Получение БАВ
advertisement
КЛЕТОЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ Лекция 9 ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. Преимущества культивируемых растительных клеток в качестве источников биологически активных веществ 2. Особенности вторичного метаболизма в культуре растительных клеток и тканей 3. Регуляция синтеза вторичных метаболитов. Способы повышения выхода целевых продуктов 4. Системы культивирования клеток для получения вторичных метаболитов 5. Этапы разработки промышленных технологий получения биологически активных веществ с помощью культивируемых растительных клеток Как альтернативные источники БАВ культуры растительных клеток и тканей обладают следующими преимуществами: ● получение экологически чистых продуктов независимо от климата, сезона, погоды; ● создание клеточных линий-сверхпродуцентов; ● сохранение пула генов редких и исчезающих растений-продуцентов; ● экономия площадей; ● возможность оптимизировать и стандартизировать условия выращивания; ● возможность автоматизации процессов. Клеточные технологии для получения экономически важных веществ Применение культуры клеток растений для получения растительного экономически происхождения важных продуктов Традиционные растительные продукты Алкалоиды Стероиды Терпены и терпеноиды Гликозиды Полифенолы Полисахариды Эфирные масла Натуральные красители Вкусовые добавки Инсектициды Продукты биотрансформации Новые активные вещества Ингибиторы фитовирусов Антиканцерогены Ингибиторы протеаз Убихинон Q10 Необычные белки Метилдигоксин Дигоксин Ментол Неоментол Гераниол Клеточные технологии для получения Особенности вторичного метаболизма экономически растительных клетокважных в культуревеществ in vitro Клетки растительного происхождения in vivo in vitro Признак Стабильность синтеза вторичных метаболитов Как правило, стабильны Возможны различные варианты Локализация процессов синтеза, транспорта и накопления вторичных метаболитов В большинстве случаев разведены по отдельным органам Осуществляются в одной клетке Связь процесса вторичного метаболизма с клеточной дифференцировкой Вторичный метаболизм – особенность дифференцированных клеток Возможны различные варианты Клеточные технологии для получения В зависимости от степени стабильности экономически важных веществ синтеза вторичных метаболитов растительного происхождения выделяют : стабильные популяции, в которых синтез осуществляется на постоянном уровне длительного времени; метаболитов в течение популяции клеток, для которых с течением времени происходит постепенное снижение уровня синтеза метаболитов; “нестабильные” популяции, характеризующиеся быстрой утратой способности к синтезу вторичных метаболитов. Причина – прекращение экспрессии генов, отвечающих за образование вторичных метаболитов. Клеточные технологии для получения СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКЦИИ экономически важных веществ ВТОРИЧНЫХ МЕТАБОЛИТОВ растительного происхождения 1. Отбор высокопродуктивных растений для введения в культуру 2. Оптимизация условий культивирования 2.1. Состав питательной среды 2.2. Физические условия 3. Внесение в среду предшественников вторичных метаболитов 4. Обработка элиситорами 5. Использование иммобилизованных клеток 6. Мутагенез и клеточная селекция В настоящее время наиболее приемлемый метод для накопления больших количеств вторичных метаболитов растений – двустадийное культивирование. Первый этап заключается в образовании больших количеств биомассы. Второй – создание условий для активного синтеза метаболитов. Создав благоприятные условия культивирования на обеих стадиях in vitro можно получить выход вторичного метаболита в количестве, синтезируемом in vivo, а иногда и выше. Состав питательной среды на втором этапе необходимо регулировать для замедления роста культуры. ТИПЫ БИОРЕАКТОРОВ 1 ГРУППА 2 ГРУППА (СПОСОБ ПЕРЕМЕЩИВАНИЯ – АЭРИРОВАНИЕ ВОЗДУХОМ): ВОЗДУХОМ): (СПОСОБ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ – МЕХАНИЧЕСКИЙ): МЕХАНИЧЕСКИЙ): 1 – барботажный биореактор; 2 – аэролифтный биореактор; 3 – биореактор с вынесенной циркуляционной петлей; 1 Воздух 2 Воздух 4 – биореактор с механическим перемешивающим устройством 3 Воздух 4 Воздух Принципиальные схемы биореакторов, наиболее часто применяемых для культивирования клеточных суспензий Клеточные технологии для получения Этапы работы по созданию технологий экономически важных веществ получения БАВ на основе культивируемых растительных клеток растительного происхождения Экономически обоснованный выбор объекта Введение объекта в культуру in vitro (получение каллусной культуры) Изучение полученной биомассы по качественному и количественному составу вторичных метаболитов Оптимизация питательной среды и параметров выращивания Клеточные технологии для получения экономически важных веществ растительного происхождения Получение высокопродуктивных клеточных линий Первичное использование лучших линий в суспензионной культуре Выращивание продуктивной и устойчивой суспензионной культуры в условиях, приближающихся к производственным Составление технического регламента на производство биомассы
