《酶工程》课件-动植物细胞培养产酶
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酶工程第3版
一、动植物细胞的特点: 动植物细胞的特点
• 1、体积比微生物大； 、体积比微生物大； • 2、对剪切力敏感； 、对剪切力敏感； • 3、生长和代谢速率低，生长倍增时间和发酵 、生长和代谢速率低， 周期长； 周期长； • 4、动物细胞营养要求复杂； 、动物细胞营养要求复杂； • 5、发酵产物不同 、
三、动物细胞发酵
1、动物细胞可以生产多种具有较高价值的药物，特 、动物细胞可以生产多种具有较高价值的药物， 别是疫苗、激素、单克隆抗体和酶等。 别是疫苗、激素、单克隆抗体和酶等。 由动物细胞培养生产的酶有胶原酶， 由动物细胞培养生产的酶有胶原酶，血纤蛋白溶 酶原活性剂等。 酶原活性剂等。 2、动物细胞培养方法： 、动物细胞培养方法： 悬浮培养； 悬浮培养；固定化细胞培养 3、动物细胞发酵工艺植物细胞发酵技术和特点： 、植物细胞发酵技术和特点： 植物细胞发酵技术 发酵特点（与直接提取分离相比较而言）： 发酵特点（与直接提取分离相比较而言）： （1）提高产率； ）提高产率； （2）缩短周期 ）缩短周期; （3）易于管理、减轻劳动强度； ）易于管理、减轻劳动强度； （4）提高质量。 ）提高质量。
2、植物细胞发酵技术 、 (I)高产细胞系的选择： 主要有以下几个途径： 高产细胞系的选择： 高产细胞系的选择 主要有以下几个途径： 材料选择，克隆选择，抗性选择，诱变选择,细 材料选择，克隆选择，抗性选择，诱变选择 细 胞工程和基因工程选择； 胞工程和基因工程选择； (II)影响产物产量的因素： 材料来源 培养基成分， 影响产物产量的因素： 材料来源,培养基成分 培养基成分， 影响产物产量的因素 光照和温度， ，细胞形态分化程度等; 光照和温度，pH，细胞形态分化程度等 (III)提高产物产量的途径： 选择高产细胞系，控 提高产物产量的途径： 提高产物产量的途径 选择高产细胞系， 制细胞生长和分化程度，加入诱导物或前体， 制细胞生长和分化程度，加入诱导物或前体， 两相培养和产物释放，毛壮根培养技术。 两相培养和产物释放，毛壮根培养技术。 (IV)植物细胞培养系统专用的生物反应器。 植物细胞培养系统专用的生物反应器。 植物细胞培养系统专用的生物反应器
南京林业大学酶工程-3 动、植物细胞发酵产酶讲解
一般为无机氮源。 一般以蔗糖为碳源。
植物细胞培养的工艺条件及其控制（续）
（三）温度的控制 室温（25℃）、 （四）pH值的控制 微酸性（pH5～6） （五）溶解氧的调节控制 代谢慢，耗氧少，对剪切力敏感，搅拌不宜强烈。 （六）光照的控制 （七）前体的添加 提高次级代谢物的产量。 （八）刺激剂(electior)的应用 强化次级代谢产物的生物合成。常用微生物细胞 壁碎片和胞外酶。
动、植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。
紫草宁及其结构
植物细胞培养的特点（续）
ห้องสมุดไป่ตู้
（2）缩短周期 发酵周期10～30天，种植周期几个月～几年。 （3）易于管理 减低劳动强度；不受地理环境和气候条件等影响。 （4）提高产品质量 主要产物浓度高，易于分离纯化，减少环境中各种有 害物质污染和侵蚀。 （5）其它 生物反应器的设计工艺条件注意的问题。
主要产物
醇类，有机酸， 色素，香精， 激素，疫苗， 氨基酸，抗生素， 药物，酶 单克隆抗体， 酶，核苷酸 酶
二、植物细胞培养的特点
（1）提高产率
