植物细胞工程制药基本概念
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第4章 植物细胞工程制药
➢ （3）平板培养法：单细胞接种于固体培养基
上，获得单细胞形成的细胞系
➢ （4）条件培养法：接种于条件培养基上形成
的细胞系。条件培养基指培养过细胞的培养基 上清，有植物生长激素等残留，用于制备成固 体培养基。
2.单倍体细胞的培养（花药培养）：指将植物单 倍体细胞培养成单倍体植株或纯和二倍体植株
➢ 一般采取花药作为单倍体细胞的培养对象 ➢ 用花粉在固体培养基上培养
(3)丹参发根生物反应器大规模培养技术
➢ 丹参(Salvia miltiorrhiza) ：活血化淤,通经止痛. ➢ 丹参中含有二类活性成分: 脂溶性二萜醌类化合物和水溶性
酚酸类化合物.具有抑制血小板聚集、耐缺氧、改善冠状动脉 供血等药理作用,是治疗心血管系统疾病的重要药物。 ➢ 丹参有效成分在原植物根中含量低、生长周期长, 加之近年 产地环境污染和为防病虫喷施农药等原因, 便得原料药的供 应在数量和质量上都不能满足临床应用的需要。
➢ 植物细胞培养从植物组织培养而来，植物组织
培养主要用于形成组织和再生成植株
➢ 细胞培养主要生成次生代谢产物 ➢ 基本技术：
✓植物材料的准备 ✓培养基制备 ✓培养方法的选择
植物组织培养
1.理论基础 细胞的全能性
2.：基本原理：外植体脱分化愈伤组织再分化 胚状体
试管苗
（丛芽）
脱分化
再分化
外植体
愈伤ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ织
2 植物细胞的生物学特性
➢ 细胞的全能性: 一个细胞所具有的产生完整生物个体的固
有能力。 具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有
发育成完整个体的潜能，细胞的这种特性叫做细胞的 全能性。
细胞为什么会具有全能性呢？
生物体的每一个细胞追根溯源都是受精卵分裂、分化 而来的，含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育 成为完整个体所必需的全部基因。
上，获得单细胞形成的细胞系
➢ （4）条件培养法：接种于条件培养基上形成
的细胞系。条件培养基指培养过细胞的培养基 上清，有植物生长激素等残留，用于制备成固 体培养基。
2.单倍体细胞的培养（花药培养）：指将植物单 倍体细胞培养成单倍体植株或纯和二倍体植株
➢ 一般采取花药作为单倍体细胞的培养对象 ➢ 用花粉在固体培养基上培养
(3)丹参发根生物反应器大规模培养技术
➢ 丹参(Salvia miltiorrhiza) ：活血化淤,通经止痛. ➢ 丹参中含有二类活性成分: 脂溶性二萜醌类化合物和水溶性
酚酸类化合物.具有抑制血小板聚集、耐缺氧、改善冠状动脉 供血等药理作用,是治疗心血管系统疾病的重要药物。 ➢ 丹参有效成分在原植物根中含量低、生长周期长, 加之近年 产地环境污染和为防病虫喷施农药等原因, 便得原料药的供 应在数量和质量上都不能满足临床应用的需要。
➢ 植物细胞培养从植物组织培养而来，植物组织
培养主要用于形成组织和再生成植株
➢ 细胞培养主要生成次生代谢产物 ➢ 基本技术：
✓植物材料的准备 ✓培养基制备 ✓培养方法的选择
植物组织培养
1.理论基础 细胞的全能性
2.：基本原理：外植体脱分化愈伤组织再分化 胚状体
试管苗
（丛芽）
脱分化
再分化
外植体
愈伤ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ织
2 植物细胞的生物学特性
➢ 细胞的全能性: 一个细胞所具有的产生完整生物个体的固
有能力。 具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有
发育成完整个体的潜能，细胞的这种特性叫做细胞的 全能性。
细胞为什么会具有全能性呢？
生物体的每一个细胞追根溯源都是受精卵分裂、分化 而来的，含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育 成为完整个体所必需的全部基因。
生物制药 第五章 植物细胞工程制药
2. 生理活性物质 1) 酶类（enzyme） 催化剂，高度专一性； 某些酶的作用具有可逆性，即促进物质的分解，也 能促进物质的分解； 反应一般均在常温、常压、中性水溶液中进行，高 温、强酸、强碱和某些重金属离子，会使其失活； 催化效率极高，而酶本身并不被消耗。 2) 维生素（vitamin） 参与酶的形成，对植物的生长、呼吸和物质代谢有 调节作用。
二、植物细胞的结构特征
植物细胞的3个特点植物细胞与动物细胞、微生物细胞的比较 内容 大小/ μ m 生长形式 营养要求 倍增时间/h 细胞分化 环境影响 细胞壁 产物存在部位 产物浓度 含水量/ % 供氧需求/ KLa 产物种类 哺乳动物细胞 10 ～ 100 悬浮、贴壁 很复杂 15 ～ 100 有 有 无 胞内或胞外 低 1 ～ 25 植物细胞 10 ～ 100 悬浮 简单 20 ～ 120 有限分化 敏感 有 胞内或胞外 低 ～ 90 20 ～ 30 微生物细胞 1 ～ 10 悬浮 简单 0.5 ～ 5 无 一般 有 胞内或胞外 高 ～ 75 100 ～1 ，000
