Растения как биореакторы

Идея использования трансгенных растений в качестве биореакторов для производства различных ценных фармацевтических соединений, так называемых рекомбинантных протеинов, постоянно привлекает внимание ученых. Японским исследователям удалось получить растения картофеля и табака с встроенным геном человеческого интерферона альфа, который применяют для лечения человека от гепатита С и некоторых форм рака. Созданы растения табака с человеческим интерлейкином 10 (стимулятор иммунитета), растения арабидопсиса, синтезирующие витамин Е. Преимущества таких биофабрик очевидны. Можно производить вещества, являвшиеся ранее очень редкими и дорогими, практически в неограниченных количествах. При этом не стоит проблема их тщательной очистки, как в случае с генетически модифицированными микроорганизмами. Да и возможности растений по сравнению с микроорганизмами для биосинтеза специфических для высших организмов веществ существенно шире, посколь- [c.56]

Рис 7 Биореактор для растений (общий вид) [c.40]

Наконец, уже сегодня в ведущих лабораториях мира создают растения третьей волны , которые в ближайшие 10 лет появятся на рынке. Исследования идут в нескольких основных направлениях растения-вакцины, растения-фабрики лекарств, растения-биореакторы для производства промышленных продуктов (компонентов для различных видов пластика, красителей, технических масел и присадок к ним, например, для двигателей внутреннего сгорания и т. д.). Все это пока здорово напоминает фантастику. Но первые лабораторные образцы таких растений и оценки экспертов, показывающие, что экономический (а главное — экологический) эффект их внедрения будет очень значительным, заставляют отнестись к этому со всей серьезностью. [c.106]

Техническую вооруженность биотехнологических процессов целесообразно условно ограничить аппаратурным оформлением производств, базирующихся на культивировании 1) бактерий и грибов, 2) клеток и тканей растений, 3) клеток и тканей животных организмов и человека Такое подразделение обусловлено тем, что бактерии и грибы в большинстве своем выращивают в однотипных биореакторах, имеющих почти однотипную обвязку, в которую входят ферментатор, многокорпусный вентиль стерильный (для подачи питательной среды, посевного материала, подпитки и пр ), системы регулирования pH, 1°, подачи пеногасителя, система контроля расхода воздуха, пробоотборник, электродвигатель [c.296]

Продукция рекомбинантных белков в растениях имеет ряд потенциальных преимуществ перед другими системами экспрессии чужеродных генов. Растительные системы более дешевы по сравнению с культивированием в биореакторах (ферментерах). Все, что требуется для нормальной жизнедеятельности растений, — это минеральные соединения, содержащиеся в почве, вода, энергия солнечного света и углекислый газ. [c.468]

Традиционные способы использования микроорганизмов при производстве различных сортов пива, вина и сброженных продуктов совершенствовались тысячелетиями, и все же до недавнего времени в них было больше искусства, чем технологии. Только с развитием микробиологии мы получили возможность контролировать качество продуктов, добились большей надежности и воспроизводимости процессов ферментации и научились получать новые типы продукции (например, БОО и вкусовые добавки). Сегодня нам еще трудно с уверенностью говорить о том, каких успехов удастся достичь в этой области с помощью биотехнологии, но самые общие тенденции вырисовываются довольно ясно. Наиболее успешными представляются два взаимосвязанных направления. Во-первых, на смену традиционным способам производства пищи постепенно придут биореакторы, в которых будут расти клетки животных или растений или же микроорганизмы. Дело в том, что выход продукции при использовании ферментеров или биореакторов может быть существенно выше, чем в сельском хозяйстве идущие в них процессы гораздо более интенсивны. Развитию этого направления способствует и все возрастающая конкуренция за имеющиеся земельные ресурсы. Во-вторых, эта альтернативная технология будет становиться все более производительной благодаря использованию методов генетической инженерии, которые позволяют получать улучшенные линии клеток и штаммы микроорганизмов. [c.23]

Особенности конфигурации биореактора, используемого в биотехнологическом процессе, определяются биохимическими и биофизическими свойствами избранного биокатализатора. От его природы зависит также и способ дальнейшей переработки полученного продукта. В этой связи при разработке процесса особое значение приобретает улучшение свойств катализатора методами генетической инженерии, например изменения тех физических параметров, которые определяют его способность работать в определенной среде, специфичность и производительность, а также локализацию синтезируемого продукта (вспомним о внеклеточном образовании некоторых веществ клетками растений). Более подробно роль генетических методов в решении задач биотехнологии разбирается в гл. 7. [c.185]

Из тканей древесных растений наиболее устойчива к биодеградации кора. Стойкость коры к биологическому воздействию обусловлена воскоподобным веществом - суберином, препятствующем доступу в клетчатку влаги, воздуха и контакту с микроорганизмами. Гумификация начинается только после разрушения пропитанных суберином клеточных оболочек. В биореакторах кора может быть разрушена смешанными культурами микроорганизмов, продуцирующими фермент таназу, воздействующий на дубильную кислоту. [c.403]

В то же время конкретного практического выхода следует ожидать уже в ближайшее время в таком важном направлении генетической инженерии, как использование животных в качестве биореакторов для производства фармацевтических препаратов. Перспективы этого направления генетической инженерии применительно к растениям обсуждались выше. Несмотря на то что и растения, и животные в отличие от микроорганизмов относятся к царству эукариот, тем не менее биология растительной и животной клеток все-таки существенно различается. Поэтому для производства некоторых животных рекомбинантных протеинов более целесообразно все-таки использовать животные организмы, нежели растительные. В настоящее время убедительно доказано, что с помощью молочных желез трансгенные животные способны производить всевозможные протеины, такие, как разные факторы крови, ферменты, моноклональные антитела, коллаген, фибриноген, шелк пауков и т.д. Разрабатываются и другие системы производства рекомбинантных белков, в частности, большие перспективы связывают с системой яичного белка кур. [c.59]

