第6讲植物细胞代谢产物制备I
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第六章 植物的次级代谢产物ppt课件
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二、含氰苷
含氰苷广泛分布于植物界，无毒性。含氰苷 存在于植物表皮细胞的液泡中，分解含氰 苷的酶存在于叶肉细胞中。当叶片破碎后， 含氰苷与酶接触，在酶的作用下释放出有 毒的氰化氢。
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27
第五节 次级代谢物的生物技术应用
一、花色改良育种(1997年）
二、改良农作物品质及提高抗逆性
金色大米
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10
一、酚类化合物的种类
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11
二、简单酚类
伞形酮
肉桂酸
苯丙酸内酯类化合物
简单苯丙酸类化合物 （具苯环-C3的基本骨
（具苯环-C3的基本 架，但C3与苯环通过
骨架 ）
氧环化 ） .
没食子酸 苯甲酸衍生物类 （具苯环-C1的基本
骨架 ）
12
简单苯丙酸类、苯丙酸内酯和苯甲 酸衍生物属于简单酚类。它们广泛分布 于维管植物。其中许多在植物防御食草 昆虫和真菌侵袭中起重要功能。
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3
次级产物贮存在液泡或细胞壁中, 是代谢的最终产物,除了极少数外， 大部分不再参加代谢活动
次级产物可以分为三类：萜类、 酚类和含氮次级化合物
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4
第二节 萜类
一 萜类的种类 萜类(terpene)是以异戊二烯为单位组成的。
萜类的种类根据异戊二烯的数目而定，有单萜、倍半萜、 双萜、三萜、四萜和多萜之分。 萜类化合物的结构有链状的，也有环状的 。
洲市场，在荷兰成功注册上市！
三、药用植物的快速繁殖
1.简介
2.细胞培养
3.发根农杆菌诱导毛状根产生。
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黄金大米，又名“金色大米”，是一种转基因大米，通过转基因技术将胡萝卜素转 化酶系统转入到大米胚乳中可获得外表为金黄色的转基因大米，被称为“黄金大米”。
第六章 植物的次级代谢产物ppt课件
精选
10
一、酚类化合物的种类
精选
11
二、简单酚类
伞形酮
肉桂酸
苯丙酸内酯类化合物
简单苯丙酸类化合物 （具苯环-C3的基本骨
（具苯环-C3的基本 架，但C3与苯环通过
骨架 ）
氧环化 ）精选
没食子酸 苯甲酸衍生物类 （具苯环-C1的基本
骨架 ）
12
简单苯丙酸类、苯丙酸内酯和苯甲 酸衍生物属于简单酚类。它们广泛分布 于维管植物。其中许多在植物防御食草 昆虫和真菌侵袭中起重要功能。
生物合成途径。类黄酮类可分为四种：花色素苷、黄酮、
黄酮醇和异黄酮。不同的类黄酮具有不同功能。主要为呈
现颜色、防御伤害。
精选
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花色素苷在C环部位3有糖，是葡糖苷；如果没有糖，则 称为花色素
花葵素 橙红
天竺葵
花青素 紫红 玫精选瑰
花翠素 蓝紫 飞燕草 21
黄酮醇
（植物中抗UV-B的保护剂）
精选
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精选
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精选
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二、含氰苷
含氰苷广泛分布于植物界，无毒性。含氰苷 存在于植物表皮细胞的液泡中，分解含氰 苷的酶存在于叶肉细胞中。当叶片破碎后， 含氰苷与酶接触，在酶的作用下释放出有 毒的氰化氢。
精选
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第五节 次级代谢物的生物技术应用
一、花色改良育种(1997年）
二、改良农作物品质及提高抗逆性
精选
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木质素是构成植物细胞壁的成分之一，具有使细胞 相连的作用。在植物组织中具有增强细胞壁及黏 合纤维的作用。其组成与性质比较复杂，并具有 极强的活性。不能被动物所消化，在土壤中能转 化成腐殖质。
精选
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四、类黄酮类
植物代谢物的生物合成和应用
植物代谢物的生物合成和应用每一个植物都有其独特的代谢物组成，这些代谢物不仅对植物本身有着重要的生理功能，还可以被用于医药、食品、化妆品等领域。
随着对植物生物学研究的深入，人们对植物代谢物的生物合成和应用也有了更加深入的了解。
一、植物代谢物的生物合成植物代谢物的生物合成涉及到多个生物学过程，包括物质的合成、转运和储存。
这些过程都是植物细胞内部化学反应和分子互动的结果，在细胞器官间进行传递和转化，在整个植物生命过程中不断演化和调整。
1. 光合作用在光合作用中，植物将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。
葡萄糖是植物代谢物的基础，植物通过光合作用获取能量和原料来进行生长和维持生命活动。
同时，光合作用还可以产生多种具有生物活性的代谢物，如类黄酮、异黄酮、儿茶素、类胡萝卜素等，这些代谢物对植物本身具有重要的保护作用，同时也是人类获得的重要神经保护剂。
2. 氧化还原反应氧化还原反应是植物代谢物生物合成的另一个基础，它是指物质在化学反应中失去或获得电子以产生化学反应。
植物代谢物生物合成中，氧化还原反应会形成一些富含功能性基团的代谢物，如花青素、茶多酚、黄酮类和甾体等。
这些代谢物通过对免疫系统的调节、抗氧化和抗炎作用，对人的身体健康具有重要作用。
3. 合成途径植物代谢物的合成途径包括戊糖类途径、黄酮类途径、生物碱类途径、色素类途径等。
每一种代谢物的合成都需要通过一系列酶催化和配合物参与的过程来完成。
随着对植物代谢物生物合成途径研究的加深，人们可以更加深入的了解植物代谢物的形成过程，并对这些物质进行规模化生产和研究。
二、植物代谢物的应用植物代谢物的应用可以分为医药、食品、化妆品等多个领域。
这些领域在研究植物代谢物时，使用的方法、数据分析方式和应用领域也不尽相同。
1. 医药植物代谢物在医药领域中的作用主要是体现在神经保护、抗炎、抗氧化、抗菌和抗肿瘤等方面。
当前常用的植物代谢物中，黄酮类、甾体类和衍生自儿茶酸的化合物是受欢迎的化合物之一，其具有抗氧化剂和神经保护剂的作用。
植物细胞培养与次级代谢产物制备
② 将饲养细胞与需要培养细胞共混合于培养基中 培养 ③将饲养细胞放于下层，培养细胞置于上层培养 ④二者细胞共培养于液体培养基中
（3）液体浅层静置培养
将一定密度的悬浮细胞接种在三角瓶中封口静 置培养。
细胞工程 Chapter 5
（4）细胞同步化培养
①体积选择法：用大、小孔径筛网过滤、收集单 细胞。 ②冷处理法：4℃低温下处理几天使细胞同步化 后，再添加新的培养液培养。 ③饥饿法：控制营养液浓度，通过饥饿使细胞达 到同步化，再添加营养液培养。 ④抑制法：使用抑制剂如尿苷、5-氟脱氧尿苷、 秋水仙素等使细胞达到同步化。
细胞工程 Chapter 5
§5.2 植物细胞培养技术
1、植物细胞培养基
无机盐（大量、微量） 碳源（蔗糖） 有机氮源（水解酪蛋白） 有机酸、维生素 植物生长激素等
细胞工程 Chapter 5 Copyright © 2011 Wang Weidong, All rights reserved.
