Мазмұны
І. Кіріспе
Өсімдіктерден оқшауланып алынған клеткалар мен ұлпалар культурасының биотехнологиядағы
ІІ. Негізгі бөлім
Өнеркәсіптік деңгейде өсімдік клетка культурасын өсіру технологиясы;
Қатты фазалы (беттік) культивирлеу;
Суспензиялық (тереңдетіп) культивирлеу;
Өнеркәсіптік деңгейде өсірілетін өсімдік клетка культураларынан биологиялық белсенді
ІІІ. Қортынды
ІV. Қолданылған әдебиеттер тізімі
І. Кіріспе
Өсімдіктер әлемі адам өмірінде аса маңызды орын алады.
Оқшауланып алынған өсімдік клеткалары мен ұлпалары культурасының биотехнологияды
Ең біріншісі – өсімдік клетка культураларының медицина, парфюмерия,
Екінші бағыт – оқщауланып алынған өсімдік клеткалары мен
Үшінші бағыт – өсімдік клетка культураларын өсімдік селекциясында
ХХІ ғасыр трансгенді өсімдіктер ғасыры болатыны күмәнсіз. Себебі
Оқшауланып алынған тозаңдар мен тозаңқаптарды жасанды қоректік орталарда
Өндірістік деңгейде оқшауланған өсімдік клетка культуралары мен ұлпаларды
Биологиялық белсенді заттардың (ББЗ) құнды көзі ретінде каллус
Қатты фазада культивирлеу
Каллусты клеткаларды жоғары сатыдағы әр түрлі өсімдіктердің ұлпаларынан
Қоректік ортада каллусты клеткалардың дамуын қамтамасыз ету үшін,
Ал, 4-6 апта аралығында алғашқы каллус пайда бола
Агарозды ортада культивирлеу үшін каллустың 1 кесегінің салмағы
Каллусты клеткалар бірқатар бөлінгеннен кейін қалыпты өсімдіктің
Тереңдетілген суспензияда культивирлеу
Тереңдетіп культивирлеу және суспензиялы культура алу үшін өсімдік
Борпылдақ каллусты сұйық ортада жиі шайқап, араластырғанда ол
Культивирлеу процесінде активті бөлінуші клеткалар қоректік заттарды өз
Тереңдетіп культивирлеу качалкада колбаларды 100-120 мин/айналымда жүзеге асырылады.
Айта кетуіміз керек, микроорганизм клеткаларына қарағанда өсімдік клеткалары
Суспензиялық клеткалармен жұмыс істеу уақытында олардың шартты параметрлерін
Клеткалық популяцияның тығыздығы- клетка концентрациясының 1 мл суспензиясына
Клеткалық популяцияның екі еселенуі жиынтықты суспензиялы культуралардың минимальді
Суспензияның ылғал массасын алдын ала салмағы өлшеніп алынған
Құрғақ массасын өлшеніп алған ылғал биомасса навескасын 60-700С
Мерзімді суспензиялы культураның өсу циклінің фазасы
Өсу циклі немесе егу циклі деп- бұл инокулюмды
Инокулюм деп- жаңа қоректік ортаға көшірілетін суспензияны айтады.
Суспензиялы культуралар өз алдына жеке клеткалар мен кішкене
Морфологиялық және физиологиялық гетерогеннің ішкі популяциясына қарамастан, клетка
Өсу циклдарының бірнеше фазаларын қарастырайық:
Латентті фаза (лаг-фаза)- бұл мерзімде клеткалар көбеймейді, өсуі
Үдеу фазасы - бұл кезде клеткалар бөлініп, созылып
Экспоненциалды фазада- клеткалар жылдам бөлінеді, клеткалар көбейеді,
Бәсеңдеу фазасы- қоректік ортаның қоспа бөлшектері біртіндеп төмендейді,
Стацианарлық фаза- бұл жаңадан пайда болатын және клеткалардың
Клеткалардың біртіндеп жойылу кезеңі.
Үздіксіз культивирлеу
Үздіксіз культивирлеу деп- суспензиядағы клеткаларды өсіру процесі үздіксіз
Үздіксіз культивирлеу жартылай ағынды және ағынды жүйеге ажыратылады.
