动植物细胞培养产酶tostudents

1、关于动植物细胞培养产酶tostudents第一张，PPT共四十六页，创作于2022年6月 植物、动物、微生物细胞的特性比较细胞种类植物细胞微生物细胞动物细胞细胞大小/um20030011010100倍增时间/h120.3-615营养要求简单简单复杂光照要求大多数要求不要求不要求对剪切力敏感大多数不敏感非常敏感主要产物色素、药物、香精、酶等醇、有机酸、氨基酸、抗生素、核苷酸、酶等疫苗、激素、单克隆抗体、酶等第二张，PPT共四十六页，创作于2022年6月三者之间的差异主要有：植物细胞动物细胞微生物细胞。动物细胞、植物细胞的生产周期比微生物长。植物细胞和微生物细胞的营养要求较简单。植物细胞的生长以及

2、次级代谢物的生产要求一定的光照。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。第三张，PPT共四十六页，创作于2022年6月雪莲中黄酮类化合物为主要成分。黄酮类化合物以黄酮（2-苯基色原酮）为母核而衍生的一类黄色色素。黄酮化合物具有多种生物活性，抗菌、消炎、抗突变、降压、清热解毒、镇静，在抗氧化、抗癌、防癌等方面也有显著效果；是大多数氧自由基的清除剂，对治疗冠心病、心绞痛、高血压等有显著效果；对降低舒张压，防治心律失常、心血管病和活血化瘀也起重要作用。自然资源有限，生长条件苛刻，很难人工栽培。通过水母雪莲细胞培养生产黄酮有着重要意义。第四张，PPT共四十六页，创

3、作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 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第五张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶第一节 动植物细胞中酶生物合成的调节从基因到蛋白质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、神经调节第六张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶动植物细胞中酶生物合成的调节一、细胞分化改

4、变酶的生物合成 端粒（telomere）端粒是真核生物染色体的末端结构由富含 G、T 的 DNA 简单重复序列不断重复而成人端粒序列：TTAGGG保护真核生物染色体免遭破坏牺牲自我，填补 DNA 复制后在5-端留下的空隙端粒随细胞年龄的增长而逐渐缩短端粒酶（telomerase） 催化端粒合成和延长核糖核蛋白，其中的 RNA 部分含核苷酸模板序列，可构建端粒重复序列端粒酶一般存在于分化程度较低的细胞中第七张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶动植物细胞中酶生物合成的调节二、基因扩增加速酶的生物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

5、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（中国田鼠卵巢）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第八张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶动植物细胞中酶生物合成的调节三、增强子促进酶的生物合成增强子（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，在不同细胞或组织中增强效果不同第九张，PPT共四十六页，创作于2022年6月抗原和抗体 当外源物性物质，如蛋白质、毒素、糖蛋白、

6、脂蛋白、核酸、多糖、颗粒（细菌、细胞、病毒）进入人或动物体内时，机体的免疫系统便产生相应的免疫球蛋白（immune globin），并以之结合，以消除异物的毒害。此反应称为免疫反应，此异物便是抗原，此球蛋白便是抗体。抗体酶（Abzyme)是具有酶催化功能的抗体分子。 本质为免疫球蛋白，在可变区被赋予了酶的属性。 四、抗原诱导抗体酶的生物合成第十张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶动植物细胞中酶生物合成的调节四、抗原诱导抗体酶的生物合成抗体酶（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

7、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第十一张，PPT共四十六页，创作于2022年6月第二节 植物细胞培养产酶植物来源物质的生产方法有两种：1、提取分离法：原料有限2、细胞培养法在人工控制条件的植物细胞反应器中进行优质细胞培养，从而获得各种所需产物。植物材料提取分离纯化产品第十二张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶植物细胞培养产酶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哈勃兰德第十三张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶植

8、物细胞培养产酶一、植物细胞培养产酶种类产酶植物细胞产酶品种胡萝卜细胞糖苷酶紫苜蓿细胞-半乳糖苷酶甜菜细胞过氧化物酶、酸性/碱性转化酶、糖化酶大豆细胞过氧化物酶、苯丙氨酸裂合酶花生细胞苯丙氨酸裂合酶假挪威槭细胞漆酶利马豆细胞-葡萄糖苷酶番木瓜细胞木瓜蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶大蒜细胞超氧化物歧化酶菠萝细胞菠萝蛋白酶剑麻细胞剑麻蛋白酶第十四张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶植物细胞培养产酶植物细胞结构第十五张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶植物细胞培养产酶二、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

9、长速率和代谢速率低于微生物细胞，生长周期长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）第十六张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶植物细胞培养产酶三、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通过严格的培养条件控制，减少植株病虫害和污染四、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 相对于微生物第十七张，PPT共四十六页，创作于2022年6月五、工艺条件及控制1、工艺