3) 植物激素 是植物细胞原生质体产生的一类复杂的调节代谢 的有机物质，对生理过程产生作用，其量虽微， 但作用甚大。 4) 抗生素和植物杀菌素 抗生素 – 由微生物产生的能杀死或抑制某些微生 物生长的物质，如青霉素、链霉素等 植物杀菌素 – 高等植物中产生的能杀菌的物质。
四、植物培养细胞的生理特性 1. 植物培养细胞重量的增加主要是取决于对数期， 而次级代谢产物的累积则主要在稳定期完成； 2. 很少以单一细胞悬浮生长，而多以非均相集合体 的细胞团形式存在，细胞团的细胞数目在2～200 之间，直径为2 mm左右； 3. 植物细胞的纤维素细胞壁使得其外骨架相当脆弱， 抗张力强度大，抗剪切力小；
植物细胞工程制药的工艺流程及关键步骤
植物细胞工程制药的工艺流程及关键步骤下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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《植物细胞工程制药》课件
植物细胞大规模培养的工艺流程
细胞株筛选与保存
从植物中筛选具有药 用价值的细胞株，并 进行低温保存。
细胞培养基制备
根据细胞株生长需求 ，制备适宜的培养基 。
细胞接种与培养
将细胞接种到培养基 中，在适宜条件下进 行培养。
产物提取与纯化
收集培养过程中产生 的药物成分，并进行 提取和纯化。
质量控制与检测
对提取的药物成分进 行质量检测和控制， 确保符合标准。
03
植物细胞大规模培养技术
植物细胞大规模培养的必要性
01
02
03
药物生产
植物细胞大规模培养是生 产药物的重要手段，能够 实现药物的批量生产，降 低生产成本。
保护生态环境
通过植物细胞大规模培养 ，可以减少对野生植物资 源的依赖，保护生态环境 。
生物多样性保护
植物细胞大规模培养有助 于保存和繁殖珍稀、濒危 植物，维护生物多样性。
植物细胞培养的优缺点
植物细胞培养的优点包括
可以快速繁殖优良品种，提高育种效率；可以保存濒危植物资源，保护生态平衡 ；可以通过基因工程手段改良作物品种，提高农作物的产量和品质等。
植物细胞培养的缺点包括
技术难度较大，需要专业的技术人员操作；培养过程中需要消耗大量的营养物质 和能源；培养条件难以完全模拟自然环境，可能导致植株生长不良或变异等。
机遇
随着科技的不断进步，植 物细胞培养技术有望得到 优化，降低生产成本，提 高生物安全性。
研究方向
针对植物细胞培养技术进 行深入研究，探索降低成 本、提高生物安全性的方 法。
植物细胞工程制药的研究方向
研究方向一
研究植物细胞培养的最佳条件， 提高细胞生长和代谢水平。
研究方向二
教学课件第五章植物细胞工程制药
愈伤组织(callus）：
由外植体组织增生的细 胞产生的一团无定型的 疏松排列的薄壁细胞。
Each “callus” is a cluster of cells that start differentiating as they grow in a special medium.
继代培养（subculture）：愈伤组织在
具有群体效应，无贴壁依赖性及接触抑制性 培养细胞产物滞留于细胞内，且产量较低 培养过程具有结构与功能全能性
第三节 植物细胞培养的基本技术
植物材料的准备
培养基的组成
植物激素 是指植物代谢过程中自身形成的植物
生长调节剂，在极低浓度时即能调节植物的生长 和发育过程，并能从合成部位转运到作用部位而 发挥作用。迄今为止，已发现植物组织中可形成 五种植物激素，即生长素、分裂素、赤霉素、脱 落酸和乙烯。
培养基上生长一段时间后，营养物枯竭， 水分散失，并已经积累了一些代谢物，此 时需要将这些组织转移到新的培养基上。
次级代谢产物特征：
有明显的分类学区域界限 其合成需在一定的条件下才能发生 缺乏明确的生理功能 是生命的多余成分
次级代谢：特殊蛋白质内源化合物的合
成、代谢及分解作用的综合体现。
保证良好的混合状态，从而获得良好的气体传递 பைடு நூலகம்果
第四节 影响植物次级代谢产物 积累的因素
生物条件 外植体、季节、休眠、分化等
物理条件 温度、光（光照时间、光强、光
质）、通气（O2）、pH和渗透压等
化学条件 无机盐（N、P、K等）、碳源、植物
生长调节剂、维生素、氨基酸、核 酸、抗生素、天然物质、前体等
培养方法
固体培养
琼脂培养 固定化培养
生物制药 植物细胞工程制药
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（3）微室培养法
[A]、定义----悬浮的单细胞接种于由玻璃环和盖玻片所 构成的微室之中的固体培养基中，进行培养的方法。
[B]、基本步骤----在微室内预置琼脂培养基，然后接种 细胞悬浮液，再盖上盖玻片，然后在盖玻片的外沿用石 蜡或者凡士林进行密封，置于CO2培养箱中培养，维持 温度26-28℃，细胞即可生长。
（9）器官形成---是指在组织培养和悬浮培养基 中，植物芽、根、花等器官的形成一分化。首 先形成小根基，然后在其基部迅速形成愈伤组 织，然后再形成芽、最后形成小植株的过程。
（10）无性繁殖系---又叫克隆，是指通过对培养 物进行反复的继代培养，利用同种外植体来获得 越来越多的无性繁殖系。如根无性系、组织无性 系、悬浮培养物无性系。
3、培养基的配制原则和 常见的培养基类型
（1）培养基的配制原则 母液配制时各成份浓度应该比实际使用浓度扩大
一定倍数，使用时稀释。 培养液应该维持PH值恒定，常用1mol/L的HCl、
