Fed-batch culture
ஃபெட்-பேட்ச் கலாச்சாரம் என்பது, பரந்த அர்த்தத்தில், உயிரி தொழில்நுட்ப செயல்முறைகளில் ஒரு செயல்பாட்டு நுட்பமாக வரையறுக்கப்படுகிறது, அங்கு ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட ஊட்டச்சத்துக்கள் (அடி மூலக்கூறுகள்) சாகுபடியின் போது உயிரியல் உலைக்கு ஊட்டப்படுகின்றன (வழங்கப்படுகின்றன) மற்றும் இதில் தயாரிப்பு (கள்) உயிரியல் உலைக்குள் இருக்கும். இந்த முறையின் மாற்று விளக்கம் ஒரு கலாச்சாரம் ஆகும், இதில் "ஒரு அடிப்படை ஊடகம் ஆரம்ப செல் கலாச்சாரத்தை ஆதரிக்கிறது மற்றும் ஊட்டச்சத்து குறைபாட்டைத் தடுக்க ஒரு ஊட்ட ஊடகம் சேர்க்கப்படுகிறது". இது அரை-தொகுதி கலாச்சாரத்தின் ஒரு வகையாகும். சில சந்தர்ப்பங்களில், அனைத்து ஊட்டச்சத்துக்களும் உயிரியல் உலைக்குள் செலுத்தப்படுகின்றன. ஊட்டப்பட்ட-தொகுதி கலாச்சாரத்தின் நன்மை என்னவென்றால், கலாச்சார திரவத்தில் ஊட்டப்பட்ட-அடி மூலக்கூறின் செறிவை தன்னிச்சையாக விரும்பிய மட்டங்களில் (பல சந்தர்ப்பங்களில், குறைந்த மட்டங்களில்) கட்டுப்படுத்த முடியும். பொதுவாக, ஊட்டச்சத்து (அல்லது ஊட்டச்சத்துக்கள்) செறிவுகளைக் கட்டுப்படுத்துவது விரும்பிய வளர்சிதை மாற்றத்தின் மகசூல் அல்லது உற்பத்தித்திறனை பாதிக்கும் போது, ஊட்ட-தொகுதி கலாச்சாரம் வழக்கமான தொகுதி கலாச்சாரத்தை விட உயர்ந்தது. உயிரியல் செயல்முறைகளின் வகைகள் ஊட்டப்பட்ட-தொகுதி கலாச்சாரம் பயனுள்ளதாக இருக்கும் உயிரியல் செயல்முறைகளின் வகைகளை பின்வருமாறு சுருக்கமாகக் கூறலாம்ஃ மெத்தனால், எத்தனால், அசிட்டிக் அமிலம் மற்றும் நறுமண சேர்மங்கள் போன்ற ஊட்டச்சத்துக்கள் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த செறிவுகளில் கூட நுண்ணுயிரிகளின் வளர்ச்சியைத் தடுக்கின்றன. அத்தகைய அடி மூலக்கூறுகளைச் சரியாகச் சேர்ப்பதன் மூலம் பின்னடைவு நேரத்தைக் குறைக்கலாம் மற்றும் உயிரணு வளர்ச்சியைத் தடுப்பது குறிப்பிடத்தக்க வகையில் குறைக்கப்படலாம். 2. உயர் செல் அடர்த்தி (உயர் செல் செறிவு) [1] ஒரு தொகுதி கலாச்சாரத்தில், மிக அதிக செல் செறிவுகளை அடைய, எ. கா. உலர் செல்கள்/எல் இன் 50-100 கிராம், நடுத்தரத்தில் உள்ள ஊட்டச்சத்துக்களின் அதிக ஆரம்ப செறிவுகள் தேவைப்படுகின்றன. இத்தகைய அதிக செறிவுகளில், ஊட்டச்சத்துக்கள் தடுப்பானாக மாறுகின்றன, அவை தொகுதி கலாச்சாரங்களில் பயன்படுத்தப்படும் சாதாரண செறிவுகளில் அத்தகைய விளைவை ஏற்படுத்தவில்லை என்றாலும். 