Nuôi cấy tế bào thực vật sản xuất các hợp chất tự nhiên dùng trong y học và thực phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CNSH&MT
Ch đủ ề: Nuôi cấy tế bào thực vật sản xuất các hợp chất tự nhiên
dùng trong y học và thực phẩm
GVHD: Th.s Ph m Ng c Minh Quỳnhạ ọ
Nhóm : 1
CÔNG NGH SINH H C TH C V TỆ Ọ Ự Ậ
N I DUNGỘ
T ng quan v các h p ch t t nhiênổ ề ợ ấ ự
1
Quy trình s n xu t các h p ch t t nhiênả ấ ợ ấ ự
2
3
Nh ng thành t u đ t đ cữ ự ạ ượ
4
S n xu t h p ch t Taxol t cây Thông đả ấ ợ ấ ừ ỏ
H p Ch t t nhiên ợ ấ ự
là gì???
Chúng Đ c ượ
Chia Làm m y ấ
lo i???ạ
và…S n xu t chúng ả ấ
ra sao???

Là các chất trao đổi thứ cấp
(secondary metabolite) được hình
thành với một lượng rất nhỏ trong
cây với chức năng trao đổi sau đó
chúng thoát ra khỏi tế bào đi ra môi
trường ngoài.
Khái Ni mệ


Là sản phẩm của các phản ứng
hóa học của thực vật với môi
trường, bảo vệ thực vật chống
lại các tác nhân gây bệnh và
động vật ăn cỏ
I. T NG QUAN V CÁC H P CH T T NHIÊNỔ Ề Ợ Ấ Ự
Tinh d uầ
glycoside
alkaloid
Phân lo iạ
Alkaloid

Là nhóm chất hữu cơ có chứa Nitơ, có tính bazơ

Họ alkaloid gồm: codein, nicotine, cafeine, morphine

Hoạt tính sinh học của các alkaloid rất cao: kích thích hệ
thần kinh (caffein, atropin, cocaine, cathinone…), làm giãn
mạch, hạ huyết áp (Ergot alkaloids), tác dụng lên mạch máu
(hydrastin, ephedrin,…), tác dụng lên bộ máy hô hấp
(morphin,…)

Vừa là độc dược vừa là thần dược.
Cây thu c láố
Cây thu c phi nố ệ
Cây cafe

Tinh dầu là một loại chất lỏng được chiết
xuất từ thiên nhiên cây cỏ và nhiều loại

thảo dược khác

Tinh dầu có hai loại: nguyên chất và tinh
dầu hỗn hợp (pha chế tinh dầu nguyên
chất với các loại dầu hoặc tinh dầu khác).

Sử dụng như chất mùi, chất thơm và dung
môi

Tinh dầu được mệnh danh là báu vật của
thiên nhiên
Tinh d uầ
Hoa nhài
Hoa o i h ngả ươ
B c hàạ
Chanh
Glycoside

Bao gồm các hợp chất phenolic và flavonoid,
saponin và các cyanogenic glycoside

Có tính phân cực khá mạnh, nên không tan
trong dung môi kém phân( este, dầu hỏa,
benzen ) Nhưng tan được trong cloroform,
dietyl eter, tan tốt trong ancol và nước.

Dùng làm thuốc nhuộm và chất mùi thực phẩm
và dược phẩm
Ashoka
Trúc đào

Digitalis tím
H t đayạ
CÁC HO T CH T S D NG TRONG TH C PH MẠ Ấ Ử Ụ Ự Ẩ

Ch t màuấ

Anthocyannin, betalaine, crocin, crocetin, capsaicin, capsaicinoid

Ch t mùiấ

Vanilla (Vanilla planifolia), garlic (Allium sativum), onion (A.cepa), chuối, mơ,
táo ,đào, nho, lê, dứa

Ch t ng tấ ọ

Stevioside (Stevia rebaudiana), miraculin, monellin…

Tinh d uầ

Hòa nhài, ôliu, bạc hà, hành tây, cam…

Gia vị

Long não, cây hương thảo, nghệ, ngải đắng
CÁC H P CH T S D NG TRONG Y H CỢ Ấ Ử Ụ Ọ

Alkaloid

Betalain (Callus củ cải đường), caffein (Coffea arabica), berberin (Coptis
japonica), reserpine (Rauwolfia serpentina) , Scopolamine (Hyoscyanus

aegypticus) , serpentin (Catharanthus), vinblastine và vincristine
(C.roseus)…

Steroid

Diosgenin , digoxin, digitoxin….