或者1mol/L的NaOH进行调节。 培养基分装之后，处加棉花塞和牛皮纸包扎，在
82.74--1030.42kPa压力下、121℃下、消毒灭 菌20min、冷却之后就可以用于接种。
CaCl2*2H2O CuSO4*5H2O Fe2（SO4）3 H3BO3 KI MnSO4*H2O NaH2PO4 NaNO3 Na2MoO4*2H2O NH4NO3 ZnSO4*7H20 泛酸 盐酸硫胺素
Ca（NO3）2*4H2O
KCl KNO3
NaH2PO4*H2O Na2EDTA
（NH4）2SO4 肌醇 盐酸吡咯醇
[C]、优点----能够直接观察细胞分裂和组织分化的全过 程，同时可以进行显微镜摄像。
（3）微室培养法
[A]、定义----悬浮的单细胞接种于由玻璃环和盖玻片所 构成的微室之中的固体培养基中，进行培养的方法。
[B]、基本步骤----在微室内预置琼脂培养基，然后接种 细胞悬浮液，再盖上盖玻片，然后在盖玻片的外沿用石 蜡或者凡士林进行密封，置于CO2培养箱中培养，维持 温度26-28℃，细胞即可生长。
（9）器官形成---是指在组织培养和悬浮培养基 中，植物芽、根、花等器官的形成一分化。首 先形成小根基，然后在其基部迅速形成愈伤组 织，然后再形成芽、最后形成小植株的过程。
（10）无性繁殖系---又叫克隆，是指通过对培养 物进行反复的继代培养，利用同种外植体来获得 越来越多的无性繁殖系。如根无性系、组织无性 系、悬浮培养物无性系。
3、培养基的配制原则和 常见的培养基类型
（1）培养基的配制原则 母液配制时各成份浓度应该比实际使用浓度扩大
一定倍数，使用时稀释。 培养液应该维持PH值恒定，常用1mol/L的HCl、
或者1mol/L的NaOH进行调节。 培养基分装之后，处加棉花塞和牛皮纸包扎，在
82.74--1030.42kPa压力下、121℃下、消毒灭 菌20min、冷却之后就可以用于接种。
CaCl2*2H2O CuSO4*5H2O Fe2（SO4）3 H3BO3 KI MnSO4*H2O NaH2PO4 NaNO3 Na2MoO4*2H2O NH4NO3 ZnSO4*7H20 泛酸 盐酸硫胺素
Ca（NO3）2*4H2O
KCl KNO3
NaH2PO4*H2O Na2EDTA
（NH4）2SO4 肌醇 盐酸吡咯醇
[C]、优点----能够直接观察细胞分裂和组织分化的全过 程，同时可以进行显微镜摄像。
第五章 植物细胞工程制药
固定化培养常采用固体培养，优点是操作简便易行、培养所占空间 小。
缺点是：
（1）培养基中营养物质的浓度差导致愈伤组织生长不平衡； （2）气体交换不畅，阻碍了组织呼吸作用的正常进行，堆积有害物 质； （3）静止状态下，由于重力作用和向光性导致细胞群体不均匀； （4）培养时需测定一些生理生化指标，此时需转入液体中，会改变 组织的形态和生理状态。
第五节 影响植物次级代谢产物积累的因素
在植物组织培养过程中，影响植物次级代谢产物产生和 累计的因素有：
（1）生物条件：如外植体、季节、休眠等 （2）物理条件：如温度、光、通气等 （3）化学条件：如无机盐、碳源、维生素等 （4）工业培养条件：如培养罐类型、通气等
一、外植体选择
不同外植体的悬 浮细胞培养物，它们的 最大次级代谢产物的积 累时间各异，同一化合 物可以在不同的外植体 的不同生长阶段中积累 ，无论是延迟期、加速 期、对数期还是稳定期 都能够大量积累次级代 谢产物。
1.生理活性物质
生理活性物质是一类对细胞内的生化反应和生理活动起调节作用的物质 的总称。
（1）酶
有机催化剂，生物体内所有的反应都是在酶的催化作用下 进行的。
酶的特性：
①酶具有高效率的催化能力，其效率是一般无机催化剂的107~1013倍 。
②酶具有专一性，每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 ③酶在生物体内参与每一次反应后，它本身的性质和数量都不会发生 改变。 ④酶的作用条件较温和，酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条 件下进行的。
9.分生组织培养：即生长锥培养，是指在人工培养基上培养茎端 分生组织细胞。（分生组织是在植物体的一定部位，具有持续或 周期性分裂能力的细胞群。）
10.外植体：用于植物组织（细胞）培养的器官或组织，即从活 体植物上切下来用于培养的组织或器官。植物根、茎、叶、花 、果、胚珠、胚乳、花药、花粉等都可以作为外植体。
5 植物细胞工程制药
快速繁殖实现工厂化育苗(特点：繁殖快，性状稳定，整 齐一致，无病虫害，周期短，周年生产。)
（三）植物细胞工程育种 1.利用培养变异，筛选优良突变体 植物离体培养，能够明显提高突变率，并且 会有各种各样的生理和形态突变，如株高、花色、 植株形态、生育期、耐性等。可以从中选择优良 突变体，培育新品种。
1962年Marshing和Skoog在烟草培养中筛选 出至今仍被广泛使用的MS培养基。 1964年，印度科学家Guha 和Maheswari 在曼 陀罗花药培养中首次由花粉诱导得到了单倍体 植株。
3、应用研究阶段（20世纪70年代以后）
1971年，Takebe 等从烟草原生质体得到再生 植株，首次获得原生质体植株再生成功。 1972年，Carlson 等通过两个烟草物种之间原 生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种植株。
