Өсімдіктерден экономикалық маңызы зор заттарды алу

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі Алматинский технологический университет

Жоспар:

Кіріспе

ӨСІМДІКТЕРДЕН МАҢЫЗДЫ ЗАТТАРДЫ ӨНДІРУДІҢ КЛЕТКАЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ

In vitro жағдайында өсетін клеткалар

Қазақстанның биохимия институтындағы табиғи қосылыстардың алмасу энзимологиясы

Қорытынды

Кіріспе

Дағдылы биотехнологиялар бағалы биологиялық активті заттарды алу үшін бүтін организмдерді пайдаланса, осы заманғы биотехнологиясы ерікті немесе иммобилизденген өсімдік клеткаларын өсіруге сүйенген клеткалық технологияларға негізделген. Өсімдіктер көптеген маңызды заттардың бірден бір қайнар көзі болып келеді. Бірақ өсімдік шикі затының қоры табиғатта таусылып бара жатыр. Клеткалық техналогиялардың ғылыми лабораториялық зерттеулерден соң өнеркәсіпте қолданылуы қазір ғана басталып келе жатыр. Тиімділігі жоғары технологиялардың жасалуы өсімдіктерде қосымша зат алмасу процестерінің генетикалық, биохимиялық, физиологиялық реттелу жөніндегі теориялық білімнің жетіспеушілігімен шектеліп тұр. Себебі бүтін өсімдіктегі зат алмасуында қосымша заттардың қызметі толық зерттеліп бітпеген. Көпшілігінің негізгі функциясы өсімдікті әр түрлі стресс факторларынан қорғау, яғни олар реттеушілер ретінде организмнің тіршілік әрекетін қамтамасыз етуі мүмкін.

ӨСІМДІКТЕРДЕН МАҢЫЗДЫ ЗАТТАРДЫ ӨНДІРУДІҢ КЛЕТКАЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ

In vitro жағдайында өсірген өсімдік клеткалары табиғи өсімдікке тән биосинтездік қасиетін сақтайды, сондықтан оларды экономикалық маңызы бар заттарды өндіру үшін пайдалануға болады. Сөйтіп, өсімдік клеткаларын өнеркәсіпті технологияларда қолданудың әр түрлі жолдары бар. Маңызды заттарды синтездеумен қатар арзан заттарды басқа бағалы заттарға айналдыру үшін пайдаланады.

Өсімдіктерде алуан түрлі қосымша заттар синтезделеді. Қосымша заттар деп аталса да олардың өсімдіктегі зат алмасудағы орны зор. Олардың көптегені медицинада, техникада,

тамақ және парфюмерия өнеркәсібінде,

ауыл шаруашылығында кең пайдаланылады.

Адам тірі организмдерді өзіне қажет өнімдерді алу үшін ежелден пайдаланып келеді. Мысалы, ауыл шаруашылығында жеке организмдер мен олардың популяциялары қолданылады. Жалпы айтқанда, бүкіл ауыл шаруашылығын биотехнология деп есептеуге де болар еді. Себебі, бұл салада да биологиялық объектілер мен процесстер пайдаланылады. Жаңа биотехнологияда керекті өнімдерді алу үшін in vitro жағдайында өсірілетін клеткалар (микроорганизмдер, өсімдіктер мен жануарлар клеткалары), клетка органоидтары, ферменттер мен мультифермент жүйелері, гендік және клеткалық инженерия әдістерімен құрастырылған жасанды тіршілік формалары қолданылады.

