第四章动植物细胞培养产酶-课件
合集下载
《酶工程》课件-动植物细胞培养产酶
（6）动物细胞、植物细胞和微生物细胞用于生产的主要产物 各不相同。
3
动、植物细胞培养产酶
一、植物细胞培养产酶 （二）植物细胞培养的特点
植物细胞培养生产各种天然产物，与从植物中提取分离 这些物质相比，具有如下列特点：
1、提高产率。 使用优良的植物细胞进行培养生产天然产物，可
以明显提高天然产物的产率。
一般植物从发芽、生长到收获，短则几个月，长则数 年或更长时间。而植物细胞生长的倍增时间一般为12— 60h，一般生产周期l 5-30天，植物细胞培养可大大地缩短 生产周期。
5
动、植物细胞培养产酶
一、植物细胞培养产酶 （二）植物细胞培养的特点
植物细胞培养生产各种天然产物，与从植物中提取分离 这些物质相比，具有如下列特点：
7、原代细胞继代培养50代后，就会退化死亡，需要重
新分离细胞。
8
一、植物细胞培养产酶 2、植物细胞的特性
（一）植物细胞的特性
植物细胞与微生物细胞和动物细胞相比主要有以下特性：
（1）植物细胞比微生物细胞大得多；植物细胞也比动物细 胞大。
（2）植物细胞的生长和代谢速率比微生物细胞低，生长倍增 时间和生产周期也比微生物长 。
（3）植物细胞和微生物细胞的营养要求较为简单。
3、易于管理，减轻劳动强度。
植物细胞培养在人工控制条件的生物反应器中进行生产， 不受地理环境和气候条件等的影响，易于操作管理，大大减 轻劳动强度，改善劳动条件。
4、提高产品质量。
植物细胞培养的产物杂质较少，在严格控制条件的生物
反应器中生产，可以减小环境中有害物质的污染和微生物、
昆虫的侵蚀，产物易于分离纯化。
例如：日本三井石油化学工业公司于1983年在世
界上首次成功地用紫草细胞培养生产紫草宁。他们用
3
动、植物细胞培养产酶
一、植物细胞培养产酶 （二）植物细胞培养的特点
植物细胞培养生产各种天然产物，与从植物中提取分离 这些物质相比，具有如下列特点：
1、提高产率。 使用优良的植物细胞进行培养生产天然产物，可
以明显提高天然产物的产率。
一般植物从发芽、生长到收获，短则几个月，长则数 年或更长时间。而植物细胞生长的倍增时间一般为12— 60h，一般生产周期l 5-30天，植物细胞培养可大大地缩短 生产周期。
5
动、植物细胞培养产酶
一、植物细胞培养产酶 （二）植物细胞培养的特点
植物细胞培养生产各种天然产物，与从植物中提取分离 这些物质相比，具有如下列特点：
7、原代细胞继代培养50代后，就会退化死亡，需要重
新分离细胞。
8
一、植物细胞培养产酶 2、植物细胞的特性
（一）植物细胞的特性
植物细胞与微生物细胞和动物细胞相比主要有以下特性：
（1）植物细胞比微生物细胞大得多；植物细胞也比动物细 胞大。
（2）植物细胞的生长和代谢速率比微生物细胞低，生长倍增 时间和生产周期也比微生物长 。
（3）植物细胞和微生物细胞的营养要求较为简单。
3、易于管理，减轻劳动强度。
植物细胞培养在人工控制条件的生物反应器中进行生产， 不受地理环境和气候条件等的影响，易于操作管理，大大减 轻劳动强度，改善劳动条件。
4、提高产品质量。
植物细胞培养的产物杂质较少，在严格控制条件的生物
反应器中生产，可以减小环境中有害物质的污染和微生物、
昆虫的侵蚀，产物易于分离纯化。
例如：日本三井石油化学工业公司于1983年在世
界上首次成功地用紫草细胞培养生产紫草宁。他们用
动植物细胞培养产酶
广泛用于治疗卵巢癌、乳腺癌、非小细胞肺癌等十几 种癌症 目前主要来源于红豆杉属植物
理化性质
• 英文名：Paclitaxel, Taxol® or
Ph3
O C6H5
Ph2
C6H5 O N H
