- •Міністерство освіти і науки україни
- •Конспект лекцій
- •Застосування в фармації біотехнологічних методів
- •Етапи розвитку методу культури клітин, тканин і органів рослин
- •Основні терміни і поняття дисципліни
- •Загальна характеристика калусних клітин
- •Використання методу культури ізольованих клітин і тканин в синтезі біологічно активних речовин культура клітин як продуцент вторинних сполук
- •Типи культур клітин і тканин калусогенезу
- •Ізольовані протопласти, їх отримання і культивування
- •Умови культивування ізольованих тканин і клітин рослин та їх вплив на синтез бар
- •Стерилізація початкового рослинного матеріалу
- •Методи підвищення продуктивності культур тканин продуцентів бар
- •Культивування продуктивних клітинних штамів
- •Промислове культивування біологічно активних речовин основні процеси культивування клітин як біопродуцентів
- •Синтез вторинних метаболітов
- •Біореактори
- •Твердофазний спосіб культивування
- •Глибинне суспензійне культивування
- •Іммобілізовані системи клітин
- •Біосинтез бар
- •Попередня обробка біомаси
- •Виділення та очищення бар
- •Способи очищення біологічно активних речовин (бар) рослинного, тваринного походження, отриманих на основі біосинтезу.
- •Методи осадження бар із розчинів.
- •Розділення бар за допомогою мембран.
- •Діаліз і електродіаліз.
- •Ультрафільтрація.
- •Зворотній осмос.
- •Сорбція.
- •Сорбціонні процеси.
- •Адсорбційно-хроматографічні методи.
- •Іонообмінна хроматографія.
- •Іонообмінні матеріали.
- •Основні величини, що характеризують іонообмінний процес. Обмін органічних речовин.
- •Гель-фільтрація.
- •Гідрофобна хроматографія.
- •Сорбенти для гідрофобної хроматографії.
- •Деякі типи кремнеземних сорбентів для офх біологічно активних речовин
- •Афінна хроматографія.
- •Сорбенти для афінної хроматографії.
- •Електрофорез.
- •Кристалізація.
- •Екстракція в системах рідина-рідина.
- •Одноступінчата екстракція.
- •1, 2, 3, 4, 5, 6 – Відцентровані екстрактори
- •Одержання готової продукції (п'ята стадія)
- •Виробництво рекомбінантних фармацевтичних білків трансгенними рослинами -«молекулярне фермерство»
Промислове культивування біологічно активних речовин основні процеси культивування клітин як біопродуцентів
Промислове вирощування клітинних культур рослин складається з двох основних етапів - ферментерного і постферментерного. На ферментерному етапі клітини рослин із певною щільністю культивують в біореакторах, при цьому продукт акумулюється в клітині або виділяється у середовище. Потім, на заключному етапі, продукт виділяється із клітин або середовища за допомогою операцій, що не відрізняються від таких у разі одержання мікробіологічних продуктів. Основна мета — очищення продукту до бажаного ступеня чистоти і його підготовка до подальшого використання.
Від ферментерного процесу значною мірою залежить накопичення продукту. Вибір належної схеми для виробництва цього рослинного метаболіту визначають співвідношенням кінетики формування вторинного метаболіту і інтенсивності росту клітин. Для більшої частини культур клітин рослин надійнішим є двохетапне глибинне культивування, тобто динаміка акумулювання активного вторинного продукту не пов'язана з динамікою росту.
Двох етапне культивування полягає в тому, що в першому етапі накопичується біомаса (активний поділ і ріст клітин), другому — вторинні метаболіти, як правило, за відсутності росту. Умови вирощування, зокрема склад живильного середовища, у цих етапах є зазвичай різними.
Оптимізація ферментерного процесу значною мірою залежить від таких складових, як температура, склад живильних середовищ, інтенсивність і спектральний склад світла, рівень попередників синтезованого продукту, наявність інгібіторів метаболізму, фітогормонів, макро- і мікроелементів. На відміну від добре вивчених процесів, що відбуваються у мікроорганізмах і призводять до синтезу відповідних вторинних метаболітів, в ензимології і біохімії культивованих рослинних клітин усе ще існують неточності. Тому оптимізацію умов синтезу вторинних продуктів проводять в основному на емпіричній основі.
Залежно від мети культивування, сировини, продуцента, ступеня вивченості процесу можливі різні варіанти реалізації процесів біосинтезу в промисловій біотехнології.
Біотехнологічні процеси у виробництві розрізняють за :
типом апаратів;
способом подачі поживних речовин і добору отриманих продуктів ;
фізичним станом речовин у ферментері тощо.
Залежно від умов і способів вирощування культивованих клітин існує три основних типи процесів їх культивування.
1. Періодичний процес — одночасно завантажуються всі компоненти живильного середовища і культура продуцентів на початку процесу. Через певний час апарат повністю розвантажують.
Характерні ознаки: безперервна зміна фізіологічного стану клітин і складу середовища, пов'язані з життєдіяльністю продуцентів.
Напівперіодичний процес відрізняється від періодичного тим, що в ньому речовини, потрібні для росту і розвитку продуцентів, додаються в апарат в процесі культивування, апарат розвантажують одночасно.
Безперервний процес характеризується тим, що поживні речовини додаються в апарат; а культуральна рідина, збагачена цільовим продуктом, безперервно вилучається; концентрація біомаси, субстратів, швидкість росту продуцентів та інші параметри сталі.