（3）人工诱变筛选细胞株
在前面筛选的基础上，用诱变剂筛选，系统包括：
①悬浮培养系统： 诱变剂处理后，根据悬浮培养系统中细胞生长较 快、细胞群体比较均匀的特点进行筛选。 ②愈伤组织系统：
对愈伤组织诱变处理后，再通过选择压进行筛选。
③原生质体系统： 裸露的原生体容易进行诱变和筛选。
3.2 细胞株保存
细胞工程 Chapter 5
由愈伤组织分离单细胞步骤
3）将愈伤组织在液体培养基中培养，建立悬浮培养物
优点：细胞团成小细胞团或单细胞；在培养基中均匀分布；有空气交流。
悬浮振荡培养
4）振动或酶解处理，获得单细胞。
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（3）液体浅层静置培养
将一定密度的悬浮细胞接种在三角瓶中封口静 置培养。
细胞工程 Chapter 5
（4）细胞同步化培养
①体积选择法：用大、小孔径筛网过滤、收集单 细胞。 ②冷处理法：4℃低温下处理几天使细胞同步化 后，再添加新的培养液培养。 ③饥饿法：控制营养液浓度，通过饥饿使细胞达 到同步化，再添加营养液培养。 ④抑制法：使用抑制剂如尿苷、5-氟脱氧尿苷、 秋水仙素等使细胞达到同步化。
细胞工程 Chapter 5
§5.2 植物细胞培养技术
1、植物细胞培养基
无机盐（大量、微量） 碳源（蔗糖） 有机氮源（水解酪蛋白） 有机酸、维生素 植物生长激素等
细胞工程 Chapter 5 Copyright © 2011 Wang Weidong, All rights reserved.
（3）人工诱变筛选细胞株
在前面筛选的基础上，用诱变剂筛选，系统包括：
①悬浮培养系统： 诱变剂处理后，根据悬浮培养系统中细胞生长较 快、细胞群体比较均匀的特点进行筛选。 ②愈伤组织系统：
对愈伤组织诱变处理后，再通过选择压进行筛选。
③原生质体系统： 裸露的原生体容易进行诱变和筛选。
3.2 细胞株保存
细胞工程 Chapter 5
由愈伤组织分离单细胞步骤
3）将愈伤组织在液体培养基中培养，建立悬浮培养物
优点：细胞团成小细胞团或单细胞；在培养基中均匀分布；有空气交流。
悬浮振荡培养
4）振动或酶解处理，获得单细胞。
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中学课件植物细胞的结构与代谢产物[可修改版ppt]
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* 取最薄部分果皮，用水装片，吸去多余 水分后；
* 显微观察细胞和有色体，细胞壁、纹孔
点击看图
辣椒果皮
（二）不同可分为三类： 叶绿体、有色体和白色体（无色素）
1、三种质体的比较 2、供试材料：黑藻叶片（观察叶绿体）
点击看图 操作过程
3、供试材料：辣椒果皮（观察有色体） 操作过程
1、用解剖针挑取已经熟的桔子果肉少许。 2、把果肉放在载玻片的一滴清水中，用针 将果肉细胞拨匀。 3、盖上盖玻片，显微镜观察。
点击看图
桔子果肉细胞
3.表皮细胞和单纹孔
红辣椒果皮细胞临时制片： * 准备干净的载玻片和盖玻片； * 取一小方块红辣椒果皮，尽量多地割去
果肉；然后放在载玻片上，果肉面朝上， 用刀片尽量多地刮去果肉；
胞间连丝 (plasmod esma)— 柿胚乳
胞间连丝—洋葱根尖细胞
（四）细胞的后含物
细胞在代谢过程中产生并贮藏在细胞内的营养物质和废物 等统称为后含物。后含物有的存在于液泡中，有的分散于细 胞质中。其中主要是贮藏的营养物质，其种类很多，以淀粉、 蛋白质、脂肪和脂肪油最普遍，常贮藏于细胞质中。有些则 多贮藏于细胞液中，如糖类。
点击看图
叶绿体的观察—黑藻叶片
2、有色体
是含有大量的胡萝卜素的质体，常存在于成熟的 果肉中或花红素的花瓣里以及胡萝卜的根里。
红辣椒果皮细胞临时制片： * 准备干净的载玻片和盖玻片； * 取一小方块红辣椒果皮，尽量多地割去果肉； 然后放在载玻片上，果肉面朝上，用刀片尽量多地 刮去果肉； * 取最薄部分果皮，用水装片，吸去多余水分后； * 显微观察细胞和有色体，细胞壁、纹孔
松树的聚缘纹孔
单纹孔
2、胞间连丝：细胞间有许多纤细的原生 质丝，穿过细胞壁上的微细孔眼或纹孔彼此 联系着，这种原生质丝称为胞间连丝。
* 显微观察细胞和有色体，细胞壁、纹孔
点击看图
辣椒果皮
（二）不同可分为三类： 叶绿体、有色体和白色体（无色素）
1、三种质体的比较 2、供试材料：黑藻叶片（观察叶绿体）
点击看图 操作过程
3、供试材料：辣椒果皮（观察有色体） 操作过程
1、用解剖针挑取已经熟的桔子果肉少许。 2、把果肉放在载玻片的一滴清水中，用针 将果肉细胞拨匀。 3、盖上盖玻片，显微镜观察。
点击看图
桔子果肉细胞
3.表皮细胞和单纹孔
红辣椒果皮细胞临时制片： * 准备干净的载玻片和盖玻片； * 取一小方块红辣椒果皮，尽量多地割去
果肉；然后放在载玻片上，果肉面朝上， 用刀片尽量多地刮去果肉；
胞间连丝 (plasmod esma)— 柿胚乳
胞间连丝—洋葱根尖细胞
（四）细胞的后含物
细胞在代谢过程中产生并贮藏在细胞内的营养物质和废物 等统称为后含物。后含物有的存在于液泡中，有的分散于细 胞质中。其中主要是贮藏的营养物质，其种类很多，以淀粉、 蛋白质、脂肪和脂肪油最普遍，常贮藏于细胞质中。有些则 多贮藏于细胞液中，如糖类。
点击看图
叶绿体的观察—黑藻叶片
2、有色体
是含有大量的胡萝卜素的质体，常存在于成熟的 果肉中或花红素的花瓣里以及胡萝卜的根里。
红辣椒果皮细胞临时制片： * 准备干净的载玻片和盖玻片； * 取一小方块红辣椒果皮，尽量多地割去果肉； 然后放在载玻片上，果肉面朝上，用刀片尽量多地 刮去果肉； * 取最薄部分果皮，用水装片，吸去多余水分后； * 显微观察细胞和有色体，细胞壁、纹孔
松树的聚缘纹孔
单纹孔
