Биологический каталог




Биотехнология. Проблемы и перспективы

Автор Н.С. Егоров, В.Д.Самуилов, А.В. Олескин

ые клетки. Однако непостоянство свойств клеток, варьирующих от популяции к популяции, от одной стадии развития к другой, накладывает отпечаток на устойчивость их работы как биокатализаторов.

Иммобилизация в ряде случаев приостанавливает развитие клеток, что способствует стабилизации их каталитической активности. Но так происходит не всегда. От условий и метода иммобилизации, подготовки биообъекта к этой процедуре, предыстории культуры клеток, состава питательной среды, фазы роста зависит, будет ли исследователь иметь дело после иммобилизации с покоящимися или растущими и делящимися клетками. Покоящиеся клетки выигрышнее делящихся. При делении клетки могут покидать носитель, если применен метод иммобилизации на носителе. Освободившиеся клетки угрожают свести на нет технологические преимущества метода иммобилизации, вызывая порчу целевого продукта. Рост клеток может привести к растрескиванию геля, к разрушению иммобилизующих капсул. Иное дело, когда продуктом служит клеточная масса. В этом случае освободившиеся дочерние клетки уносятся из биореактора в аппарат для сепарации, а материнские продолжают делиться в иммобилизованном состоянии.

Многие ценные продукты не синтезируются растущими клетками. Их синтез наблюдается лишь в стационарной фазе развития культуры (см. гл. 2, § 6), в которой и следует поддерживать иммобилизованные клетки. В частности, в растительных клетках — продуцентах витаминов, пигментов и лекарственных соединений — наблюдается взаимное ингибирование роста и синтеза целевого продукта (О. Sahai, М. Knuth, 1985).

Изложенные факты свидетельствуют в пользу применения покоящихся клеток. Для их получения разрабатываются различные методические подходы. В приложении к клеткам растений, рост и деление которых зависит от фитогормонов, практикуется поддержание иммобилизованной клеточной популяции в отсутствие гормонов. Этим также достигается и более полное выражение генетического потенциала клеток в отношении синтеза целевого продукта. Так, иммобилизованные клетки растения Morinda citri-folia синтезируют в 10 раз больше антрахинона, чем свободные клетки того же растения (О. Sahai, М. Knuth, 1985). Для подавления роста иммобилизованных бактериальных клеток-продуцентов применяют антибиотики (S. Birnbaum et al., 1984).

В то же время существует подход, основанный на использовании растущих иммобилизованных клеток. Синтез некоторых продуктов происходит в условиях роста клеток и подавляется при его прекращении.

Повышение проницаемости и стабильности иммобилизованных клеток. Иммобилизация клеток зачастую дополняется системой мер, направленных на повышение проницаемости клеточной стенки (пермеабилизация). В результате пермеабилизации клетки выделяют в культуральную жидкость максимальное количество целевого продукта, а не накапливают его внутриклеточно. К числу ценных веществ со внутриклеточной локализацией относятся многие генноинженер-ные продукты, производимые бактериальными клетками, а также метаболиты растительных клеток, культивируемых in vitro. Пермеабилизация способствует использованию прогрессивных технологий, основанных на принципе протока.

Иммобилизация сама по себе может повышать проницаемость клеточной стенки, мембраны. Однако нередко требуется дополнительная обработка клеток органическими растворителями, изменением рН и другими путями. В рассмотренном примере с М. citrifolia дополнительное повышение выхода антрахинона достигается обработкой клеток диметилсульфоксидом. Добавление фитогормонов к растительным клеткам и индукция формирования корней в культуре тканей может также вести к повышению проницаемости. Радикальным воздействием является удаление клеточной стенки, т. е. использование иммобилизованных протопластов.

Таким образом, иммобилизованные клетки — сложные каталитические системы, имеющие более разнообразные возможности, чем изолированные ферменты. Проблемы при реализации «биотехнологического потенциала» иммобилизованных клеток связаны с достижением стабильного выхода продукта и его выведением из клетки в омывающий раствор.

Важным подходом к стабилизации каталитической активности служит периодическое перенесение клеток в составе гранул или частиц других типов в богатую питательную среду. Кратковременная смена условий питания значительно увеличивает активность и сроки функционирования клеток как биокатализаторов. Так, З-кетостероид-Л'-дегидрогеназная активность иммобилизованных клеток Arthrobacter globiformis, проявляющаяся на минимальной среде, возрастает в шесть раз после инкубации в богатой питательной среде (Г. К. Скрябин, К. А. Кощеенко, 1984). В то же время это еще один способ минимизировать рост и деление клеток в процессе их работы.

В ряде биотехнологических разработок иммобилизации подвергают грибные споры. В полноценной питательной среде иммобилизованные споры Curvularia lunata прорастают. «Заякоренный» грибной мицелий затем применяют для 11а-гидроксилиро-вания стероидов. Для гидроксилирования в 1 ip-положении непосредственно используют иммобилизов

страница 56
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77

Скачать книгу "Биотехнология. Проблемы и перспективы" (4.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(11.12.2017)