Glukose (Dextrose) USP EP BP JP ChP

Wichtige Rolle von Glucose in der biologischen Produktion

Primäre Energiequelle:

ATP-Produktion: Glucose wird durch Glykolyse verstoffwechselt, wobei sie in Pyruvat umgewandelt wird und gleichzeitig ATP, der Energieträger der Zelle, erzeugt wird. Diese Energie ist für verschiedene zelluläre Prozesse unerlässlich, einschließlich der Proteinsynthese und der Zellerhaltung. NADH-Produktion: Zusätzlich zu ATP produziert die Glykolyse NADH, das bei der oxidativen Phosphorylierung verwendet wird, um weiteres ATP zu erzeugen und so die Energieversorgung für eine ertragreiche Proteinproduktion zu verbessern.  

Kohlenstoffquelle:

Baustein für Biomoleküle: Glucose liefert Kohlenstoffgerüste, die für die Biosynthese von Aminosäuren, Nukleotiden, Lipiden und anderen essentiellen Biomolekülen erforderlich sind, die für das Zellwachstum und die Proteinexpression erforderlich sind. Vorläufer für Polysaccharide: Es ist ein Vorläufer für Polysaccharide wie Glykogen, die Zellen als Energiespeichermoleküle verwenden.  

Unterstützung für Zellwachstum und -teilung:

Proliferation: Glucose unterstützt schnelles Zellwachstum und -teilung, indem sie Energie liefert und essentielle Bausteine. Aufrechterhaltung der Zelllebensfähigkeit: Angemessene Glukosewerte helfen dabei, die Zelllebensfähigkeit aufrechtzuerhalten, die für eine nachhaltige Proteinproduktion entscheidend ist.  

Optimierung der Proteinexpression:

Regulierung von Stoffwechselwegen: Das Vorhandensein von Glukose kann die Expression von Genen beeinflussen, die an der Proteinsynthese beteiligt sind. Es kann Stoffwechselwege modulieren, die sich direkt auf Ausbeute und Qualität des Zielproteins auswirken. Kontrolle posttranslationaler Modifikationen: Die Glucoseverfügbarkeit kann Glykosylierungsmuster beeinflussen, die für die Aktivität und Stabilität vieler Biologika wichtig sind.  

Stabilisierung der Kulturbedingungen:

pH-Regulierung: Der Glucosestoffwechsel kann zur Stabilisierung des pH-Werts des Kulturmediums beitragen, da einige Stoffwechselwege saure Nebenprodukte erzeugen, die gepuffert werden müssen. Osmotisches Gleichgewicht: Glucose trägt zur Aufrechterhaltung des osmotischen Gleichgewichts im Kulturmedium bei und bietet eine stabile Umgebung für die Zellen.  

Zufuhrstrategie in Bioprozessen:

Fed-Batch-Kultivierung: Glucose wird in Fed-Batch-Prozessen häufig kontrolliert hinzugefügt, um optimale Konzentrationen aufrechtzuerhalten. Dadurch wird eine Erschöpfung vermieden, die zu verringertem Zellwachstum und verringerter Produktivität führen könnte. Geringere Nebenproduktbildung: Eine kontrollierte Glukosezufuhr minimiert die Produktion hemmender Nebenprodukte wie Laktat und Acetat, die sich bei einem Übermaß an Glukose ansammeln können. 

Verbesserte Produktausbeute und -qualität:

Konsistenz und Zuverlässigkeit: Die Verwendung von Glukose in Fütterungsstrategien trägt dazu bei, eine konsistente Produktausbeute und -qualität sicherzustellen, indem sie eine stetige Nährstoffversorgung gewährleistet. Anpassung der Kulturbedingungen: Der Glukosespiegel kann angepasst werden, um spezifischen Produktionsanforderungen gerecht zu werden, z. B. um die Expression eines Zielproteins zu verbessern oder unerwünschte Stoffwechselverschiebungen zu minimieren. Glukose ist ein integraler Bestandteil von Fütterungsstrategien in der vorgelagerten biologischen Produktion. Indem sie wichtige Energie, Kohlenstoff und regulatorische Funktionen bereitstellt, unterstützt Glukose das effiziente Wachstum und die Produktivität von Zellkulturen. Eine ordnungsgemäße Steuerung der Glukosezufuhr ist für die Erzielung hoher Erträge und hoher Qualität biologischer Produkte von entscheidender Bedeutung und stellt somit einen wesentlichen Aspekt der Bioprozessoptimierung dar.