10、流程外植体 获取细胞（诱导愈伤组织）细胞培养分离纯化酶第十八张，PPT共四十六页，创作于2022年6月外植体： 从植株取出，经过预处理后，用于植物组织培养的植物组织（包括根、茎、叶、芽、花、果实、种子等）片段或小块。愈伤组织：一种能迅速增殖、无特定结构和功能的薄壁细胞团 将上述外植体植入诱导培养基中，于25左右培养一段时间，从外植体的切口部位长出小细胞团。第十九张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶植物细胞培养产酶植物细胞培养 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根、茎、叶、芽、花、果实、种子

11、等选择：无病虫害、生长旺盛、生长有规则切片：0.51 cm消毒70% 乙醇5% 次氯酸钠 / 10% 漂白粉0.010.1% HgCl2水稻的外植体（幼胚）第二十张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶植物细胞培养产酶植物细胞培养 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第二十一张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶植物细胞培养产酶

12、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诱导过程配制半固体诱导培养基灭菌、植入外植体13周后继代培养第二十二张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶植物细胞培养产酶植物细胞培养 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，再生细胞壁第二十三张，PPT共四十六页，创作于2022年

13、6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶植物细胞培养产酶植物细胞培养 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 产物分离纯化收集培养液，从中获得所需的产物第二十四张，PPT共四十六页，创作于2022年6月2、培养基的特点 （1）需大量无机盐 （2）需维生素和生长激素：硫胺素、吡哆素、盐酸、肌醇、 生长素、分裂素等 （3）一般为无机氮源：硝酸盐和铵盐 （4）一般以蔗糖为碳源第二十五张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶植物细胞培养产酶3、工艺条件及其控制温度室

14、温范围（25 oC左右）最适产酶温度和最适生长温度不同pH微酸性（pH 56）细胞培养时，pH一般变化不大溶解氧植物细胞需氧量不高，供氧不宜过量对剪切力敏感，通风搅拌不宜太剧烈第二十六张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶植物细胞培养产酶工艺条件及其控制光照光照对植物细胞的生长和产物合成具有重要影响（植物特色）光照有时也抑制产物合成添加前体前体：处于目的代谢物代谢途径上游的物质添加前体相对于添加了反应的底物刺激剂（elector）引导物质朝特定的代谢方向进行，强化次级代谢产物的生物合成常用微生物细胞壁碎片和果胶酶、纤维素酶等胞外酶第二十七张，PPT共四十六

15、页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶植物细胞培养产酶六、产酶实例 大蒜细胞培养产 SOD超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD，EC 1.15.1.1）生物体内清除超氧化物阴离子自由基（O2-）的重要金属酶类SOD 和过氧化氢酶 (catalase)、过氧化物酶 (peroxidase，POD) 一起构成了生物体内重要的酶促反应防御体系，从而维护生物体内细胞正常的生理代谢和生化反应第二十八张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶植物细胞培养产酶产酶实例 大蒜细胞培养产 SOD大蒜愈伤组织的诱导选取结实、饱满、无

16、病虫害的大蒜蒜瓣，去除外皮先用70% 乙醇消毒 20 s，再用0.1%升汞消毒 10 min，然后无菌水漂洗3次在无菌条件下，切成0.5 cm3 的小块，植入含有3 mg/L 2,4-D （2,4-二氯苯氧乙酸）和1.2 mg/L 6-BA （卞基腺嘌呤）的半固体 MS 培养基中25 oC，600 lux，12 h/d光照条件下培养18天，诱导得到愈伤组织，每18天继代一次第二十九张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶植物细胞培养产酶产酶实例 大蒜细胞培养产 SOD大蒜细胞悬浮培养将上述在半固体 MS 培养基上培养18天的愈伤组织，在无菌条件下转入含有3

17、mg/L 2,4-D 和 1.2 mg/L 6-BA 的液体 MS 培养基中，加入灭菌的玻璃珠，25 oC，600 lux，12 h/d光照条件下振荡培养1012天，使愈伤组织分散成为小细胞团或单细胞无菌条件下，经过筛网将小细胞团或单细胞转入含有3 mg/L 2,4-D和1.2 mg/L 6-BA 的液体 MS 培养基中，25 oC，600 lux，12 h/d光照条件下振荡培养18天SOD 分离纯化收集细胞，破碎，用pH 7.8 磷酸盐缓冲液提取第三十张，PPT共四十六页，创作于2022年6月七、现状： 1、产率低 2、周期长，易染菌 3、光照难控制，放大难 4、成本高，生产高价值产品第三十

18、一张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶第二节 动物细胞培养产酶动物细胞特性没有细胞壁，细胞脆弱（区别于植物和微生物）体积比微生物细胞大几千倍，但稍小于植物细胞在肌体内相互粘连，以群体形式存在在培养时具有群体效应、贴壁依赖性、接触抑制性、功能全能性营养要求复杂（血清培养基）第三十二张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶动物细胞培养产酶动物细胞培养的特点主要用于生产蛋白质生长缓慢容易受污染（细菌、支原体），培养过程中需添加抗生素对剪切力特别敏感（胞外缺少保护结构）大部分具有贴壁依赖性 贴壁培养培养基成分复杂，价格高昂细胞

