ki aamal kltrler n Byme ve sekonder metabolit
İki aşamalı kültürler n Büyüme ve sekonder metabolit üretimi arasındaki zıt ilişki, bu kültür sistemini gündeme getirmiştir. Bu yöntemde hücreler öncelikle büyüme için uygun ortamda kültüre alınmakta ve daha sonra sekonder metabolit üretimi için uygun olan ortama aktarılmaktadır
Biyodönüşüm (Biyotransformasyon) n Bitki biyoteknolojisinin en ilgi çekici konularından birisi de biyodönüşümdür. Biyodönüşüm aynı zamanda bitki doku ve hücre kültürleri ile sekonder metabolitlerin üretiminin önemli bir öğesidir. Metabolit üretimi konusunda diğer yöntemlerde olduğu gibi, biyodönüşümün temeli de ilk kez mikroorganizmalarda yapılan araştırma ve uygulamalara dayanmaktadır. n Mikroorganizmaların rol oynadığı fermantasyon olayları da aslında temel olarak biyodönüşüm olayından başka bir şey değildir. Örneğin, üzüm suyundan şarap veya sirke üretimi biyodönüşüm ile gerçekleştirilen ve insanlık tarihi kadar eski bir yöntemdir
n. Bitki hücre kültürleriyle başarılı ve etkin bir biyodönüşüm için yerine getirilmesi gereken bazı ön koşullar vardır. Bunların başlıcaları; n. Dönüşümü sağlanacak substrat ve sonuçta oluşan ürün bitki hücre kültürleri için toksik olmamalıdır. n. Substratın hücre içine girebilmesi ve oluşan ürün tercihen kültür ortamına salınabilmelidir. n. Kültürdeki hücrelerde substratın ürüne dönüşümü için gerekn enzimler bulunmalıdır. nÜrünün oluşumu, yıkımından (metabolize olmasından) daha hızlı olmalıdır
n n Tablo 22. Endüstride kullanılma potansiyeli olan bazı bitki hücre kültürü ürünleri (Scragg, 1991). Metabolit Aymalisin Kodein Digoksin Yasemin Kinin Gül yağı Şikonin Kültürü yapılan bitki Catharanthus roseus Papaver somiferum Digitalis lanata Jasminum türleri Cinchona ledgeriana Rosa spp. Lithospermum erythrorhizon Kullanım Alanı İlaç sanayi Parfümeri İlaç ve gıda sanayi Kozmetik İlaç ve boya sanayileri Maliyet($/kg) 1500 650 3000 5000 100 300 4500
n Özetle bitki hücre kültürleri ile biyodönüşüm, tıpkı mikroorganizmalarda fermentasyon tekniğinde olduğu gibi endüstriyel açıdan yararlı bir sistem olabilir. n Biyodönüşüm sadece bilinen metabolitlerin hızlı ve etkin bir şekilde sentezlenmesi için değil aynı zamanda daha önce bitkilerde varlığı bilinmeyen yeni kimyasalların ortaya çıkmasında da katkıda bulunabilir. n Yine yukarıda belirtildiği gibi bitki hücre kültürleri ile biyodönüşüm, bazı çevre kirliliğine yol açan bazı kimyasalların (senobiyotiklerin) parçalanma mekanizmalarının araştırılmasında kullanışlı deneysel sistemler olabilir.
Biyoreaktörler (fermentörler) n Hücre süspansiyon kültürleri ile sekonder metabolitlerin üretimi konusunda şimdiye kadar verilen pek çok örnek en çok 1 litre kapasiteli, kapalı bir sistemden ibaret kültürlere aitti. n Halbuki biyoreaktör veya fermentör adı verilen sistemler ile kapasiteyi birkaç litreden binlerce litreye kadar çıkarmak mümkün olmaktadır. Böylelikle endüstriyel anlamda bitki hücre kültürlerinden yararlanma olanağı gündeme gelmektedir. Bitki hücrelerinin biyoreaktörlerde kültürü yapılmasının iki önemli avantajı vardır.
n 1. Kültürlerin daha yakın denetimi. Kapalı bir sistemde kültürü yapılan hücrelerin bulunduğu ortamdaki değişiklikleri denetim altına almak bir hayli zordur. Oysa biyoreaktörlerde gazlar (oksijen ve karbondioksit) p. H ve sıcaklık gibi değişken faktörlerin yakın denetimi mümkün olmaktadır. n Bu yakın denetim olanağı, biyoreaktörlerin iyi karışan bir sistem olmasını sağlamaktadır. Böylece ürün analizi için gerekli miktarda (örneğin 100 ml) ve ortamdaki gerçek durumu temsil edebilen örnekler biyoreaktörden daha kolay alınabilmektedir.
n 2. Bitki hücre kültürlerinin endüstriyel amaçlı kullanılması için (özellikle ekonomik açıdan önemli metabolitlerin üretiminde) büyük ölçekli kültürler gerekmektedir. n. Bu kültürler için gerekli ön bilgiler biyoreaktörler ile sağlanmaktadır. n. Gerek büyüme ve gerekse ürün oluşumu bakımından en yüksek verimin alındığı hücre süspansiyon kültürlerinden büyük ölçekli kültürlerin başlatılması durumunda, kültüre ait pek çok özelliğin değiştiği görülmektedir.
nÖrneğin, kültürün kuru ağırlık miktarı kültür hacminin kübüyle orantılı olarak değişirken, ürün verimindeki değişim kültür hacminin karesiyle orantılı olmaktadır. n. Dolayısı ile büyük ölçekli kültürler başlatılmadan önce, gerek büyüme ve gerekse ürün oluşumu için önemli olan parametreler uygun biyoreaktörlerde gözden geçirilmelidir. n. Bitki hücrelerinin biyoreaktörlerde yüksek hacimde kültür, özellikle ekonomik değeri yüksek, ancak bitkiden izole edilen miktarı düşük kimyasallar için tasarlanmıştır. Örneğin, C. roseus bitkisinden elde edilen ve yapıştırıcı olarak kullanılan kodein ekonomik değeri yüksek maddedir. Ancak bu maddelerin yukarıda adı geçen bitkilerden elde ediliş miktarları çok düşüktür.
n. Bioreaktörlerin geçen zaman içerinde ihtiyacı karşılayacak şekillde ve kontrollu şartları taşıyabilen örnekleri günümüzde oldukça gelişim göstermiştir. Aşağıda bu özelliklerden bazıları yer almaktadır. n. Mikroptan arındırılmış (steril) bir ortam olmalı, n. PH, oksijen, karbondioksit ve sıcaklık gibi çevresel etmenlerin denetimi için giriş noktası, n. Taze besi ortamı, köpük giderici maddeler, p. H’ nın düzenlenmesi için gereken asit veya baz ilavesi için giriş noktası, n. Hava girişi (sterilite için filtre sistemli) n. Karıştırma (karıştırıcılı tank sisteminde pervane, hava kaldıraçlı sistemlerde ise doğrudan havanın kendisi). n. Sıcaklık denetimi için soğutma-ısıtma devresi (içinden soğutma suyu ve buhar geçen borular).
- Slides: 10