2、胞间连丝：细胞间有许多纤细的原生 质丝，穿过细胞壁上的微细孔眼或纹孔彼此 联系着，这种原生质丝称为胞间连丝。
第6讲植物细胞代谢产物制备I
100-130目网过滤 3 weeks
Centrifuge(离心） isolation
细胞平板培养
概念：将制备好的单细胞悬浮液，按照一定的细胞密度，接种 在1mm左右的薄层固体培养基上进行培养，称之为平板培养。 主要技术要点： 单细胞的分离：一般采用酶分离法，小细胞团不能超过6 个细胞，因此过滤时网筛的网眼要选择合适。 单细胞悬浮液的制备：分离的单细胞经培养基洗涤2次以 后，调整密度为5×105/ml。 植板：将1份已调整好密度的单细胞悬浮液与4份35℃的固 体培养基充分混合均匀，然后均匀的平铺于培养皿中，其厚度 为1-2mm。待植板后的培养基完全凝固后，用石蜡或封口膜将 培养皿封严以防污染，在25℃黑暗条件下培养3周即可长出肉 眼可见的细胞团。
（四）植物细胞悬浮培养
悬浮培养的生物反应器
������ 一般所说的生物反应器是指细胞培养 生物反应器，是为细胞生长提供合适的化 学与物理环境并能检测控制细胞生长的装 置。 一般都有三部分组成：反应罐、控制系统、 检测分析系统。
问题4.与传统微生物发酵罐相比，植 物细胞培养的生物反应器有什么特点？
机械搅拌式生物反应器 （Stirred tank bioreactor）
一般由罐体、搅拌桨、控温系统、气 路、传感器等组成。依靠搅拌器使液 体产生轴向流动和径向流动。该生物 反应器的优点是搅拌充分，供氧能力 和混合效果较好。 搅拌罐中产生的剪切力大，容易损伤 细胞，直接影响细胞的生长和代谢， 特别对于次级产物生成影响极大。需 要对搅拌罐进行改进，包括改变搅拌 形式、叶轮结构与类型、空气分布器 等，力求减少产生的剪切力，同时满 足供氧与混合的要求。
植物细胞培养的特殊要求
植物细胞培养反应器最初大多采用微生物反应器。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 剪切力耐受性差，而且对氧的要求相对微生物要低得多，因此 微生物反应器并不完全适合于植物细胞生长与生产。
植物细胞代谢产物制备
如：接种410^6个细胞到 100ml培养基中，光照摇床， 28度培养48h后，测得每毫 升培养液中含810^8个细 胞，则细胞生长速率为多少？ 如何判断细胞进入对数期或 者稳定期？
悬浮细胞的衡量指标
1、细胞计数：在显微镜下计数，以细胞数/ml表示单位体积的细胞 密度。 2、细胞体积：将细胞沉降于离心管内，测定细胞层所占的体积。 3、细胞鲜重或干重：过滤后直接称重为鲜重，干燥后再称重得到 的是干重。
分选法：依据细胞体积大小，采用梯度离心或者流式细胞仪进行 分选。
低温处理：不同的温度对细胞的有丝分裂有极明显的影响，在一 定范围内，温度下降使细胞分裂速度减慢，细胞周期延长，从而 相应地延长了分裂期的时间，使分裂指数提高，细胞同步化率升 高。
影响悬浮细胞生长的因素
1、愈伤组织的质量 2、接种细胞密度：悬浮细胞的起始密度一般在0.5~2.5×105个细
培养基（参考第五章植物人工繁殖） 植物细胞分离 机械法（参考第七章原生质体）
酶解法（参考第七章原生质体） 愈伤组织法（参考第五章植物人工繁殖）
植物细胞培养
初步培养
小规模培养 大规模培养
继代培养 悬浮培养 固定化培养
初步培养
初步得到的植物单细胞体外培养时增殖比较困难，需要特殊的培养方式提高 培养效率，常采用两种培养方式： 1、看护培养：用一块生长活跃的愈伤组织来看护单个细胞，使其持续分裂和 增殖。此法简便高效，缺点是无法在显微镜下直接观察。 2、饲养层培养：用处理过的无分裂能力或分裂能力很低的细胞饲养需要培养 的细胞，使其分裂和生长。包括： 饲养细胞与靶细胞共同混合于琼脂培养基中。 饲养细胞在下层，靶细胞在上层分别混合于琼脂培养基中。 饲养细胞与靶细胞一起培养于液体培养基中。 饲养层细胞和靶细胞层之间放两张滤纸，上面一层滤纸用于将靶细胞转移
悬浮细胞的衡量指标
1、细胞计数：在显微镜下计数，以细胞数/ml表示单位体积的细胞 密度。 2、细胞体积：将细胞沉降于离心管内，测定细胞层所占的体积。 3、细胞鲜重或干重：过滤后直接称重为鲜重，干燥后再称重得到 的是干重。
分选法：依据细胞体积大小，采用梯度离心或者流式细胞仪进行 分选。
低温处理：不同的温度对细胞的有丝分裂有极明显的影响，在一 定范围内，温度下降使细胞分裂速度减慢，细胞周期延长，从而 相应地延长了分裂期的时间，使分裂指数提高，细胞同步化率升 高。
影响悬浮细胞生长的因素
1、愈伤组织的质量 2、接种细胞密度：悬浮细胞的起始密度一般在0.5~2.5×105个细
培养基（参考第五章植物人工繁殖） 植物细胞分离 机械法（参考第七章原生质体）
酶解法（参考第七章原生质体） 愈伤组织法（参考第五章植物人工繁殖）
植物细胞培养
初步培养
小规模培养 大规模培养
继代培养 悬浮培养 固定化培养
初步培养
初步得到的植物单细胞体外培养时增殖比较困难，需要特殊的培养方式提高 培养效率，常采用两种培养方式： 1、看护培养：用一块生长活跃的愈伤组织来看护单个细胞，使其持续分裂和 增殖。此法简便高效，缺点是无法在显微镜下直接观察。 2、饲养层培养：用处理过的无分裂能力或分裂能力很低的细胞饲养需要培养 的细胞，使其分裂和生长。包括： 饲养细胞与靶细胞共同混合于琼脂培养基中。 饲养细胞在下层，靶细胞在上层分别混合于琼脂培养基中。 饲养细胞与靶细胞一起培养于液体培养基中。 饲养层细胞和靶细胞层之间放两张滤纸，上面一层滤纸用于将靶细胞转移
植物生理学课件第六章 植物的次级代谢产物
羽扇豆（豆科）
长春花（夹竹桃科）
罂粟（罂粟科）
川乌（毛茛科）
防己（防己科）
钩吻（马钱科）
马铃薯（茄科）
枳（芸香科）
茜草科
