Скачать презентацию КУЛЬТУРА КЛЕТОК И ТКАНЕЙ альтернативный источник получения Скачать презентацию КУЛЬТУРА КЛЕТОК И ТКАНЕЙ альтернативный источник получения

Магистратура-лекция-2015.ppt

  • Количество слайдов: 67

КУЛЬТУРА КЛЕТОК И ТКАНЕЙ – альтернативный источник получения биологически активных веществ из растений КУЛЬТУРА КЛЕТОК И ТКАНЕЙ – альтернативный источник получения биологически активных веществ из растений

1. Преимущества культивируемых растительных клеток в качестве источников биологически активных веществ 2. Особенности вторичного 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

Способы культивирования растительных клеток Поверхностное культивирование на плотной (агаризованной) питательной среде Каллусные культуры Глубинное Способы культивирования растительных клеток Поверхностное культивирование на плотной (агаризованной) питательной среде Каллусные культуры Глубинное культивирование в жидкой питательной среде Суспензионные культуры

Каллус (от лат. callus — толстая кожа, мозоль) Каллус (от лат. callus — толстая кожа, мозоль)

Каллус - недифференцированные растительные клетки, выращиваемые поверхностным способом на полутвердой питательной среде Каллус - недифференцированные растительные клетки, выращиваемые поверхностным способом на полутвердой питательной среде

Каллус может образоваться не только в искусственных условиях, но и в природе, например, на Каллус может образоваться не только в искусственных условиях, но и в природе, например, на раневой поверхности. Каллусная ткань способствует зарастанию ран, срастанию прививок и служит для восстановления (регенерации) утраченных органов

Суспензионная культура – отдельные клетки или клеточные агрегаты, выращиваемые в жидкой питательной среде во Суспензионная культура – отдельные клетки или клеточные агрегаты, выращиваемые в жидкой питательной среде во взвешенном состоянии

Необходимое условие для поддержания суспензионных культур – постоянное перемешивание питательной среды Необходимое условие для поддержания суспензионных культур – постоянное перемешивание питательной среды

Главное требование – соблюдение строгой асептики Все работы по получению культур растительных клеток, их Главное требование – соблюдение строгой асептики Все работы по получению культур растительных клеток, их пересадкам производятся в ламинар-боксах

Ламинар-боксы Боксы биологической безопасности класс III (защита продукта, оператора, окружающей среды) Ламинарные боксы с Ламинар-боксы Боксы биологической безопасности класс III (защита продукта, оператора, окружающей среды) Ламинарные боксы с вертикальным нисходящим потоком воздуха (защита продукта) Боксы биологической безопасности класс I (защита оператора и окружающей среды) Боксы биологической безопасности класс II (тип А 2) (защита продукта, оператора, окружающей среды)

Второе условие – использование специальных питательных сред Культуральная среда должна обеспечивать все внешние условия, Второе условие – использование специальных питательных сред Культуральная среда должна обеспечивать все внешние условия, которые клетки имели in vivo

Компоненты питательных сред для выращивания растительных объектов in vitro можно разделить на 5 групп: Компоненты питательных сред для выращивания растительных объектов in vitro можно разделить на 5 групп: qмакроэлементы; qмикроэлементы; qисточники углерода; qвитамины; qрегуляторы роста.

Растения синтезируют биологически активные вещества, которые могут использоваться для: - производства лекарственных препаратов; - Растения синтезируют биологически активные вещества, которые могут использоваться для: - производства лекарственных препаратов; - получения пищевых добавок, красителей; - производства косметических средств и др.

Несмотря на успехи химического синтеза, из растений получают более трети лекарственных препаратов, Структура многих Несмотря на успехи химического синтеза, из растений получают более трети лекарственных препаратов, Структура многих из них настолько сложна, что растения еще долго будут единственным их источником

Катарантус розовый Тис ягодный Катарантус розовый Тис ягодный

Проблемы использования традиционного лекарственного растительного сырья 1. Заготовка растительного сырья приводит к сокращению ценных Проблемы использования традиционного лекарственного растительного сырья 1. Заготовка растительного сырья приводит к сокращению ценных природных растительных ресурсов и даже к исчезновению целых видов растений. Лишь для медико-биологических испытаний нового противоопухолевого препарата таксола было уничтожено 12 000 взрослых деревьев тиcа; практически полностью исчезли в дикорастущем состоянии женьшень, кирказон манчжурский, солодка, золотой и маралий корень и др. 2. Растения, выросшие в природных условиях или на плантациях, обычно содержат некоторое количество токсичных примесей и др.

