Ыдыстың жоғары жағында жасушалар бөліп шығарған белоктар мен полисахаридтерден тұратын көбік біртіндеп жинала бастайды. Өсе келе кейбір жасушалар өзара жабысып, осы көбікте жиналып «қабықты» немесе «безені» түзеді. Жасушалар биомассасы өсе келе бұл қабық та қалыңдайды, ақырында араластыру қарқындылығы төмендеп, жасушалар құриды.
Жалпы, өсімдік жасушаларының, микроорганизмдермен салыстырғанда, физиологиялық және метаболиттік активтілігі төмен болады. өсімдік жасушаның генерация уақыты (жасушаның кезекте екі бөлінуі арасындағы мерзім) микроб жасушаның генерация уақытынан 60-100 есе арта түседі.
Иммобильденген жасушалар.
Агар қосылған қатты қоректік ортада өсірген жасушалар сұйық ортада өсірген жасушаларға қарағанда қосымша метаболиттерді көбірек синтездейді. Тәжірибелер көрсеткендей, борпылдақ қарқынды өсетін каллусқа қарағанда тығыз баяу өсетін каллус жасушалары алкалоидтарды артық жинақтаған, яғни әдеттегі метаболизм жасушалардың кеңістікте әлдеқандай ұйымдасуын талап етеді. Жасушаның организмде жайғасқан орны оның дифференциялану типі мен дәрежесін белгілейтін факторлардың біреуі. Бір-бірінен аулақтанып немесе кішігірім топта өсетін жасушалардың қоршаған ортасы ерекше болғандықтан метаболизм жолдары басқаша болады. Жасушалардың ұйымдасуы тұтас организмге неғұрлым жақын болса, соғұрлым олардың метаболизм жолдары да ұқсас болуы мүмкін. Өсірген жасушаларда қосымша метаболиттердің жинақталуы мен олардың дифференциялану дәрежесінде өзара байланысы бар екендігін ғылыми әдебиеттегі бірталай деректер дәлелдейді.
Иммобаильденген жасушалар өзара тығыз байланыста өседі. Соынң нәтижесінде олардың массасының ішінде тұтас организмдегідей, белгілі химиялық және физикалық градиенттер деп гормондар, қоректік заттар, оттегі, көмірқышқыл газы мөлшері өзгеруін түсінуге болады.
Жасушаларды мынадай төрт жолмен иммобильдеуге болады:
1)жасушаларды түрлі оқшау (инерттік) заттармен қаптау (альгинат, агар, полиакрилаимд, коллаген, т.б.);
2)оқшау заттың беткі қабатына жасушаларды абсорбция арқылы орналастыру;
3)оқшау заттың беткі қабатына жасушаларды биологиялық макромолекулалармен (лектиндермен) «тігу»;
4)жасушаларды коваленттік байланыстар арқылы оқшау субстратқа орналастыру (мысалы, карбоксиметилцеллюлоза). Көбінесе алғашқы екі тәсіл қолданылады. Биологиялық жағынан оқшау затқа бекінген жасушалар өз өміршендігін сақтайды. Бекіген жасушалар төңірегінде қоректік орта көп мөлшерде жүріп тұрады, оның құрамын өзгертіп, өсу қарқындылығын бәсеңдетіп, қосымша заттарды көбірек алуға болады.
Иммобильденген эжасушаларды концентрациясы төмен алғашқы заттармен көп мөлшерде қамтамасыз ету керек. Бұл алғашқы заттар биосинтез жолдарында алынып отырған затқа мүмкіншілігінше жақын болуы қажет. Иммобильденген жасушалар ұзақ уақыт өсірілетін болғандықтан, бұл тәсілге өздері табиғи жолмен немесе белгілі факторлардың әсерімен (төмен температура, еріткіштер) қажетті заттарды сыртқа бөліп шығара алатын жасушаларды қолдану керек. Қажетті затты тек ішінде, мысалы вакуоль мен пластидтерді жинақтайтын жасушалар иммобильдендіруге жарамайды. Сонымен бірге жасушаларды шайып тұрған қоректік ортаның өзімен қажетті затты бөліп алу оңай емес.
