético;
- reconstrucción de tejidos, creación de fuentes de células madre (ingeniería de tejidos).