Преимущества культур клеток: 1. Получение экологически чистых продуктов независимо от климата, сезона, погоды Преимущества культур клеток: 1. Получение экологически чистых продуктов независимо от климата, сезона, погоды

Преимущества культур клеток: 2. Создание клеточных линийсверхпродуцентов Преимущества культур клеток: 2. Создание клеточных линийсверхпродуцентов

Преимущества культур клеток: 3. Сохранение редких и исчезающих растений-продуцентов За год прирост корня женьшеня Преимущества культур клеток: 3. Сохранение редких и исчезающих растений-продуцентов За год прирост корня женьшеня в тайге составляет 1 г, на плантанции – 3 г При выращивании суспензии клеток женьшеня в биореакторе (50 л) прирост биомассы составляет 2 г на 1 л среда за сутки, что в 1000 раз больше, чем при выращивании на плантации

Преимущества культур клеток: 4. Экономия площадей Преимущества культур клеток: 4. Экономия площадей

Преимущества культур клеток: 5. Возможность оптимизировать и стандартизировать условия выращивания Преимущества культур клеток: 5. Возможность оптимизировать и стандартизировать условия выращивания

Преимущества культур клеток: 6. Возможность автоматизации процессов Преимущества культур клеток: 6. Возможность автоматизации процессов

Источники получения БАВ Суспензионная культура Культура трансформированных корней Источники получения БАВ Суспензионная культура Культура трансформированных корней

С использованием метода генетически трансформированных корней были введены в культуру in vitro корни более С использованием метода генетически трансформированных корней были введены в культуру in vitro корни более 140 видов растений, относящихся к 40 семействам

Применение культуры клеток растений для получения экономически важных продуктов Традиционные растительные продукты Алкалоиды Стероиды Применение культуры клеток растений для получения экономически 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 Q 10 Необычные белки Метилдигоксин Дигоксин Ментол Неоментол Гераниол

Промышленное производство БАВ растений на основе культуры клеток налажено в Японии, США, Германии, России Промышленное производство БАВ растений на основе культуры клеток налажено в Японии, США, Германии, России и др.

России принадлежит приоритет промышленного получения биомассы культуры клеток В конце 70 -х гг. XIX России принадлежит приоритет промышленного получения биомассы культуры клеток В конце 70 -х гг. XIX в. на ряде заводов Главмикробиопрома было организовано производство биомассы культуры клеток женьшеня. На ее основе созданы медицинские препараты (настойка «Биоженьшень» ) и косметические средства (шампунь «Диона» , лосьон «Женьшеневый» и др. )

В настоящее время совместно с НПФ «Биофармтокс» (С-Петербург) на основе биомассы культуры клеток полисциаса В настоящее время совместно с НПФ «Биофармтокс» (С-Петербург) на основе биомассы культуры клеток полисциаса Polyscias filicifolia созданы: • нутрицевтики «Витагмал» , «Трифитол» • серия мазей «Витагмалин»

Япония, 1983 г. – коммерческое получение шиконина с помощью суспензионной культуры воробейника краснокорневого в Япония, 1983 г. – коммерческое получение шиконина с помощью суспензионной культуры воробейника краснокорневого в биореакторе вместимостью 750 л. Шиконин является субстанцией для лекарственных средств в основном ранозаживляющего действия; ингредиентом в составе ряда парфюмернокосметических изделий (например, в качестве противовоспалительного красителя в составе помады); ингредиентом в составе пищевых продуктов (например, в качестве красителя-антиоксиданта). Биотехнологический способ получения шиконина дешевле, стабильнее, не зависит от импорта и других внешний условий. Содержание производных шиконина в культуре клеток достигает 12, 6 % от сухой массы клеток.

