Toshkent farmatsevtika instituti Sanoat farmatsiya fakulteti Biotexnologiya kafedrasi

Kultivatsiya

Mikroorganizmlarni etishtirish bosqichi eng murakkab va mas'uliyatli hisoblanadi.

Biomassaning o'sishi va o'stirilishi quyidagi shartlarni talab qiladi:

Urug'ning yashovchanligi;

• energiya manbai (issiqlik) mavjudligi;

• etarli miqdorda ozuqaviy muhit;

• hayot uchun zarur bo'lgan fizik-kimyoviy sharoitlar.

1950 yillarning boshidan beri emlash uchun poliomielit sut emizuvchi hujayralar ozuqaida, shu jumladan inson embrionining fibroblastlarida o'stirilgan. O'sha paytdan boshlab embrion fibroblastlari boshqa bir qator viruslarning ajralishi va ko'payishi, juda o'ziga xos oqsillarni (antijismlar, interferonlar) ishlab chiqarishda, saraton kasalligini o'rganish va antiviral kimyoviy terapiyada ajralmas bo'lib qoldi.

To'g'ridan-to'g'ri tana to'qimalaridan (embrion yoki yangi tug'ilgan to'qimalar) tayyorlangan ozuqalarga birlamchi ozuqa deyiladi. Ko'pgina hollarda, boshlang'ich ozuqa hujayralari ozuqa idishidan uzatiladi va bir necha hafta yoki oy davomida ketma-ket ko'chirilishi mumkin bo'lgan ko'p sonli ikkinchi darajali ozuqalarni etishtirish uchun ishlatiladi. Turli xil hujayralar turli xil ozuqa moddalariga, shuningdek, bitta yoki bir nechta protein o'sishi omillariga muhtoj.

Hujayra chiziqlari bitta progenitor hujayradan kelib chiqqan klonlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin.

Biotexnologiyada mikroorganizmlarni yuzaki va chuqur yetishtirish usullari qo'llaniladi.

Yuzaki o'stirish paytida (monolayerda) embrionning maydalangan to'qimasini tripsin bilan davolash orqali hujayrali suspenziya olinadi. Bunday suspenziyadagi hujayralar kulturaviy muhit bilan tomirning zich yuzasiga joylashib, tekislanadi va bo'linib, tomir yuzasida monolayer hosil qiladi. Ushbu o'stirish usulida odatda silindrsimon idishlar ishlatiladi, ular uzun o'qlari bo'ylab asta-sekin aylanadi. Hujayralar o'sishi va biomassaning hosil bo'lishi süspansiyonga hujayralar o'rnatiladigan va ko'payadigan inert sintetik polimerning mikroskopik granulalarini qo'shish orqali ko'payishi mumkin. Süspansiyon kulturalarini, aralashtirish bilan 1000 l hajmli idishlarda olish mumkin.

Buning asosiy sababi chuqur etishtirish usuli bo'lib, bu ozuqaviy muhitning butun hajmidan foydalanish imkoniyatini anglatadi.

Mikroorganizmlarning o'sishi va rivojlanishiga hujayralararo va hujayradan tashqari omillar ta'sir ko'rsatadi. Hujayra ichidagi omillarga quyidagilar kiradi: hujayra tuzilishi, metabolik mexanizmlar va irsiy xususiyatlar. Hujayradan tashqari (tashqi) omillar, ya'ni. hujayraning atrof-muhit sharoitlari biotexnologiyaning asosiy tartibga soluvchi omillari hisoblanadi.

Sanoat etishtirish va maqsadli mahsulotni tozalash ko'p bosqichli jarayonlardir. Fermentatsiyaning umumiy sxemasi sek. 8.



Jarayon ozuqa muhiti va uskunalarini tayyorlash va sterilizatsiya qilishdan boshlanadi. Dastlab, dastlabki ozuqa yetishtiriladi (5-10 ml), keyin u inkubatsiya qilinadi. chayqatilgan flakon (200-1000 ml), keyin urug 'uchun fermentatorga (10-100 l) va nihoyat sanoat fermentatoriga (1000-100000 l) beriladi. Fermentatsiya tugagandan so'ng, ajralib chiqqan mahsulot hujayralarda yoki ozuqa muhitida bo'ladi, lekin ikkala fraksiyada bir vaqtning o'zida emas, shuning uchun keyingi fraktsiyalar ushbu fraktsiyalardan biri bilan amalga oshiriladi.