3' 2' 1'
18 12
AcO
11
10 9 17 2 16
O19
8 3
OH
6 5 20 O
O C6H5
OH
二、动物细胞培养产酶
动物细胞的特性 动物细胞培养特点与培养方式
动物细胞培养的工艺条件控制
动物细胞培养产酶的工艺过程
典型动物细胞培养产酶的工艺过程
2.1 动物细胞的特性
动物细胞的形态
A、贴壁依赖型
1、成纤维细胞（fibroblast 或mechanocyte type)
2、上皮细胞（epithilium cell)
缺点：1、合成过程烦琐复杂，几十步
2、费用高，化学试剂昂贵 3、总收率太低（2%）
• 半合成
以10-DABⅢ和Baccatin Ⅲ作为半合成原料获得 紫杉醇 新方法用10-DAT
优点：1、原料枝叶含量丰富、 提取相
对容易，充分利用再生资源 2、产率较高； 3、可以规模化制备； 4、获取紫杉醇构效关系信息，进 行结构改造; 缺点：合成过程相对复杂 （11步化学转化和7步分离）
3、游走细胞（wondering cell）
4、多形性细胞（polymorphic cell)
B、悬浮型或非贴壁依赖型
1、动物细胞的特性
动物细胞的特性
动物细胞没有细胞壁，适应环境能力差； 动物细胞的体积大，稍小于植物细胞； 大部分细胞具有群体效应、锚地依赖性、接触抑制 性；
理化性质
• 英文名：Paclitaxel, Taxol® or
Ph3
O C6H5
Ph2
C6H5 O N H
3' 2' 1'
18 12
AcO
11
10 9 17 2 16
O19
8 3
OH
6 5 20 O
O C6H5
OH
二、动物细胞培养产酶
动物细胞的特性 动物细胞培养特点与培养方式
动物细胞培养的工艺条件控制
动物细胞培养产酶的工艺过程
典型动物细胞培养产酶的工艺过程
2.1 动物细胞的特性
动物细胞的形态
A、贴壁依赖型
1、成纤维细胞（fibroblast 或mechanocyte type)
2、上皮细胞（epithilium cell)
缺点：1、合成过程烦琐复杂，几十步
2、费用高，化学试剂昂贵 3、总收率太低（2%）
• 半合成
以10-DABⅢ和Baccatin Ⅲ作为半合成原料获得 紫杉醇 新方法用10-DAT
优点：1、原料枝叶含量丰富、 提取相
对容易，充分利用再生资源 2、产率较高； 3、可以规模化制备； 4、获取紫杉醇构效关系信息，进 行结构改造; 缺点：合成过程相对复杂 （11步化学转化和7步分离）
3、游走细胞（wondering cell）
4、多形性细胞（polymorphic cell)
B、悬浮型或非贴壁依赖型
1、动物细胞的特性
动物细胞的特性
动物细胞没有细胞壁，适应环境能力差； 动物细胞的体积大，稍小于植物细胞； 大部分细胞具有群体效应、锚地依赖性、接触抑制 性；
动植物细胞培养产酶.ppt
3.动、植物细胞培养方式？
4.动、植物细胞培养目的？
例：动物细胞培养获得的产物
人
疫苗 (vaccine)
小儿麻痹症、风疹、脑炎、乙肝表面抗原、 疱疹、狂犬、某些癌症 牛病毒性腹泻、犬传染性肝炎、犬瘟病、口 蹄疫、猪霍乱、草鱼出血病
动物
单克隆抗体
免疫调节剂 激素(hormone) 酶(enzyme)
直接分离法 愈伤组织诱导法 酶分解法：纤维素酶、果胶酶等 能迅速增殖、无特定结构和功能的薄壁细胞团 原生质体再生
插入
植物愈伤组织
过滤、离心分离
外植体
半固体培养基 培养 去除细胞壁后得到的微球体 25℃
灭菌、冷却 生长素、分裂素 1-3周
愈伤组织
分散、接种
3、植物细胞培养产酶的工艺特点
培养基 培养温度和pH
