6. Известно, что многие ценные лекарственные растения нельзя культивировать в России из-за климатических условий. Предложите возможности решения этой проблемы с помощью биотехнологии?

Для растений возможно культивирование растительных клеток или тканей растения на искусственной питательной среде в биореакторах. Использование данных технологий получения биомассы в виде каллусных или суспензионных культур имеет ряд преимуществ: стандартность накапливаемого сырья, высокий выход целевых продуктов, возможность промышленного производства биомассы клеток экзотических и малодоступных растений.

Метод начинается с процесса получения культуры каллусной ткани из экспланта растения. Далее проводят наработку биомассы клеток методом поверхностного (каллус) или глубинного (суспензионного) культивирования и затем с помощью различных физических, химических и биохимических методов инициируют наработку целевого продукта в клетках.

Для успешного культивирования необходимо учитывать как влияние физических и химических факторов на рост растения, так и физиологические характеристики клеток на уровне фенотипа и генотипа.

7. Суперпродуцент – это биообъект промышленного использования. Основные подходы к получению суперпродуцентов. Какими свойствами он должен обладать в отличие от природного штамма культуры?

Суперпродуцент (superproducer) [лат. super — сверху, над и producentis — производящий, создающий] — микробный или дрожжевой штамм-продуцент, обеспечивающий биосинтез определенного продукта в значительно более высокой, по сравнению с природными штаммами концентрации, который может быть использован для эффективного промышленного микробиологического производства этого продукта.

Производственные штаммы с высокой продуктивностью крайне нестабильны, так как многочисленные изменения в геноме клеток штамма сами по себе для жизнеспособности клеток положительного значения не имеют. Поэтому мутантные штаммы требуют соблюдения асептических условий и постоянного контроля при хранении и культивировании.

Получают суперпродуценты методами мутагенеза, селекции или клеточной и генетической инженерии. У продуцентов антибиотиков повышают их резистентность к образуемым ими же антибиотикам.

8. При получении антибиотиков в процессе ферментации в питательной среде возможно избыточное или недостаточное содержание глюкозы.

Для каждого штамма продуцента подбирается оптимальный состав питательной среды. Углевод катаболитная реакция (глюкозный эффект) является одним из механизмов, влияющих на синтез вторичных метаболитов. Продукты катаболизма глюкозы подавляют не активность ферментов биосинтеза антибиотика, а сам синтез ферментов (катаболитическая репрессия). Глюкоза сильный репрессор, т. к. она представляет собой легко усваиваемый источник углерода и энергии для клетки. Поэтому катаболизм глюкозы резко снижает биосинтез антибиотиков (беталактамов, аминогликозидов и др.), т. к. клетки находятся в условиях трофофазы. Для максимального выхода целевого продукта — вторичного метаболита, необходимо оптимальное содержание глюкозы в питательной среде, достаточное для наработки нужного количества биомассы продуцента. Наряду с глюкозой в питательных средах должны содержаться более трудно усваиваемые сахара. Переключение метаболизма на них и служит спусковым механизмом для начала синтеза антибиотика.