3. குளுக்கோஸ் விளைவு (நண்டு விளைவு) [1] மால்ட் வோர்ட் அல்லது வெல்லத்திலிருந்து பேக்கரின் ஈஸ்ட் உற்பத்தியில், கலாச்சார திரவத்தில் அதிகப்படியான சர்க்கரை இருந்தால் போதுமான கரைந்த ஆக்ஸிஜன் (டிஓ) முன்னிலையில் கூட எத்தனால் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது என்பது 1900 களின் முற்பகுதியில் இருந்து அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளது. குறைந்த செல் விளைச்சலுக்கு எத்தனால் ஒரு முக்கிய காரணமாகும். குளுக்கோஸ் செறிவு முன்னிலையில் ஏரோபிக் எத்தனால் உருவாக்கம் குளுக்கோஸ் விளைவு அல்லது கிராப்ட்ரீ விளைவு என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்த விளைவைக் குறைக்க, பேக்கரின் ஈஸ்ட் உற்பத்திக்கு பொதுவாக ஒரு ஃபெட்-பேட்ச் செயல்முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. எஸ்செரிச்சியா கோலை மற்றும் பேசிலஸ் சப்டிலிஸின் ஏரோபிக் கலாச்சாரங்களில், அசிட்டிக் அமிலம் போன்ற கரிம அமிலங்கள் (மற்றும் குறைந்த அளவில், லாக்டிக் அமிலம் மற்றும் ஃபார்மிக் அமிலம்), சர்க்கரை செறிவு அதிகமாக இருக்கும்போது துணை தயாரிப்புகளாக உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன, மேலும் இந்த அமிலங்கள் உயிரணு வளர்ச்சியைத் தடுக்கின்றன மற்றும் வளர்சிதை மாற்ற நடவடிக்கைகளில் மோசமடைந்து வரும் விளைவைக் காட்டுகின்றன. இந்த அமிலங்களின் உருவாக்கம் பாக்டீரியா கிராப்ட்ரீ விளைவுகள் என்று அழைக்கப்படுகிறது. 4. கேடாபோலைட் அடக்குமுறை [1] ஒரு நுண்ணுயிரிக்கு குளுக்கோஸ் போன்ற வேகமாக வளர்சிதை மாற்றக்கூடிய கார்பன்-ஆற்றல் மூலத்தை வழங்கும்போது, ATP இன் ஊடுருவல் செறிவு அதிகரிப்பதன் விளைவாக நொதி (கள்) உயிரியக்கவியல் அடக்கத்திற்கு வழிவகுக்கிறது, இதனால் ஆற்றல் மூலத்தின் மெதுவான வளர்சிதை மாற்றத்தை ஏற்படுத்துகிறது. இந்த நிகழ்வு கேடாபோலைட் அடக்குமுறை என்று அழைக்கப்படுகிறது. பல என்சைம்கள், குறிப்பாக கேடபாலிக் பாதைகளில் ஈடுபடும் என்சைம்கள், இந்த அடக்குமுறை ஒழுங்குமுறைக்கு உட்பட்டவை. உயிரியக்கவியல் நொதியில் உள்ள கேடாபோலைட் அடக்குமுறையை சமாளிப்பதற்கான ஒரு சக்திவாய்ந்த முறை ஒரு ஊட்ட-தொகுதி கலாச்சாரமாகும், இதில் கலாச்சார திரவத்தில் குளுக்கோஸ் செறிவு குறைவாக வைக்கப்படுகிறது, அங்கு வளர்ச்சி கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் நொதி உயிரியக்கவியல் குறைக்கப்படுகிறது. பென்சிலியம் கிரைசோஜெனம் மூலம் பென்சிலின் நொதித்தலில் குளுக்கோஸை மெதுவாக ஊட்டுவது இந்த பிரிவில் ஒரு சிறந்த எடுத்துக்காட்டு. 5. ஆக்ஸோட்ரோபிக் பிறழ்வுகள் [1] ஒரு ஆக்ஸோட்ரோபிக் பிறழ்வைப் பயன்படுத்தும் ஒரு நுண்ணுயிர் செயல்பாட்டில் (ஊட்டச்சத்து ரீதியாக பிறழ்வு தேவைப்படுகிறது), தேவையான ஊட்டச்சத்தின் அதிகப்படியான வழங்கல் ஏராளமான உயிரணு வளர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கிறது, பின்னூட்டத் தடுப்பு மற்றும்/அல்லது இறுதி தயாரிப்பு அடக்குமுறை காரணமாக விரும்பிய வளர்சிதை மாற்றத்தின் சிறிய குவிப்புடன். இருப்பினும், தேவையான ஊட்டச்சத்தின் பட்டினி, உயிரணு வளர்ச்சியையும் விரும்பிய