Получение противоопухолевого препарата таксола на основе культуры клеток тиса (Taxus sp. ) – фирма Получение противоопухолевого препарата таксола на основе культуры клеток тиса (Taxus sp. ) – фирма Fyton (США - Германия)

В настоящее время наиболее перспективно использование культур клеток растений для получения: - противоопухолевых препаратов В настоящее время наиболее перспективно использование культур клеток растений для получения: - противоопухолевых препаратов (типа таксола, камптотецина); - антивирусных препаратов, особенно анти-ВИЧ (типа кастаноспермина); - адаптогенных и стимулирующих препаратов (из биомассы различных видов женьшеня, полисциаса, родиолы розовой, маральего корня), ; - индивидуальных БАВ (гинзенозидов, терпеноидных гликозидов и др. ) с широким спектром активности.

Особенности вторичного метаболизма растительных клеток в культуре in vitro Признак Клетки in vivo in Особенности вторичного метаболизма растительных клеток в культуре in vitro Признак Клетки in vivo in vitro 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 Вторичный метаболизм – особенность Возможны различные варианты Связь процесса вторичного метаболизма с

В зависимости от степени стабильности синтеза вторичных метаболитов выделяют: §стабильные популяции, в которых синтез В зависимости от степени стабильности синтеза вторичных метаболитов 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.

Локализация процессов синтеза и накопления вторичных метаболитов Внутриклеточные метаболиты Синтез Накопление АЛКАЛОИДЫ Пластиды, цитоплазма Локализация процессов синтеза и накопления вторичных метаболитов Внутриклеточные метаболиты Синтез Накопление АЛКАЛОИДЫ Пластиды, цитоплазма ТЕРПЕНОИДЫ Монотерпены Тритерпены Лейкопласты СП Хлоропласты, лейкопласты Вакуоль, СП, цитоплазма ФЕНОЛЫ Флавоноиды Танины Кумарины Оксикоричные кислоты Вакуоль, хлоропласты, СП Хлоропласты Вакуоль, пластиды, ЭПР, хлоропласты митохондрии СП, вакуоли, хлоропласты Вакуоль, СП, ЭПР Вакуоль, СП, хлоропласты ЦИАНОГЕННЫЕ ГЛИКОЗИДЫ ЭПР Вакуоль БЕТАИНЫ Цитоплазма Вакуоль

Связь накопления вторичных метаболитов с ростом клеток Стационарная фаза Параметр роста Лог-фаза Лаг-фаза t, Связь накопления вторичных метаболитов с ростом клеток Стационарная фаза Параметр роста Лог-фаза Лаг-фаза t, дни

СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКЦИИ ВТОРИЧНЫХ МЕТАБОЛИТОВ 1. Отбор высокопродуктивных растений для введения в культуру 2. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКЦИИ ВТОРИЧНЫХ МЕТАБОЛИТОВ 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

1. Отбор высокопродуктивных растений для введения в культуру Как правило, высокий выход продукта дают 1. Отбор высокопродуктивных растений для введения в культуру Как правило, высокий выход продукта дают культуры, инициированные из высокопродуктивных растений Немаловажное значение также имеет выбор органа растения при введении в культуру. Ex. Содержание стероида диосгенина в культуре клеток диоскореи, полученной из клубня, было на порядок выше, чем в культуре клеток, полученной из побега.

2. 1. Оптимизация состава питательной среды Влияние типа питательных сред на рост и продукцию 2. 1. Оптимизация состава питательной среды Влияние типа питательных сред на рост и продукцию серпентина суспензионной культурой Catharanthus roseus Питательная среда Гамборга-B 5+1 мг/л 2, 4 -Д Гамборга-B 5+2 мг/л НУК Гамборга-В 5 Линсмайера и Скуга Мурасиге и Скуга Ничей Уайта Прирост биомассы клеток Сод-е серпентина, % сух. в. 4. 6 5. 2 7. 6 5. 1 9. 3 8. 9 2. 3 0. 8 0. 01 0 0. 02 0 0 0. 12 0. 09 0

КОМПОНЕНТЫ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД, эффективно регулирующие синтез вторичных метаболитов в культурах растительных клеток Фитогормоны Углеводы КОМПОНЕНТЫ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД, эффективно регулирующие синтез вторичных метаболитов в культурах растительных клеток Фитогормоны Углеводы Макроэлементы (азот, фосфор)

Регуляция образования вторичных метаболитов с помощью фитогормонов: Действие фитогормонов специфично (зависит от вида растения, Регуляция образования вторичных метаболитов с помощью фитогормонов: Действие фитогормонов специфично (зависит от вида растения, природы вторичного соединения, клеточного штамма и т. д. ). Снижение уровня ауксинов в питательной среде, в первую очередь 2, 4 -Д, в большинстве случаев приводит к повышению продукции вторичных метаболитов. Варьируя концентрации ауксинов и цитокининов, можно оказать значительное влияние на процессы синтеза каждой конкретной культурой искомого вещества.