朱顶红、君子兰（石蒜科）
一科植物常含有多种结构相似的生物碱，如麻黄中已发现 7种有机胺类生物碱。
生物碱在植物体内的分布并不一致，如古柯碱（可卡因） 集中在叶内，奎尼碱集中在树皮，香木鳖碱集中在种子， 石蒜碱集中在鳞茎。
（挥发萜类吸引昆虫传粉）、对植物无害对
动物或微生物有毒的物质（多酚单宁）、抵
抗入侵的产物（质保素）等。
3 • 长期演化过程中形成。 4 • 往往是重要的药物或工业原料。
第二节 萜类
一、萜类的种类 萜类或类萜在自然界中广泛存在、不溶于水；异戊
二烯组成，有链状的也有环状的。 相对分子质量低的萜是挥发油，相对分子质量高的
IPP+DMAPP形成牻牛儿焦磷酸 （GPP），成为单萜前体；
GPP与另一IPP分子结合形成法尼焦磷 酸（FPP），成为倍半萜和三萜前体；
FPP再结合一分子IPP形成牻牛儿牻牛儿焦 磷酸（GGPP），是双萜和四萜的前体；
FPP和GGPP聚合形成多萜。
三、萜类的功能 1. 影响植物生长发育
类胡萝卜素（四萜）：
金鸡纳树皮
小檗
烟草
生物碱的作用
1. 生物碱是核酸的组成成分，又是维生素B1、叶酸和生物 素的组成成分，具有重要的生理意义。
➢维生素B1又称硫胺 素或抗神经炎维生素 或抗脚气病维生素， 为白色晶体，在有氧 化剂存在时容易被氧 化产生脱氢硫胺素。
➢叶酸在核酸代谢中 有重要作用；帮助蛋 白质的代谢，并与维 生素B12共同促进红 细胞的生成和成熟， 在制造红血球时不可 缺少。
第6讲植物代谢产物第2节植物细胞与组织培养制备代谢产物
胞在培养过程中容易分泌粘多糖等物质，从而使 传氧速率降低，影响细胞生长。
粘度变化可以由细胞本身或其分泌物等引起。前者 包括细胞浓度、年龄、大小、结团情况等。
（2）气体 与微生物不同，植物细胞培养一般需要光照，通过
光合作用合成有机物，因此氧气和CO2的含量与 传递对培养过程影响较大。
氧的传递与通气速率、培养液混合程度、培养液流 变特性、气液界面面积等因素有关；而氧的吸收 与反应器类型、细胞生长速率、温度、pH、营养 组成、细胞浓度等相关。
1.植物细胞生产次级代谢产物的特点 2.细胞株 3.生物合成特点 4.影响因素 5.提高产量的策略
第二部分 毛状根培养生产次级代谢产物
（一）细胞聚集和组织水平上的分化
在聚集的细胞团块中，位于表面和中央的细胞处于 不同的分化状态，从而常表现出与游离细胞不同的 次生代谢能力。
例如：小果咖啡培养物中嘌呤环生物碱的合成取决 于细胞团块的大小。
适合工业生产用细胞株的一般筛选流程
1.愈伤组织的诱导与培养：选用植物的目标化合物高产部位 作为外植体诱导愈伤组织。愈伤组织形成后，进行继代 培养。
2.单细胞分离：选取生长快速而疏松的愈伤组织，通过固体 培养基继代培养，挑选生长快速的细胞。
3.细胞无性系的分离：转移到液体培养基中进行悬浮培养， 从中选择分散性好、生长速度快的细胞。
C13侧链合成——紫杉醇
2.化学因素
（1）营养盐 一方面是保证植物细胞生物量的增长。 另外一方面是要保证细胞能合成和积累次级代谢产
物。
普通的培养基一般仅能满足第一方面的需要，对于 第二方面的需求，必须针对具体的培养对象和目 的，对培养基进行优化，从而保证最大限度地积 聚目标产物。
（2）前体（precursor）
粘度变化可以由细胞本身或其分泌物等引起。前者 包括细胞浓度、年龄、大小、结团情况等。
（2）气体 与微生物不同，植物细胞培养一般需要光照，通过
光合作用合成有机物，因此氧气和CO2的含量与 传递对培养过程影响较大。
氧的传递与通气速率、培养液混合程度、培养液流 变特性、气液界面面积等因素有关；而氧的吸收 与反应器类型、细胞生长速率、温度、pH、营养 组成、细胞浓度等相关。
1.植物细胞生产次级代谢产物的特点 2.细胞株 3.生物合成特点 4.影响因素 5.提高产量的策略
第二部分 毛状根培养生产次级代谢产物
（一）细胞聚集和组织水平上的分化
在聚集的细胞团块中，位于表面和中央的细胞处于 不同的分化状态，从而常表现出与游离细胞不同的 次生代谢能力。
例如：小果咖啡培养物中嘌呤环生物碱的合成取决 于细胞团块的大小。
适合工业生产用细胞株的一般筛选流程
1.愈伤组织的诱导与培养：选用植物的目标化合物高产部位 作为外植体诱导愈伤组织。愈伤组织形成后，进行继代 培养。
2.单细胞分离：选取生长快速而疏松的愈伤组织，通过固体 培养基继代培养，挑选生长快速的细胞。
3.细胞无性系的分离：转移到液体培养基中进行悬浮培养， 从中选择分散性好、生长速度快的细胞。
C13侧链合成——紫杉醇
2.化学因素
（1）营养盐 一方面是保证植物细胞生物量的增长。 另外一方面是要保证细胞能合成和积累次级代谢产
物。
普通的培养基一般仅能满足第一方面的需要，对于 第二方面的需求，必须针对具体的培养对象和目 的，对培养基进行优化，从而保证最大限度地积 聚目标产物。
（2）前体（precursor）
植物次生代谢产物的生物合成和功能
植物次生代谢产物的生物合成和功能植物素来自于植物的次生代谢产物，它们为植物提供了许多重要的生物合成物质和保护植物免受环境破坏的防御机制。
植物的次生代谢产物是一类在生长过程中不是必需的，但对植物的适应性和环境适应性具有重要作用的化合物。
这些产物具有丰富多样的结构，可以分为类固醇、生物碱、萜类、黄酮类等。
本文将介绍植物次生代谢产物的生物合成和功能。
一、植物次生代谢产物的生物合成植物次生代谢产物的生物合成过程通常包括三个步骤：激活前体、合成和修饰。
首先，原料物质将被植物细胞内的酶激活为活性物，并进一步转化为中间物质，最终产生次生代谢产物。
植物合成的很多次生代谢产物以伞形树脂酸为主要前体，而伞形树脂酸是来自于胆固醇和三萜类的合成途径。
生物合成途径中许多酶和其调控机制已经被研究清楚了。
近年来，利用代谢组学和转录组学技术，结合遗传学、生物化学和分子生物学研究，已经能够发现和鉴定新的合成途径和酶。