动物细胞 ：离心分离、杂交瘤技术、胰蛋白酶消化处理。 植物细胞：机械捣碎或酶解、诱导愈伤组织、原生质体细胞 壁再生。 动物细胞 ：悬浮、贴壁和微载体 植物细胞 ：固体、液体浅层和液体悬浮培养。 动物细胞 ：疫苗、激素、多肽药物、单克隆抗体、酶、皮 肤等人体组织、器官等功能性蛋白质。 植物细胞 ：色素、药物、香精、酶等次级代谢物。
3、动物细胞培养的工艺条件及其控制
（1）动物细胞获取过程： 动物细胞 （2体细胞 ）动物细胞培养基的组成成分： 杂交瘤细胞
氨基酸、维生素、无机盐、葡萄糖、激素、生长因子。 （3 ）动物细胞培养基条件： 肿瘤细胞 淋巴细胞
细胞
培养过程
（1）温度：一般控制在36.5℃，允许温度波动范围在 0.25℃之内。 融合 蛋白酶消化 （2）pH值：一般控制在pH7.0-7.6微碱性范围内，通常 杂交瘤细胞 在pH7.4的条件下生长最好。 （3）渗透压：培养液中渗透压应当与细胞内的渗透压 分散 处于等渗状态，一般控制在700-850kPa范围内。 （4）溶解氧：至关重要，供氧不足时，细胞生长受到 抑制，供氧过量时，也会对细胞产生毒害。 培养
酶工程
微生物发酵产酶的前途
• 在医药方向应用比较广泛，生产出了种 类发生那多的药物，有：抗生素，维生素, 动物激素，要用氨基酸，核苷酸等 • 基因工程药品：生长素，重组一干疫苗， 某些单克隆抗体，白细胞介素—-2，抗血友 病因子等系列产品
酶发酵生产的途径 • 包括：固体培养发酵，液体深 层发酵，固体化微生物发酵， 固定化原生质体技术，其中液 体深层发酵是主流发酵技术， 其他都是非主流技术
图和真相
酶的生物合成模式
• 微生物在一定条件下培养生长，其生长 过程经历了调整期；生长期；平衡期和衰 退期阶段。
酶的合成模式四种类型：同步和成型， 延续和成型，中期合成型和滞后合成型
产酶微生物特点
• • • • • 酶的产量高 容易培养和管理 产酶稳定性好 利于酶的分离纯化 安全可靠、无毒性
微生物发酵产酶工艺流程图
保存细胞
细胞活化 原生质体
细胞扩大培养
固定化细胞
固定化原生质体
发酵
预培养 预培养
培养基
分离纯化
无菌空气
酶
酶生产中培养基的配置
• 培养基基本成分： • 碳源：能够为细胞提供碳素化合物的营养物质。 在一般情况下，碳素是为细胞提供能量的能源。 • 氮源：能向细胞提供氮元素的营养物质。 • 无机盐：无机盐的主要作用是提供细胞提供细胞 生命活动所必不可少的各种无机元素。 • 生长因素：细胞生长繁殖所必须的微量有机化合 物，主要包括各种氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素 等。氨基酸是蛋白质的组分；嘌呤、嘧啶是核酸 和某些辅酶或辅机的组分；维生素主要起辅酶作 用。
温度的调节控制
•
温度的调节一般采用热水升温、冷 水降温的方法。为及时的进行温度的 调节控制，在发酵罐或其他生物反应 器中均应设计有足够传热面积的热交 换装置，如：排管、蛇管、夹套、喷 淋管等，并且随时备有冷水和热水， 以满足温度调控的需要
动植物细胞培养产酶 (3)优秀课件
动植物细胞培养产酶 (3)优 秀课件
第三章 动植物细胞培养产酶
主要内容 植物细胞培养产酶 动物细胞培养产酶
要求 了解动、植物细胞及其培养的特点； 熟悉动、植物细胞培养的工艺条件及其控
制。
一、概述
1.什么是动、植物细胞Байду номын сангаас养？
动植物细胞在体外条件下的存活或生长。
2.如何获得动、植物细胞？
（3）植物细胞需求的氮源一般为无机氮源；
（4适）宜植温物度细在胞20一℃般-2以5℃蔗，糖酶为合碳成源温、度浓因度植为物2-种5%类。而异；