Жартылай ағынды жүйеде өсіру,бірнеше уақыт интервалында суспензияның бір
Ағынды жүйеде культивирлеу- культуралды сұйықтықтан белгілі бір көлемде
Өсімдік
Өсімдіктер көптеген Биологиялық активті заттардың (БАЗ ) продуценттері
Биологиялық Активті Заттардың екінші реттік алмасудағы өнімдерге жатады,
Өнеркәсіптік өндіріс Өсімдік өнімдері Өсімдіктің түрі
1 2 3
Фармацевтикалық өндіріс кодеин(алкалоид) Papaver somniferum
диосгенин (стероид) Dioscorea deltoidea
хинин (алкалоид) Cinchona ledgeriana
дигоксин (сердечный гликозид) Digitalias lanata
скополамин (алкалоид) Datura stramonium
винкристин (алкалоид) Catharanthus roseus
Агрохимикаттар Пиретрин Chrysanthemum cinerariaefolium
Азық-түлік өндірісі хинин (алкалоид) Cinchona ledgeriana
тауматин (халькон) Thaumatococcus danielli
Косметикалық өндіріс Жасмин Jasminum sp
Дәрілік өсімдіктер фармацевтикалық өндіріске әлі де өзінің үлесін
Дәрілік заттар Активтілігі Өсімдік көзі
1 2 3
Диосгенин стероидтары Жүктілікке қарсы препараттар Dioscorea deltoidea
Кодеин Ауыруды басатын Papaver somniferum
Атропин Антихолинэргенді Atropa belladonna L.
Резерпин Қан қысымын төмендетуші Rauwolfia serpentina L.
Геоциамин Антихолинэргенді Hyoscyamus niger L.
Дигоксин Жүрек жұмысын сергітуші Digitalis lanata L.
Скопомамин Антихолинэргенді Datura metel L.
Дигитоксин Жүрек қан тамырларын реттеуші Digitalis purpurea L.
Пилокарпин Холинэргеническое Pilocarpus jabonandi
Хинидин Антималяриное Cinchona ledgeriana
Уды дәрілік заттар деп айтуға болады. Африка мен
Химикаттарды ауыл шаруашылығында қолдану. Өсімдіктердің өсу регуляторлары, пиретриннің
ӨНДІРІСТІК ДЕҢГЕЙДЕ ӨСІМДІК КЛЕТКА КУЛЬТУРАСЫНАН БИОЛОГИЯЛЫҚ БЕЛСЕНДІ ЗАТТАР
Өндірісте өсімдік клетка культурасынан биологиялық белсенді заттар (дәрілік
Егу материалы мен продуцентті культивирлеуге арналған ортаны дайындау
Биологиялық белсенді заттардың әр продуцентіне, жаңадан түзілген каллус
Биомассаның жақсы өсуін және мақсатты өнімнің – алколоидтар,
Қоректік ортаның құрамдас бөліктері, яғни қорек ортаның химиялық
ББЗ бөліп алу мен оны тазалаудың экономикалық жағынан
Мурасиге-Скуг (MS) және Шенк-Хильдебрандт (SH) қоректік орталары өсімдік
Мурасиге-Скуг (MS) және Шенк-Хильдебрандт (SH) қоректік орталарын химиялық
Каллустық және суспензиялық культураларды өсіруге арналған орталардың құрамдас
Негізгі бейорганикалық қоректік заттар (макроэлементтер);
Микроэлементтер;
Темір көзі;
Органикалық қоспалар (витаминдер);
Көміртек көзі;
Өсімдік өсу регуляторлары.
Әдетте қоректік орталарды дайындау барысында осы қосылыстар рет-ретімен
Араластырғышы бар биореакторға вакуум көмегімен төмендегі ретпен алдын
Макротұздар ерітіндісі;
Темір хелаты ерітіндісі;
Микроэлементтер ерітіндісі;
Кальций және нитрат ерітінділері;
Қант ерітіндісі.
Қоспаны араластырғыш көмегімен 5 минут шамасында жақсылап араластырады,
Өндіріс жағдайларында қоректік ортаны залалсыздандырудың екі түрлі тәсілін
Залалсыздандырудың мерзімді түрін тек кіші көлемдегі қоректік орталарды
Залалсыздандырудың үздіксіз әдісін қоректік ортаның үлкен көлеміне қолданады.
