- •Актуальность применения культур клеток в различных областях биологии, медицины и сельского хозяйства
- •Роль клеточных культур в биотехнологии при производстве биологически активных веществ, белков, ферментов, аминокислот, гормонов, вакцин и др.;
- •Применение клеточных культур для диагностики и лечения наследственных заболеваний.
- •Применение клеточных культур в качестве тест-объектов при испытании новых фармакологических веществ.
- •Применение клеточных культур для сохранения генофонда исчезающих видов животных и растений.
- •Аппараты для очистки воды, используемой для приготовления питательных сред или мытья культуральной посуды. Их характеристика и возможности получения сверхчистой и общелабораторной воды.
- •7. Приборы, аппараты и реактивы для мытья и стерилизации посуды.
- •8. Приборы для дозирования, разведения и пробоотбора.
- •9. Боксовые помещения и ламинар-боксы. Их типы, обустройство и значение.
- •10. Лабораторные термостаты. Специальные требования, предъявляемые к лабораторным термостатам для культивирования клеток, и типы их конструкций.
- •12. Лабораторные ферментеры. Их назначение, типы, конструкция и области применения.
- •13. Глубинное культивирование клеточных и бактериальных культур.
- •14. Общая модель динамики роста клеточных культур.
- •15. Специфические особенности работы с ферментерами. Проблемы пенообразования и пеногашения.
- •16. Специфические особенности работы с ферментерами. Хемостаты и турбидостаты.
- •17,18. Культуральная посуда. Особые требования к свойствам поверхности и материала изделий из стекла и пластика, предназначенных для роста клеток в монослое.
- •19. Области применения стеклянной и пластиковой посуды. Основные подходы, способы и степень подготовки культуральной посуды к культивированию клеток.
- •20. Принципы составления питательных сред.
- •21. Устройства для приготовления питательных сред.
- •22. Основные требования, предъявляемые к питательным средам для клеточных культур.
- •23. Установки для стерилизующей фильтрации жидких питательных сред. Микро- и ультрафильтрация питательных сред.
- •24. Основные типы и состав питательных сред для культивирования различных типов клеток.
- •25. Основные питательные потребности клеток
- •26. Преимущества и недостатки разных типов питательных сред
- •27. Историческое развитие культивирования микроорганизмов. Работы л.Пастера, р.Коха и др. По созданию методов культивирования и изучению питательных потребностей микроорганизмов
- •28. Методы выделения чистых культур аэробных и анаэробных микроорганизмов
- •1) Механическое разобщение
- •29. Питательные среды для культивирования микроорганизмов
- •30. Динамика роста клеточных культур микроорганизмов
- •31. Подбор состава культуральных сред с учетом типов питания культивируемых микроорганизмов.
- •32. Влияние условий культивирования на жизнедеятельность микроорганизмов.
- •33. Потребность в кислороде и аэрация. Культивирование анаэробных микроорганизмов.
- •34. Динамика роста культуры микроорганизмов и характерные особенности каждой фазы.
- •35. Параметры роста: скорость роста, урожай клеток, время генерации, длительность лаг-фазы, экономический и метаболический коэффициенты и др.
- •36. Особенности культивирования бактериальных, дрожжевых и грибных клеток.
- •37. Динамическое и статическое (стационарное) культивирование.
- •38. Открытые и закрытые системы культивирования.
- •39.Поверхностное и глубинное культивирование, суспензионные культуры.
- •40.Периодический, продлённый периодический, многоциклический и непрерывный процессы культивирования клеток микроорганизмов
- •41.Методы создания и биологические свойства синхронных культур микроорганизмов.
- •42.Управляемое культивирование микроорганизмов с заданными свойствами.
- •43, 44. История создания культур клеток растений. Значение работ немецких ученых х.Фехтинга, к.Рехингера, г.Габерландта. Опыты Роббинса и Котте.
- •45. Методы создания клеточных культур растений
- •46. Получение культуры каллусных клеток.
- •47. Среды и методы выращивания каллусных клеток: поверхностный способ на агаризованной питательной среде.
- •48. Суспензионные культуры и глубинное культивирование, культивирование отдельных (одиночных) клеток.
- •49. Динамика роста популяции растительных клеток и особенности каждой фазы
- •50. Протопласты растительных клеток.
- •51. Способы выделения растительных протопластов и условия культивирования протопластов.
- •53. История и проблемы развития культивирования животных клеток. Основные культивируемые элементы.
- •54. Возможности и способы получения и особенности существования первичных культур.
- •55. Значение и возможности использования культивируемых животных клеток.
- •56. Особенности поведения и развития нормальных, трансформированных и опухолевых клеток.
- •57. Монослойные и суспензионные клеточные культуры. Типы культуральных систем для непроточных и проточных культур.
- •58. Выбор питательных сред и субстратов для культивирования животных клеток.
- •59. Состав питательных сред (среды, содержащие сыворотку, и бессывороточные питательные среды). Значение сывороточных компонентов.