வளர்சிதை மாற்றத்தின் ஒட்டுமொத்த உற்பத்தியையும் குறைக்கிறது, ஏனெனில் உற்பத்தி விகிதம் பொதுவாக உயிரணு செறிவுக்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும். அத்தகைய உயிரியல் செயல்முறையில், தேவையான ஊட்டச்சத்தின் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு மீது பிறழ்வை வளர்ப்பதன் மூலம் விரும்பிய வளர்சிதை மாற்றத்தின் குவிப்பை அதிகரிக்க முடியும். தேவையான ஊட்டச்சத்தின் குறைந்த செறிவில் பிறழ்வை வளர்க்க, இது ஒரு கட்டுப்படுத்தப்பட்ட விகிதத்தில் தொகுதி கலாச்சாரத்திற்கு வழங்கப்படுகிறது. இந்த நுட்பம் பெரும்பாலும் தொழில்துறை அமினோ அமில உற்பத்தியில் ஆக்ஸோட்ரோபிக் பிறழ்வுகளுடன் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஹோமோசெரின் டீஹைட்ரஜனேஸ் மரபணுவுக்கு கோரினெபாக்டீரியம் குளுட்டாமிகமின் ஹோமோசெரின்-அல்லது த்ரியோனின்/மெத்தியோனின்-தேவைப்படும் பிறழ்வுடன் லைசின் உற்பத்தி இல்லாதது ஒரு எடுத்துக்காட்டு. 6. திறந்த வாசிப்பு சட்டகத்தின் மேல்நோக்கி ஒரு அடக்கக்கூடிய விளம்பரதாரரைக் கொண்ட ஒரு மரபணுவின் அடக்கக்கூடிய விளம்பரதாரர் டிரான்ஸ்கிரிப்ஷனுடன் ஒரு மரபணுவின் வெளிப்பாடு கட்டுப்பாடு டி. என். ஏவில் உள்ள ஆபரேட்டர் பகுதியுடன் ஹோலோ-அடக்குபவர் என்று அழைக்கப்படுவதன் மூலம் ஒடுக்கப்படுகிறது. கலாச்சார திரவத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட இரசாயன கலவை இருக்கும்போது, உயிரணுக்களில் உள்ள கலவை (அல்லது அதன் வளர்சிதை மாற்றம்) ஒரு அபோ-ஒடுக்கியுடன் (ஒரு வகையான டிரான்ஸ்கிரிப்ஷன் காரணி) இணை-ஒடுக்கியாக இணைந்து ஹோலோ-ஒடுக்கியை உருவாக்குகிறது. இந்த சேர்மத்தின் செறிவை முடிந்தவரை குறைவாக வைத்திருப்பது (போதுமான உயிரணு வளர்ச்சியை அனுமதிக்கும் அதேவேளை) கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மரபணுவின் தொடர்ச்சியான வெளிப்பாட்டை அனுமதிக்கிறது. ஃபெட்-பேட்ச் கலாச்சாரம் அவ்வாறு செய்ய ஒரு சக்திவாய்ந்த நுட்பமாகும். அடக்கக்கூடிய விளம்பரதாரரின் எடுத்துக்காட்டுகள் டி. ஆர். பி விளம்பரதாரர் மற்றும் ஃபோஏ விளம்பரதாரர். 7. செயல்பாட்டு நேரத்தை நீட்டிப்பது, ஆவியாதலால் இழக்கப்படும் தண்ணீரைச் சேர்ப்பது மற்றும் வளர்ப்பு குழம்பின் பாகுத்தன்மையைக் குறைப்பது [1] வளர்ப்பு உத்திகளின் வகைகள் உயர் உயிரணு அடர்த்தி கலாச்சாரம் ஊட்டப்பட்ட தொகுதி உத்தி பொதுவாக உயிரியல்-தொழில்துறை செயல்முறைகளில் உயிரியல் உலைகளில் அதிக உயிரணு அடர்த்தியை அடைய பயன்படுத்தப்படுகிறது. பெரும்பாலும் ஊட்டக் கரைசல் உயிரியல் உலை நீர்த்துப்போகாமல் இருக்க அதிக அளவில் செறிவூட்டப்படுகிறது. மறுசீரமைப்பு நுண்ணுயிரிகளின் ஊட்ட-தொகுதி கலாச்சாரங்கள் மூலம் பன்முக புரதங்களின் உற்பத்தி விரிவாக ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது. ஊட்டச்சத்தின் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சேர்க்கை கலாச்சாரத்தின் வளர்ச்சி விகிதத்தை நேரடியாக பாதிக்கிறது மற்றும் அதிகப்படியான வளர்சிதை மாற்றத்தைத் தவிர்க்க உதவுகிறது (பக்க வளர்சிதை மாற்றங்களின் உருவாக்கம், எஸ்கெரிச்சியா கோலைக்கான அசிடேட், பாலூட்டி உயிரணு கலாச்சாரங்களில் லாக்டிக் அமிலம், சாக்கரோமைசஸ் செரிவிசியாவில் எத்தனால்), ஆக்ஸிஜன் வரம்பு (காற்றில்லா உயிரணு). நிலையான-ஊட்டப்பட்ட-தொகுதி கலாச்சாரம் எளிமையான ஊட்டப்பட்ட-தொகுதி கலாச்சாரம் என்பது வளர்ச்சியைக் கட்டுப்படுத்தும் அடி மூலக்கூறின் ஊட்ட விகிதம் நிலையானதாக இருக்கும், அதாவது. கலாச்சாரத்தின் போது ஊட்ட விகிதம் மாறாதது. இந்த வழக்கு வரைபடத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது (இங்கே கலாச்சார அளவு மாறுபடும்). இந்த வகை ஊட்டப்பட்ட-தொகுதி கலாச்சாரம் தொடர்ந்து ஊட்டப்பட்ட-தொகுதி கலாச்சாரம் (சி. எஃப். பி. சி) என்று அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் இது கணித ரீதியாகவும் சோதனை ரீதியாகவும் நன்கு நிறுவப்பட்டுள்ளது. சி. எஃப். பி. சி. யில், நிலையான-தொகுதி சி. எஃப். பி. சி மற்றும் மாறி-தொகுதி சி. எஃப். பி. சி ஆகிய இரண்டு நிகழ்வுகளும் ஆய்வு செய்யப்பட்டன. எக்ஸ்போனென்ஷியல்-ஃபெட்-பேட்ச் கலாச்சாரம் சிறந்த நிலையில், செல்கள் அதிவேகமாக வளரும். வளர்ச்சியைக் கட்டுப்படுத்தும் அடி மூலக்கூறின் ஊட்ட விகிதம் செல்களின் அதிவேக வளர்ச்சி விகிதத்தின் விகிதத்தில் அதிகரிக்கப்பட்டால், கல்ச்சர் திரவத்தில் அடி மூலக்கூறு செறிவை ஒரு நிலையான மட்டத்தில் வைத்திருக்கும்போது செல்களின் குறிப்பிட்ட வளர்ச்சி விகிதத்தை நீண்ட காலத்திற்கு பராமரிக்க முடியும். தேவைப்படும் ஊட்ட விகிதம் (அளவீட்டு அல்லது நிறை) காலப்போக்கில் அதிவேகமாக அதிகரிக்கப்பட வேண்டும், இதனால் ஊட்டப்பட்ட-தொகுதி கலாச்சாரத்தின் இந்த முறை அதிவேகமாக ஊட்டப்பட்ட-தொகுதி கலாச்சாரம் (EFBC) என்று அழைக்கப்படுகிறது. அணு உலையின் குளிரூட்டல் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் பரிமாற்றத்துடன் இணைக்கப்பட்ட தொழில்நுட்ப வரம்புகளைத் தவிர்ப்பதற்காக எதிர்வினை விகிதங்களைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான வாய்ப்பை அடி மூலக்கூறு வரம்பு வழங்குகிறது. சப்ஸ்டிரேட் வரம்பு வளர்சிதை மாற்றக் கட்டுப்பாட்டை அனுமதிக்கிறது, ஆஸ்மோடிக் விளைவுகள், கேடாபோலைட் அடக்குமுறை மற்றும் பக்க தயாரிப்புகளின் அதிகப்படியான வளர்சிதை மாற்றத்தைத் தவிர்க்க. கட்டுப்பாட்டு உத்தி ஒரு ஊட்டப்பட்ட தொகுதி செயல்முறையின் வளர்ச்சியைக் கட்டுப்படுத்த பல்வேறு உத்திகளைப் பயன்படுத்தலாம்ஃ குறிப்புகள் உயிரியல் உலைகள் உயிரி தொழில்நுட்பம்