Залалсыздандыруға қажетті температураға дейін (шамамен 125°С) қыздырылған қоректік
Егу материалын дайындау – өсімдік клетка культурасынан ББЗ
Өсімдік клетка культурасын (культура коллекциясын) өндіруші зауыттар академиялар,
Культивирлеудің қатты фазалы әдісі үшін өсімдік клетка культурасын
Тереңдік (суспензиялық) әдіс үшін өсімдік клетка культурасын алдын
Биологиялық белсенді заттардың биосинтезі (екінші кезең, басты ферментация)
Биосинтез кезеңі, бас ферментация – өсімдік клетка культурасынан
Қазіргі кезде өсімдік клетка культурасынан ББЗ өндіруді ферментацияның
ББЗ биосинтезі үшін суспензиялық культивирлеу.
Өсімдік клетка культурасынан үлкен масштабта екінші реттік метаболиттер
Культуральды биомассаның аэрациясын барботер арқылы берілетін стерильді ауа
Культивирлеуді мақсатты өнімнің синтезінің жүйелі түрде синтезделуі жүргенше
ББЗ продуцентін ферментерде культивирлегенде көбік басу процесіне аса
Өнеркәсіптік деңгейде көбікті басу үшін әртүрлі беттік активті
Өсіруді шамамен 70 тәулік жүргізеді, өсу циклін микробиологиялық,
Негізгі ферментация
Ферментация кезеңі – биотехнологиялық өндіріс этаптарының ортаңғы маңызды
Ферментация ферментер немесе биореактор деп аталатын арнайы ыдыстарда
1-сурет. Ферментер құрылғысы
Ферментация процестерінің технологиялық ерекшеліктері
Технологиялық ережелерге сәйкесінше келесі биотехнологиялық процестерді бөліп ажыратады:
Тереңдетіп культивирлеу кезінде қоректік орта құрамындағы оттегі қоры
Биотехнологиялық өндірісте анаэробты жағдайды аппаратураларды герметизациялау, қоректік орталарды
Қатты фазалы ферментацияны негізінен қатты, қопсымалы (үгілмелі) немесе
Қатты фазалы процестердің үш түрін бөліп ажыратады:
беттік процестер: субстрат қабатының қалыңдығы, мысалы сабанның қабатының
түптік қатты фазалы процестер араласпайтын қалың қабатта («высокий
араласатын және аэрация жүргізілетін субстрат массасында жүзеге асатын
Басқарылатын қатты фазалы ферментация процесі алғаш рет өндірістік
Сұйық орталардағы беттік ферментацияны ауамен вентиляцияланған камераға орналастырылған
Өсімдік клетка культурасын тереңдетіп культивирлеу құрамында еріген субстраты
Тереңтетіп культивирлеуді мерзімді және үздіксіз тәсілдермен жүргізуге болады.
Мерзімді культивирлеу. Дақылдаудың мерзімді тәсілінде ферментерға қоректік ортаның
Мерзімді тәсілмен культивирлеген кезде өсу процесі уақытына қарай
Өндірісте қосымша қоректік орта беріп отыру арқылы мерзімді
Үздіксіз культивирлеу. Үздіксіз дақылдау барысында қоректік орта ферментерге
Үздіксіз дақылдау кезінде биообъектіні өсудің экспоненциалды лог-кезеңінде тұрақты
Үздіксіз процестердің ішінде жақсы зерттелген түптік ферментация әдісі.