例如,紫草宁(shikonin) 生产，发酵细胞中的紫 草宁比 紫菜根 (Lithospermum erythrorhizon)中高10 倍，比产率达到种植紫 草的830倍。
酶工程第一章酶学基础知识PPT课件
酶的生物合成是一个复杂的过程，需要多种酶的参 与和调控。这些酶的作用包括提供能量、合成原料 、修饰和加工等，以确保酶的正确合成和功能。
酶的生产方式
01 02
微生物发酵
通过微生物发酵生产酶是一种常见的方法。不同微生物具有不同的代谢 途径和酶系，可以产生不同类型的酶。通过选择适当的微生物和发酵条 件，可以大规模生产酶。
酶的分离纯化
通过各种分离纯化技术手段，从生物材料中 提取和纯化酶。
酶的改造
通过基因工程技术手段对酶进行改造，以提 高酶的催化效率和稳定性。
酶的固定化
将游离酶或细胞固定在特定载体上，实现酶 的重复利用和连续化生产。
酶的生产与应用
通过生物工程技术手段实现酶的工业化生产， 并将其应用于各个领域。
酶工程的应用领域
1980年代
随着分子生物学和生物工程技术的迅速发展，酶 工程领域取得了重大突破，实现了酶的大规模生 产和应用。
02
酶的结构与功能
酶的活性中心
02
01
03
酶的活性中心是酶分子中与底物结合并催化反应的区 域，通常由少数几个氨基酸残基组成。
这些氨基酸残基在空间结构上相互接近，形成一个凹 陷的空腔，能够与底物特异结合。
酶的活性中心具有催化作用，能够降低反应的活化能 ，加速化学反应速率。
酶的专一性
酶的专一性是指酶只能催化一 种或一类化学反应的性质。
酶的专一性分为绝对专一性和 相对专一性，绝对专一性是指 酶只催化一种底物反应，相对 专一性是指酶对底物的结构有 一定选择性。
酶的专一性是由酶的活性中心 决定的，活性中心的空间结构 和化学组成决定了酶对底物的 选择性。
03
拓展酶的应用领域，将酶应用 于生物医药、食品工业、纺织 工业等领域，提高产品质量和 降低环境污染。
酶的生产方式
01 02
微生物发酵
通过微生物发酵生产酶是一种常见的方法。不同微生物具有不同的代谢 途径和酶系，可以产生不同类型的酶。通过选择适当的微生物和发酵条 件，可以大规模生产酶。
酶的分离纯化
通过各种分离纯化技术手段，从生物材料中 提取和纯化酶。
酶的改造
通过基因工程技术手段对酶进行改造，以提 高酶的催化效率和稳定性。
酶的固定化
将游离酶或细胞固定在特定载体上，实现酶 的重复利用和连续化生产。
酶的生产与应用
通过生物工程技术手段实现酶的工业化生产， 并将其应用于各个领域。
酶工程的应用领域
1980年代
随着分子生物学和生物工程技术的迅速发展，酶 工程领域取得了重大突破，实现了酶的大规模生 产和应用。
02
酶的结构与功能
酶的活性中心
02
01
03
酶的活性中心是酶分子中与底物结合并催化反应的区 域，通常由少数几个氨基酸残基组成。
这些氨基酸残基在空间结构上相互接近，形成一个凹 陷的空腔，能够与底物特异结合。
酶的活性中心具有催化作用，能够降低反应的活化能 ，加速化学反应速率。
酶的专一性
酶的专一性是指酶只能催化一 种或一类化学反应的性质。
酶的专一性分为绝对专一性和 相对专一性，绝对专一性是指 酶只催化一种底物反应，相对 专一性是指酶对底物的结构有 一定选择性。
酶的专一性是由酶的活性中心 决定的，活性中心的空间结构 和化学组成决定了酶对底物的 选择性。
03
拓展酶的应用领域，将酶应用 于生物医药、食品工业、纺织 工业等领域，提高产品质量和 降低环境污染。
《酶工程》课件-微生物发酵产酶
05
微生物发酵产酶存在问题与挑战
产量问题
微生物发酵产酶产量低
由于微生物发酵过程中受到多种因素 的影响，如营养物质的供应、发酵条 件、微生物菌种等，导致酶的产量较 低。
发酵周期长
微生物发酵产酶通常需要较长的发酵 周期，这增加了生产成本和时间成本。
稳定性问题
酶稳定性差
许多酶在发酵过程中容易受到温度、pH值、金属离子等因素的影响，导致酶的稳定性降低。
04
微生物发酵产酶应用实例
工业应用
洗涤剂制造
微生物发酵产生的酶可用于制造 洗涤剂，如蛋白酶用于去除蛋白 质污渍，淀粉酶用于去除淀粉污
渍。
纺织工业
利用微生物发酵产生的酶处理纺织 品，可以改善其质地、手感和外观， 如纤维素酶用于棉织物的生物抛光。
造纸工业
通过微生物发酵产酶技术，可以改 进造纸工艺，提高纸张质量和降低 环境污染，如木聚糖酶用于纸浆漂 白。
过程优化与控制
通过人工智能技术，对微生物发酵产酶过程进行建模和优化，提高 目标酶的产量和质量。
个性化定制酶
结合人工智能和基因工程技术，实现个性化定制酶的合成，满足不 同领域的需求。
THANKS
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《酶工程》课件-微生物发酵 产酶
• 微生物发酵产酶概述 • 微生物发酵产酶原理与过程 • 微生物发酵产酶技术与方法
• 微生物发酵产酶应用实例 • 微生物发酵产酶存在问题与挑战 • 未来发展趋势与展望
01
微生物发酵产酶概述
酶工程简介
酶工程定义
酶工程是生物工程的重要组成部分，是利用酶或者微生物细胞、动植物细胞、 细胞器等具有的生物催化功能，借助工程手段来生产有用物质、设计改造酶或 者生产细胞、器官乃至整个生物体的一门科学技术。
酶工程精品PPT课件
工业生物技术 （生物催化）
动力学 反应工程 反应器设计
采矿
药物 食品、营养 动物饲料 植物保护 造纸和纸浆 化学品
以生物催化法合成的主要产 品
产品名称
产量
丙烯酰胺
10万吨/年
聚乳酸
1.3万吨/年
阿斯巴甜
2万吨/年
生物柴油与汽油
1000万吨/年
抗菌素中间体6－APA
0.9万吨/年
趋势判断和需求分析
开发生物催化剂：催化性能更好、更快，成本更低 开发生物催化剂工具合：催化反应更广泛，功能更多
样 改善性能: 稳定性, 活性，溶剂兼容性 开发分子模型: 新酶的快速重新设计 创造新技术: 用于新生物催化剂的开发
生物催化剂工程技术瓶颈
对生物催化剂作用机理缺乏深入的认识 对次级代谢产物代谢途径（包括途径间相互关系）缺
新兴、前沿学科往往在学科交叉中产生
生物技术的具体应用
生物技术
医药生物技术 农业生物技术 工业生物技术 环境生物技术 材料生物技术
。 。 。 。
生物技术产业化的三个浪潮
医药生物技术 农业生物技术 工业生物技术
医药生物技术产业
1982年重组人胰岛素上市 至2000年已有基于48种重组蛋白的117种基因工程
乏理解 细胞工程化的方法十分有限（即代谢工程） 生产酶和辅因子的成本过高
当前生物催化的研究热点
新酶或已有酶的新功能的开发 根据已有底物开发新的酶反应 利用突变或定向进化技术改善生物催化剂性能 利用重组DNA技术大规模生产生物催化剂 利用有机溶剂或共溶剂开发新的反应体系 体内或体外合成的多酶体系 克服底物和产物抑制 精细化工品或医药合成技术的放大 辅因子再生 生物催化剂的修饰
生物催化剂的固定化
酶工程第三章 动植物细胞培养产酶
制备微载体的材料主要有：
葡聚糖（DEAE—Sephadex A50及A25 ） 塑料 明胶 玻璃 纤维素
四、动物细胞培养的工艺条件及其控制
种质细胞：体细胞、杂交瘤细胞； 工艺过程：
胰蛋白酶
种质 细胞
悬浮 细胞
悬浮培 养或贴 壁培养
收集培 养液、 分离纯 化
（一）动物细胞培养基组成成分
生产组织纤溶酶原活化剂的工艺过程
１、人黑色素瘤细胞培养基；
２、人黑色素瘤细胞培养；
３、组织纤溶酶原激活剂的分离纯化。
动、植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。
1、氨基酸：各种必需氨基酸，谷氨酰胺等， 作为碳源和能源利用； 2、维生素：血清中，B族和维C； 3、无机盐：调节渗透压； 4、葡萄糖：作为碳源和能源； 5、激素：胰岛素、生长激素、氢化可的松； 6、生长因子：如表皮生长因子、神经生长 因子、成纤维细胞生长因子。
（二）动物细胞培养基的配制
首先配制各类母液，使用前混合过滤除菌， 使用时稀释至所需浓度； 各种动物培养基已商品化。
（六）溶解氧的控制
溶解氧的供给对动物细胞培养至关重要； 采用调节混合气体的量与比例的方法。
酶工程第一节酶的生物学功能PPT课件
酶与其他技术的结合
总结词
酶工程与其他技术的结合，如纳米技术、生物信息技术等，将为酶工程的发展带来新的 机遇和挑战。
详细描述
随着科技的不断发展，酶工程与其他技术的结合已经成为一种趋势。例如，将酶与纳米 技术结合，可以制备出具有优异性能的纳米酶；将酶与生物信息技术结合，可以实现酶 促反应的实时监测和数据分析。这些新的技术手段将为酶工程的发展带来更多的可能性。
代谢调控
总结词
酶在生物体内发挥着重要的代谢调控作用，通过影响代谢途径中关键酶的活性来 调节物质代谢和能量代谢。
详细描述
酶可以调控代谢途径的起始、分支和终止，从而调节生物体的能量转换、生长发 育和应激反应等生理过程。酶的合成和降解也受到严格调控，以维持机体代谢的 平衡。
免疫调节
总结词
酶在免疫调节中发挥重要作用，参与免疫细胞的激活、增殖 和分化，以及免疫分子和免疫应答的调节。
03 酶的应用
生物工程领域
生物制药
酶在生物制药过程中用于合成药物、生产抗生素、疫苗等生物制品。
生物能源
酶可用于生物燃料的发酵生产，如乙醇、丁醇等，提高能源利用效率。
生物环保
酶可用于降解污染物，如废水处理、有机废弃物资源化利用等。
医学领域
01
02
03
诊断试剂
酶作为生物催化剂，可用 于医学诊断试剂的生产， 如酶联免疫试剂盒等。
食品添加剂
酶可用于生产食品添加剂， 如甜味剂、防腐剂等，满 足消费者对食品多样化的 需求。
04
酶的未来发展
酶的改造与优化
总结词
通过基因工程技术对酶进行改造和优化，提高酶的活性、稳定性和特异性，以满足不同工业和生物技 术的需求。
详细描述
酶工程酶的发酵生产课件
该中心保藏有细菌10500株，真菌45000株，酵母 14500株，放线菌9500株。
第十四页，共49页。
DSMZ
DSMZ (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und
Zellkulturen GmbH) 德国微生物菌种保藏中心 DSMZ成立于1969年，是德国的国家菌种保藏中心。
第五页，共49页。
第二节 酶发酵生产常用的微生物 （酶的生产菌种）
一、产酶菌种的要求
二、常用的产酶微生物 三、利用微生物产酶的优点 四、高纯菌种的获取
第六页，共49页。
一、产酶菌种的要求
1、发酵周期短，产量高；
2、容易培养和管理； 3、产酶稳定性好，不易变异退化，不易被感染； 4、有利于酶的分离和纯化； 5、安全性可靠，非致病菌。
产酶促进剂 —— 少量加入之后能显著增加酶产量的物质。一般都是酶
的诱导物或表面活性剂。例如纤维素能诱导纤维素酶，吐温80可提高多
种酶的产量。表面活性剂提高酶产量的作用机制目前还未完全了解，使 用时必须考虑其对微生物是否有毒性。生产上提高胞外酶的活力，一般 都采用非离子表面活性剂。
第二十九页，共49页。
转录是以DNA为模板，以核苷三磷酸为 底物，在RNA聚合酶（转录酶）的作 用下，生成RNA的过程。
转录速度表达式?
第四页，共49页。
二、蛋白质的生物合成—翻译
翻译：以mRNA为模板，以氨基酸为底物， 在核糖体上通过各种tRNA，酶和辅助因子 的作用，合成多肽的过程。
四个阶段 1、氨基酸活化生成氨酰－tRNA 2、肽链合成的起始 3、肽链的延伸 4、肽链合成的终止 思考:密码子偏爱性与翻译速率?
美国农业研究菌种保藏中心
第十四页，共49页。
DSMZ
DSMZ (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und
Zellkulturen GmbH) 德国微生物菌种保藏中心 DSMZ成立于1969年，是德国的国家菌种保藏中心。
第五页，共49页。
第二节 酶发酵生产常用的微生物 （酶的生产菌种）
一、产酶菌种的要求
二、常用的产酶微生物 三、利用微生物产酶的优点 四、高纯菌种的获取
第六页，共49页。
一、产酶菌种的要求
1、发酵周期短，产量高；
2、容易培养和管理； 3、产酶稳定性好，不易变异退化，不易被感染； 4、有利于酶的分离和纯化； 5、安全性可靠，非致病菌。
产酶促进剂 —— 少量加入之后能显著增加酶产量的物质。一般都是酶
的诱导物或表面活性剂。例如纤维素能诱导纤维素酶，吐温80可提高多
种酶的产量。表面活性剂提高酶产量的作用机制目前还未完全了解，使 用时必须考虑其对微生物是否有毒性。生产上提高胞外酶的活力，一般 都采用非离子表面活性剂。
第二十九页，共49页。
转录是以DNA为模板，以核苷三磷酸为 底物，在RNA聚合酶（转录酶）的作 用下，生成RNA的过程。
转录速度表达式?
第四页，共49页。
二、蛋白质的生物合成—翻译
翻译：以mRNA为模板，以氨基酸为底物， 在核糖体上通过各种tRNA，酶和辅助因子 的作用，合成多肽的过程。
四个阶段 1、氨基酸活化生成氨酰－tRNA 2、肽链合成的起始 3、肽链的延伸 4、肽链合成的终止 思考:密码子偏爱性与翻译速率?
美国农业研究菌种保藏中心
《酶工程技术》PPT课件
2、分类
化学酶工程
生物酶工程
精品医学4ຫໍສະໝຸດ 固定化酶的概念、优点与实现方法
1、概念
固定化酶（immobilized enzyme）指借助物理和 化学方法将酶束缚在一定的空间内并仍具有催化活性的 酶制剂。
2、优点
➢ 提高酶的稳定性
➢ 提高酶的使用效率，降低成本
➢ 使酶的机械强度增加，可进行装柱或分批反应，使反应 连续化、自动化，适合与现代化规模的大工业生产。
精品医学
8
第三节 固定化技术的研究进展
1、提高酶的稳定性
➢ 多点共价结合固定化 ➢ 设计酶的微环境 ➢ 新材料、新技术的应用
2、提高酶的活力
➢ 诱导酶成活性构象 ➢ 增加载体的载酶能力 ➢ 无载体固定化
3、控制酶的提纯和回收过程
精品医学
9
3、控制酶的提纯和回收过程
➢ 酶的固定化纯化 ➢ 磁性材料
精品医学
10
精品医学
11
➢ 极易产生分离，简化了产品的纯化工艺。
精品医学
5
3、固定化方法
➢ 吸附法 ➢ 包埋法 ➢ 共价结合法 ➢ 交联法
精品医学
6
第二节 酶工程的应用
1、在医药中的应用
⑴ 用固定化L-氨基酰化酶生产L-氨基酸。 ⑵ 用固定化细胞以反丁烯二酸为原料生产L-苹果酸，实现
了我国L-苹果酸的工业化生产。
2、在食品中的应用
酶工程技术
薛亚男
精品医学
1
目录
第一节 酶的固定化 第二节 酶工程的应用 第三节 固定化技术的研究进展
精品医学
2
第一节 酶的固定化
一 酶工程简介 二 固定化的概念、优点与实现方法
精品医学
化学酶工程
生物酶工程
精品医学4ຫໍສະໝຸດ 固定化酶的概念、优点与实现方法
1、概念
固定化酶（immobilized enzyme）指借助物理和 化学方法将酶束缚在一定的空间内并仍具有催化活性的 酶制剂。
2、优点
➢ 提高酶的稳定性
➢ 提高酶的使用效率，降低成本
➢ 使酶的机械强度增加，可进行装柱或分批反应，使反应 连续化、自动化，适合与现代化规模的大工业生产。