通气和搅拌 植物细胞培养要求稳定的pH，一般控制在pH5.8-6.1最好。
耗氧速率较慢，细胞比较大，较脆弱，对剪切力敏感，所以，通气
其他和搅拌不能太强烈。
光照：对一些植物酶有诱导作用或抑制作用。 刺激物：在酶合成时期，适当添加。
外45植） ）体提其高他的产选品择质和量处理→愈伤组织的诱导→ 细胞对的剪获切取力敏→感细、胞生培产周养期→长分、离生纯长和化→产物
代谢需要一定的光照。 外植体的选择与处理：
选择外植体、切取片机段械、捣消碎毒发处：理动。作轻柔
直接分离法
植物愈伤组织
过滤、离心分离
愈伤组织诱导法
酶分解法：纤维素酶、果胶酶等
原生质体能再迅生速增殖、无特定结构和功能的薄壁细胞团
外植体
插入 半固体培养基
培养
去除细胞壁后得到的微球体 灭菌、冷却
25℃
生长素、分裂素
1-3周
愈伤组织
分散、接种
3、植物细胞培养产酶的工艺特点
培养基
（1）植物细胞的生长和代谢需要大量无机盐；
培养温度和pH （2）植物细胞需要多种维生素和植物生长激素；
第三章 动植物细胞培养产酶
主要内容 植物细胞培养产酶 动物细胞培养产酶
要求 了解动、植物细胞及其培养的特点； 熟悉动、植物细胞培养的工艺条件及其控
制。
一、概述
1.什么是动、植物细胞Байду номын сангаас养？
动植物细胞在体外条件下的存活或生长。
2.如何获得动、植物细胞？
（3）植物细胞需求的氮源一般为无机氮源；
（4适）宜植温物度细在胞20一℃般-2以5℃蔗，糖酶为合碳成源温、度浓因度植为物2-种5%类。而异；
通气和搅拌 植物细胞培养要求稳定的pH，一般控制在pH5.8-6.1最好。
耗氧速率较慢，细胞比较大，较脆弱，对剪切力敏感，所以，通气
其他和搅拌不能太强烈。
光照：对一些植物酶有诱导作用或抑制作用。 刺激物：在酶合成时期，适当添加。
外45植） ）体提其高他的产选品择质和量处理→愈伤组织的诱导→ 细胞对的剪获切取力敏→感细、胞生培产周养期→长分、离生纯长和化→产物
代谢需要一定的光照。 外植体的选择与处理：
选择外植体、切取片机段械、捣消碎毒发处：理动。作轻柔
直接分离法
植物愈伤组织
过滤、离心分离
愈伤组织诱导法
酶分解法：纤维素酶、果胶酶等
原生质体能再迅生速增殖、无特定结构和功能的薄壁细胞团
外植体
插入 半固体培养基
培养
去除细胞壁后得到的微球体 灭菌、冷却
25℃
生长素、分裂素
1-3周
愈伤组织
分散、接种
3、植物细胞培养产酶的工艺特点
培养基
（1）植物细胞的生长和代谢需要大量无机盐；
培养温度和pH （2）植物细胞需要多种维生素和植物生长激素；
第四章 生物反应器
（郑c）裕h国: 王b :远d山1 :汪d 钊= 3陈.5 小: 龙5 :朱13勍: 徐20 建妙
生物工程设备课件
生物工程设备课件
郑裕国 王远山 汪钊 陈小龙 朱勍 徐建妙
生物工程设备课件
生物工程设备课件
(4) 圆盘箭叶涡轮搅拌器
其搅拌流型与上述两种涡轮相近，但轴向流动较强 烈，但在同样转速下，剪率低，输出功率也较低。
生物工程设备课件
第二篇 生物反应设备
第四章 生物反应器
生物工程设备课件
内容
第一节 机械搅拌式生物反应器 第二节 气升式生物反应器 第三节 鼓泡塔生物反应器 第四节 膜生物反应器 第五节 动植物细胞培养装置和酶反应器 第六节 微藻培养反应器 第七节 嫌气生物反应器 第八节 固态发酵生物反应器
生物工程设备课件
罐等。
按反应器的操作方式：间歇式生物反应器、连续式生 物反应器和半间歇式生物反应器。
生物工程设备课件
按生物催化剂在反应器中的分布方式：可以 分为生物团块反应器和生物膜反应器。
按反应物系在反应器内的流动和混合状态： 全混流型生物反应器和活塞流型生物反应 器。
按发酵培养基质的物料状态：液态生物反应 器与固态生物反应器。
（1）罐体：
材料为炭钢或不锈钢，且应有一定的承压能力， 2.5kg/cm2。
罐顶上的接管有：进料管、补料管、排气管、接 种管和压力表接管。
罐身上的接管有：冷却水进出管、进空气管、温 度计管和测控仪表接口。
生物工程设备课件
生物工程设备课件
2009.10
郑裕国 王远山 汪钊 陈小龙 朱勍 徐建妙
生物工程设备课件
大型发酵罐中竖立的蛇管、列管、排管也可以起 挡板作用。
2009.10
生物工程设备课件
生物工程设备课件
郑裕国 王远山 汪钊 陈小龙 朱勍 徐建妙
生物工程设备课件
生物工程设备课件
(4) 圆盘箭叶涡轮搅拌器
其搅拌流型与上述两种涡轮相近，但轴向流动较强 烈，但在同样转速下，剪率低，输出功率也较低。
生物工程设备课件
第二篇 生物反应设备
第四章 生物反应器
生物工程设备课件
内容
第一节 机械搅拌式生物反应器 第二节 气升式生物反应器 第三节 鼓泡塔生物反应器 第四节 膜生物反应器 第五节 动植物细胞培养装置和酶反应器 第六节 微藻培养反应器 第七节 嫌气生物反应器 第八节 固态发酵生物反应器
生物工程设备课件
罐等。
按反应器的操作方式：间歇式生物反应器、连续式生 物反应器和半间歇式生物反应器。
生物工程设备课件
按生物催化剂在反应器中的分布方式：可以 分为生物团块反应器和生物膜反应器。
按反应物系在反应器内的流动和混合状态： 全混流型生物反应器和活塞流型生物反应 器。
按发酵培养基质的物料状态：液态生物反应 器与固态生物反应器。
（1）罐体：
材料为炭钢或不锈钢，且应有一定的承压能力， 2.5kg/cm2。
罐顶上的接管有：进料管、补料管、排气管、接 种管和压力表接管。
罐身上的接管有：冷却水进出管、进空气管、温 度计管和测控仪表接口。
生物工程设备课件
生物工程设备课件
2009.10
郑裕国 王远山 汪钊 陈小龙 朱勍 徐建妙
生物工程设备课件
大型发酵罐中竖立的蛇管、列管、排管也可以起 挡板作用。
2009.10
酶的生产方法ppt课件
30
（五）生产种子的制备
生产种子：由原始保藏菌种，经过活化，扩大培养，用 于发酵罐接种的大量菌体。
1、种子制备工艺过程
保藏菌种
活化培养
逐级摇瓶培养
种子罐培养
接种至发酵罐
31
（1 ）菌种活化
目的：保藏的菌种在用于发酵生产之前，必须接 种于新鲜的斜面培养基上，在一定的条件下培养，以 恢复细胞的生命活动能力。
指酶催化反应的产物或代谢途径 的末端产物使该酶的生物合成受到 阻遏的现象。
色氨酸过量时会阻遏催化色氨酸合成的相关酶
A→×E → →→ →B
（2）分解代谢物阻遏（营养源阻遏）
是指某些物质经过分解代谢产生的物质阻 A1
遏其他酶合成的现象。
葡萄糖阻遏ß-半乳糖苷酶的生物合成 果糖阻遏a-淀粉酶的生物合成
B1
原生质体是指除去了细胞壁的微生物细胞或植物细胞。 7
第二节 酶生物合成的基本理论
一、酶生物合成的过程
转录
翻译
DNA
RNA
蛋白质（新生多肽链）
加工
成熟蛋白质（酶）
分泌或定位
胞内
胞外
8
二、酶生物合成的调节
按酶生物合成的速度把细胞中合成的酶分为两类：
组成酶—恒定（速度、浓度）
诱导酶—
(适应型酶、 调节型酶)
3、无机盐：大量元素和微量元素。 基本功能：构成细胞的成分； 构成酶产品的组分； 作为酶的激活剂。
35
4、生长因子
指微生物生长繁殖所必不可缺的微量有机物，主要包括各 种氨基酸、嘌呤或嘧啶、维生素等三类物质。
酶制剂中所用的生长因子，大多是由天然原料提供，如玉 米浆、麦芽汁、豆芽汁、麸皮、米糠、酵母膏等。
玉米粉 8%
