Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
ниже, чем при получении упомянутым выше способом.
Шиконин можно выделять и иным способом - путем изменения pH среды или же
добавления некоторых влияющих на проницаемость клеток веществ, например
диметилсульфоксида. Такой подход может оказаться полезным при работе с
иммобилизованными клетками: в этом случае благодаря селективной
проницаемости можно будет постоянно удалять вторичные метаболиты из
внутриклеточных вакуолей без глубокого нарушения первичного обмена
веществ. Необходимо отметить, что иммобилизация, осуществленная наиболее
мягким, щадящим мето-
174
Глава 4
дом, может способствовать внутриклеточному накоплению соединения в ответ
на создание микроокружения, имитирующего условия в продуктивных частях
растения. Рост можно замедлить, направив питательные вещества на
образование вторичных продуктов метаболизма. Так, клетки Catharanthus,
иммобилизованные в альгинат-акриламидной матрице, в больших, количествах
выделяют в среду аймалин и серпентин. Для получения ряда алкалоидов,
производных индола [аймалина, вин-бластина и винкристина (два последних
соединения применяются при лечении рака)], можно, по-видимому,
использовать-барвинок Catharanthus roseus. Необходимо отметить, что
концентрация этих алкалоидов обычно крайне мала, и их приходится выделять
из смеси других образуемых растением алкалоидов. Кроме того, в культурах
тканей винбластин и винкри-стин не образуются, но разработан
альтернативный способ их производства. Эти алкалоиды представляют собой
асимметричные димеры катарантина и виндилина, причем катарантин можно
получать методом культивирования в большом количестве с относительно
небольшой примесью других алкалоидов. Димеры затем можно синтезировать
химическим путем.
Культивируемые ткани растений применяются также для проведения
биотрансформации. Примером такого рода может служить образование
стимулирующего работу сердца дигоксина путем 12-р-гидроксилирования
дигитоксина в суспензионных культурах или в иммобилизованных клетках
наперстянки Digitalis lanata. На основе этих систем, а также
иммобилизованных клеток моркови удалось осуществить и синтез ряда новых
кар-денолидов.
Методы культивирования тканей растений применялись и для улучшения сортов
сельскохозяйственных культур: повышения их устойчивости к болезням и
неблагоприятным условиям среды,, увеличения содержания сахарозы и
крахмала, повышения урожайности. Эти методы используют для выведения
более продуктивных древесных пород-источников лигноцеллюлозы, а также
растений - продуцентов эластомеров (гваюла, молочай) или масла (масличная
пальма, соя).
Таким образом, перспективы развития биотехнологии на основе растительных
клеток представляются весьма многообещающими. Будет налажено производство
новых лекарственных препаратов, подсластителей, средств защиты растений,
веществ для косметической и парфюмерной промышленности. Возможности этой
быстро развивающейся технологии будут еще более расширены в результате
дальнейшей разработки способов получения гибридов путем слияния
протопластов.
А
Химия и технология
175
4.3.2. Химические вещества, получаемые из биомассы
Известно, что после окончания второй мировой войны химическая
промышленность получала из природного газа и нефти разнообразные виды
сырья высокой чистоты в большом количестве и по относительно стабильным
ценам. Сегодня многое в этой сфере изменилось, кроме того, за последние
пятнадцать лет больших успехов достигла биотехнология. Все это побудило
переоценить возможности использования биомассы для производства
химических веществ. До развития нефтехимии из биомассы получали многие
виды сырья для химической индустрии, например жиры и масла (для
производства мыла и детергентов), метанол (путем сухой перегонки
древесины) и растворители (за счет сбраживания крахмала и сахаров). Цены
и доступность этого сырья (биомассы) существенно менялись. Как уже
говорилось в этой главе и в гл. 5, большую роль в производстве химических
веществ и полимеров, которые находят применение во многих отраслях
промышленности, играет биомасса в виде сбраживаемых сахаров. Но в этом
разделе мы уделим особое внимание использованию главных запасов биомассы
- лигно-целлюлозы. Утилизация биомассы основана на процессе ее конверсии
в сбраживаемые субстраты, которые в свою очередь служат сырьем для многих
отраслей микробиологической промышленности, производящих химические
вещества, горючее и продукты питания. При этом необходимо эффективно
использовать все компоненты биомассы: целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин.
Лигнин защищает полиглюкан от действия ферментов, так что для успешного
использования полимерной целлюлозы необходимо прежде всего удалить
гемицеллюлозы, далее разрушить комплекс лигнина с целлюлозой, а затем -и
кристаллическую структуру самой целлюлозы. Эти задачи могут быть решены с
применением разнообразных химических, физических и микробиологических
методов.
Гемицеллюлозы легко удаляются путем растворения в слабой кислоте в ходе