植 所采用技术 物 的理论基础 细 胞 工 程 通常采用的
植物细胞的全能性
植物组织培养 植物体细胞杂交
技 术 手 段
二、植物细胞工程的主要应用
（一）种苗脱毒 茎尖培养可以得到无病毒苗木已成为解决病
毒病危害和品种退化问题的一个重要途径。
（二）快速繁殖
许多植物名贵是因为繁殖系数太低，种子结 实率低或者不结种子，而营养繁殖又很慢。利用 组织培养再生植株，进行大量繁殖，可以大大提 高繁殖系数。目前组织培养快速繁殖已在许多植 物上应用， 最早是兰花（60年代）。
（四）离体种质保存 随着地球不断开发、生态环境破坏，种植资 源日趋枯竭，大量有用基因损失。利用组织培养 法，低温保存（－196℃）或试管保存，为保存和 抢救濒临灭绝的生物带来希望。 （五）细胞培养生产有用物质（生物 制品） 利用细胞培养生产次生物质，如药物、色素、 食品添加剂、酶、农药等。有些极其昂贵的生物 制品，如抗癌首选药物--紫杉醇等，可以用大规模 培养植物细胞来直接生产。
（三）植物细胞工程育种 1.利用培养变异，筛选优良突变体 植物离体培养，能够明显提高突变率，并且 会有各种各样的生理和形态突变，如株高、花色、 植株形态、生育期、耐性等。可以从中选择优良 突变体，培育新品种。
1962年Marshing和Skoog在烟草培养中筛选 出至今仍被广泛使用的MS培养基。 1964年，印度科学家Guha 和Maheswari 在曼 陀罗花药培养中首次由花粉诱导得到了单倍体 植株。
3、应用研究阶段（20世纪70年代以后）
1971年，Takebe 等从烟草原生质体得到再生 植株，首次获得原生质体植株再生成功。 1972年，Carlson 等通过两个烟草物种之间原 生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种植株。
植 所采用技术 物 的理论基础 细 胞 工 程 通常采用的
植物细胞的全能性
植物组织培养 植物体细胞杂交
技 术 手 段
二、植物细胞工程的主要应用
（一）种苗脱毒 茎尖培养可以得到无病毒苗木已成为解决病
毒病危害和品种退化问题的一个重要途径。
（二）快速繁殖
许多植物名贵是因为繁殖系数太低，种子结 实率低或者不结种子，而营养繁殖又很慢。利用 组织培养再生植株，进行大量繁殖，可以大大提 高繁殖系数。目前组织培养快速繁殖已在许多植 物上应用， 最早是兰花（60年代）。
（四）离体种质保存 随着地球不断开发、生态环境破坏，种植资 源日趋枯竭，大量有用基因损失。利用组织培养 法，低温保存（－196℃）或试管保存，为保存和 抢救濒临灭绝的生物带来希望。 （五）细胞培养生产有用物质（生物 制品） 利用细胞培养生产次生物质，如药物、色素、 食品添加剂、酶、农药等。有些极其昂贵的生物 制品，如抗癌首选药物--紫杉醇等，可以用大规模 培养植物细胞来直接生产。
植物细胞工程制药基本概念
植物细胞工程
结构
植物细胞工程主要由上游工程（包括细胞 培养、细胞遗传操作和细胞保藏）和下游 工程（即将已转化的细胞应用到生产实 践中用以生产生物产品的过程） 两部分构成。
h
2
植物细胞工程制药
• 应用实例（Practical）
h
3
植物细胞工程制药
• 应用实例（Practical）
hபைடு நூலகம்
4
植物细胞工程制药
h
16
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
◎ 次级代谢作用和次级代谢产物
(Secondary metabolism and secondary metabolites)
次级代谢产物种类很多，主要是生物碱， 黄酮体，萜类，有机酸，木质素等。需要 强调的是，随着科学技术的不断发展，很 多过去认为“无用”的次级代谢成分（如萜 类，多元酚类，皂苷类等）也显示出明显 （甚至独特的）生理活性。越来越 多生命活性物质的发现，进一步 扩大了医药学家研制开发 新药的筛选范围。
脱分化又称去分化。是指分化细胞失去特有 的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程。 在动物中, 去分化细胞具有胚胎间质细胞的功能。 在植物中, 去分化细胞成为薄壁细胞, 称为愈伤 组织(callus)。
h
8
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
◎ 再分化 (Dedifferentiation)
h
20
h
7
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common
technical terms）
◎ 脱分化 (Differentiation)
植物工程制药PPT课件
在组织培养中，先由外植体增值产生，在 一定条件下，对它进行一段时间培养。 或 者说是在植物受伤后或在植物组织培养过 程中形成的一种未分化的薄：离体的植物
器官、组织或细胞，在
培养一段时间以后，通 过细胞分裂，形成一种 排列疏松无规则、高度 液泡化、无定形态的薄
壁细胞组成的组织。
第四章 植物细胞工程制药
植物细胞工程:以植物细胞为基本单位,应用 细胞生物学,分子生物学等理论和技术，在离 体条件下进行培养，繁殖或人为的精细操作， 使细胞的某些生物学的特性按人们的意思发 生改变,从而改良品种,制造新品种,加速繁育 植物个体或获得有用物质的一门科学或技术.