Возможные механизмы влияния фитогормонов на синтез вторичных метаболитов: 1) Модификация активности ферментов Фитогормон НУК Возможные механизмы влияния фитогормонов на синтез вторичных метаболитов: 1) Модификация активности ферментов Фитогормон НУК 2, 4 -Д Повышение активности ферментов Никотиндеметилаза Ингибирование активности ферментов Триптофандекарбоксилаза Фенилаланинаммиаклиаза (ФАЛ) Кумаратлигаза Халконсинтаза 2) Регуляция транскрипции генов, ответственных за синтез вторичных метаболитов

Регуляция образования вторичных метаболитов с помощью углеводов: Увеличение концентрации сахарозы в питательной среде приводит Регуляция образования вторичных метаболитов с помощью углеводов: Увеличение концентрации сахарозы в питательной среде приводит к повышению выхода вторичных метаболитов Влияние концентрации сахарозы в питательной среде на рост и продукцию серпентина суспензионной культурой Catharanthus roseus

Регуляция образования вторичных метаболитов с помощью макроэлементов: Дефицит азота в питательной среде во многих Регуляция образования вторичных метаболитов с помощью макроэлементов: Дефицит азота в питательной среде во многих случаях приводит к повышению выхода вторичных метаболитов Влияние концентрации нитрата в питательной среде на образование капсаицина клетками Capsicum frutescens Концентрация NO 3(ммоль/л) Содержание капсаицина, мкг/г сух. в. 0 484 5 375 10 166 25 178 50 111 Дефицит фосфора в питательной среде либо полное его исключение стимулирует синтез вторичных метаболитов

Оптимизация питательной среды является ключевым моментом в повышении выхода продукта. Результатом подобных исследований являются Оптимизация питательной среды является ключевым моментом в повышении выхода продукта. Результатом подобных исследований являются так называемые продукционные среды, на которых культивируемые клетки синтезируют значительные количества вторичных метаболитов.

2. 2. Оптимизация физических параметров Физические условия культивирования, регулирующие синтез вторичных метаболитов в культурах 2. 2. Оптимизация физических параметров Физические условия культивирования, регулирующие синтез вторичных метаболитов в культурах растительных клеток Свет Температура Аэрация

ЗАВИСИТ ОТ: интенсивности освещения длины волны продолжительности освещения ХАРАКТЕР ВЛИЯНИЯ СВЕТА НА ОБРАЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ ЗАВИСИТ ОТ: интенсивности освещения длины волны продолжительности освещения ХАРАКТЕР ВЛИЯНИЯ СВЕТА НА ОБРАЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ МЕТАБОЛИТОВ В КУЛЬТУРАХ РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК СТИМУЛЯЦИЯ образования каротиноидов, эфирных масел, коричных масел, флавоноидов, пластохинонов, антоцианов, катехинов, витаминов ПОДАВЛЕНИЕ синтеза алкалоидов в культурах клеток дурмана, скополии, табака, хинного дерева, воробейника

Влияние температуры на биосинтез вторичных метаболитов Температурные оптимумы для роста культуры клеток и биосинтеза Влияние температуры на биосинтез вторичных метаболитов Температурные оптимумы для роста культуры клеток и биосинтеза вторичных метаболитов не всегда совпадают Температурные сдвиги в процессе культивирования могут приводить к изменениям не только количества продуцируемых вторичных метаболитов, но также и их качественного состава Низкие температуры, как правило, способствуют ослаблению ингибирующего влияния 2, 4 -Д на образование вторичных метаболитов

Влияние аэрации на образование вторичных метаболитов Хорошие условия аэрации особенно важны для суспензионных культур Влияние аэрации на образование вторичных метаболитов Хорошие условия аэрации особенно важны для суспензионных культур Ex. У клеток табака увеличение скорости перемешивания увеличивало выход никотина