二、植物次生代谢产物在植物中的功能1. 防御作用植物次生代谢产物在植物防御中发挥着至关重要的作用。
许多植物在受到外界的威胁时会产生各种次生代谢产物，例如生物碱、芳香族化合物、萜类化合物等，以保护自己不受损害。
对于食草动物来说，这些化合物通常有毒性和苦味，使它们失去食欲，从而达到保护植物的目的。
在植物中，次生代谢产物对于抵御各种压力、保护机体免受微生物侵袭、抑制雄性植物自体花粉活力以避免自交、提升气候适应能力等方面均发挥着至关重要的作用。
2. 营养健康作用植物次生代谢产物在许多方面有助于促进人类健康。
其中，最为广为人知的是黄酮类化合物。
黄酮类是一类多种作用的化合物，其中包括芦丁、大豆黄酮、山楂黄酮等。
这些化合物具有强大的抗氧化作用，可以通过减少自由基的生成，保持机体细胞的完整性，预防众多慢性疾病，如哮喘、心血管疾病等。
此外，这些次生代谢产物还具有显著的细胞毒性和抗肿瘤作用，在肿瘤研究领域也得到了广泛的应用。
3. 色彩变化作用植物色彩变化常常与植物次生代谢产物密切相关。
植物代谢物学了解植物生物化学物质的合成和功能
植物代谢物学了解植物生物化学物质的合成和功能植物代谢物学：了解植物生物化学物质的合成和功能植物代谢物学是研究植物体内生物化学物质的合成和功能的学科领域。
通过对植物化学成分的研究，我们可以了解植物代谢的过程，以及植物合成的化学物质在生物界中的功能和作用。
本文将从植物的代谢途径、代谢产物的种类和功能，以及植物代谢物在生物医药和农业领域中的应用等方面进行论述。
一、植物的代谢途径植物的代谢途径指的是植物体内的化学反应路径，主要包括原料的合成与分解、合成途径与调控。
在这些反应中，植物利用光合作用将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气，同时还经历了许多其他化学反应，如脂肪酸、蛋白质、核酸等的合成等等。
这些代谢反应涉及到复杂的酶促反应和调控网络，以及多种代谢通路之间的相互作用。
二、植物代谢产物的种类和功能植物代谢产物是植物在代谢途径中合成的化学物质，具有多样的种类和广泛的功能。
常见的植物代谢产物包括次生代谢产物、芳香物质、色素、酚类、酸类、碱类等等。
这些化学物质在植物体内具有多种生理功能，如对外界环境的抵抗能力，抗菌、抗病毒和抗真菌的作用，以及对害虫的招引和抵御作用等等。
三、植物代谢物在生物医药领域中的应用植物代谢物在生物医药领域中具有广阔的应用前景。
例如，一些植物代谢物具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、抗衰老等活性成分，可以用于药物的研发和生产。
同时，植物中的许多化合物也被用作中药材，在传统医学中得到了广泛应用。
通过对植物代谢物的研究，我们可以发现更多具有生物活性的化合物，并为新药物的开发提供新的方向。
四、植物代谢物在农业领域中的应用植物代谢物不仅在生物医药领域有着重要应用，也在农业领域中发挥着重要作用。
一些植物代谢产物具有抗虫、抗菌、抗病毒等特性，可以用于开发新型农药，提高植物的抵抗能力和产量。
同时，植物代谢物也可以作为植物生长调节剂，促进植物的生长和发育，提高作物的产出。
因此，对于植物代谢物的研究和应用将为农业生产提供新的技术手段和思路。
植物细胞培养制备代谢产物共24页文档
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
植物细胞培养制备代谢产物
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
• 乌斯
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第四篇 生物制品生产
第6讲 植物细胞代谢产物制备
• 2011年2月4日，美国癌症协会（ACS）发表了全球
癌症统计学数据报告统计数据显示，2008年全球癌 症新发病例约为1270万，癌症死亡例数为760万；
其中发展中国家的癌症新发病例和死亡病例分别占
到56%和64%。乳腺癌是女性最常见的癌症（23%）， 乳腺癌相关死亡率也居女性癌症死亡率之首 （14%）。肺癌是男性最常见的癌症（17%），肺癌 相关死亡率占到男性癌症死亡率的23%。
• 问题4：植物细胞固定化培养有什么优点？ • 细胞固定化培养（Cell immobilization culture）是指将
游离的细胞包埋在支持物内部或表面进行培养的一门技
术。
• 是在20世纪70年代的酶固定化催化技术基础上发展起来的。 • 1979年，布洛德利斯（Brodelius）首次成功利用固定化的 毛地黄、长春花细胞制备次级代谢产物。
（二）植物单细胞分离
• 植物细胞培养首先需要从植物样品制备单细胞 • 问题2：植物组织培养、细胞融合时单个植物细胞是如何获得的？
• 1.酶解法选择专一性水解酶在温和的条件下将植物细胞
壁物质（纤维素、果胶、多糖）降解，从而使细 胞彼此分开，这种方法称为酶解法。 • 经常采用的生物酶包括：纤维素酶、果胶酶、琼 脂酶等。 植物组织 生物酶 悬浮分散、离心 植物细胞
1.分批式培养（Batch culture）
• 问题3：与传统微生物发酵罐相比，植物细胞培养的生
物反应器有什么特点？
• 由于植物细胞与微生物细胞形态结构不同，具有不同的
生长特性，例如：较微生物细胞大，对氧的要求相对微
生物要低，周期长，易团聚等。因此微生物反应器并不 完全适合于植物细胞生长与生产，需要进行改造。
• 例如： • 对剪切力耐受性差：搅拌桨改造
• 根据反应器内部结构与气体分 布器的位置不同可分为内环流 和外环流两种。
•
鼓泡式生物反应器(Bubblecolumn bioreactor) 又称为鼓泡塔式反应