（五）生产种子的制备
生产种子：由原始保藏菌种，经过活化，扩大培养，用 于发酵罐接种的大量菌体。
1、种子制备工艺过程
保藏菌种
活化培养
逐级摇瓶培养
种子罐培养
接种至发酵罐
31
（1 ）菌种活化
目的：保藏的菌种在用于发酵生产之前，必须接 种于新鲜的斜面培养基上，在一定的条件下培养，以 恢复细胞的生命活动能力。
指酶催化反应的产物或代谢途径 的末端产物使该酶的生物合成受到 阻遏的现象。
色氨酸过量时会阻遏催化色氨酸合成的相关酶
A→×E → →→ →B
（2）分解代谢物阻遏（营养源阻遏）
是指某些物质经过分解代谢产生的物质阻 A1
遏其他酶合成的现象。
葡萄糖阻遏ß-半乳糖苷酶的生物合成 果糖阻遏a-淀粉酶的生物合成
B1
原生质体是指除去了细胞壁的微生物细胞或植物细胞。 7
第二节 酶生物合成的基本理论
一、酶生物合成的过程
转录
翻译
DNA
RNA
蛋白质（新生多肽链）
加工
成熟蛋白质（酶）
分泌或定位
胞内
胞外
8
二、酶生物合成的调节
按酶生物合成的速度把细胞中合成的酶分为两类：
组成酶—恒定（速度、浓度）
诱导酶—
(适应型酶、 调节型酶)
3、无机盐：大量元素和微量元素。 基本功能：构成细胞的成分； 构成酶产品的组分； 作为酶的激活剂。
35
4、生长因子
指微生物生长繁殖所必不可缺的微量有机物，主要包括各 种氨基酸、嘌呤或嘧啶、维生素等三类物质。
酶制剂中所用的生长因子，大多是由天然原料提供，如玉 米浆、麦芽汁、豆芽汁、麸皮、米糠、酵母膏等。
玉米粉 8%
第4生物工程ppt课件
第2节
细胞工程
[细胞工程] 是生物工程的一个重要方面。总的来说，它是应用细胞生物学和分子生物学的 理论和方法，按照人们的设计蓝图，进行在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的 细胞和组织培养。当前细胞工程所涉及的主要技术领域有细胞培养、细胞融合、细 胞拆合、染色体操作及基因转移等方面。通过细胞工程可以生产有用的生物产品或 培养有价值的植株，并可以产生新的物种或品系。 高中概念）是指应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过某种工程学手段，在 细胞水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质，从而获得 新型生物或特种细胞产品、或产物的一门综合性科学技术。 （大学概念）应用细胞生物学和分子生物学原理和方法，通过某种工程学手段， 在细胞整体水平或细胞器水平上，依照人们的需要和设计来改变细胞内遗传物质 或获得细胞产品的一门综合科学技术。 （更具体概念）是指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的 理论与方法，按照人们的需要和设计，在细胞水平上的遗传操作，重组细胞的结 构和内含物，以改变生物的结构和功能，即通过细胞融合、核质移植、染色体或 基因移植以及组织和细胞培养等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的 生物工程技术。
[强调技术设计] [可遗传和可扩散] [对人类伦理道德观念有影响]
