Bài giảng Hợp chất thứ cấp thiên nhiên - Chương 6: Ứng dụng công nghệ sinh học trong phát triển cây dược liệu

Bài giảng Hợp chất thứ cấp thiên nhiên - Chương 6: Ứng dụng công nghệ sinh học trong phát triển cây dược liệu, cung cấp cho người học những kiến thức như: Nhân nhanh giống, tái sinh cây, Nhân sinh khối; Cải biến di truyền trao đổi chất; Sử dụng chuyển hóa tế bào; Chuyển gene; Chọn giống cây dược liệu; Bảo tồn, phân loại loài chính xác, truy xuất nguồn gốc. Mời các bạn cùng tham khảo!

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG PHÁT TRIỂN CÂY DƯỢC LIỆU CNSH & Cây dược liệu Nhân nhanh giống, tái sinh cây, Nhân sinh khối Cải biến di truyền trao đổi chất Sử dụng chuyển hóa tế bào Chuyển gene Chọn giống dược liệu Bảo tồn, phân loại lồi xác, truy xuất nguồn gốc PHẦN GIỚI THIỆU CHUNG Xu hướng khai thác hợp chất tự nhiên • Tách chiết từ nguồn tự nhiên • Tìm nguồn hợp chất • Tổng hợp hóa học • Cải biến hóa học • Cải biến xúc tác enzyme • Sử dụng hệ thống xúc tác tế bào để chuyển hóa • Sử dụng sinh vật chuyển gene Nguồn hợp chất tự nhiên • • • • • • Mô thực vật Sinh vật biển (rong, tảo) Động vật (trên cạn, biển) Nọc độc Nấm/vi nấm Vi sinh vật Những khó khăn khai thác hợp chất tự nhiên • Chỉ có mặt số lồi sinh vật định • Chỉ có hoạt tính điều kiện ni trồng tự nhiên • Chỉ có hoạt tính dạng cấu trúc định, dạng đồng phân khác khơng có hoạt tính hoạt tính thấp • Cải biến đặc hiệu vị trí đường hóa học khó khăn (gắn nhóm chức) • Hàm lượng thấp, khó tinh Khai thác hợp chất tự nhiên Lên men vi sinh vật Nuôi cấy mơ tế bào thực vật Ni vi tảo Khó khăn: hoạt tính thấp khơng có hoạt tính Natural compounds Tổng hợp hóa học Khó khăn: sản phẩm phụ, độc, đồng phân không mong muốn Tách chiết từ thực vật, vi sinh vật, nấm Khó khăn: tinh triển khai quy mơ lớn, chi phí cao Chuyển hóa enzyme Khó khăn: hiệu cao đắt Các hợp chất tự nhiên Mục đích • Sử dụng hệ thống tế bào để chuyển hóa hợp chất giá trị thành hợp chất có giá trị cao nhiều • Ứng dụng để tạo hợp chất có hoạt tính sinh học cao hơn, giá thành rẻ • Phát triển sản phẩm ứng dụng nông nghiệp, bảo vệ thực vật, thuốc, mỹ phẩm… Hướng tiếp cận • Khai thác sở liệu hợp chất gene chuyển hóa đường chuyển hóa chất • Sàng lọc tiền chất phù hợp • Sử dụng tế bào chủ – Vi sinh vật (E.coli, Bacillus sp., S pombe and yeasts…) – Vi tảo (nước nước mặn) – Tế bào thực vật • Sử dụng tế bào chuyển gene – Tách dòng gene cụm gene mong muốn từ nguồn tự nhiên tổng hợp gene – Chuyển gene vào vector đưa vào tế bào chủ nhiều phương pháp khác • Các tế bào chủ: E.coli, S pombe, cerevisiae, D salina, C vulgaris Bảo tồn, phân loại loài xác, truy xuất nguồn gốc • Khai thác q mức dẫn đến cạn kiệt nguồn dược liệu  Bảo tồn • Nhận diện, phân loại lồi xác: Kết hợp mơ tả hình thái với phân tích DNA barcode, finger printing • Bảo tồn in-situ & ex-situ • Ví dụ: Các quý sâm ngọc linh, xáo tam phân Nơng nghiệp cơng nghệ cao • Nơng nghiệp cơng nghệ cao sử dung phương pháp canh tác đại, hướng tới giảm chi phí đầu vào tăng giá trị sản phẩm nông nghiệp đầu theo định hướng phát triển bền vững, an toàn thân thiện với mơi trường • Nơng nghiệp cơng nghệ cao hướng tới khơng địi hỏi nhiều đất canh tác, dễ dàng mở rộng quy mô, điều khiển tự động, giá trị gia tăng/đơn vị diện tích) • tiêu chí: Công nghệ, kinh tế, xã hội môi trường phương châm hướng tới nông nghiệp công nghệ cao Những đặc thù riêng CNSH vi tảo Phù hợp gắn với phát triển nơng nghiệp cơng nghệ cao (khơng địi hỏi đất canh tác, dễ dàng mở rộng quy mô, điều khiển tự động, giá trị gia tăng/đơn vị diện tích), khơng ảnh hưởng đến quỹ đất nông nghiệp không phụ thuộc vào thời vụ Phạm vi ứng dụng rộng: Thực phẩm chức năng, hoạt chất sinh học, thức ăn thủy hải sản, mỹ phẩm, thuốc Dễ dàng triển khai mơ hình áp dụng địa phương Trong hướng nghiên cứu ứng dụng, đường dẫn đến sản phẩm tương đối nhanh Những lĩnh vực ứng dụng triển vọng CNSH vi tảo • • • • • • Ni sinh khối tảo quy mô lớn làm nguồn thức ăn Axit béo axit béo không no Các hoạt chất có hoạt tính sinh dược học Xử lý nhiễm môi trường Sản xuất nhiên liệu sinh học: Biodiesel Vật chủ để chuyển gene Các sản phẩm từ vi tảo SẢN XUẤT ASTAXANTHIN TỪ VI TẢO HAEMATOCOCCUS PLUVIALIS Astaxanthin Từ phịng thí nghiệm đến sản xuất Bộ sưu tập chủng giống vi tảo Từ phịng thí nghiệm đến sản xuất Hệ thống photobioreactor phịng thí nghiệm (Nghiên cứu nhân giống gốc) Hệ thống photobioreactor nhà lưới (Nghiên cứu quy mô pilot) Sản xuất quy mô lớn Phối hợp sản xuất tảo Spirulina ĐỀ XUẤT TRIỂN KHAI SẢN XUẤT Nuôi trồng tảo Spirulina platensis hệ thống kín tạo sản phẩm bột tảo làm thực phẩm dinh dưỡng Sản phẩm đăng ký ... Các hợp chất tự nhiên Hợp chất tự nhiên Định nghĩa • Là hợp chất hóa học tạo cách tự nhiên sinh vật có hoạt tính sinh dược học sử dụng để sản xuất dược phẩm, thuốc… • Hợp chất tự nhiên bao gồm hợp. .. apoptosis PHẦN • ỨNG DỤNG CNSH TRONG PHÁT TRIỂN CÂY DƯỢC LIỆU Nhân nhanh giống, tái sinh cây, Nhân sinh khối Nhân nhanh giống, tái sinh cây, Nhân sinh khối Cải biến di truyền trao đổi chất (metabolic... (metabolic engineering) Ứng dụng CNSH để khai thác hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học Con đường trao đổi chất Con đường tổng hợp hợp chất tự nhiên Sinh vật Các đường tổng hợp Vi khuẩn MVA MEP