精品医学
8
第三节 固定化技术的研究进展
1、提高酶的稳定性
➢ 多点共价结合固定化 ➢ 设计酶的微环境 ➢ 新材料、新技术的应用
2、提高酶的活力
➢ 诱导酶成活性构象 ➢ 增加载体的载酶能力 ➢ 无载体固定化
3、控制酶的提纯和回收过程
精品医学
9
3、控制酶的提纯和回收过程
➢ 酶的固定化纯化 ➢ 磁性材料
精品医学
10
精品医学
11
➢ 极易产生分离，简化了产品的纯化工艺。
精品医学
5
3、固定化方法
➢ 吸附法 ➢ 包埋法 ➢ 共价结合法 ➢ 交联法
精品医学
6
第二节 酶工程的应用
1、在医药中的应用
⑴ 用固定化L-氨基酰化酶生产L-氨基酸。 ⑵ 用固定化细胞以反丁烯二酸为原料生产L-苹果酸，实现
了我国L-苹果酸的工业化生产。
2、在食品中的应用
酶工程技术
薛亚男
精品医学
1
目录
第一节 酶的固定化 第二节 酶工程的应用 第三节 固定化技术的研究进展
精品医学
2
第一节 酶的固定化
一 酶工程简介 二 固定化的概念、优点与实现方法
精品医学
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（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
750 L的反应器，培养23天，细胞中紫草宁的含量达
到细胞干重的14%，比紫草根中紫草宁含量高10倍。
比产率达到种植紫草的838倍。
4
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： 2、缩短周期。
主要产物
植物细胞
20-300 ＞12 简单 大多数要求光照
敏感
色素、药物、香精、 酶等次级代谢产物
微生物细胞
1-10
0.3-6 简单 不要求
大多数不敏感
酒精、酒类、有机酸、氨 基酸、抗生素、核苷酸、 酶等
动物细胞 10-100 ＞15 复杂 不要求
敏感
疫苗、激素、酶、单克 隆抗体等功能蛋白质1
动、植物细胞培养产酶
的 特
接触抑制性和功能全能性。
性 4、动物细胞的营养要求复杂，必须供给各种氨基酸、维
生素、激素和生长因子等。动物细胞的培养基中要加进
5-10%的血清。
7
动、植物细胞培养产酶
二、动物细胞培养产酶
1、动物细胞培养主要用于生产各种功能蛋白质。
（ 2、动物细胞的生长较慢，细胞倍增时间15-100h。
二 ） 动
6
动、植物细胞培养产酶
二、动物细胞培养产酶
动物细胞与微生物细胞和植物细胞相比主要有以下特性：
1、动物细胞没有细胞壁，细胞适应环境的能力差。
（ 一 2、动物细胞的体积比微生物细胞大几千倍，稍小于植物
） 动
细胞的体积。
物 细
3、大部分动物细胞在肌体内相互粘连以集群形式存在，
胞 在细胞培养中大部分细能防止微生物污染、 又不影响细胞生长的抗生素。
物 4、在细胞培养过程中，必须严格控制温度、pH值、渗
细 胞
透压、通风搅拌等条件，以免破坏细胞。
培 5、大多数动物细胞具有锚地依赖性，适宜于贴壁培养，
养 的
部分细胞适宜于悬浮培养。
特 点
6、动物细胞培养主要用于高价值药物的生产。
（4）大多数植物细胞的生长和次级代谢产物的生产要求 一定的光照，在反应器的设计和操作中要注意。
2
动、植物细胞培养产酶
一、植物细胞培养产酶 （一）植物细胞的特性 2、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： （5）植物细胞对剪切力敏感，在反应器的设计、操作和培养 过程通风、搅拌方面要注意。
动、植物细胞培养产酶
一、植物细胞培养产酶 （一）植物细胞的特性 1、植物、微生物和动物细胞的特性比较
动物细胞、植物细胞和微生物细胞均可以在人工控制条件的生物反应 器中，生产各种所需的产物，然而它们之间有不同的特性（见下表）。
植物、微生物和动物细胞的特性比较
细胞种类
细胞大小/um