高等植物次级代谢产物极其丰富多样， 除药用之外，许多次级代谢产物还是食品、 化工和农业化学的重要原料。
植物生长缓慢，受气候影响，即使是大 规模的人工栽培仍然不能满足需要。
一方面通过化学合成的方法来生产， 另一方面通过植物细胞培养方法来生产。 目前成功培养的药用植物细胞：人参、 长春花、紫草、甘草等。
内 容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 基本概念 植物细胞的形态和生理特性 植物细胞培养的基本技术 影响植物次级代谢产物累积的因素 植物细胞培养的生物反应器 进展与展望 植物细胞制药实例
胡萝卜的愈伤组织
5、次级代谢和次级代谢物：它是相对于初 级代谢物而言，一般指对生物体没有明确 的生理功能，是生命的多余成分。次级代 谢物多是生物药物。
理论与技术基础：植物细胞全能性、微生物液体深层发酵 系统、遗传工程。
所有技术的建立都是基于一个基本的程 序：首先在完整的植株求取所需的植物组织， 进行植物外植体的培养，或诱导愈伤组织进 行脱分化的培养，建立稳定高产的细胞株系， 然后在此基础上进行原生质体培养、液体悬 浮培养或深层的大规模细胞培养。
植物细胞工程制药
细 工
药
092408157
Company
LOGO
Contents
1. 细 工 与细 工
药
2.
细 工
药
3 .发展前景
COMPANY LOGO
1.细
工
与细
工
药
– 所谓细胞工程，就是以细胞为单位，按人们的意 所谓细胞工程，就是以细胞为单位， 应用细胞生物学、分子生物学等理论和技术， 志，应用细胞生物学、分子生物学等理论和技术， 有目的地进行精心设计，精心操作， 有目的地进行精心设计，精心操作，使细胞的某 些遗传特性发生改变， 些遗传特性发生改变，达到改良或产生新品种的 目的， 目的，以及使细胞增加或重新获得产生某种特定 产物的能力，从而在离体条件下进行大量培养、 产物的能力，从而在离体条件下进行大量培养、 增殖， 增殖，并提取出对人类有用的产品的一门应用科 学和技术。 学和技术。
COMPANY LOGO
它主要由上游工程 包括细胞培养、 （包括细胞培养、细胞遗 传操作和细胞保藏） 传操作和细胞保藏）和下 游工程（ 游工程（即将已转化的细 胞应用到生产实践中用以 生产生物产品的过程） 生产生物产品的过程）两 部分构成。 部分构成。当前细胞工程 所涉及的主要技术领域包 括细胞融合技术、 括细胞融合技术、细胞器 特别是细胞核移植技术、 特别是细胞核移植技术、 染色体改造技术、 染色体改造技术、转基因 动植物技术和细胞大量培 养技术等方面。 养技术等方面。
COMPANY LOGO
• •¦ˆ/ 单 ， 种 。 • 药 功 获 养
药 药
种 ， ，可进 单 参
据 药
细 养 种。 种， ， 罗 养单 药 单
组织 养 工控 组织 养过 现 变 传 ， 养 产 现 。 鸡骨 组织 黄 养 产 种甾 ； 莲内酯A、B、C。
药
092408157
Company
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Contents
1. 细 工 与细 工
药
2.
