Получение глюкозофруктозных сиропов.
Исходным сырьем для этого процесса служит глюкоза, которую получают при гидролизе кукурузного или картофельного крахмала в присутствии минеральных кислот.
Для получения биокатализатора глюкозоизомеразу сорбируют на пористых неорганических носителях или ионообменных смолах.
Во многих случаях используют иммобилизованные клетки разного происхождения (Aspergillus niger,
Коммерческие препараты иммобилизованной глюкоизомеразы имеют вид гранул, шариков, волокон или аморфной массы. Получающийся в результате каталитического процесса глюкозофруктозный сироп содержит 42 —45 % фруктозы, около 51 % глюкозы, небольшое количество олигосахаридов и по сладости соответствует инвертному сахару, получаемому при гидролизе сахарозы.
Производство глюкозофруктозных сиропов с использованием иммобилизованной глюкоизомеразы в 1,5 раза выгоднее получения сахарозы из сахарной свеклы по традиционной технологии.
Получение L-аминокислот из их рацемических смесей.
В результате химических реакций, используемых для синтеза аминокислот, содержащих асимметрические атомы углерода, с одинаковой скоростью образуются как D-, так и L-стереоизомеры, т.е. всегда возникает рацемическая смесь.
В живых клетках обмену подвергаются лишь L-аминокислоты.
Разделение рацемических смесей на составляющие их оптические изомеры явилось первым промышленным процессом с использованием иммобилизованных ферментов, осуществленным в Японии при помощи аминоацилазы, иммобилизованной на ДЕАЕ-целлюлозе.
|
|
|
Получение L-аспарагиновой кислоты.
Аспарагиновая кислота широко употребляется в качестве пищевой добавки (подсластитель и подкислитель).
Производят синтез L-аспарагиновой кислоты из получаемого химическим путем фумарата.
В ней используются иммобилизованные в полиакриламидном геле клетки Е. coli, содержащие аспартатаммиаклиазу
Получение 6-аминопенициллановой кислоты (6-АПК).
Бензилпенициллин является исходным сырьем для получения (6-АПК), но в его молекуле присутствует очень лабильное беталактамное кольцо. Поэтому проведение химического деацилирования бензилпенициллина довольно сложно.
Поэтому в промышленности использовали для обработки бензилпенициллина бактериальную массу E. coli, которая содержит фермент пенициллинамидазу.
Этот фермент расщеплял именно ту амидную связь, которая необходима для образования 6-АПК.
В результате применения иммобилизованных бактериальных клеток, содержащих пенициллинамидазу, а затем и самой иммобилизованной пенициллинамидазы, удалось значительно повысить продуктивность и экономичность промышленного получения 6-АПК.
|
|
|
Применение иммобилизованных ферментов в медицине
Получают тромболитические ферменты, используемые при сердечнососудистых заболеваниях. В клинической практике используется препарат «стрептодеказа», содержащий стрептокиназу — активатор предшественника протеиназы плазмина, предотвращающий образование тромбов в кровеносной системе.
Аспарагиназу используют для борьбы со злокачественным ростом опухолей.
Протеолитические ферменты(трипсин, химотрипсин, субтилизин, коллагеназа), иммобилизованные на волокнистых материалах (целлюлоза, полиамидные волокна, декстран и др.), применяют для эффективного лечения ран, язв, ожогов, абсцессов, а их белковые ингибиторы — в заместительной терапии для лечения эмфиземы и панкреатитов.
Каллусные и суспензионные культуры клеток высших растений, методы их получения и область применения
В зависимости от способа культивирования и происхождения можно выделить несколько типов культур клеток и тканей.
Если культивирование происходит на поверхности агаризованной среды, то образуется каллусная ткань.
Она не имеет четко выраженной структуры и различается по плотности.
Каллус – неорганизованная пролиферирующая ткань, состоящая из дедифференцированных клеток.
|
|
|
В норме каллусная ткань выполняет следующие функции:
1) Защищает места повреждения;
2) Запасает питательные вещества;
3) Регенерация утраченных органов.
Для растения каллус представляет собой ткань, возникающую вместах пораненияи функционирующую непродолжительное время.
Каллус способствует заживлению ран и первоначально состоит из недифференцированных клеток, начало которым на раневой поверхности дают клетки тканей, способные к дедифференциации (камбий, флоэма, молодые клетки ксилемы).
Эта ткань защищает место поранения, накапливает питательные вещества для регенерации анатомических структур или утраченного органа.
У интактных растений дедифференцировка и индукция каллусогенезавозникают вследствие образования раневых гормонов (травматиновая кислота) при механическом повреждении.
Каллус может образовываться и на изолированных кусочках ткани (эксплантах) in vitro.
Образование и рост каллусной культуры регулируется ауксинами и цитокининами.
Культура каллусных тканей– выращивание в длительной пересеваемой культуре тканей, возникших путем пролиферации клеток изолированных сегментов разных органов растений.
|
|
|
Образование и рост каллусной ткани контролируются фитогормонами из группы ауксинов и цитокининов.
Под действием ауксинов происходит дедифференцировка, а под влиянием цитокининов – интенсивное деление, в результате которого образуется каллус.