器，是最简单的气动式生物反应器。
• 气体分布器一般位于底部中央，气 体从底部通过喷嘴或孔盘进入反应 器。它不含转动部分，整个系统密 闭，易于无菌操作。 • 不同于气升式生物反应器，液体在 反应器内部呈无规律的湍流状态。 培养过程中没有机械能消耗，适合 于培养对剪切力敏感的细胞。然而 对高密度及粘度较大的培养物，反 应器的混合效率会降低。
• 在Ca2+离子等多价阳离子的存在下，海藻酸盐的羧基和 阳离子之间形成离子键。因海藻酸钙不溶于水，从而在 细胞表面形成凝胶。
• 如果采用磷酸、柠檬酸、EDTA等螯合剂处理将 将Ca2+离
子除去，又能使胶体溶解释放出细胞。 • 当海藻酸钙微囊用多聚赖氨酸处理后，使凝胶微球表面 成膜，不会再被螯合剂溶解。再用柠檬酸去除钙离子， 球内海藻酸钠成液态，细胞悬浮在微囊内。
三 植物细胞培养历史
• 20世纪50年代，泰尔克（Talecke）和尼克尔（Nickell ll）证实植物细胞可生长在悬浮培养液中。随后，人们 发现离体培养的植物细胞具有合成代谢产物的能力。
1956年，尼克尔（Nickell）和卢荻（Routin）申请了
第一个用植物细胞培养生产化学物质的专利。 • 20世纪80年代后期，紫草宁等细胞培养生产次获得了产 业化（紫草宁可以用作创伤、烧伤以及痔疮的治疗药）。
液体从上往下流动，由于流量小，
只能在固定化细胞表面形成涓涓细 流。 • 与填充床生物反应器不同，固定化 细胞并不被流体浸没，空隙被大量 气流占据，因此适合好氧细胞生长。
（六）植物细胞培养操作方式
• 根据细胞培养时营养成分添加方式以及培养液与
细胞的收集方式的不同，可以有：分批式、流加 式、半连续式、连续式和灌注式五种操作方式。
第9章内容安排：
• 植物细胞培养
• 植物细胞生产次级代谢产物的应用 举例分析与讨论 • 植物组织培养及应用举例分析
• 本节主要内容：
• 植物细胞培养技术 • 本节关键问题： • 植物细胞培养的生物反应器：悬浮培养、固定化 培养 • 细胞培养的操作方式及各自特点：分批、流加、 半连续、连续、灌注培养
并不会改变培养液流体性质，利于传质。 • 3.大多数植物次级代谢产物合成在生长停止后才大量合成。采
用固定化培养可以将细胞生长与产物合成分成两个阶段。
4.细胞生长较为缓慢，利于次级代谢产物的
积累。
5.固定化增加了细胞与细胞间的接触，促进
了细胞间信息传递，利于代谢产物的合成。
6.固定化细胞可以反复使用，可以方便地进
（3）包埋法
• A凝胶包埋 • 问题5：与前面讲 过的哪个内容相 似？
• 微囊化（Microencapsulation）是利用天
然的或者合成的高分子材料作为囊壁材料
将细胞包裹成微米级的微小球囊，形成的
微囊膜是亲水半透膜，培养基的营养成分
以及代谢产物可以通过微囊膜进行交换。
海藻酸盐(Alginate) —多聚赖氨酸 (Poly-L-Lysine)微囊化
用三叶螺旋桨，同时 采用微孔金属丝网作 为空气分布器，能提 供良好的混合状态，
具有比机械搅拌桨底
的剪切力。
• 气升式生物反应器(Airliftbioreactor)由气升室、气 降室、除气室和底部四部分组 成。 • 培养液循环的动力来自于气升 室、气降室中因含气量不同而 在底部产生的压力差，因而比 鼓泡型有更均一的流动形式。
其它类型生物反应器
• 转鼓式生物反应器(Rotating drum bioreactor) • 因为转子的转动带动培养罐 转动，促进了气体交换与营 养物质的吸收，具有悬浮系 统均一、低剪切力、防止细 胞粘附在壁上的优点，适合 于高密度植物悬浮细胞的培 养，已用于长春花、紫草的 细胞悬浮培养。
（五）植物细胞固定化培养
行产物的连续性收获，降低了成本。
1.固定化方法
吸附、交联、共价结合、包埋等。
（1）吸附固定法通过物理吸附、离子吸附（依靠静 电引力固着在带有异电荷的载体上）使细胞固定 在载体上。 （2）共价结合法细胞表面的基团（如氨基、巯基、 咪唑基、酚羟基等）和固相支持物表面的基团之 间形成化学共价键连接，从而成为固定化细胞。
• 琼脂糖(Agarose)凝胶包埋将细胞悬浮于经过灭菌处
理的琼脂糖中，不断搅拌，待混合物凝结后，将 包埋有细胞的琼脂糖凝块挤进无菌的金属网中， 使其分散成小颗粒。清洗颗粒后转入适当的培养 基中进行培养。
• 这种方法虽然简单，但因制得的颗粒较大、形状
不规则。
2.固定化细胞的活力测定
• 染色法例如：荧光素二乙酸酯（Fluorescein diacetate,FDA）染料 能被活细胞吸收，酶解脱去乙酰基而使这种染料产生荧光。死亡的细 胞没有这种现象，因此可以判定固定化后的细胞是否具有活性。 • 呼吸强度测定采用氧电极法测定细胞的呼吸作用来表示细胞的存活率。 • 细胞生长和分解速率的测定细胞数量或重量的增加可以作为细胞活性 的指标。由于植物细胞的聚集性特点，采用湿重或干重法比较方便实
• 饲养层培养（Feeder layer culture） • 把处理过的（如X射线处理）无分裂能力或分裂很慢的细胞来饲养所 需培养的细胞，使其分裂和生长。
（四）植物细胞大规模悬浮培养
• 细胞悬浮培养（Cell suspension culture）是将细胞接种于液体培 养基中并保持良好的分散状态的培养方式。 • 植物细胞悬浮培养主要在摇床和生物反应器中进行，培养方法与微生 物类似。
• 2.愈伤组织法 • 通过培养植物外植体诱导产生愈伤组织，并使其大量增殖，
再通过机械震荡或者酶解的方法使细胞分离从而获得游离
的细胞。
（三）植物细胞初步培养
• 看护培养（nursingculture） 用一块活跃生长的愈伤组织 来看护单个细胞，使其持续 分裂和增殖。这块愈伤组织 被称为看护组织。由缪尔（M （Muir）于1953年创立。 • 具体方法：将单个细胞接种 于滤纸上，再置于愈伤组织 之上培养。 • 优点是：简便、成功率高。 缺点是不能在显微镜下直接 观察。