细 工
药
3 .发展前景
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1.细
工
与细
工
药
– 所谓细胞工程，就是以细胞为单位，按人们的意 所谓细胞工程，就是以细胞为单位， 应用细胞生物学、分子生物学等理论和技术， 志，应用细胞生物学、分子生物学等理论和技术， 有目的地进行精心设计，精心操作， 有目的地进行精心设计，精心操作，使细胞的某 些遗传特性发生改变， 些遗传特性发生改变，达到改良或产生新品种的 目的， 目的，以及使细胞增加或重新获得产生某种特定 产物的能力，从而在离体条件下进行大量培养、 产物的能力，从而在离体条件下进行大量培养、 增殖， 增殖，并提取出对人类有用的产品的一门应用科 学和技术。 学和技术。
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它主要由上游工程 包括细胞培养、 （包括细胞培养、细胞遗 传操作和细胞保藏） 传操作和细胞保藏）和下 游工程（ 游工程（即将已转化的细 胞应用到生产实践中用以 生产生物产品的过程） 生产生物产品的过程）两 部分构成。 部分构成。当前细胞工程 所涉及的主要技术领域包 括细胞融合技术、 括细胞融合技术、细胞器 特别是细胞核移植技术、 特别是细胞核移植技术、 染色体改造技术、 染色体改造技术、转基因 动植物技术和细胞大量培 养技术等方面。 养技术等方面。
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• •¦ˆ/ 单 ， 种 。 • 药 功 获 养
药 药
种 ， ，可进 单 参
据 药
细 养 种。 种， ， 罗 养单 药 单
组织 养 工控 组织 养过 现 变 传 ， 养 产 现 。 鸡骨 组织 黄 养 产 种甾 ； 莲内酯A、B、C。
《植物细胞工程制药》课件
02 03
生物制品的安全性和有效性
植物细胞工程制药技术可以确保生物制品的安全性和有效性，通过检测 和鉴定生物制品的成分、纯度、稳定性等方面，确保生物制品的质量和 可靠性。
生物制品的生产效率
植物细胞工程制药技术可以提高生物制品的产量和生产效率，降低生产 成本，为生物制品的生产提供更加经济和可持续的解决方案。
大规模培养技术还有助于解决 植物资源短缺和生态环境保护 等问题，促进可持续发展。
植物细胞大规模培养的方法和技术
01
02
03
悬浮培养
将植物细胞接种在液体培 养基中，通过搅拌或充气 等方式使细胞悬浮在培养 基中生长。
固定化培养
将植物细胞固定在载体上 ，然后将其放入培养基中 进行培养。这种方法有利 于细胞生长和产物积累。
通过酶解将植物组织或细胞分散为单个细胞 ，再进行培养。
组织培养
将植物组织或器官进行培养，可再生为完整 植株。
悬浮细胞培养
将单个细胞悬浮在液体培养基中进行培养， 可实现大规模培养。
微繁殖
利用植物细胞培养技术快速繁殖珍稀、濒危 植物。
植物细胞培养的工艺流程和关键技术参数
工艺流程
细胞选择、酶解分散、细胞悬浮、细胞增殖、诱导分化、植株再生。
植物细胞工程制药在其他领域的应用
食品工业
植物细胞工程制药技术可以用于生产具有特定功能的食品添加剂 、功能性食品等，提高食品的营养价值和保健功能。
环境保护
植物细胞工程制药技术可以用于治理环境污染，通过植物细胞对有 毒有害物质的吸收和降解，实现环境净化。
农业领域
植物细胞工程制药技术可以用于改良农作物品种，提高农作物的抗 逆性和产量，促进农业可持续发展。
04
植物细胞工程制药讲义
大规模培养可能会产生一定的环境负担，需要进一步研究和评估。
04
植物细胞工程制药的挑战与解决方案
技术挑战
细胞培养技术
如何建立高效、稳定的细胞培养 体系，提高细胞生长和产物表达
水平。
基因工程技术
如何利用基因工程技术改良植物细 胞，提高目标产物的产量和纯度。
分离纯化技术
如何优化分离纯化工艺，降低副产 物和杂质的含量，提高目标产物的 纯度。
生产效率高
大规模培养可以快速获得大量细胞和 产物。
植物细胞大规模培养的优缺点
• 安全性高：在封闭的生物反应器中进行培养，可以减少污 染和交叉感染的风险。
植物细胞大规模培养的优缺点
技术难度大
植物细胞大规模培养需要较高的技术水平和经验。
成本较高
需要投入大量的资金和人力进行技术研发和设备购置。
对环境的影响尚不明确
植物细胞工程制药讲义
• 植物细胞工程制药概述 • 植物细胞培养技术 • 植物细胞大规模培养技术 • 植物细胞工程制药的挑战与解决方案 • 植物细胞工程制药的未来展望
01
植物细胞工程制药概述
植物细胞工程制药的定义
植物细胞工程制药是指利用植物细胞 工程技术，通过工业化生产流程，提 取或合成具有药理活性的化合物，并 经过加工制成药物的过程。
01
植物细胞大规模培养是生产药物的重要手段，可以满足市场需
求，降低生产成本。
生物多样性保护
02
通过植物细胞大规模培养，可以保护濒危植物物种，维护生物
多样性。
农业可持续发展
03
植物细胞大规模培养有助于提高农业生产效率，促进农业可持
续发展。
植物细胞大规模培养的工艺流程
01
第5章 植物细胞工程制药
植物细胞培养技术
第一节 概述
一、基本概念 二、植物细胞培养的发展简史 三、植物细胞培养的应用
植物细胞培养技术
一、基本概念
植物细胞工程 以植物细胞为基本单位，应用细胞生物学 、分子生物学等理论和技术，在离体条件 下进行培养、繁殖或人为的精细操作，使 细胞的某些生物学特性按人们的意愿发生 改变，从而改良品种、制造新品种、加速 繁育植物个体或获得有用物质的一门科学 或技术。
二、植物细胞的营养成分及其培养基 常用的培养基 MS、LS、B5、NT、KM-8P、N6
三、植物细胞培养的类型
培养对象：原生质体和单细胞培养 培养基类型：固体和液体培养 培养方式：悬浮细胞培养和固定化细胞培养
1.植物细胞悬浮培养技术 成批培养法
将培养基一次性加入反应器中，接种、培养一定时 间后收获细胞的操作方式。 最适于植物细胞培养的是气升式反应器。 两步培养法
植物细胞培养技术 三、细胞后含物和生理活性物质 • 生物活性物质
酶类 维生素 植物激素 植物杀菌素
植物细胞培养技术 四、植物细胞培养的特性
植物细胞较大，有纤维素细胞壁，细胞耐拉不 耐扭，抗剪切力差 生长速度缓慢，易被污染，需用抗生素 细胞生长的中期及对数期，多以非均相集合体 的细胞团形式存在，悬浮培养较难 培养时需供氧，培养液粘度大，不能耐受强力 通风和搅拌
三、两相法培养
定义：加入固相或疏水液相，形成两相培养系 统，从而达到收集分泌物的目的
出发点：在细胞外创造一个次级代谢产物的储 存单元。
优点：
v 减轻产物本身对细胞代谢的抑制作用； v 保护产物免受培养基中催化酶或酸对产物的影 响； v 简化了下游处理过程，降低生产成本
两相培养系统满足的条件：
固相或液相对细胞无毒害，不影响细胞生长 和产物合成 产物易被固相吸附或有机相溶解 两相易分离 固相不能吸附培养基中的添加成分