生物技术的特点 生物技术是以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的，采用先进的科 学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需 产品或达到某种目的。 生物技术的主要内容有：基因工程、细胞工程、酶工程 （也有称作蛋白质工程）和发酵工程。所以，也有人将生物技术称作生物工程。 但是，生物技术和生物工程还是有区别，生物技术和生物工程同属理科，但是， 生物技术更注重于操作和原理，而生物工程更注重于实际操作中的各种参数也 就是有较多的工科内容在里面。 随着生物技术的发展，现代生物技术正在以上 四大基础工程上稳步发展，最明显的特点是由以前的研究型向现在的应用性发 展。 比如，以前是通过生物技术的手段去研究染色体上某位点基因的功能，而 现在，则是在以前的基础上对这个基因进行改良或者创造新的基因来完善或加 强生物的某些功能。 总之，有进步性的特点。 1）更加注重实际应用，实际生产决定研究方向，更多的人把精力放在了优良 技术的创造。 2）操作先进化，以往的生物技术往往以酶工程和发酵工程为代 表，获得的都是一些蛋白或者微生物产物，如青霉素的获得。但是现在更加注 重基因工程和细胞工程，从微观去创新。 3）理论基础的多样化，现在学生物 技术，不是掌握微生物学、动物学就可以了，还要有更多的如生化、分子生物 学的基础才行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
产酶品种 糖苷酶 -半乳糖苷酶 过氧化物酶、酸性/碱性转化酶、糖化酶 过氧化物酶、苯丙氨酸裂合酶 苯丙氨酸裂合酶 漆酶 -葡萄糖苷酶 木瓜蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶 超氧化物歧化酶 菠萝蛋白酶 剑麻蛋白酶
– 植物细胞结构
– 植物细胞的主要特点
• 体积较大：比动物细胞和微生物细胞都大
• 细胞生长速率和代谢速率低于微生物细胞，生长周 期长
– 植物细胞培养 —— 悬浮培养
• 将游离的单细胞或细胞团按照一定的细胞密度悬浮 在液体培养基中进行培养的方法
• 悬浮培养的细胞一般来源于愈伤组织，选择较松散 的为宜
– 植物细胞培养 —— 产物分离纯化
微生物细胞 1～10 悬浮 简单 0.5～5 无 一般 胞内或胞外 高 100～1000 抗生素、有机 小分子、酶等
– 植物细胞与动物细胞、微生物细胞培养的比较
• 动物细胞、植物细胞和微生物细胞可以用相同方式 培养
• 动物细胞、植物细胞的生产周期比微生物长 • 植物细胞和动物细胞对剪切力敏感 • 植物、微生物和动物细胞的主要目的产物各不相同
– 将外植体捣碎，过滤或离心分离细胞 – 质壁未分离；细胞破碎率高，完整细胞数量少
• 酶解法
– 利用果胶酶、纤维素酶等处理外植体，分离具有代谢活性 的细胞
– 能降解细胞壁，必须对细胞给予渗透压保护
– 植物细胞培养 —— 获取植物细胞：愈伤组织 诱导法
• 愈伤组织（callus）
– 由外植体组织增生的细胞产生的团状不定型的疏散排列的 薄壁细胞群体；本意是指植物体的局部受到创伤刺激后， 在伤口表面新生的可帮助伤口愈合的组织
– 根、茎、叶、芽、花、果实、种子等
• 选择：无病虫害、生长旺盛、生长有规则 • 切片：0.5～1 cm
• 消毒
– 70% 乙醇 – 5% 次氯酸钠 / 10% 漂白粉 – 0.01～0.1% HgCl2
– 植物细胞培养 —— 获取植物细胞：直接分离 法
• 直接分离法即直接从外植体中分离 • 机械法
• 营养要求较动物细胞简单
• 细胞生长及合成次级代谢产物需要光照条件
• 对剪切力较敏感
• 主要用于产天然产物、色素、香精等有机物（次级 代谢物）
– 植物细胞培养的优势
• 提高目标物的产率 • 缩短生产周期
– 木瓜蛋白酶：木瓜生长期8个月，木瓜细胞培养约1个月
• 易于管理，不受自然因素控制 • 可以提高产物质量
