微生物、动物、植物细胞培养的异同点

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研究植物和动物细胞的异同点

研究植物和动物细胞的异同点

细胞核内的DNA通过转录和翻译过程,指导蛋白质的合成,从而控制细胞的生命活动
细胞质
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植物细胞质:含有叶绿体、线粒体、高尔基体等细胞器,参与光合作用、呼吸作用等生命活动。
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动物细胞质:含有线粒体、高尔基体、内质网等细胞器,参与能量代谢、蛋白质合成等生命活动。
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植物细胞质和动物细胞质的区别:植物细胞质中含有叶绿体,参与光合作用;动物细胞质中没有叶绿体,不能进行光合作用。
信息传递与交流
植物细胞:通过细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等结构进行信息传递
01
02
动物细胞:通过细胞膜、细胞质、细胞核等结构进行信息传递
植物细胞:通过细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等结构进行信息交流
03
04
动物细胞:通过细胞膜、细胞质、细胞核等结构进行信息交流
生长与发育
植物细胞:通过细胞分裂和分化,形成新的组织和器胞特有的细胞器:叶绿体、液泡、细胞壁
植物细胞和动物细胞共有的细胞器:内质网、高尔基体、核糖体、细胞核、细胞膜、细胞质
动物细胞特有的细胞器:中心体、溶酶体、线粒体
植物细胞和动物细胞在形态上的差异
细胞形状
植物细胞:多为多边形,如正方形、长方形等
植物细胞:细胞壁较厚,具有纤维素和木质素等成分
植物细胞和动物细胞的细胞膜结构相似,但植物细胞膜上有更多的糖蛋白,有助于细胞间的识别和粘附
细胞膜的功能包括物质运输、信号传递、细胞识别等
细胞膜的主要成分是磷脂双分子层,具有选择透过性
细胞核
植物细胞和动物细胞都有细胞核,是细胞的控制中心
细胞核内含有DNA,是遗传信息的载体
细胞核内的DNA被包装成染色体,在细胞分裂时发挥作用

动植物细胞的异同点

动植物细胞的异同点

细胞核:动植物细胞都有细胞核, 负责遗传信息的储存和表达
信息传递
细胞膜:动植物细胞都有细胞膜,负责信息传递和物质交换 细胞核:动植物细胞都有细胞核,负责遗传信息的传递和表达 蛋白质合成:动植物细胞都通过蛋白质合成来传递信息 信号分子:动植物细胞都通过信号分子来传递信息
细胞分裂
细胞分裂是动植物细胞生长和繁殖的基本方式 细胞分裂包括有丝分裂和无丝分裂两种类型 有丝分裂过程中,染色体会复制并平均分配到两个子细胞中 无丝分裂过程中,细胞核直接分裂成两个子细胞,染色体数量不变
植物细胞膜:含有较多的糖类, 可以参与细胞间的识别和信号传 递。
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动物细胞膜:主要由蛋白质和脂 质组成,具有较高的流动性和通 透性。
动物细胞膜:含有较多的胆固醇, 可
植物细胞有细胞壁,动物细胞没有细胞壁 植物细胞有叶绿体,动物细胞没有叶绿体 植物细胞有中央大液泡,动物细胞没有中央大液泡 植物细胞有细胞骨架,动物细胞也有细胞骨架,但结构不同
细胞核的形状和 大小因细胞类型 而异,但通常位 于细胞的中心。
细胞核的外层是 核膜,核膜上有 许多核孔,允许 物质进出细胞核。
02
动植物细胞的功能
细胞呼吸
细胞呼吸是动植物细胞获取能量 的主要方式
有氧呼吸通过氧化磷酸化产生能 量,无氧呼吸通过底物水平磷酸 化产生能量
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动植物细胞的异同点
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目录
CONTENTS
01 动 植 物 细 胞 的 结 构 02 动 植 物 细 胞 的 功 能 03 动 植 物 细 胞 中 的 分 子 04 动 植 物 细 胞 的 差 异

动植物细胞培养产酶

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;

第五章 动植物细胞培养

第五章 动植物细胞培养

◆ 动物克隆技术的建立
1962年,英国学者Grudon 把非洲爪蟾小肠上皮细胞的 核注入同种或异种非洲爪蟾 未受精卵中,约有1%的重组 卵发育成为成熟蛙。 1997年,哺乳动物克隆 羊多利的诞生。 动物器官克隆为生物医 药材料开辟新。
(三) 动物细胞培养的特性 ◆动物细胞无细胞壁,机械强度低,适应环境能差; ◆生长速度缓慢,易受微生物污染,培养时需要抗生
第二节 动植物细胞的培养
5.2.1 动物细胞的培养 (一) 培养方法
非贴壁依赖性细胞的培养:来源于血液、淋巴组 织的细胞,许多肿瘤细胞(包括杂交瘤细胞)和某些 转化细胞属于这一类型,其可采用类似微生物培养的 方法进行悬浮培养。 贴壁依赖性细胞的培养:大多数动物细胞,包括 非淋巴组织的细胞和许多异倍体体系的细胞属于这一 类型,它们需要附着于适量正电荷的固体或半固体的 表面上生长。
表51动植物微生物细胞的培养特征种类比较项目微生物动物细胞植物细胞大悬浮生长小营养要求生长速率代谢调节环境敏感细胞分化剪切应力敏感传统变异筛选技术细胞或产物浓度110m可以简单快倍增时055小时内部不敏感无低广泛使用较高10100m多数细胞需附着表面才能生长非常复杂慢倍增时间15100小时内部激素非常敏感有非常高不常使用低10100m可以但易结团无单个细胞较复杂慢倍增时间2474小时内部激素能忍受广泛范围有高有时使用低5
(二) ◇
培养方式
分批培养
分批式培养是指先将细胞和培养液一次性装入反应器内进行培养细胞不断 生长,同时产物也不断形成,经过一段时间的培养后,终止培养。分批 培养 过程特征如图5-1。
pH、温度、DO 废产物 条件
营养物 时间 图5-1 动物细胞分批式培养过程的特征
◇ 分批补料式培养
分批补料式培养是指先将一定量的培养液装入反应器,在适宜的条件 下接种细胞,进行培养,而在此过程中随着营养物质的不断消耗,不断地向 系统中补充新的营养成分,直到整个培养结束后取出产物。分批补料式培养 过程的特征如图5-2所示。

2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册教材答案与提示

2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册教材答案与提示

2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册教材答案与提示第1章发酵工程第1节传统发酵技术的应用教材第6~7页探究·实践一、制作泡菜结果分析与评价1.隔绝空气;无氧条件。

2.装完原料后还需要加入冷却好的盐水,留有一定空间,便于冷却好的盐水淹没全部菜料。

3.根据实际情况作答即可。

二、制作果酒和果醋结果分析与评价1.在制作果醋的过程中,发酵液表面出现菌膜;在制作果酒的过程中,发酵液中出现气泡,发酵液温度上升,逐渐变为深红色,葡萄皮覆盖在发酵液表面。

其中最明显的变化为制作果酒时气泡的释放,在发酵10天后变化最明显。

原因:果醋发酵液表面的菌膜是醋酸菌进行有氧呼吸大量繁殖并聚集在发酵液表面形成的;果酒发酵液中产生气泡是由于酵母菌进行无氧呼吸释放CO2,发酵过程产热,使发酵液温度上升,发酵过程中果皮中的花青素进入发酵液中使发酵液呈深红色。

2.在制作果酒的过程中,可能会有除酵母菌之外的微生物生长,它们会对果酒发酵产生影响。

为避免这种影响,应按照“方法步骤”所述来处理材料及器具,避免杂菌污染,并保持无氧条件,注意在排气时仅拧松瓶盖,切勿打开,防止其他微生物进入。

3.在制作果醋的过程中,发酵温度为30~35 ℃,且保持有氧条件,而酵母菌是兼性厌氧微生物,发酵温度为18~30 ℃,故其不会继续发酵。

醋酸菌来自空气,可通过人工接种醋酸菌加快果醋的制作。

4.可以通过检查容器密闭性、选用优质原料、人工接种菌种等措施改进。

教材第8页练习与应用一、概念检测1.(1)×[卤汁中的乳酸菌和芽孢杆菌会竞争营养物质和生存空间。

](2)×[乳酸菌发酵不产生CO2。

](3)√[经过微生物的发酵,豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸,使该臭豆腐具有特殊的味道。

]2.D[醋酸菌是好氧细菌,制作果醋利用了其在有氧条件下产生乙酸。

]二、拓展应用1.利用传统发酵技术制作的食品有酒、酸奶、食醋等;它们制作的原理分别是:酵母菌的无氧呼吸、乳酸菌的无氧呼吸、醋酸菌的有氧呼吸。

动物细胞和植物细胞培养反应器

动物细胞和植物细胞培养反应器

六叶罗式搅拌器实物图
后来,有人使用锚式搅拌器和螺旋式搅拌器进行植物细胞的培养,
也取得了较好的效果。一般认为螺旋式搅拌器效果最优。
锚式搅拌器和螺旋搅拌器植物细胞培养反应器
吸筒式搅拌器和帆式搅拌器也常用于植物细胞的悬浮培养中, 其结构如下图所示。吸筒式搅拌器的结构原理在本章动物细胞培养 反应器中会有详细介绍,帆式搅拌器结构相对简单,由四片较大的 搅拌叶组成。这两种搅拌在使用时转速都不高,一般在30~80转/分。
吸管式搅拌器和帆式搅拌器
搅拌桨是用尼龙丝编织带制成帆形,搅拌轴用磁力驱动旋转, 转速为20~50r/min,氧气通过插入溶液中的硅胶管扩散到培养 液内,以维持培养液内一定的溶解氧水平。
带帆形搅拌器的连续灌注系统培养反应器
/sbs.asp?id=118



植物细胞和动物细胞 培 养 反 应 器
动植物细胞培养与微生物细胞培养有很大的不同。 动物细胞培养与微生物培养区别: • 动物细胞无细胞壁,且大多数哺乳动物细胞附着在固体或半固 体的表面才能生长;对营养要求严格,除氨基酸、维生素、盐类、 葡萄糖或半乳糖外,还需有血清。动物细胞对环境敏感,包括pH、 溶氧、温度、剪切应力都比微生物有更严的要求,一般须严格的监 测和控制。 植物细胞培养与微生物培养区别: • 植物细胞对营养要求较动物细胞简单。但由于植物细胞培养一 般要求在高密度下才能得到一定浓度的培养产物,以及植物细胞生 长较微生物要缓慢,长时间的培养对无菌要求及反应器的设计也提 出特殊的要求。
悬浮培养瓶
小规模悬浮培养
3、固定化培养:是指采用吸附(固体吸附剂)、共价贴附 (与固相载体结合)、共价交连(用试剂处理使细胞间形 成桥而絮结)、包埋(将细胞包埋在多孔材料内)等方法 将细胞固定在支持物上,或将细胞嵌入微囊或高分子聚合 物的网络中进行培养。该方法对贴壁依赖性细胞与非贴壁 依赖性细胞均适用。

动植物细胞培养

动植物细胞培养

CO2的含量水平对细胞的生长 同样相当重要
研究发现,植物细胞能非光合地固定一定浓度 的CO2,如在空气中混以2%~4%的CO2能够 消除高通气量对长春花细胞生长和次级代谢物 产率的影响.因此,对植物细胞培养来说,在 要求培养液充分混合的同时,CO2和氧气的浓 度只有达到某一平衡时,才会很好地生长,所 以植物细胞培养有时需要通入一定量的CO2气 体.
填充床/流化床反应器
填充床反应器
流化床反应器
膜反应器
三,影响细胞培养因素
细胞种质影响 外界因素影响 光照影响 光对黄酮化合物形成的影响,培养物在光照特别 是紫外光下黄酮及黄酮类醇糖苷积累的所有酶活性均 增加.通常光照采用荧光灯,或者荧光灯和白炽灯混 合,其光强度是300~10000lx(6~100m/m2s)可以 连续光照,也可以每天光照12~18h. pH 培养基成分的影响:
第二节 动物细胞培养技术
动物细胞培养开始于本世纪初,到1962年规模 开始扩大,发展至今已成为生物,医学研究和 应用中广泛采用的技术方法,利用动物细胞培 养生产具有重要医用价值的酶,生长因子,疫 苗和单抗等,已成为医药生物高技术产业的重 要部分.大规模动物细胞培养在生物技术产业 化进程中显示出强大的潜力. 利用动物细胞培养技术生产的生物制品已占世 界生物高技术产品市场份额的50%.
已有商品市售无血清培养基主要有下述3 类: ①基本合成培养基; ②基本合成培养基加生长因子; ③基本合成培养基加组织抽提物.
合成培养基的种类虽多,但一般都含有氨 基酸,维生素,碳水化合物,无机盐和 一些其它辅助性成分. 在细胞培养中,大多数细胞需要谷氨酰胺 作为能源和碳源 复杂培养基都含有核苷,柠檬酸循环中间 体,丙酮酸,脂类,氧化还原剂如抗坏 血酸,谷胱甘肽等及其他各种化合物.

第六章 动植物细胞培养

第六章 动植物细胞培养

第一节



动植物细胞培养的特性
一、动物细胞培养的特性
技术发展历史:
1907年,美国,Harrison首次将蛙的神经组织在试管内培养 成功。 1950年,Enders及同事发表第一篇在培养细胞中生长病毒的 报告。 1972年,Knazek等创立中空纤维细胞培养技术,使细胞体外 培养扩展为大规模培养。 1986年,Demo生物公司用微囊化技术大规模培养杂交瘤细胞 生产单克隆抗体获得成功。 随后,动物细胞培养技术日趋完善。



维生素:是维持细胞生长的一种生物活性物质,它 们在细胞中大多形成酶的辅基或辅酶,对细胞的代 谢有重大的影响。 糖类:多数合成培养基都含有葡萄糖,它主要由糖 酵解作用代谢形成丙酮酸,并可转化乳酸或乙酰乙 酸进入柠檬酸循环形成CO2。对胚胎细胞和转化细胞, 乳酸在培养基中的积累特别明显。 无机离子:是细胞的重要组成部分之一,参与了细 胞的代谢活动。培养基中的无机离子除K+、Na+等外, 还含有Fe2+、Zn2+、Cu2+等微量离子。
生物反应工程原理
李艳 教授
生物科学与工程学院 lymdh5885@ ly5885@
第六章 动植物细胞培养




动植物细胞培养技术:将动植物组织、器官在适当 的培养基上进行离体培养的技术。 组织:指由结构和功能相似的细胞和细胞间质组成, 具有一定形态和生理功能的聚集体。 器官:指机体中具有特殊结构和完成特殊功能的分 化部分。 组织与器官培养:在人工条件下,使它们得以继续 生存或发展的一种培养方法。
1、动物细胞培养的环境要求 2、培养基组成 3、常用的合成培养基 4、培养基制备应考虑的因素
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微生物、动物、植物细胞培养的异同点如下:
不同点:首先在培养基上,微生物是固体、半固体培养基都有,成分主要是水、无机盐、生长因子、碳源、氮源等。

如果是病毒的话要用细菌进行培养;动物的话用天然培养基加生长因子比较好,一般是液体培养基,成分主要是水、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清;而植物培养基用合成培养基就可以了,一般是固体培养基,成分主要是矿质元素、蔗糖、纤维素、植物激素、有机添加剂。

其次是各自培养的原理上的不同,微生物细胞培养的原理是微生物细胞的增殖,动物细胞培养的原理是细胞的增殖,植物细胞培养原理是细胞的全能性。

最后,微生物细胞培养主要是获得其代谢产物或次级代谢产物或得到细胞本身;植物细胞培养主要是获得新个体或细胞产品,应用与快速繁殖试管苗、细胞产品、人工种子、转基因植物的培育等。

动物细胞培养是获得大量新生细胞或细胞产品,应用是获得细胞的产物或细胞等。

另外,动物细胞分散用到的是胰蛋白酶,植物是纤维素酶等。

相同点:两者都需要培养基、都需要无菌操作,防止染菌、培养时候都需要适当的温度等条件。

综上所述见下表:
微生物动物细胞植物细胞大小(um) 1~10 10~100 10~100 悬浮生长可以,多数细胞需附着表面才能生长可以,但易结团无单个细胞营养要求简单非常复杂较复杂生长速率快,倍增时间为0.5~5小时慢,倍增时间为15~100小时慢,倍增时间为24~74小时代谢调节内部内部激素内部激素
环境敏感不敏感非常敏感能忍受广泛范围
细胞分化无有高
剪切力敏感低非常高高
传统变异,筛选技术广泛使用不常使用有时使用
细胞或产物浓度较高低低
由于他们所用的培养基不同,培养是所要求的条件不同所以在批量生产我们所需的目的产物时就要选择相应的生物反应器。

在选择生物反应器时要注意到生物反应器在生物反应过程的剪切力、传质问题如气-液质量传递和液-固质量传递。

生物反应器是利用生物催化剂为细胞培养(或发酵)或酶反应提供良好的反映环境的设备,通常称为发酵罐或酶反应器。

用于污水生物处理的曝气池或厌气消化罐也可作为生物反应器的一类。

生物反应器是生物反应过程中的关键设备,它的结构、操作方式和操作条件对生物技术产品的质量、转化率和能耗有着密切关系。

现在就三种生物反应器进行说明。

(一)微生物细胞培养生物反应器的选择
生物处理的主体是具有特定功能的各种微生物,由于氧化分解恶臭,微生物细胞一方面获得了生物所需的能量,另一方面获得细胞增殖所需的细胞物质,从而维持了细胞的正常生命活动。

微生物有其自身的新陈代谢,代谢活动都是在酶的作用下进行的,只有创造适宜的生存条件,使酶的机能得以充分发挥,微生物才能正常生长,才能利用恶臭物质作为生长所需的能源、碳源和氮源等,因此微生物细胞培养生物反应器的选择首先要确保微生物生长的基本条件。

根据微生物的培养特点,一般选择生物反应器为膜生物反应器和光合微生物生物反应器等。

(二)动物细胞培养生物反应器的选择
动物细胞与微生物细胞有很大的差异,对体外培养有严格的要求,如动物细胞对剪切非常敏感,反应器的选择不能有像微生物细胞那样高的剪切力,因此,传统的微生物细胞生物反应器应该经过改造才能适用动物生物反应器。

动物细胞培养分为三种类型,一类是悬浮培养,指细胞在培养器中自有悬浮生长的过程,要勇于非贴壁依赖性细胞,此类细胞体外生长不需贴壁,可以采用微生物的方法在培养基中悬浮培养。

此类细胞培养可以选择的相应反应器为:搅拌反应器、中空纤维反应器、陶质矩形通道蜂窝状反应器、气升式反应器;另一类是贴壁培养,指必须贴附在固体介质表面上生长的细胞培养,主要适用于贴壁依赖型细胞(亦称贴壁型细胞),大多数动物细胞都属于这一类型。

这类细胞生长需要附着于某些带适量正电荷的固体和半固体表面,细胞贴附生长后,不再是原有的形态,一般呈单一化,主要有成纤维细胞型、上皮型、游走型和多行型等。

此类细胞培养可以选择的生物反应器为:搅拌反应器(微载体培养)、玻璃珠床反应器、中空纤维反应器、陶质矩形通道蜂窝状反应器等;再有一类是固定化培养,这类培养既适用于贴壁依赖性细胞,又适用于非贴壁依赖性细胞的包理培养方式,具有细胞生长密度高、抗剪切力和抗污染力强的优点。

这一类细胞培养的生物反应器选择为:流化床反应器、固化床反应器等。

(三)植物细胞培养生物反应器的选择
植物细胞培养生物反应器最初大多数采用微生物反应器。

由于植物细胞与微生物细胞形态结构不同,植物细胞较微生物细胞大,对氧需求小,对剪切力却很敏感,因此不能像微生物培养那样采用高剪切的搅拌,因而,混合显得更重要。

目前,由于植物细胞悬浮技术的发展,单细胞培养的成功加上各种新型生物反应器的问世,使得植物细胞有可能像微生物那样在发酵罐中大规模连续培养。

用于植物细胞培养的反应器主要有搅拌式、非搅拌式及其他新型生物反应器,另外还有植物细胞固定化反应器和膜生物反应器等。

总之,在选择相应的生物反应器之前要了解该种细胞培养的特点及其注意事项来选择相应的反应器。

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