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突变体往往具有与野生型不同的表型，这样就 为缺失组分的功能பைடு நூலகம்供了有益的信息。同样，现在 会将含有某一组分过多表达的个体也称为突变体。
注：(++)表达称为过表达
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common
technical terms）
植物细胞工程制药
——基本概念（Basic Concepts）
小组成员 (Group Members)
何霜云 黄 斌 黄陈娟 黄锦豪 雷小磊 赖曼娜
黄镓欣 简恩钠
黄展伟 金锐行
植物细胞工程制药
• 简述（Description）
植物细胞工程
定义
细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物 学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器 水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞 内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合 科学技术。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
◎ 外植体 (Explant)
Explant
指用于植物组织 （细胞）培养的器 官或组织，植物的 各部位如根、茎、 叶、花、果、穗、 胚珠、胚乳、花药 和花粉等均可作为 外植体进行组 织培养。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms） ◎ 无性繁殖系 (Clone)
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
◎ 细胞培养 (Cell culture)
细胞培养是指利用单个细胞进 行液体或固体培养，诱导其增 殖及分化的培养试验。其目的 是为了得到单细胞无性繁殖系。
细胞培养，既包括微生物细胞 的培养，也包括动物和植物细 胞及动植物组织的培养。细胞 培养技术可以由一个细胞经过大量培养成为简单的单细 胞或极少分化的多细胞，这是克隆技术必不可少的环节， 而且细胞培养本身就是细胞的克隆。
◎ 植物组织和器官培养 (Plant tissue and organ culture)
植物组织和器官 培养是指在无菌 和人工控制条件 下（培养基、光 照、温度等）研 究植物细胞、组 织和器官以及控 制其生长发育的 技术。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
无性繁殖系又叫克隆， 在植物细胞工程中是指 使用母体培养物反复进 行继代培养时，通过同 一外植体而获得越来越 多的无性繁殖后代而言， 如根无性系，组织无性 系，悬浮培养 物无性 系等。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
◎ 突变体 (Mutant)
经过确证已发生遗传变异或新的培养物 至少是通过一种诱变处理而发生变异所 得的新细胞，即为突变体（mutant）。 为了与上诉无性系相区别，由单细胞形 成的无性系称为单细胞无性系；如果这 种单细胞无性系是从同一组织分离得到 的，并彼此不同时，则称为单细胞变异体。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
◎ 分生组织培养(meristem culture)
分生组织培养又称生长 锥培养，是指在人工培 养基上培养茎端分生组 织细胞。分生组织，如 茎尖分生组织的部位仅 限于顶端圆锥区。通常 利用较大的茎尖组织， 通常，包括1~2个叶原 基。
◎ 植物细胞全能性 (Plant cell totipotency)
指植物的每个细胞都包 含着该物种的全部遗传 信息，从而具备发育成 完整植株的遗传能力。 在适宜条件下，任何一 个细胞都可以发育成一 个新个体。植物细胞全 能性是植物组织培养的 理论基础。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
植物细胞工程
结构
植物细胞工程主要由上游工程（包括细胞 培养、细胞遗传操作和细胞保藏）和下游 工程（即将已转化的细胞应用到生产实 践中用以生产生物产品的过程） 两部分构成。
植物细胞工程制药
• 应用实例（Practical）
植物细胞工程制药
• 应用实例（Practical）
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
◎ 植物的分化
(Plant differentiation) 细胞分化是多细胞生物体形态发生的 基础。在种子植物中，由一个受精卵 经历一系列的细胞分裂和细胞分化， 形成一个具有根端和茎端的胚胎，进 而形成种子。在种子萌发后，长成新 的植株。在整个植物生长发育过程中， 由于顶端分生组织活跃分裂的结果， 通过一系列复杂的形态发生过程，形 成不同的器官和组织，最后开花结实完成其生活史。细胞分 化是植物形态建成中的一个核心问题。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
◎ 再分化 (Dedifferentiation)
已经脱分化的细胞在适宜的培养条件下， 又可经过愈伤组织或胚状体，再分化出 根和芽，形成完整植株，这一过程叫作 再分化。再分化形成的试管苗，移栽到 地里，可以发育成完整的植物体。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common
technical terms）
◎ 脱分化 (Differentiation)
已经分化的植物器官、组织或细胞，当受到创伤 或进行离体培养时，已停止分裂的细胞，又重新 恢复分裂，细胞改变原有的分化状态，失去原有 结构和功能，成为具有未分化特性的细胞。
脱分化又称去分化。是指分化细胞失去特有 的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程。 在动物中, 去分化细胞具有胚胎间质细胞的功能。 在植物中, 去分化细胞成为薄壁细胞, 称为愈伤 组织(callus)。
愈伤组织形成胚状体一般有两个途径： ① 由体细胞或性细胞，通过脱分化形成 胚状体。② 通过愈伤组织直接形成胚 状体。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
◎ 植物无菌培养 (Sterile culture of plant)