Mikroorganizmlarni o'stirish mumkin:

• partiyadagi fermentatorda;

• quyma fermentatorda substrat qo'shilgan holda;

• uzluksiz ozuqada

Birinchi holda, mikroorganizmlar fermentatsiya paytida yangi ozuqa muhitini qo'shmasdan steril sharoitlarda o'stiriladi. Vaqti-vaqti bilan fermentatsiya paytida kulturaviy muhit tarkibi, mikroorganizmlar (biomassa) kontsentratsiyasi, oqsil mahsuloti yoki metabolit miqdori o'sish fazasiga, uyali metabolizmga va ozuqa moddalarining mavjudligiga bog'liq.

O'sishning oltita asosiy bosqichlari mavjud (9-rasm):

lag fazasi (1);

tezlashtirish fazasi (2);

eksponensial yoki logarifmik faza (3);

sekinlashuv fazasi (4);

statsionar faza (5);

so'lib qolish fazasi (6).

Qoida tariqasida, steril kulturatsiya vositasini in'ektsiya qilgandan so'ng, hujayralar sonining birdan ko'payishi kuzatilmaydi. Kechikish davri deb ataladigan vaqt o'tishi bilan hujayralar yangi sharoitlarga (turli pH yoki ozuqa kontsentratsiyalari) moslashadi. Ortiqcha fazaning davomiyligi urug 'hujayralari statsionar davrda bo'lgan vaqtga va ozuqa o'sgan muhit yangi, yangi ozuqa muhitidan qancha farq qilishiga bog'liq. Agar kulturatsiya eksponensial fazada bo'lsa, unda ko'rsatilgan kechikish fazasi bo'lmasligi mumkin va inokulyatsiyadan so'ng hujayralar o'sishi boshlanadi.

Kechikish va eksponent fazalari o'rtasida qisqa muddat - tezlashuv fazasi mavjud bo'lib, hujayraning o'sish tezligi doimiy qiymatga erishilguncha oshadi. Ekspansional bosqichda hujayralar bir nechta bo'linishlardan o'tadi. Substrat haddan tashqari ko'p bo'lganda, ekspansional fazada ozuqaning maksimal o'sish sur'ati erishiladi, ekspansional fazaning oxirida ko'plab hujayralar mavjudligi sababli, substrat juda tez iste'mol qilinadi va sekinlashuv fazasi paydo bo'ladi, bu esa qisqa umr ko'rishi mumkin. Cheklov osti qatlamining kamayishi yoki o'sishni sekinlashtiradigan metabolik mahsulotlarning to'planishi natijasida hujayralar sonining ko'payishi asta-sekin to'xtaydi va ozuqa statsionar bosqichga o'tadi.



Bu vaqtda biomassa doimiy bo'lib qoladi, metabolizm tubdan o'zgaradi, tijoriy qiziqishdagi birikmalar (ikkinchi darajali metabolitlar), masalan, antibiotiklar sintezlanadi. Statsionar fazaning davomiyligi ma'lum mikroorganizm va o'sish sharoitlariga bog'liq. Binoni bosqichida metabolizm to'xtaydi, chunki hujayralarning energiya zaxiralari tugaydi. Sanoat sintezida, o'lish fazasi boshlanishidan oldin ham, fermentatsiya to'xtatiladi.

Substrat qo'shilishi bilan davriy ozuqa fermentatorga ko'payib borayotgan ozuqa moddalarini vaqti-vaqti bilan kiritishni o'z ichiga oladi. Bunday holda, ozuqa vositasi jarayon oxirigacha chiqarilmaydi. Substratni davriy qo'shilishi ekspansional va statsionar fazalarning kengayishiga, biomassaning ko'payishiga va statsionar faza davomida sintezlangan metabolitlar soniga olib keladi. Rekombinant oqsilning uzluksiz sintezi va uning barqarorligini ta'minlash uchun jarayonni diqqat bilan nazorat qilish va substrat (uglerod, azot, vitaminlar, iz elementlari va boshqa biologik faol moddalar manbai) kerak bo'lgandan keyin zarur.

Mikroorganizmning genotipiga va rekombinatsiya qilinadigan oqsilning xususiyatiga qarab, substrat qo'shilgan fermentatsiya oddiy mahsulot fermentatsiyasiga qaraganda 25-1000% ga oshishi mumkin.

Substrat qo'shilgan fermentatsiya sutemizuvchi va hasharotlar hujayralarini etishtirish uchun ham ishlatiladi; ushbu ozuqalar tibbiy ahamiyatga ega protein mahsulotlarini olish uchun keng qo'llaniladi, bundan tashqari, davriy substratni qo'shmasdan sutemizuvchi hujayralar xorijiy oqsillarni samarasiz sintez qiladi. Partiya fermentatsiyasi hujayralarni to'plash vaqtidagi kichik farqlar bilan tavsiflanadi, bu ekspansional fazaning o'rtasidan boshlab va uning kech bosqichi bilan yakunlanadi.