倍增时间/h
营养要求 光照要求 对剪切力
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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。
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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。
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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
750 L的反应器，培养23天，细胞中紫草宁的含量达
到细胞干重的14%，比紫草根中紫草宁含量高10倍。
比产率达到种植紫草的838倍。
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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： 2、缩短周期。
主要产物
植物细胞
20-300 ＞12 简单 大多数要求光照
敏感
色素、药物、香精、 酶等次级代谢产物
微生物细胞
1-10
0.3-6 简单 不要求
大多数不敏感
酒精、酒类、有机酸、氨 基酸、抗生素、核苷酸、 酶等
动物细胞 10-100 ＞15 复杂 不要求
敏感
疫苗、激素、酶、单克 隆抗体等功能蛋白质1
动、植物细胞培养产酶
的 特
接触抑制性和功能全能性。
性 4、动物细胞的营养要求复杂，必须供给各种氨基酸、维
生素、激素和生长因子等。动物细胞的培养基中要加进
5-10%的血清。
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动、植物细胞培养产酶
二、动物细胞培养产酶
1、动物细胞培养主要用于生产各种功能蛋白质。
（ 2、动物细胞的生长较慢，细胞倍增时间15-100h。
二 ） 动
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动、植物细胞培养产酶
二、动物细胞培养产酶
动物细胞与微生物细胞和植物细胞相比主要有以下特性：
1、动物细胞没有细胞壁，细胞适应环境的能力差。
（ 一 2、动物细胞的体积比微生物细胞大几千倍，稍小于植物
） 动
细胞的体积。
物 细
3、大部分动物细胞在肌体内相互粘连以集群形式存在，
胞 在细胞培养中大部分细能防止微生物污染、 又不影响细胞生长的抗生素。
物 4、在细胞培养过程中，必须严格控制温度、pH值、渗
细 胞
透压、通风搅拌等条件，以免破坏细胞。
培 5、大多数动物细胞具有锚地依赖性，适宜于贴壁培养，
养 的
部分细胞适宜于悬浮培养。
特 点
6、动物细胞培养主要用于高价值药物的生产。
（4）大多数植物细胞的生长和次级代谢产物的生产要求 一定的光照，在反应器的设计和操作中要注意。
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动、植物细胞培养产酶
一、植物细胞培养产酶 （一）植物细胞的特性 2、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： （5）植物细胞对剪切力敏感，在反应器的设计、操作和培养 过程通风、搅拌方面要注意。
动、植物细胞培养产酶
一、植物细胞培养产酶 （一）植物细胞的特性 1、植物、微生物和动物细胞的特性比较
动物细胞、植物细胞和微生物细胞均可以在人工控制条件的生物反应 器中，生产各种所需的产物，然而它们之间有不同的特性（见下表）。
植物、微生物和动物细胞的特性比较
细胞种类
细胞大小/um
倍增时间/h
营养要求 光照要求 对剪切力