Каллусную культуру можно инициировать из разных частей растения: стеблей, корней, тканей клубня, листьев, зародышей и др.
Такие фрагменты называются эксплантами
Культура каллусных тканейвыращивается поверхностным способом на полужидкой агаризованной среде (концентрация агар-агара 0,6-1%), среде с применением других желирующих полимеров либо на мостиках из фильтровальной бумаги или дисках из пенополиуретана, погруженных в жидкую питательную среду.
Для того чтобы сохранить способность к делению и дальнейшему росту, кусочек каллусной ткани через определенное время культивирования переносят на свежую питательную среду.
При многократном его повторении возможно «привыкание», которое выражается в приобретении автономности по отношению к гормонам и утрате или к значительному ослаблению способности каллусных клеток к регенерации целого растения.
Каллусная ткань, выращиваемая поверхностным способом на агаре, представляет собой аморфную массу тонкостенных паренхимных клеток, не имеющих строго определенной анатомической структуры.
Цвет массы может быть белым, желтоватым, зеленым, красным. В зависимости от происхождения и условий выращивания каллусные ткани бывают рыхлые с сильно оводненными, легко отделяющимися друг от друга клетками средней плотности, с хорошо выраженными меристематическими очагами; плотные, с зонами редуцированного камбия и сосудов. Как правило, в длительной культуре на средах, содержащих ауксины, каллусные ткани теряют пигментацию и становятся рыхлыми
Индуцировать морфогенезв культуре каллусной ткани можно с помощью различных факторов: света, температуры, состава питательной среды, и в первую очередь – изменения соотношения фитогормонов.
В 1955 г. Скуг и Миллер предложили гипотезу гормональной регуляциив культуре клеток и тканей, которая сейчас известна, как правило Скуга - Миллера: если концентрация ауксинов и цитокининов в питательной среде относительно равны или концентрация ауксинов незначительно превосходит концентрацию цитокининов, то образуется каллус; если концентрация ауксинов значительно превосходит концентрацию цитокининов, то формируются корни; если концентрация ауксинов значительно меньше концентрации цитокининов, то образуются почки, побеги.
Суспензионные культурыполучают из рыхлой каллусной ткани, помещая ее в жидкую питательную среду того же состава, что и для каллуса, и выращивают в колбах на качалке (100-120 оборотов в минуту).
Рекомендуется использовать жизнеспособную, интенсивно пролиферирующую каллусную культуру, которая легко распадаться на небольшие клеточные агрегаты и отдельные клетки.
Состояние клеточных суспензий характеризуется либо плотностью клеточной популяции или по сырой (сухой) биомассе.
За 14-16 дней плотность популяции клеток может быть повышена в 100 раз.
При культивировании используются все возможные варианты, разработанные для микроорганизмов: закрытые и открытые системы, периодические и непрерывные.
Культивирование изолированных клеток достаточно сложно из-за длительности процесса, чувствительности клеток к механическому повреждению, медленного роста (время удвоения - 1-3 суток).
54. Протопласты растительных клеток, их получение, методы регенерации и культивирования.
Изолированный протопласт – это содержимое растительной клетки, окруженное плазмалеммой.
Протопласт (от греч. Protos - первый и platos - вылепленный, образованный) - клетка, лишенная целлюлозной оболочки, окруженная цитоплазматической мембраной, способная осуществлять активный метаболизм, выполнять биосинтез и трансформировать энергию.
Главное достоинство протопластов – простота введения генетической информации из органелл и клеток других растений, бактерий и клеток животных.
Изолированные протопласты способны к слиянию, в результате чего можно добиться получения гибридов от таксономически отделенных видов.
Основными этапами при получении протопластов являются следующие:
1) удаление эпидермиса в стерильных условиях;
2) измельчение ткани;
3) помещение в мацерирующий раствор, состоящий их сахара, минеральных солей, ферментов типа целлюлаз, пектиназ, гемицеллюлаз;
4) отделение образовавшихся протопластов путем фильтрования, центрифугирования и др.;
5) промывание протопластов.
Для выделения протопластов существуют 2 принципиальных подхода.
1) заключается в механическом удалении клеточной стенки в среде, содержащий осмотический стабилизатор.
2) ферментативное удаление клеточной стенки.
При этом желательным является удаление клеточной стенки без необратимых изменений (лизиса, разрушения клетки и пр
Среда при выделении протопластов должна содержать несколько необходимых компонентов:
1) осмотический стабилизатор. Сахар или солевой раствор в концентрации 0,3 – 0,7 М;
2) солевую основу;
3) ферментные препараты, от состава, концентрации и времени действия которых зависит дальнейшая судьба протопластов.
Их выбор обусловлен строением клеточной стенки растений.
Такие препараты получают из бактерий и грибов.
Время выделения протопластов зависит от концентрации ферментов и может составлять от 1-4 до 18-20 часов.
При культивировании протопластовбольшое значение имеет рН (кислое), температура культивирования, освещенность, плотность высева протопластов.
При правильно подобранных условиях выделения и культивирования, через 3-4 суток наблюдается первое деление и соответственно регенерация клеточной стенки. Затем образуются многоклеточные агрегаты, развивающиеся в каллус, способные регенерировать целые растения.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 788; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!