酶工程 细胞工程产酶

植物细胞主要用于生产色素、药物、 香精和酶等次级代谢物；
微生物主要用于生产醇类、有机酸、 氨基酸、核苷酸、抗生素和酶等；
动物细胞主要用于生产疫苗、激素、 单克隆抗体、多肽因子和酶等功能蛋白质。
二、植物细胞培养的特点
植物细胞培养技术首先从植物外植体中 选育出植物细胞，再经过筛选、诱变、原 生质体融合或DNA重组等技术而获得优良 的植物细胞。然后，在人工控制条件的植 物细胞反应器中进行植物细胞培养，从而 获得各种所需的产物。
外植体(explant)：在组织培养中，由 植物体上取下来进行离体培养的那部分组 织或器官。
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 显著特点：
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。
2.缩短周期
植物细胞生长的倍增时间一般为12-16h， 一般生产周期为15-30天，这比起微生物来 是相当长的时间，但是与完整植物的生长周 期比较，却是大大地缩短了生产周期。
第三章 动、植物细胞培养产酶、 有用次生代谢产物
第一节 植物细胞培养产酶
第二节 动物细胞培养产酶
初级代谢和次级代谢
次级代谢是相对于初级代谢而言的，所 谓初级代谢是一类普遍存在于生物中的代 谢类型，是与生物生存有关的，涉及能量 产生和能量消耗的代谢类型。
初级代谢产物如单糖、核苷酸、脂肪 酸等单体，以及由它们组成的各种大分子 聚合物如蛋白质、核酸、多糖、脂类等， 都是有机体生存必不可少的物质。
这一论述的依据就是植物细胞全能性学 说(cell totipotency)。
所谓细胞的全能性(totipotency)是指个 体某个器官或组织已经分化的细胞在适宜 的条件下再生成完整个体的遗传潜力。
1965年，由Vasil和Hildebrandt用单 个分离的细胞培养成一个完整植株，细胞 全能性得到实现。
动植物细胞培养是通过特定技术获得优 良的动、植物细胞，然后在人工控制条件 的反应器中进行细胞培养，以获得所需产 物的过程。
植物细胞培养的主要目的是生产色素、 药物、香精、酶等次级代谢物。
动物细胞培养的主要目的是获得疫苗、 激素、多肽药物、单克隆抗体、酶、皮肤 等人体组织、器官等功能性蛋白质。
人类从天然植物中提取各种有重要应用价 第一值节的产植物物受细到胞了培限养制产: 酶和有用次生代谢产物
有的次级代谢产物含有特殊的化学键， 例如，β-内酰胺环、有修饰过的氨基酸组 成的环肽、聚乙烯和多烯的不饱和键、大 环内脂类大环等。
初级代谢与次级代谢Hale Waihona Puke Baidu了以上不同外， 还有许多区别:
与微生物生长的相互关系上有明显不同，
初级代谢过程自始至终都存在于一切生活 细胞之中，并与机体的生长过程呈平行关系；
（3）植物细胞和微生物细胞的营养要求 较为简单。
（4）植物细胞与动物细胞、微生物细胞 的主要不同点之一，是大多数植物细胞的 生长以及次级代谢物的生产要求一定的光 照强度和光照时间。
（5）植物细胞与动物细胞一样，对剪切 力敏感。
（6）植物细胞和微生物、动物细胞用于 生产的主要目的产物各不相同。
有学者认为这是某些生物在一定条件 下通过突变获得的一种适应生存方式，或 是一种解毒方式，对产生菌的生存仍可能 有一定的价值。
次级代谢产物的种类很多，如氨基糖 衍生物、苯醌、香豆素、环氧化合物、麦 角生物碱、戊二酰胺、吲哚衍生物、内酰、 萘、核苷、肽、喹啉、吡咯、吩嗪、多烯、 聚乙炔、萜烯、四环类抗生素等。
而次级代谢则仅在机体生长的某一个时期 产生，或在微生物的对数生长期后期或在稳 定期，与微生物的生长不呈平行关系。
初级代谢产物在不同的微生物中基本相 同，
而次级代谢产物的种类在不同微生物中 是非常不同的。
初级代谢对环境变化的敏感性比较小， 即遗传稳定性强，
而次级代谢对环境条件的变化很敏感， 其产物的合成往往会因环境条件的变化而 停止。
在这些物质的合成中的任何环节发生 障碍，有可能引起生长停止，甚至导致机 体发生突变或死亡。
次级代谢是某些微生物为了避免代谢 过程中，某种代谢产物的积累造成的不利 作用，而产生的一类有利于生存的代谢类 型，通常是在生长后期合成。
通过次级代谢合成的产物称为次级代 谢产物。
这些代谢产物并不是微生物生长所必 需的，即使在这些代谢的某个环节上发生 障碍，也不会导致机体生长停止或死亡， 仅仅是影响了机体合成次级代谢产物的能 力。通常它们以多组分的形式存在。
催化初级代谢产物合成的酶专一性强，
而催化次级代谢产物合成的某些酶专一性 不强。
初级代谢和次级代谢类型既有区别，又 是紧密联系着的。
第一节 植物细胞培养产酶
一、植物细胞的特性 二、植物细胞培养的特点 三、植物细胞培养的工艺条件及其控制 四、植物细胞培养产酶的工艺过程
细胞培养的定义 及生产目的
在这一理论的指导下，经过一个世纪的 发展，植物细胞培养已经建立起专门技术， 形成新的学科。
一、植物细胞的特性
（1）植物细胞比微生物细胞大得多，体 积比微生物细胞大103-106倍；植物细胞 的体积也比动物细胞大。
（2）植物细胞的生长速率和代谢速率比 微生物低，生长倍增时间较微生物长；生 产周期也比微生物长。
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，改善了劳动条件。
4.提高产品质量
植物细胞培养的主要产物的产率较高， 杂质较少，在严格控制条件的生物反应器 中生产，可以减少环境中有害物质的污染 和微生物、昆虫等的侵蚀，产物易于分离 纯化，从而提高产品质量。
一是天然植物的产量低，不能满足需要； 二是许多野生植物正趋于濒危； 三是引种驯化困难； 四是受自然环境和耕地的影响，栽培中产 量和质量难以控制。 此外，用化学合成的方法，因为工艺复杂、 成本高、污染大，也受到了限制。
为此，发展植物细胞培养技术，生产各种来源于植物 的有重要应用价值的产物。
1902年德国植物生理学家哈勃兰德 （Haberlandt）首次提出分离植物单细胞 并将其培养成植株的设想，并首次提出细 胞培养的概念。