① 植物培养 ② 愈伤组织培养 ③ 悬浮培养 (suspension culture) ④ 器官培养 (organ culture) ⑤ 胚胎培养 (embryo culture)
注：(++)表达称为过表达
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common
technical terms）
植物细胞工程制药
——基本概念（Basic Concepts）
小组成员 (Group Members)
何霜云 黄 斌 黄陈娟 黄锦豪 雷小磊 赖曼娜
黄镓欣 简恩钠
黄展伟 金锐行
植物细胞工程制药
• 简述（Description）
植物细胞工程
定义
细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物 学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器 水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞 内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合 科学技术。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
◎ 外植体 (Explant)
Explant
指用于植物组织 （细胞）培养的器 官或组织，植物的 各部位如根、茎、 叶、花、果、穗、 胚珠、胚乳、花药 和花粉等均可作为 外植体进行组 织培养。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms） ◎ 无性繁殖系 (Clone)
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
◎ 细胞培养 (Cell culture)
细胞培养是指利用单个细胞进 行液体或固体培养，诱导其增 殖及分化的培养试验。其目的 是为了得到单细胞无性繁殖系。
细胞培养，既包括微生物细胞 的培养，也包括动物和植物细 胞及动植物组织的培养。细胞 培养技术可以由一个细胞经过大量培养成为简单的单细 胞或极少分化的多细胞，这是克隆技术必不可少的环节， 而且细胞培养本身就是细胞的克隆。
◎ 植物组织和器官培养 (Plant tissue and organ culture)
植物组织和器官 培养是指在无菌 和人工控制条件 下（培养基、光 照、温度等）研 究植物细胞、组 织和器官以及控 制其生长发育的 技术。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
无性繁殖系又叫克隆， 在植物细胞工程中是指 使用母体培养物反复进 行继代培养时，通过同 一外植体而获得越来越 多的无性繁殖后代而言， 如根无性系，组织无性 系，悬浮培养 物无性 系等。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
◎ 突变体 (Mutant)
经过确证已发生遗传变异或新的培养物 至少是通过一种诱变处理而发生变异所 得的新细胞，即为突变体（mutant）。 为了与上诉无性系相区别，由单细胞形 成的无性系称为单细胞无性系；如果这 种单细胞无性系是从同一组织分离得到 的，并彼此不同时，则称为单细胞变异体。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
◎ 分生组织培养(meristem culture)
分生组织培养又称生长 锥培养，是指在人工培 养基上培养茎端分生组 织细胞。分生组织，如 茎尖分生组织的部位仅 限于顶端圆锥区。通常 利用较大的茎尖组织， 通常，包括1~2个叶原 基。
◎ 植物细胞全能性 (Plant cell totipotency)
指植物的每个细胞都包 含着该物种的全部遗传 信息，从而具备发育成 完整植株的遗传能力。 在适宜条件下，任何一 个细胞都可以发育成一 个新个体。植物细胞全 能性是植物组织培养的 理论基础。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
植物细胞工程
结构
植物细胞工程主要由上游工程（包括细胞 培养、细胞遗传操作和细胞保藏）和下游 工程（即将已转化的细胞应用到生产实 践中用以生产生物产品的过程） 两部分构成。
植物细胞工程制药
• 应用实例（Practical）
植物细胞工程制药
• 应用实例（Practical）
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
◎ 植物的分化
(Plant differentiation) 细胞分化是多细胞生物体形态发生的 基础。在种子植物中，由一个受精卵 经历一系列的细胞分裂和细胞分化， 形成一个具有根端和茎端的胚胎，进 而形成种子。在种子萌发后，长成新 的植株。在整个植物生长发育过程中， 由于顶端分生组织活跃分裂的结果， 通过一系列复杂的形态发生过程，形 成不同的器官和组织，最后开花结实完成其生活史。细胞分 化是植物形态建成中的一个核心问题。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
◎ 再分化 (Dedifferentiation)
已经脱分化的细胞在适宜的培养条件下， 又可经过愈伤组织或胚状体，再分化出 根和芽，形成完整植株，这一过程叫作 再分化。再分化形成的试管苗，移栽到 地里，可以发育成完整的植物体。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common
technical terms）
◎ 脱分化 (Differentiation)
已经分化的植物器官、组织或细胞，当受到创伤 或进行离体培养时，已停止分裂的细胞，又重新 恢复分裂，细胞改变原有的分化状态，失去原有 结构和功能，成为具有未分化特性的细胞。
脱分化又称去分化。是指分化细胞失去特有 的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程。 在动物中, 去分化细胞具有胚胎间质细胞的功能。 在植物中, 去分化细胞成为薄壁细胞, 称为愈伤 组织(callus)。
愈伤组织形成胚状体一般有两个途径： ① 由体细胞或性细胞，通过脱分化形成 胚状体。② 通过愈伤组织直接形成胚 状体。
植物细胞工程制药
• 常见技术术语（Common technical terms）
◎ 植物无菌培养 (Sterile culture of plant)
① 植物培养 ② 愈伤组织培养 ③ 悬浮培养 (suspension culture) ④ 器官培养 (organ culture) ⑤ 胚胎培养 (embryo culture)