Өндірісте қолданылатын иммобильденген жасушаларды өсіру үшін биореактордың бағана тәріздісі қолайлы, өйткені мұнда орын үнемделеді және жасушалар арқылы ағып жатқан қоректік ортаны бақылау онайланады. Кейбір өсімдіктер жасушалары метаболизм барысында жарықты қажет етеді.
Иммобильденген жасушалар түрлді заттардың биотрансформациясына да қоданылуы мүмкін. Иммобильденген жасушалар технологияда ұзақ уақыт пайдаланылатын болғандықтан, биокатализ процесі арзанға түседі. А.Альферман қызметтестерімен мынадай тәжірибе өткізген. Олар оймақгүлдің (Digitalis lanata) альгинат гелімен қапталған жасушаларын (диаметрі 4-5 мм 50 түйіршік) Эрленмейердің 100 мл-лық колбаларында 25 мл қоректік ортада өсірді. Биотрансформация өтетін субстрат ретінде β-метилдигитоксин қолданған, ол тәжірибе барысында β-метилдигоксинге айналған. Субстраты бар қоректік орта үш күн сайын алмастырылып тұрған. Осындай жағдайда жасушалар 170 тәулік бойы субстраттың биотрансформациясын жүргізіп, оны қажетті өнімге айналдырып тұрған. Жүрек ауруын емдеу үшін дигоксин өте тиімді. Бірақ, өсімдікте оған қарағанда дигитоксиннің мөлшері едәуіо артық. Екеуінің химиялық айырмашылығы – дигоксиннің 12-ші көміртек атомында қосымша гидроксил тобы бар. Оймақгүлдің каллус жасушаларын биотрансформация реакцияларын өткізу үшін пайдаланып жүректік гликозидтарды өндіруг болады.
Сөйтіп, иммобильденген жасушалардың суспензияда өскен жасушалармен салыстырғанда мынадай артықшылықтары бар:
- биомассаны қайта-қайта ұзақ уақыт пайдалану (жасушалар биреактор ішінде сақтала береді, ал өнімдер қоректік ортадан бөлініп алынады);
- жасушалардың қозғалысы шектелгендіктен, олар қоректік ортаға бөлініп шықпайды, онымен араласпайды;
- жасушалардың мол биомассасын сыйымдылығы шамалы ыдыстарда өсіру;
- жасушаларды ұзақ өсіру;
- биотрансформация мүмкіншілігі.
Қосымша заттарды алу үшін жасушалық технологияларды дайындау жұмысының кезеңдері:
1.Экономика жағынан тиімді өсімдікті таңдап алу. Өсіруге алынатын өсімдіктерде бағалы, экономика жағынан маңызды қосымша заттары айтарлықтай жоғары мөлшерде болуы қажет. Әсіресе бұл жағдайдың сирек кездесетін немесе жоғалып бара жатқан өсімдіктерге қатысы бар.
2.in vitro жағдайына ұлпаны алғашқы енгізу. Ол үшін қажетті зат жоғары мөлшерде синтезделетін жеке өсімдіктер тандап алынады. Алдымен алғашқы каллустарда қатты ортада өсіріп алады.
3.Биомассада қосымша заттардың сандық және сапалық құрамына химиялық зерттеу жүргізу. Бөлініп жатқан каллус жасушаларында көбінесе қосымша затардың мөлшері бүтін өсімдіктер мүшелеріне қарағанда аз болады. Бұл тұтас өсімдікте қосымша заттардың синтезі цитодифференцировканың бақылауында болатындығын дәлеледейді. In vitro жағдайында жасушалардың дифференциялануы басылғанда немесе тежелгенде, қосымша заттардың биосинтезі төмендеуі мүмкін. Осы жағдайды ескерген жөн. Жасушаның генетикалық мүмкіншіліктерінің толық іске аспауына басқа себептер де бола алады, мысалы автотрофтық қоректенуден айырылу. Сонымен қатар, әр түрлі факторлардың ықпалымен өнімдердіғң құрамы да өзгере алады. Кейбір өсімдіктерде қосымша заттардың метаболизмі өсу процесі бәсеңдегенде басталады, сондықтан оларға алдымен қарқынды өсуге, ал кейін заттардың биосинтезіне лайықты жағдай жасалады.