3. Добавление в среду предшественников вторичных метаболитов Позволяет усилить биосинтез и накопление вторичных метаболитов 3. Добавление в среду предшественников вторичных метаболитов Позволяет усилить биосинтез и накопление вторичных метаболитов Влияние предшественников алкалоидов на увеличение биомассы и продукцию алкалоидов суспензионной культурой Catharantus roseus Предшественники Контроль Индольные соединения Шикимовая кислота Индол Триптамин L-Триптофан D-Триптофан Конц-я предшест. (мг/л) Прирост биомассы, % Сод-е алкалоидов, % 0 100 50 50 100 500 110 75 175 65 122 98 67 284 55

Причины отсутствия желаемого эффекта: Øпредшественники клетками; не поглощаются Øони распадаются в процессе приготовления и Причины отсутствия желаемого эффекта: Øпредшественники клетками; не поглощаются Øони распадаются в процессе приготовления и стерилизации среды или переходят в другие физиологически неактивные формы; Øмогут ингибировать рост культуры. Главное препятствие в выяснении этих причин – недостаточное знание путей биосинтеза многих продуктов вторичного метаболизма.

4. Обработка элиситорами Элиситоры – соединения, образующиеся в результате жизнедеятельности патогенов (экзометаболиты). К ним 4. Обработка элиситорами Элиситоры – соединения, образующиеся в результате жизнедеятельности патогенов (экзометаболиты). К ним относятся пептиды, липиды и полисахаридные фрагменты клеточных стенок патогена Связывание элиситоров с соответствующими рецепторами запускает реакцию сверхчувствительности Развитие СВЧ сопровождается синтезом фитоалексинов и других зашитных соединений Фитоалексины – индуцибельные защитные соединения, токсичные как для патогена, так и для растительной клетки. По химической природе - различные группы вторичных метаболитов

ЭЛИСИТОРЫ биотические Полисахариды (глюканы, хитозан) Пептиды (поли-L-лизин, полиамины, гликопротеины) Ферменты (полигалактуроназа, целлюлаза) Жирные кислоты ЭЛИСИТОРЫ биотические Полисахариды (глюканы, хитозан) Пептиды (поли-L-лизин, полиамины, гликопротеины) Ферменты (полигалактуроназа, целлюлаза) Жирные кислоты (арахидоновая кислота) Ионы металлов (Al 3+, Zn 2+, Cu 2+) «абиотические» УФ-свет Дополнит. компоненты питательных сред (агароза и др. ) Тяжелые металлы (Cd 2+, Pb 2, Ni 2, Cr 3+) Детергенты Фунгициды (беномил, бутиламин) Гербициды (ацифлуорофен) ! Переход клеток растений к биосинтезу ВМ является стереотипным ответом на стресс, независимо от фактора , которым он вызывается

Примеры увеличения синтеза вторичных метаболитов, продуцируемых клеточными культурам, под действием элиситоров Растение Вторичные метаболиты Примеры увеличения синтеза вторичных метаболитов, продуцируемых клеточными культурам, под действием элиситоров Растение Вторичные метаболиты Концентрация (мг/г сух. в. ) Контроль Воздействие элиситора Продолжитель ность инкубации (ч) Сinchona ledgeriana Антрахиноны 3 15 600 Dioscorea deltoides 25 72 72 0, 07 1, 4 - Диосгенин Papaver somniferum Морфин Phaseolus vulgaris Фазеолин 0 170 48 Thalictrum rugosum Берберин 20 50 96

5. Использование иммобилизованных клеток Суть метода - заключение живых клеток в определенный носитель, который 5. Использование иммобилизованных клеток Суть метода - заключение живых клеток в определенный носитель, который помещают в питательную среду. При этом клетки прекращают рост, но могут достаточно долго оставаться живыми и продуцировать необходимые вещества, выделяя их в среду. Примеры увеличения продукции вторичных метаболитов под действием иммобилизации Вид растения Матрикс Вторичный метаболит Увеличение продукции ВМ Morinda citrifolia Альгинат Антрахиноны × 10 Capsicum frutescens Полиуретан Капсаицин × 50 Catharanthus roseus Альгинат Аймалицин, серпентин × 2, 5 Datura innoxia Альгинат Скополамин, атропин × 10