Các chất khác

Shikonin, ubiquinone-10, rosmarinic acid, diosgenin, ginsengoside,
taxol…

Các protein
tái tố hợp

Kháng thể đơn dòng, các interleukin, GM-CSF, các enzyme khác…
Ii. QUY TRÌNH S N XU T CÁC H P CH T T NHIÊNẢ Ấ Ợ Ấ Ự
1. Các b c th c hi nướ ự ệ




 !"#$
%&'(
)*#+
 ,!-./#$
012


3'1$.4'/5

67
89:
:

&;
8*<.=512.4


'/;>?;
@:

<
(1)
(2)
Chúng ta sẽ tiết kiệm
được cả 2 thứ này nếu tăng sản lượng các hợp
chất tự nhiên khi nuôi
cấy
Sự tiết sản phẩm từ tế bào ra ngoài môi trường.
Biến đổi tiền chất ( precuror feeding) ,
các biến đổi sinh học
Chọn lựa các chủng có khả năng
sản xuất cao
Điều kiện môi trường thích hợp.
Xử lý với các chất cảm ứng
Gi i phápả
1
Điều kiện môi trường thích hợp.
Môi trường nuôi cấy
Ảnh hưởng của nhiệt độ, pH,

ánh sáng, oxygen
Nuôi cấy tế bào ở mật độ cao
2
Chọn lựa các chủng có khả năng sản xuất cao

Các đặc tính sinh lý của mỗi cá nhân tế bào không luôn luôn thống nhất với nhau. Các nhà
khoa học đã sử dụng phương pháp chọn dòng tế bào với mục đích là tăng khả năng sản
xuất ra các hợp chất cần thiết.

Người ta cũng sử dụng tế bào trần để chọn lọc các dòng có khả năng sản xuất cao.
3
Biến đổi tiền chất và các biến đổi sinh học

Việc bổ sung vào môi trường nuôi cấy các tiền chất thích hợp đôi khi kích thích sự
sản xuất các hợp chất thứ cấp

Sử dụng tế bào thực vật nuôi cấy để biến đổi các cơ chất thích hợp thành sản phẩm
mong muốn.
4
Xử lý với các chất cảm ứng

Khi vi sinh vật xâm nhiễm vào một thực vật nguyên vẹn thường cảm ứng sự tạo ra
các hợp chất thứ cấp

Tác động kích thích của chúng rất đáng kể nếu như một chất cảm ứng thích hợp được
lựa chọn để kích thích sự tổng hợp các hợp chất thứ cấp.

Tuy nhiên việc sử dụng các chất cảm ứng có nguồn gốc từ vi sinh vật không kinh
tế.
Sự tiết sản phẩm từ tế bào ra ngoài môi trường


Nhiều sản phẩm thứ cấp được tích lũy trong tế bào nuôi cấy. Tuy nhiên có thể làm tăng khả
năng sản xuất những chất này bằng cách kích thích cho chúng được tiết ra ngoài môi
trường

Để làm tăng sự tiết sản phẩm ra môi trường, ta làm tăng tính thấm của màng tế bào nhưng
kết quả đạt được rất hạn chế.
5
III. S N XU T H P CH T TAXOL T CÂY THÔNG ĐẢ Ấ Ợ Ấ Ừ Ỏ
1 . G i á t r c a câ y t hô n g đ v à h p c h t t a xo l ị ủ ỏ ợ ấ

Thông đỏ xuất hiện cách đây khoảng 1.000 – 1.800
năm là nguồn dược liệu quý trong y học dùng để trị
hen suyễn, viêm phế quản, nấc, tiêu hóa, đau đầu…

Năm 1994, một số nhà khoa học đã công bố” Từ
cây thông đỏ có thể tìm thấy các hoạt chất để chữa
trị bệnh ung thư cụ thể là Taxol chiết xuất từ vỏ các
loài: T.bervifilia, T.cuspidata, T.Yunnanensis,
T.baccata
Mansukh Wani
Mornoe Wall
NUÔI CẤY
TÁCH
CHIẾT
2. S n xu t h p ch t Taxolả ấ ợ ấ
Giai đo nạ
1 2
GIAI ĐOẠN 1
GIAI ĐOẠN 1

NUÔI CẤY MÔ
1. Chuẩn bị mẫu
2. Khử trùng
3. Nuôi cấy tạo mô sẹo
Chuẩn bị mẫu:

Mẫu được lấy từ những cây thông đỏ đầu dòng được giâm cành trong bầu đất với nhiều độ
khác nhau, có thể là phần ngọn, lá. Mẫu phải đáp ứng các tính chất sau

Mẫu được lấy từ cây biết chắc chắn có khả năng sinh tổng hợp Taxol

Mẫu phải được chắc chắn rằng lấy từ những cơ quan ( bộ phận) của cây được nói trên

Mẫu phải sạch bệnh và đang trong giai đoạn phát triển mạnh nhất.
a. Mẫu cấy
1
b.Môi trường nuôi cấy

Khoáng MS (murashige – skoog)

Ngoài ra, bổ sung thêm nước dừa,
2,4 –D hoặc các loại auxin , bột
chiết nấm men, bổ sung
saccharose,
Khử trùng mẫu:
Các mô cấy được rửa bằng xà phòng cho thật sạch, sau đó rửa dưới vòi nước chảy cho
hết xà pòng. Sau đó ngâm mô cấy trong dung dịch cồn 70
0
trong 3 phút, đem ngâm vào
dung dịch canxihypocloride 10% trong 15 phút. Rửa nước cất vô trùng 3 lần trong tủ

cấy.
2