二 植物细胞特点
• 问题1：与微生物相比，植物 细胞有什么特点？ • 细菌，真菌、植物细胞都有 细胞壁 • 细菌无成形的细胞核，真菌、 植物细胞有成形的细胞核。 • 细菌只有核糖体一种细胞器。 • 植物细胞比微生物细胞大。
• 植物细胞直径一般约为10-200μm，平均直径比微生物细胞大 30-1细胞培养的培养基主要由碳源、氮源、无机盐、维生素、植物生 长激素、有机酸和一些复合物质组成。目前应用广泛的基础培养基有
MS、B5、N6等
• 无机盐：大量元素N\S\P\K\Ca\Mg等、微量元素 • 有机物：糖类、氨基酸、维生素等
• 调节物质：激素
• 与微生物培养基相比：需要大量无机盐；多种维生素和激素；一般采 用无机氮源；一般以蔗糖为碳源。
用。
3.固定化细胞培养的生物反应器
对于固定化的植物细胞可以：
（1）采用合适的机械搅拌式生物反应器、气升式生 物反应器、鼓泡式生物反应器等进行培养。 （2）也可将细胞直接吸附或包埋在特殊设计的生物
反应器内的介质表面或内部进行培养。
• 填充床生物反应器(Pipeconebio-filter reactor)细胞
优点：
1.可以增加细胞与培养液的接触，促进营养 的吸收。
2.保证良好的混合状态，从而获得良好的气
体传递效果。 3.可以达到较高的细胞浓度，容易放大培养
悬浮培养的生物反应器
• 一般所说的生物反应器是 指细胞培养生物反应器， 是为细胞生长提供合适的
化学与物理环境并能检测
控制细胞生长的装置。 • 一般都有三部分组成：反 应罐、控制系统、检测分 析系统。
• 搅拌罐中产生的剪切力大，容易损伤细胞，直接影响细胞的生长和代 谢，特别对于次级产物生成影响极大。需要对搅拌罐进行改进，包括 改变搅拌形式、叶轮结构与类型、空气分布器等，力求减少产生的剪 切力，同时满足供氧与混合的要求。
第6讲 植物细胞代谢产物制备
• 2011年2月4日，美国癌症协会（ACS）发表了全球
癌症统计学数据报告统计数据显示，2008年全球癌 症新发病例约为1270万，癌症死亡例数为760万；
其中发展中国家的癌症新发病例和死亡病例分别占
到56%和64%。乳腺癌是女性最常见的癌症（23%）， 乳腺癌相关死亡率也居女性癌症死亡率之首 （14%）。肺癌是男性最常见的癌症（17%），肺癌 相关死亡率占到男性癌症死亡率的23%。
• 问题4：植物细胞固定化培养有什么优点？ • 细胞固定化培养（Cell immobilization culture）是指将
游离的细胞包埋在支持物内部或表面进行培养的一门技
术。
• 是在20世纪70年代的酶固定化催化技术基础上发展起来的。 • 1979年，布洛德利斯（Brodelius）首次成功利用固定化的 毛地黄、长春花细胞制备次级代谢产物。
（二）植物单细胞分离
• 植物细胞培养首先需要从植物样品制备单细胞 • 问题2：植物组织培养、细胞融合时单个植物细胞是如何获得的？
• 1.酶解法选择专一性水解酶在温和的条件下将植物细胞
壁物质（纤维素、果胶、多糖）降解，从而使细 胞彼此分开，这种方法称为酶解法。 • 经常采用的生物酶包括：纤维素酶、果胶酶、琼 脂酶等。 植物组织 生物酶 悬浮分散、离心 植物细胞
1.分批式培养（Batch culture）
• 问题3：与传统微生物发酵罐相比，植物细胞培养的生
物反应器有什么特点？
• 由于植物细胞与微生物细胞形态结构不同，具有不同的
生长特性，例如：较微生物细胞大，对氧的要求相对微
生物要低，周期长，易团聚等。因此微生物反应器并不 完全适合于植物细胞生长与生产，需要进行改造。
• 例如： • 对剪切力耐受性差：搅拌桨改造
• 根据反应器内部结构与气体分 布器的位置不同可分为内环流 和外环流两种。
•
鼓泡式生物反应器(Bubblecolumn bioreactor) 又称为鼓泡塔式反应
器，是最简单的气动式生物反应器。
• 气体分布器一般位于底部中央，气 体从底部通过喷嘴或孔盘进入反应 器。它不含转动部分，整个系统密 闭，易于无菌操作。 • 不同于气升式生物反应器，液体在 反应器内部呈无规律的湍流状态。 培养过程中没有机械能消耗，适合 于培养对剪切力敏感的细胞。然而 对高密度及粘度较大的培养物，反 应器的混合效率会降低。
• 在Ca2+离子等多价阳离子的存在下，海藻酸盐的羧基和 阳离子之间形成离子键。因海藻酸钙不溶于水，从而在 细胞表面形成凝胶。
• 如果采用磷酸、柠檬酸、EDTA等螯合剂处理将 将Ca2+离
子除去，又能使胶体溶解释放出细胞。 • 当海藻酸钙微囊用多聚赖氨酸处理后，使凝胶微球表面 成膜，不会再被螯合剂溶解。再用柠檬酸去除钙离子， 球内海藻酸钠成液态，细胞悬浮在微囊内。
三 植物细胞培养历史
• 20世纪50年代，泰尔克（Talecke）和尼克尔（Nickell ll）证实植物细胞可生长在悬浮培养液中。随后，人们 发现离体培养的植物细胞具有合成代谢产物的能力。
1956年，尼克尔（Nickell）和卢荻（Routin）申请了
第一个用植物细胞培养生产化学物质的专利。 • 20世纪80年代后期，紫草宁等细胞培养生产次获得了产 业化（紫草宁可以用作创伤、烧伤以及痔疮的治疗药）。
液体从上往下流动，由于流量小，
只能在固定化细胞表面形成涓涓细 流。 • 与填充床生物反应器不同，固定化 细胞并不被流体浸没，空隙被大量 气流占据，因此适合好氧细胞生长。
（六）植物细胞培养操作方式
• 根据细胞培养时营养成分添加方式以及培养液与
细胞的收集方式的不同，可以有：分批式、流加 式、半连续式、连续式和灌注式五种操作方式。
第9章内容安排：
• 植物细胞培养
• 植物细胞生产次级代谢产物的应用 举例分析与讨论 • 植物组织培养及应用举例分析
• 本节主要内容：