Уже в настоящее время с помощью генно-инженерных методов удается получать трансгенные животные и растения, которые объединяют в своем геноме гены двух или нескольких видов организмов. Это позволяет контролировать рост таких организмов, период их полового созревания и пищевую ценность, а также использовать в качестве биореакторов для производства важных биотехнологических продуктов. Создаются трансгенные растения, успешно противостоящие насекомым-вредителям, вирусным инфекциям и гербицидам. Постепенно вводятся в сельскохозяйственную практику морозоустойчивые и засухоустойчивые трансгенные растения. Все эти достижения и открывающиеся перспективы являются прочной основой для второй Зеленой революции в мировом сельском хозяйстве. [c.5]

Эти реакторы имеют механическую мешалку с центральным валом и лопастями (лопатками), число которых обычно равно 6, реже 8 (рис.2). Лопасти могут быть прямыми или изогнутыми, часто их располагают в несколько ярусов, что обеспечивает более эффективное перемешивание больших объемов жидкости. В систему входят также отражательные перегородки - узкие металлические пластинки, прикрепленные к внутренним стенкам биореактора. Они предотвращают возникновение водоворотов и обеспечивают вихревое движение жидкости, равномерно распределяемое но всему объему реактора. Однако в ряде случаев они не могут быть применены (культивирование мицелиальных грибов), так как обрастают микроорганизмами (мицелием). Нежное и медленное перемешивание создается в биореакторах, предназначаемых для выращивания ьслеток животных и (в меньшей степени) растений. [c.37]

Четвертый способ — размножение в биореакторах микроклубнями. Это один из способов ускоренного размножения оздоровленного материала. О. Мелик-Саркисов сконструировал гидропонную установку, позволяющую получать около 7000 микроклубней с 1 м при массе одного кт ня 5 г. Предусмотрена последующая механизированная посадка их в грунт. В отделе биологии клетки и биотехнологии Института физиологии растений им. К. А. Тимирязева РАН создана эффективная полупромышленная замкнутая система пневмоимпульсного биореактора для получения микроклубней картофеля, в которой предусмотрена возможность воздействия на направление и скорость процессов клубнеобразования. Технологии клонального микроразмножения в биореакторах разработаны не только для сельскохозяйственных, но и для декоративных растений (лилии, гладиолусы, гиацинты, филодендроны и т.д.). Однако созданные установки пока носят лабораторный, модельный характер. [c.196]

Растения дают большое количество биомассы, а выращивание их не составляет труда, поэтому разумно было попытаться создать трансгенные растения, способные синтезировать коммерчески ценные белки и химикаты. В отличие от рекомбинантных бактерий, которых культивируют в больших биореакторах (при этом необходимы высококвалифицированный персонал и дорогостоящее оборудование), для выращивания сельскохозяйственных культур не нужно больших средств и квалифицированных рабочих. Основная проблема, которая может возникнуть при использовании растений в качестве биореакторов, будет связана с выделением продукта введенного гена из массы растительной ткани и сравнительной стоимостью производства нужного белка с помощью трансгенных растений и микроорганизмов. Уже созданы экспериментальные установки по получению с помощью растений моноклональных антител, функциональных фрагментов антител и полимера поли-Р-гидроксибутира-та, из которого можно изготавливать материал, подверженный биодеградации. [c.412]

С развитием технологии рекомбинантных ДНК природа биотехнологии изменилась окончательно и бесповоротно. Появилась возможность оптимизировать этап биотрансформации более прямым путем, создавать, а не просто отбирать высокопродуктивные штаммы, использовать микроорганизмы и эукариотические клетки как биологические фабрики для производства инсулина, интерферона, гормона роста, вирусньгх антигенов и множества других белков. Технология рекомби-нантньгх ДНК позволяет получать в больших количествах ценные низкомолекулярные вещества и макромолекулы, которые в естественных условиях синтезируются в минимальных количествах. Растения и животные стали естественными биореакторами, продуцирующими новые или изме- [c.18]

Гибридомы, подобно большинству других клеточных культур животных, растут относительно медленно, не достигают высокой плотности и требуют сложных и дорогих сред. Получаемые таким образом моноклональные антитела очень дороги, что не позволяет широко использовать их в клинике. Чтобы решить эту проблему, были предприняты попытки создания своего рода биореакторов на основе генетически модифицированных бактерий, растений и животных. Для эффективной доставки и функционирования некоторых иммунотерапевтических средств зачастую достаточно одной антигенсвязывающей области антитела (Fab- или Fv-фрагмента), т. е. присутствие F -фрагмента антитела необязательно. [c.218]

Можно привести три основных аргумента в пользу получения трансгенных растений. Во-первых, введение гена (генов) часто приводит к повышению сельскохозяйственной ценности и декоративных качеств культурных растений. Во-вторых, трансгенные растения могут служить живыми биореакторами при малозатратном производстве экономически важных белков или метаболитов. В-третьих, генетическая трансформация растений (трансгеноз) позволяет изучать действие генов в ходе развития растения и других биологических процессов. [c.373]

Основной целью биотехнологических экспериментов на растениях является создание новых сортов культурных растений. Большинство ранних исследований было направлено на получение высокоурожайных сортов растений без изменения их пишевой ценности. В растения вводили гены, обеспечиваюшие их устойчивость к насекомым-вредителям, вирусам, гербицидам, неблагоприятным условиям окружающей среды, и гены, замедляющие старение. Часть этих работ мы рассмотрим ниже. Кроме того, проводились эксперименты по изменению окраски цветов и качества растительньгх продуктов, а также по использованию растений в качестве биореакторов . [c.389]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология