1、醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶植物細胞(xbo)結構第一頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶 植物、動物、微生物細胞的特性植物、動物、微生物細胞的特性(txng)(txng)比較比較細胞種類細胞種類植物細胞植物細胞微生物細胞微生物細胞動物細胞動物細胞細胞大小細胞大小/um20030011010100倍增時間倍增時間/h120.3-615營養要求營養要求簡單簡單簡單簡單復雜復雜光照要求光照要求大多數要求大多數要求不要求不要求不要求不要求對剪切力對剪切力敏感敏感大多數不敏感大多數不敏感非常敏感非常敏感主要產物主要產物色素、藥物、色素、藥物、香精、酶等香精、酶等醇、有機酸、

2、氨醇、有機酸、氨基酸、抗生素、基酸、抗生素、核苷酸、酶等核苷酸、酶等疫苗、激素、疫苗、激素、單克隆抗體、單克隆抗體、酶等酶等第二頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶三者之間的差異主要有：三者之間的差異主要有：植物細胞植物細胞 動物細胞動物細胞 微生物細胞。微生物細胞。動物細胞、植物細胞的生產周期比微生物長。動物細胞、植物細胞的生產周期比微生物長。植物細胞和微生物細胞的營養要求較簡單植物細胞和微生物細胞的營養要求較簡單(jindn)(jindn)。植物細胞的生長以及次級代謝物的生產要求一定的光植物細胞的生長以及次級代謝物的生產要求一定的光照。照。植物細胞和動物細胞對剪切力敏感。

3、植物細胞和動物細胞對剪切力敏感。植物、微生物和動物細胞的主要目的產物各不相同。植物、微生物和動物細胞的主要目的產物各不相同。第三頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶一、植物細胞培養產酶一、植物細胞培養產酶從外植體中從外植體中選育植物細胞選育植物細胞高產穩定高產穩定(wndng)(wndng)細胞細胞培培養養各種產物各種產物 1.1.植物細胞培養的特點植物細胞培養的特點 提高產率和產品質量提高產率和產品質量 縮短周期縮短周期 易于管理易于管理 第四頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶2.2.培養基特點培養基特點 需要大量無機鹽需要大量無機鹽 需多種維生素和激素

4、需多種維生素和激素 氮源一般為無機氮氮源一般為無機氮 一般以蔗糖為碳源一般以蔗糖為碳源n應用最廣的是應用最廣的是MSMS培養基和培養基和LSLS培養基培養基 MSMS培養基是培養基是19621962年為煙草細胞培養而設計年為煙草細胞培養而設計(shj)(shj)的培養基。的培養基。LSLS培養基是在其基礎上演變而來的。培養基是在其基礎上演變而來的。P82P82表表3-33-3第五頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶3.3.培養工藝：培養工藝：懸浮細胞培養懸浮細胞培養工藝流程工藝流程外植體外植體細胞的獲取細胞的獲取細胞培養細胞培養分離分離純化產純化產物物外植體選擇和處理外植體選

5、擇和處理選取那些無病蟲害、生長旺盛、生長規則植株，把莖、選取那些無病蟲害、生長旺盛、生長規則植株，把莖、葉、根、芽，花、果實等切成小片段或小塊。用葉、根、芽，花、果實等切成小片段或小塊。用70%-70%-75%75%乙醇，乙醇，0.1%0.1%升汞消毒升汞消毒(xio d)(xio d)，無菌水漂洗。，無菌水漂洗。第六頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶外植體：外植體： 從植株取出，經過預處理后，用于植物組織培養的植物從植株取出，經過預處理后，用于植物組織培養的植物組織（包括根、莖、葉、芽、花、果實、種子等）的片段或組織（包括根、莖、葉、芽、花、果實、種子等）的片段或小塊。小

6、塊。愈傷組織：愈傷組織： 將上述外植體植入誘導培養基中，于將上述外植體植入誘導培養基中，于2525左右培養左右培養一段時間，從外植體的切口一段時間，從外植體的切口(qi ku)(qi ku)部位長出小細胞團。部位長出小細胞團。第七頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶水稻水稻(shudo)的外植體的外植體（幼胚）和愈傷組（幼胚）和愈傷組織織外植體外植體愈傷組織愈傷組織(zzh)(zzh)第八頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶植物細胞獲取植物細胞獲取 直接分離法直接分離法 愈傷組織誘導法愈傷組織誘導法 原生質體再生原生質體再生(zishng)(zishng)法

7、法細胞懸浮培養：轉新培養基，在生物反細胞懸浮培養：轉新培養基，在生物反應器中進行培養應器中進行培養分離純化：生化技術分離純化：生化技術機械機械(jxi)法法酶法酶法第九頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶 培養條件的影響與控制培養條件的影響與控制溫度：室溫溫度：室溫2525pHpH：微酸性范圍：微酸性范圍(fnwi)(fnwi)。即。即pH 5.0-6.05.0-6.0通氣與攪拌通氣與攪拌光照的控制：強度和時間有一定要求光照的控制：強度和時間有一定要求前體的添加（飼喂）前體的添加（飼喂）刺激劑的應用刺激劑的應用第十頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶4.4.

8、植物細胞培養產酶實例植物細胞培養產酶實例 以大蒜細胞培養生產超氧化物歧化酶（以大蒜細胞培養生產超氧化物歧化酶（SODSOD）為例）為例(1)(1)大蒜愈傷組織的誘導大蒜愈傷組織的誘導 選取結實選取結實(ji shi)(ji shi)、飽滿、無病蟲害的大蒜蒜瓣，去除、飽滿、無病蟲害的大蒜蒜瓣，去除外皮，先用外皮，先用70%70%乙醇消毒乙醇消毒20s20s，再用，再用0.1%0.1%升汞消毒升汞消毒10min10min，然，然后無菌水漂洗后無菌水漂洗3 3次。次。 在無菌條件下，切成在無菌條件下，切成0.5cm0.5cm3 3的小塊，植入含有的小塊，植入含有3mg/L 3mg/L 2,4-D2,

9、4-D和和1.2mg/L 6-BA 1.2mg/L 6-BA 的半固體的半固體MSMS培養基中，在培養基中，在2525，600lux600lux，12h/d12h/d光照條件下培養光照條件下培養18d18d，誘導得到愈傷組織，誘導得到愈傷組織，每每1818天繼代一次。天繼代一次。第十一頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶(2)(2)大蒜懸浮細胞培養大蒜懸浮細胞培養 將上述在半固體將上述在半固體MSMS培養培養(piyng)(piyng)基上培養基上培養(piyng)(piyng)18d18d的愈傷組織，在無菌條件下轉入含有的愈傷組織，在無菌條件下轉入含有3mg/L 2,4-D

10、3mg/L 2,4-D和和 1.2mg/L 6-BA 1.2mg/L 6-BA （芐基腺嘌呤）（芐基腺嘌呤） 的液體的液體MSMS培養基中，加入培養基中，加入滅菌的玻璃珠，滅菌的玻璃珠，2525，600lux600lux，12h/d12h/d光照條件下震蕩培光照條件下震蕩培養養18d18d，使愈傷組織分散成為小細胞團或單細胞。，使愈傷組織分散成為小細胞團或單細胞。 然后在無菌條件下，經過篩網將小細胞團或單細然后在無菌條件下，經過篩網將小細胞團或單細胞轉入含有胞轉入含有3mg/L 2,4-D3mg/L 2,4-D和和1.2mg/L 6-BA 1.2mg/L 6-BA 的液體的液體MSMS培養培養

11、基中，基中，25,600lux25,600lux，12h/d12h/d光照條件下震蕩培養光照條件下震蕩培養18d18d。第十二頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶(3)(3)酶的分離純化酶的分離純化 細胞培養完成后，收集細胞，經過細胞破細胞培養完成后，收集細胞，經過細胞破碎、提取碎、提取(tq)(tq)、分離得到超氧化物歧化酶。、分離得到超氧化物歧化酶。第十三頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶二、動物細胞培養產酶二、動物細胞培養產酶 1.1.動物細胞培養的特點動物細胞培養的特點動物細胞可以產生各種有效高價值的物質動物細胞可以產生各種有效高價值的物質需添加抗

12、生素（常用需添加抗生素（常用(chn(chn yn yn) )青霉素和鏈霉素聯合）青霉素和鏈霉素聯合）細胞生長速度慢細胞生長速度慢細胞體積大，無細胞壁保護，對剪切力敏感。細胞體積大，無細胞壁保護，對剪切力敏感。反應過程成本高，產品價格貴反應過程成本高，產品價格貴細胞具有錨地依賴性。宜采用貼壁培養細胞具有錨地依賴性。宜采用貼壁培養原代細胞一般繁殖原代細胞一般繁殖5050代代第十四頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶2.2.培養方式培養方式 (1)(1)懸浮懸浮(xunf)(xunf)培養培養(2)(2)貼壁培養貼壁培養 滾瓶培養滾瓶培養 微載體培養微載體培養(microcarr

13、ier culture)(microcarrier culture)(3)(3)固定化細胞培養固定化細胞培養包埋包埋(entrapment)(entrapment)和中空纖維和中空纖維(microencapsulation)(microencapsulation)培養培養第十五頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶3.工藝控制工藝控制 工藝流程工藝流程 種質細胞種質細胞(xbo) （體細胞；雜交瘤細胞）（體細胞；雜交瘤細胞） 分散成懸浮細胞分散成懸浮細胞 細胞懸浮或貼壁培細胞懸浮或貼壁培養養 收集收集 分離純化分離純化 產物產物 胰蛋白酶胰蛋白酶(y dn bi mi)消化消化

14、第十六頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶培養條件的影響與控制培養條件的影響與控制溫度：一般控制在溫度：一般控制在36.5.36.5.pHpH值：一般控制在值：一般控制在7.0-7.67.0-7.6的微堿性范圍內。的微堿性范圍內。滲透壓滲透壓: : 應與細胞內滲透壓相同應與細胞內滲透壓相同(xin(xin tn tn) )。溶解氧：根據情況隨時調節。溶解氧：根據情況隨時調節。第十七頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶4.產酶實例產酶實例(shl)以人黑色素瘤細胞培養生產組織纖溶酶原以人黑色素瘤細胞培養生產組織纖溶酶原激活劑為例激活劑為例纖溶酶原纖溶酶原 纖溶

15、酶纖溶酶纖溶酶原纖溶酶原(mi yun)激活劑激活劑第十八頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶種質細胞用胰蛋白酶處理，分散，種質細胞用胰蛋白酶處理，分散，pH7.4pH7.4磷酸鹽洗滌。磷酸鹽洗滌。稀釋成細胞懸浮液稀釋成細胞懸浮液接種到反應器中，與接種到反應器中，與37 CO37 CO2 2培養箱中，長成致培養箱中，長成致密單層密單層去培養液，用去培養液，用pH7.4pH7.4磷酸鹽沖洗細胞磷酸鹽沖洗細胞換無血清換無血清EagleEagle培養液，繼續培養液，繼續(jx)(jx)培養培養每每3-43-4天，取出培養液分離純化天，取出培養液分離純化再加新鮮再加新鮮EagleEa

16、gle培養液，繼續培養培養液，繼續培養親和層析進行分離親和層析進行分離第十九頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶細胞細胞(xbo)生產滾瓶培養裝生產滾瓶培養裝置置第二十頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶第二十一頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶 第一章第一章作業作業(zuy)：1.1.概念概念 酶活力酶活力(hul)(hul)單位單位 酶比活力酶比活力2.2.酶工程的主要任務和主要內容是什么？酶工程的主要任務和主要內容是什么？3.3.寫出酶活力測定的一般步驟。寫出酶活力測定的一般步驟。 第二十二頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物

17、細胞培養產酶第二章第二章作業作業(zuy)：1.1.概念：產物阻遏；分解代謝物阻遏；酶合成的誘概念：產物阻遏；分解代謝物阻遏；酶合成的誘導導2.2.提高酶產量的策措施有哪些？提高酶產量的策措施有哪些？3.3.試述發酵過程中對溶解氧進行控制的必要性及其依據。試述發酵過程中對溶解氧進行控制的必要性及其依據。4.4.影響酶生物合成模式的主要因素是什么？影響酶生物合成模式的主要因素是什么？5.5.優良優良(yuling)(yuling)產酶菌種應具備哪些條件？產酶菌種應具備哪些條件？第二十三頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶 第三章第三章作業作業(zuy)：1.1.概念：外植體；愈傷組織；微載體培養概念：外植體；愈傷組織；微載體培養(piyng)(piyng)2.2.論述植物細胞培養產酶的條件控制。論述植物細胞培養產酶的條件控制。3.3.動物細胞培養的特點有哪些？動物細胞培養的特點有哪些？4.4.舉例說明動物細胞培養產酶的工藝過程。舉例說明動物細胞培養產酶的工藝過程。第二十四頁，共二十五頁。醫學專題(酶工程)-動植物細胞培養產酶內