• 植物细胞培养技术 • 本节关键问题： • 植物细胞培养的生物反应器：悬浮培养、固定化 培养 • 细胞培养的操作方式及各自特点：分批、流加、 半连续、连续、灌注培养
并不会改变培养液流体性质，利于传质。 • 3.大多数植物次级代谢产物合成在生长停止后才大量合成。采
用固定化培养可以将细胞生长与产物合成分成两个阶段。
4.细胞生长较为缓慢，利于次级代谢产物的
积累。
5.固定化增加了细胞与细胞间的接触，促进
了细胞间信息传递，利于代谢产物的合成。
6.固定化细胞可以反复使用，可以方便地进
（3）包埋法
• A凝胶包埋 • 问题5：与前面讲 过的哪个内容相 似？
• 微囊化（Microencapsulation）是利用天
然的或者合成的高分子材料作为囊壁材料
将细胞包裹成微米级的微小球囊，形成的
微囊膜是亲水半透膜，培养基的营养成分
以及代谢产物可以通过微囊膜进行交换。
海藻酸盐(Alginate) —多聚赖氨酸 (Poly-L-Lysine)微囊化
用三叶螺旋桨，同时 采用微孔金属丝网作 为空气分布器，能提 供良好的混合状态，
具有比机械搅拌桨底
的剪切力。
• 气升式生物反应器(Airliftbioreactor)由气升室、气 降室、除气室和底部四部分组 成。 • 培养液循环的动力来自于气升 室、气降室中因含气量不同而 在底部产生的压力差，因而比 鼓泡型有更均一的流动形式。
其它类型生物反应器
• 转鼓式生物反应器(Rotating drum bioreactor) • 因为转子的转动带动培养罐 转动，促进了气体交换与营 养物质的吸收，具有悬浮系 统均一、低剪切力、防止细 胞粘附在壁上的优点，适合 于高密度植物悬浮细胞的培 养，已用于长春花、紫草的 细胞悬浮培养。
（五）植物细胞固定化培养
行产物的连续性收获，降低了成本。
1.固定化方法
吸附、交联、共价结合、包埋等。
（1）吸附固定法通过物理吸附、离子吸附（依靠静 电引力固着在带有异电荷的载体上）使细胞固定 在载体上。 （2）共价结合法细胞表面的基团（如氨基、巯基、 咪唑基、酚羟基等）和固相支持物表面的基团之 间形成化学共价键连接，从而成为固定化细胞。
• 琼脂糖(Agarose)凝胶包埋将细胞悬浮于经过灭菌处
理的琼脂糖中，不断搅拌，待混合物凝结后，将 包埋有细胞的琼脂糖凝块挤进无菌的金属网中， 使其分散成小颗粒。清洗颗粒后转入适当的培养 基中进行培养。
• 这种方法虽然简单，但因制得的颗粒较大、形状
不规则。
2.固定化细胞的活力测定
• 染色法例如：荧光素二乙酸酯（Fluorescein diacetate,FDA）染料 能被活细胞吸收，酶解脱去乙酰基而使这种染料产生荧光。死亡的细 胞没有这种现象，因此可以判定固定化后的细胞是否具有活性。 • 呼吸强度测定采用氧电极法测定细胞的呼吸作用来表示细胞的存活率。 • 细胞生长和分解速率的测定细胞数量或重量的增加可以作为细胞活性 的指标。由于植物细胞的聚集性特点，采用湿重或干重法比较方便实
• 饲养层培养（Feeder layer culture） • 把处理过的（如X射线处理）无分裂能力或分裂很慢的细胞来饲养所 需培养的细胞，使其分裂和生长。
（四）植物细胞大规模悬浮培养
• 细胞悬浮培养（Cell suspension culture）是将细胞接种于液体培 养基中并保持良好的分散状态的培养方式。 • 植物细胞悬浮培养主要在摇床和生物反应器中进行，培养方法与微生 物类似。
• 2.愈伤组织法 • 通过培养植物外植体诱导产生愈伤组织，并使其大量增殖，
再通过机械震荡或者酶解的方法使细胞分离从而获得游离
的细胞。
（三）植物细胞初步培养
• 看护培养（nursingculture） 用一块活跃生长的愈伤组织 来看护单个细胞，使其持续 分裂和增殖。这块愈伤组织 被称为看护组织。由缪尔（M （Muir）于1953年创立。 • 具体方法：将单个细胞接种 于滤纸上，再置于愈伤组织 之上培养。 • 优点是：简便、成功率高。 缺点是不能在显微镜下直接 观察。
二 植物细胞特点
• 问题1：与微生物相比，植物 细胞有什么特点？ • 细菌，真菌、植物细胞都有 细胞壁 • 细菌无成形的细胞核，真菌、 植物细胞有成形的细胞核。 • 细菌只有核糖体一种细胞器。 • 植物细胞比微生物细胞大。
• 植物细胞直径一般约为10-200μm，平均直径比微生物细胞大 30-1细胞培养的培养基主要由碳源、氮源、无机盐、维生素、植物生 长激素、有机酸和一些复合物质组成。目前应用广泛的基础培养基有
MS、B5、N6等
• 无机盐：大量元素N\S\P\K\Ca\Mg等、微量元素 • 有机物：糖类、氨基酸、维生素等
• 调节物质：激素
• 与微生物培养基相比：需要大量无机盐；多种维生素和激素；一般采 用无机氮源；一般以蔗糖为碳源。
用。
3.固定化细胞培养的生物反应器
对于固定化的植物细胞可以：
（1）采用合适的机械搅拌式生物反应器、气升式生 物反应器、鼓泡式生物反应器等进行培养。 （2）也可将细胞直接吸附或包埋在特殊设计的生物
反应器内的介质表面或内部进行培养。
• 填充床生物反应器(Pipeconebio-filter reactor)细胞
优点：
1.可以增加细胞与培养液的接触，促进营养 的吸收。
2.保证良好的混合状态，从而获得良好的气
体传递效果。 3.可以达到较高的细胞浓度，容易放大培养
悬浮培养的生物反应器
• 一般所说的生物反应器是 指细胞培养生物反应器， 是为细胞生长提供合适的
化学与物理环境并能检测
控制细胞生长的装置。 • 一般都有三部分组成：反 应罐、控制系统、检测分 析系统。
• 搅拌罐中产生的剪切力大，容易损伤细胞，直接影响细胞的生长和代 谢，特别对于次级产物生成影响极大。需要对搅拌罐进行改进，包括 改变搅拌形式、叶轮结构与类型、空气分布器等，力求减少产生的剪 切力，同时满足供氧与混合的要求。