Примеры реакций биотрансформации, осуществляемых с помощью иммобилизованных растительных клеток Наперстянка шерстистая Digitalis lanata Альгинат Примеры реакций биотрансформации, осуществляемых с помощью иммобилизованных растительных клеток Наперстянка шерстистая Digitalis lanata Альгинат Метилдигитоксин метилдигоксин Мак снотворный Papaver somniferum Альгинат Кодеинон кодеин Катаранус розовый Catharanthus roseus Агароза Катенамин аймалицин Основное ограничение в применении метода – необходимость использования клеток, которые способны секретировать синтезируемые метаболиты в окружающую среду или могут быть индуцированы к такой секреции какими-либо приемами

6. Мутагенез и клеточная селекция Примеры мутагенов, используемых в работе с культурами растительных клеток 6. Мутагенез и клеточная селекция Примеры мутагенов, используемых в работе с культурами растительных клеток и тканей: этилметансульфонат, N-этил-N-нитрозомочевина, N-метил-N-нитро-Nнитрозогуанидин, N-нитрозометилмочевина, ионизирующее излучение Ex. В результате химического индуцированного мутагенеза и селекции на клеточном уровне были отобраны мутантные клеточные линии раувольфии змеиной, содержащей в 10 раз больше антиаритмического алкалоида аймалицина

Двустадийное культивирование: • первый этап заключается в образовании больших количеств биомассы клеток; • второй Двустадийное культивирование: • первый этап заключается в образовании больших количеств биомассы клеток; • второй – создание условий для активного синтеза метаболитов.

СИСТЕМЫ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ КЛЕТОК ЛАБОРАТОРНЫЕ Перемешивание питательной среды за счет шейкера ПРОМЫШЛЕННЫЕ Перемешивание питательной среды СИСТЕМЫ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ КЛЕТОК ЛАБОРАТОРНЫЕ Перемешивание питательной среды за счет шейкера ПРОМЫШЛЕННЫЕ Перемешивание питательной среды с помощью механических мешалок либо продувания воздуха

ТИПЫ БИОРЕАКТОРОВ 1 ГРУППА 2 2 ГРУППА (СПОСОБ ПЕРЕМЕЩИВАНИЯ – АЭРИРОВАНИЕ ВОЗДУХОМ): (СПОСОБ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ТИПЫ БИОРЕАКТОРОВ 1 ГРУППА 2 2 ГРУППА (СПОСОБ ПЕРЕМЕЩИВАНИЯ – АЭРИРОВАНИЕ ВОЗДУХОМ): (СПОСОБ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ – 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

Признак Способы перемешивания аэрация механические перемешивающие устройства Преимущест Самый простой и Может быть ва Признак Способы перемешивания аэрация механические перемешивающие устройства Преимущест Самый простой и Может быть ва наиболее мягкий использован для способ перемешивания очень широкого диапазона концентраций биомассы Недостатки Сложности в перемешивании возникают при высоких концентрациях биомассы; Избыток кислорода может вызывать изменения в метаболизме Механическое стрессовое воздействие перемешивающего устройства на клеточную популяцию

Клеточные технологии для получения Некоторые проблемы, возникающие при экономически важных веществ культивировании клеток в Клеточные технологии для получения Некоторые проблемы, возникающие при экономически важных веществ культивировании клеток в биореакторах: растительного происхождения 1) оседание клеток вследствие перемешивания, которое приводит “мертвых” зон; недостаточного к появлению 2) увеличение вязкости суспензии вследствие роста биомассы, приводящее к адгезии – прилипанию клеток другу, поверхности культурального сосуда, погруженных в него мешалок и датчиков; 3) образование в верхней части сосуда “корки” или “безе”, состоящей из полисахаридов, белков, слипшихся клеток.

Клеточные технологии для получения Этапы работы по созданию технологий экономически важных веществ получения БАВ 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 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

Получение биомассы женьшеня настоящего в Республике Корея Получение биомассы женьшеня настоящего в Республике Корея

Клеточные технологии для получения экономически важных веществ растительного происхождения СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! Клеточные технологии для получения экономически важных веществ растительного происхождения СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!