1-кесте. Қосымша метаболиттердің клеткада синтезделу және жинақталу орны

Клеткалық метаболиттер

Синтезі

Жинақталуы

Алколоидтар

Пластидтер, цитоплазма

Вакуоль, хлоропластар, бос кеңістік

Терпеноидтар

Монотерпендер

Тритерпендер

Лейкопластар

Хлоропластар, лейкопластар

Бос кеңістік

Вакуоль, бос кеңістік, цитоплазма

Фенолдар

Флавоноидтар

Таниндер

Кумариндер

Оксикоричтік қышқылдары

Хлоропластар

Вакуоль, пластидтер

Вакуоль, ЭПТ хлоропластар

ЭПТ, хлоропластар, митохондриялар

Бос кеңістік, вакуольдер, хлоропластар

Вакуоль, бос кеңістік, ЭПТ

Вакуоль

Вакуоль, бос кеңістік, хлоропластар

Цианогендік гликозидтер

ЭПТ

Вакуоль

Гликозинолаттар

ЭПТ

Вакуоль

Бетаиндер

Болжамалы цитоплазмада

Вакуоль

In vitro жағдайында өсетін клеткалар

In vitro жағдайында өсетін клеткалар - жаңа жасанды жүйе, оның ерекшеліктері әлі аз зерттелген. Кейде өсірген клеткалардың зат алмасудын филогенез тұрғысыннан бұрын дамыған өсімдіктер тобына тән немесе өсімдіктің ювенильді кезеңіне тән ерекшеліктері байқалады.

З. Б. Шамина қызметтестерімен әпиын көкнар (Papaver somniferum) клеткаларын изогендік өсімдіктер линиясынан шығарып алған. Сабақ ұшындағы меристема клеткаларын бір мезгілде әр түрлі, бірақ жасы бірдей өсімдіктерден бөліп алып, бірдей ортада өсірді. Сондағы шыққан каллустардың өсу және алкалоидтарды синтездеу жағынан айырмашылықтары айтарлықтай болған.

А. Киннесли мен Д. Дугэлл екі темекі өсімдігінен (Nicotiana tabacum) шығарған каллустарда никотин синтезін зерттеді. Сол екі өсімдік бір бірінен тек никотин мөлшерінен айырмашылығы болған, басқа локустары изогендік еді. Никотинді көбірек синтездейтін өсімдіктен шыққан каллус сол қабілетін сақтап қалған

М. Ценк қызметтестерімен ауксин активтілігі бар 146 химиялық қоспалардың моринда (Morinda citrifolia) клеткаларының өсуіне және антрахинон түзілуіне әсерін зерттеген. Сол химиялық заттардың көбі клеткалардың жақсы өсуіне ықпал еткен. Ал тек қана екеуі - α -нафтилсірке қышқылы мен 2, 3, 6-үшхлорбензой қышқылы - клеткалардың өсуі мен бірге оларда антрахинонның синтезіне де жақсы ықпал еткен.

Қазақстанның биохимия институтындағы табиғи қосылыстардың алмасу энзимологиясы

М. Айтқожин атындағы Молекулалық биология және биохимия институтындағы табиғи қосылыстардың алмасу энзимологиясы лабораториясында профессор Р. Қонаеваның жетекшілігімен биологиялық активті заттарға бай Қазақстанның эндемик жабайы дәрілік өсімдігі жантақтың алғаш рет клеткалары in vitro өсіріліп, фенолдық қосылыстардың химиялық құрамы зерттелді. Клеткаларды мутагендермен өңдеу нәтижесінде фенолдық қосылыстардың сапалық құрамы өзгерген клеткалар линиясы алынды. Стресс факторларының әсерінен in vitro жағдайында клеткаларда фенолдық қосылыстардың түзілу ретінің өзгеруі көрсетілді. Сонымен қатар өсірілген ұлпалар мен клеткаларда әр түрлі тұздану (хлоридтық, сульфаттық, карбонаттық, бораттық), осмостық стресс, ғарышқа ұшыру әсерінен фенолдық қосылыстардың алмасуы зерттелді. Стресс жағдайында фенолдық комплексінің сапалық құрамының өзгеретіндігі байқалып, in vitro клеткалардағы қорғаныш реакциясында фенол алмасуының негізгі ферменттері фенилаланинаммиак-лиаза және пероксидазаның басты роль атқаратыны анықталды.