19、生命有限，一般最多继代培养50代即退化死亡第三十三张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶动物细胞培养产酶动物细胞培养方式 悬浮培养适用于非贴壁依赖型细胞杂交瘤细胞、肿瘤细胞、体液（血液、淋巴液）细胞类似于微生物细胞的深层发酵，但工艺条件有较大差别对通气、搅拌耐受性差对氧气的要求较微生物低，培养时需通入一定比例 CO2优点（相对于贴壁培养）细胞在培养液中均匀分散，生长情况良好传代培养容易，无需消化分散细胞培养基中营养成分利用率高第三十四张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶动物细胞培养产酶动物细胞培养方式 贴壁培养适用于

20、贴壁依赖型细胞上皮细胞、成纤维细胞细胞在培养容器表面迅速铺展并分裂滚瓶培养系统结构简单，但比表面积小微载体培养系统由葡聚糖凝胶等聚合物制得的微球兼具单层培养和悬浮培养的优势细胞生长环境均一第三十五张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶动物细胞培养产酶动物细胞培养方式 固定化培养贴壁或非贴壁依赖型细胞均适用吸附法载体为多孔性颗粒，如陶瓷颗粒、玻璃珠及硅胶颗粒贴壁型细胞的微载体培养即属此类包埋法将细胞包埋于琼脂、琼脂糖、胶原及血纤维等海绵状基质中细胞不易脱落固定化培养优点细胞损伤程度低，可重复使用产物分离容易第三十六张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动

21、 植 物 细 胞 培 养 产 酶动物细胞培养产酶动物细胞培养过程种质细胞体细胞（动物体内组织取出）杂交瘤细胞基本工艺过程第三十七张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶动物细胞培养产酶培养基（1）加血清或代用品（2）水用双蒸水（3）用无机盐调节渗透压（4）一般加抗生素（青霉素&链霉素）第三十八张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶动物细胞培养产酶动物细胞培养的工艺条件及其控制温度哺乳动物细胞培养一般控制在 36.50.25 oC温度也影响 CO2 溶解度，从而影响培养液 pH 值渗透压保持细胞内外等渗状态，一般70085

22、0 kPa溶解氧供氧不足：细胞生长受抑制过量供氧：容易产生较多氧自由基，杀伤细胞用混合气代替空气（空气、O2、N2、CO2）第三十九张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶动物细胞培养产酶动物细胞培养的工艺条件及其控制pH 值与 CO2 浓度动物细胞培养液 pH 在 7.07.6 之间，以 pH 7.4 为最佳最常用的缓冲体系为 CO2 / HCO3-动物细胞培养时缺少 CO2，培养液中的 HCO3- 会被耗尽；CO2 保持了 HCO3- 的浓度，以提供稳定的缓冲环境通常 CO2 浓度维持在 210% 之间指示剂：酚红第四十张，PPT共四十六页，创作于202

23、2年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶动物细胞培养产酶动物细胞培养的工艺条件及其控制pH 值 HEPES 缓冲体系HEPES：4-羟乙基哌嗪乙磺酸4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazine-1-ethanesulfonic acidHEPES is a zwitterionic organic chemical buffering agent. HEPES is widely used in cell culture, largely because it is better at maintaining physiological pH despite changes

24、 in carbon dioxide concentration (produced by cellular respiration) when compared to bicarbonate buffers, which are also commonly used in cell culture. HEPES is like water in that its dissociation decreases as the temperature decreases. This makes HEPES a more effective buffering agent for maintaini

25、ng enzyme structure and function atlow temperatures.第四十一张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动物细胞培养产酶相关问题 为什么培养的细胞要及时传代传代培养：将原代培养的细胞分离、稀释并接种到新培养基上继续扩大培养的阶段体外培养的细胞大多具有生长接触抑制的特性，也就是说当一个细胞被其他细胞包围的时候，它就会停止生长当细胞铺满培养器皿的表面时，正常的细胞停止生长，但是转化（即发生遗传物质突变）的、对接触抑制不敏感的细胞会继续生长如果不及时传代，这些转化的细胞就会逐步取代正常的细胞，导致正常细胞的退化动 植 物 细 胞 培 养 产 酶?第四十二张，PPT共四十六页，创作于2022年6月动 植 物 细 胞 培 养 产 酶动物细胞培养产酶产酶实例 人黑色素瘤细胞培养生产 tPA（组织纤溶酶原激活剂催化纤溶酶原水解，生成纤溶酶。纤溶酶催化血栓中的血纤维蛋白水解，对血栓性疾病有显著疗效）Tissue plasminogen activator (abbr. tPA) is a protein involved in the breakdown of blood clots. It is a serine