- •60. Динамика развития клеточных линий и влияние физических, химических и биологических факторов.
12. Лабораторные ферментеры. Их назначение, типы, конструкция и области применения.
Ферментёр – аппарат для глубинного выращивания (культивирования) микроорганизмов в питательной среде в условиях стерильности, интенсивного перемешивания, непрерывного продувания стерильным воздухом и постоянной температуры. В лабораторной практике ферментеры применяются для ведения научно- исследовательских работ или отработки технологии массового культивирования.
В общем случае ферментер состоит из культивационного сосуда, насосов и соединительных трубопроводов (для подачи питательной среды, газов, инокулята и отбора продукта), измерительных приборов и регуляторов, управляющих температурой среды в сосуде, ее рН, окислительно-восстановительным потенциалом и другими параметрами.
В лабораторной практике наиболее часто применяются ферментеры с емкостью сосудов от 1 до 20 л, для отработки технологий – от 30 до 400 л. Во всех случаях питательной средой заполняется не более 75 % объема сосуда. Части ферментеров, контактирующие с питательной средой (сосуды, соединительные трубопроводы, насосы и др.), изготавливаются из биологически пассивных, химически стойких материалов, позволяющих производить стерилизацию насыщенным водяным паром (качественная нержавеющая сталь, силиконовая резина).
Сосуды ферментеров имеют цилиндрическую (реже коническую) форму. В них размещены датчики температуры, рН, кислорода, а также система для аэрации питательной среды, производимой барботированием газов (подача газов снизу через барботер) через питательную среду или сочетанием продувки газов с механическим перемешиванием среды. При использовании механических мешалок их соединение с приводным двигателем производится при помощи магнитных муфт, что снижает риск загрязнения питательной среды.
Помимо механического и пневматического перемешивания используются также системы циркуляционного (гидродинамического) перемешивания направленным током жидкости по замкнутому контуру при помощи насосов. Особое внимание уделяется борьбе с избыточным пенообразованием, так как если не препятствовать этому, пена смачивает фильтры для стерилизации воздуха, что приводит к загрязнению культуры посторонней микрофлорой, уменьшению полезного объема биореактора, а также выходу пены наружу.
Контроль пенообразования осуществляется путем введения в сосуд специального датчика. Для борьбы с избыточным пенообразованием используется механическое и химическое пеногашение. При механическом пеногашении лопасти пеногасителя размещаются на валу мешалки. При химическом пеногашении в крышке сосуда предусматривается специальный ввод для реагента гашения.
13. Глубинное культивирование клеточных и бактериальных культур.
Глубинный метод культивирования является более совершенным по сравнению с поверхностным. При этом микроорганизмы растут и развиваются во всем объеме питательной среды, а не только на ее поверхности. Осуществляют его, применяя жидкие питательные среды.
Совокупность остатков питательной среды, растущих в ней микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности, образующихся при глубинном культивировании, называется культуральной жидкостью.
При культивировании аэробных микроорганизмов необходимо обеспечить большую поверхность соприкосновения питательной среды с кислородом воздуха, так как при глубинном культивировании в жидких средах микроорганизмы используют растворенный в среде кислород. Вместе с тем растворимость кислорода в воде невелика, поэтому для обеспечения роста аэробных микроорганизмов в толще среды, ее необходимо постоянно аэрировать - подводить кислород во всю толщу жидкой среды. В результате питательная среда насыщается кислородом воздуха и создаются благоприятные условия для развития аэробов.
В лабораторной практике способ глубинного культивирования реализуется путем использования специальных установок – качалок, обеспечивающих встряхивание или вращение колб и пробирок со скоростью 100-200 об/мин и более. Чем больше скорость вращения, тем больше поверхность соприкосновения среды с воздухом и выше насыщение ее кислородом. Помимо перемешивания, аэрировать питательную среду можно продуванием (барботированием) через ее толщу стерильного воздуха. Этот способ также используется в лабораторных исследованиях, но особенно широкое применение он нашел в промышленной микробиологии, где его применяют при получении микробной биомассы, в производстве антибиотиков, ферментов, витаминов, кислот.
Глубинное культивирование в ферментерах имеет ряд преимуществ по сравнению с твердофазным статическим способом:
-автоматически поддерживаются все необходимые параметры: температура, рН среды, степень аэрации, скорость работы мешалки и пр.;
-постоянный контроль содержания в культуральной среде основных элементов питания; -культуральная система периодически пополняется свежей питательной средой; -постоянно осуществляется микробиологический контроль с целью предотвращения инфицирования и гибели культур; - контроль активности роста и деления клеток; - контроль образования БАВ.
Необходимо отметить, что для получения БАВ может использоваться не только биомасса клеток, но и культуральная среда. В некоторых случаях получаются штаммы и клеточные линии, почти полностью выделяющие БАВ в культуральную среду, что значительно облегчает процесс их выделения из такого специфического вида сырья.