Гомогенді-үздіксіз процесте араластыру жүретін аппараттағы барлық параметрлер уақыт
Гетерогенді-үздіксіз процесте бірнеше ферментерлер өзара жалғасады. Қоректік орта
Үздіксіз дақылдау барысында аппарат ішіндегі өсімдік клеткаларының шайылып
Культуралардың динамикалық тепе-теңдікте болуын (μ = D болған
Турбидостатта қоректік ортаны енгізу жылдамдығы жүйедегі өсімдік клетка
Хемостатта өсімдік клетка культурасы биомассасын белгілі бір қоректік
Бұлардан басқа ағынды культуралардың өсуін рН және рО2
Ферментерлер (биореакторлар) конструкциясы
Биотехнологиялық өндірісте процестердің ерекшеліктеріне байланысты алуан түрлі ферментерларды
Органикалық қышқылдар өндірісінде аэробты беттік ферментация аппараттары кеңінен
Қатты фазалық ферментация кезінде процесс желдетілетін камераларда жүргізіледі,
Аэробты түптік ферментацияны жүргізуге арналған аппараттар констуркциялық құрылысы
Ферментерлар (биореакторлар) ағын түрлеріне байланысты толық араластыратын немесе
Ферментерларды (биореакторларды) энергия берілуі мен орта аэрациясы әдістеріне
газды фазасы бар ферментерлар;
сұйық фазасы бар ферментерлар;
аралас (комбинирленген) ферментерлар;
Газды фазасы бар құрылғылар
Газды фазасына энергия берілетін ферментерлар (биореакторлар). Газды фазасы
барботажды ферментерлар (биореакторлар), бұл түрге жататын ферментерлерге аппараттың
диффузорлы ферментерлер (эрлифтті аэраторлар), ішіне циллиндр-диффузор орналастырылған. Дуффузор
түтікті (газлифтті) ферментерлар – кожухотрупчатый типті реактордан тұрады.
форсункалық ауа реттегіші бар ферментерлар (биореакторлар), бұл құрылғылар
колонналық типті ферментерлар (биореакторлар) - өзінің құрылысы жағынан
Сұйық фазасы бар құрылғылар
Сұйық фазасына энергия берілетін ферментерлар (биореакторлар). Мұндай сұйық
ауа сорғыш турбинасы бар ферментерлар (биореакторлар) – цилиндрлік
турбоэжекторлы араластырғыш қондырғысы бар ферментерлар (биореакторлар) – вертикальды
Аралас қондырғылар
Комбинирленген ферментерлар (биореакторлар). Мұндай аппараттарда энергия берілу газды
Сонымен қатар биореакторларды араластыру тәсілдеріне байланысты классификациялайды: механикалық,
Механикалық араластырғышы бар аппараттар. Бұл құрылғылар механикалық араластырғышпен
Пневматикалық араластырғышы бар аппараттар. Ортаның араласуы мен аэрациясы
Циркуляциялық араластырғышы бар аппараттар. Сұйықтың тұйықталған контур бойынша
ББЗ бөліп алу, тазалау және дайын өнім алу.
Медициналық практикада қолданылатын ББЗ-ға өте жоғары талаптар қойылатындығы
тазалық сапасының жоғарылылығы;
фармакологиялық белсенділік;
стерильділік.
Сол себептен де биотехнологиялық өнеркәсіптің барлық кезеңдерінде жүргізілетін
Қорытынды
Өсімдіктер әлемі адам өмірінде аса маңызды орын алады.
Өсімдіктер көптеген биологиялық белсенді заттардың (ББЗ) продуценттері болып
Биологиялық бесенді заттардың екінші реттік алмасудағы өнімдерге жатады,
Уды дәрілік заттар деп айтуға болады. Африка мен
Химикаттарды ауыл шаруашылығында қолдану. Өсімдіктердің өсу регуляторлары, пиретриннің
Өндірісте өсімдік клетка культурасынан биологиялық белсенді заттар (дәрілік
Биологиялық белсенді заттардың әр продуцентіне, жаңадан түзілген каллус
Биомассаның жақсы өсуін және мақсатты өнімнің – алколоидтар,
Қоректік ортаның құрамдас бөліктері, яғни қорек ортаның химиялық
ББЗ бөліп алу мен оны тазалаудың экономикалық жағынан
Мурасиге-Скуг (MS) және Шенк-Хильдебрандт (SH) қоректік орталары өсімдік
Қазіргі кезде өсімдік клетка культурасынан ББЗ өндіруді ферментацияның
Өсімдік клетка культурасынан үлкен масштабта екінші реттік метаболиттер
Қолданылған әдебиеттер тізімі
Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro
Уəлиханова Г. Ж. Өсімдік биотехнологиясы. – Алматы: Қазақ
Цыренов В. Ж. Основы биотехнологии: Культивирование изолированных клеток
Шевелуха В. С. (ред.) Сельскохозяйственная биотехнология.– М.: Высшая