特征 大小 (m) 生长形式 营养要求 倍增时间 (h) 细胞分化 环境影响 产物存在部位 产物浓度 供氧需求 (KLa)
产物种类
哺乳动物细胞 10～100 悬浮、贴壁 很复杂 15～100 有 非常敏感 胞内或胞外 低 1～25 疫苗、单抗、酶、 生长因子、激素等
植物细胞 10～100 悬浮 很复杂 20～120 有限分化 敏感 胞内或胞外 低 20～30 天然色素、天然 有机化合物等
– 基因扩增加速酶的合成
• 通过增加基因的数量调节基因表达，可以发生在个 体发育某一阶段或细胞分化某一过程
• 细胞的一种应急方式 • 基因扩增可以由选择压力引起
– 耐药性细胞的抗药性产生 – 例：CHO 细胞为对抗氨甲基喋呤对二氢叶酸还原酶的抑制，
编码这种酶的基因急剧扩增
– 增强子促进酶的生物合成
– 通过严格的培养条件控制，减少植株病虫害和污染
– 缺点
• 培养条件要求高 —— 光照、剪切力影响显著 • 植物细胞生长缓慢 —— 相对于微生物
– 植物体外培养
• 胚培养、器官培养、愈伤组织培养、细胞培养
– 植物细胞培养 —— 外植体选择和处理
• 外植体（explant）
– 从植株取出，经预处理后用于组织和细胞培养的植物组织 片段或小块
• 诱导过程
– 配制半固体诱导培养基 – 灭菌、植入外植体 – 1～3周后继代培养
– 植物细胞培养 —— 获取植物细胞：原生质体 再生法
• 一般采用酶解法分离原生质体，使用纤维素酶和果 胶酶混合物
• 保持溶液的高渗状态
– 防止原生质体胀裂 – 渗透压稳定剂：糖、盐、甘露醇、山梨醇等
• 原生质体培养，再生细胞壁
第四章动植物细胞培养产酶
精品jin
• 概述
– 动物细胞
• 无细胞壁，容易贴壁 • 对营养要求严格（血清培养基） • 对环境敏感（pH、溶氧、温度、剪切应力）
– 植物细胞
• 有细胞壁，但比微生物的细胞壁脆弱 • 营养要求较动物细胞简单 • 生长缓慢，培养周期长，要达到高密度较困难
– 植物细胞与动物细胞、微生物细胞培养的比较
第一节 动植物细胞中酶生物合成的调节
– 从基因到蛋白质
复制
转录
DNA
RNA
逆转录
翻译 ？
Protein 折叠
Active Enzyme
– 有关微生物细胞中酶合成的调节理论也基本适 用于动植物细胞
– 动植物细胞具有比微生物更多的调节方式
• 转录水平调节 • 翻译水平调节 • 激素、神经调节
第一节 动植物细胞中酶生物合成的调节
– 动物细胞 —— 蛋白疫苗、抗体、激素、酶（蛋白质或多 肽）
– 植物细胞 —— 色素、香精、天然产物（小分子）、酶
• 本章主要内容
– 动植物细胞中酶生物合成的调节 – 植物细胞培养产酶
• 植物细胞及其培养特点 • 植物细胞培养及产酶的工艺控制
– 动物细胞培养产酶
• 动物细胞及其培养特点 • 动物细胞培养及产酶的工艺控制
• 增强子（modulator）—— 能高效增强或促进基因转 录的一段DNA 序列
• 增强子能促进同源或异源启动基因的转录活性，可 高效增强某些酶基因的表达
• 具有细胞或组织特异性，在不同细（abzyme）：催化性抗 体，是具有生物催化功能的抗 体分子，是人工改造的对抗体 可变区赋予催化特性的特殊抗 体
• 修饰法
– 在抗体与抗原结合部位引进催化 基团
• 诱导法（主要方法）
– 半抗原诱导 – 酶蛋白诱导
植物细胞培养产酶
– 1902年，Haberlandt首次提出分离植物单细胞 并培养成植株的设想
– 植物细胞的全能性
Haberlandt
– 植物细胞培养产酶种类
产酶植物细胞 胡萝卜细胞 紫苜蓿细胞 甜菜细胞 大豆细胞 花生细胞 假挪威槭细胞 利马豆细胞 番木瓜细胞 大蒜细胞 菠萝细胞 剑麻细胞