动植物细胞培养
第五章 动植物细胞培养
◆ 动物克隆技术的建立
1962年，英国学者Grudon 把非洲爪蟾小肠上皮细胞的 核注入同种或异种非洲爪蟾 未受精卵中，约有1%的重组 卵发育成为成熟蛙。 1997年，哺乳动物克隆 羊多利的诞生。 动物器官克隆为生物医 药材料开辟新。
（三） 动物细胞培养的特性 ◆动物细胞无细胞壁，机械强度低，适应环境能差； ◆生长速度缓慢，易受微生物污染，培养时需要抗生
第二节 动植物细胞的培养
5.2.1 动物细胞的培养 （一） 培养方法
非贴壁依赖性细胞的培养：来源于血液、淋巴组 织的细胞，许多肿瘤细胞（包括杂交瘤细胞）和某些 转化细胞属于这一类型，其可采用类似微生物培养的 方法进行悬浮培养。 贴壁依赖性细胞的培养：大多数动物细胞，包括 非淋巴组织的细胞和许多异倍体体系的细胞属于这一 类型，它们需要附着于适量正电荷的固体或半固体的 表面上生长。
表51动植物微生物细胞的培养特征种类比较项目微生物动物细胞植物细胞大悬浮生长小营养要求生长速率代谢调节环境敏感细胞分化剪切应力敏感传统变异筛选技术细胞或产物浓度110m可以简单快倍增时055小时内部不敏感无低广泛使用较高10100m多数细胞需附着表面才能生长非常复杂慢倍增时间15100小时内部激素非常敏感有非常高不常使用低10100m可以但易结团无单个细胞较复杂慢倍增时间2474小时内部激素能忍受广泛范围有高有时使用低5
（二） ◇
培养方式
分批培养
分批式培养是指先将细胞和培养液一次性装入反应器内进行培养细胞不断 生长，同时产物也不断形成，经过一段时间的培养后，终止培养。分批 培养 过程特征如图5-1。
pH、温度、DO 废产物 条件
营养物 时间 图5-1 动物细胞分批式培养过程的特征
◇ 分批补料式培养
分批补料式培养是指先将一定量的培养液装入反应器，在适宜的条件 下接种细胞，进行培养，而在此过程中随着营养物质的不断消耗，不断地向 系统中补充新的营养成分，直到整个培养结束后取出产物。分批补料式培养 过程的特征如图5-2所示。
动植物细胞实验相关流程及注意事项总结
动植物细胞实验相关流程及注意事项总结下载提示：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。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!动植物细胞实验是生物学研究中常用的一种实验手段，通过对动植物细胞在不同条件下的反应进行观察和分析，可以深入研究细胞的结构、功能和生理过程。
比较动植物细胞培养条件
动植物细胞培养条件的比较动植物细胞培养条件的比较动植物细胞的培养是细胞工程中非常重要的环节，在培养动植物细胞的过程中，培养条件有相似之处，但也有各自特殊的地方。
下面，先就培养条件的不同之处进行比较：一、培养基植物细胞培养基一般为合成培养基，多为固体培养基，成分主要有无机营养、碳源、维生素、植物生长物质和有机附加物等。
动物细胞培养基包括天然培养基和合成培养基，可为固态，也可为液态，成分主要是水、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等，此外，动物细胞培养还需要各种培养液。
二、营养要求根据动植物细胞培养基的不同，我们可以看出，动植物细胞对培养基的营养要求有所不同。
植物细胞培养基根据无机盐成分可分为：（1）富盐平衡培养基（MS、LS、BL、BM）：无机盐浓度高，离子平衡性好，具较强缓冲性；营养丰富，无需额外添加复杂有机成分；微量元素种类多，浓度高。
（2）高硝态氮培养基（B5、N6）：硝酸钾含量高；铵态氮含量低；含有较高的VB1。
（3）中盐培养基（H、Nitsch）：大量元素为MS的一半；微量元素种类减少而含量增高；维生素种类比MS多（生物素、叶酸等）。
（4）低盐培养基（White、WS）：无机盐含量低；有机成分含量低。
对植物细胞的营养要求：生长代谢需要大量无机盐，需多种维生素、氨基酸和激素，要求的N源一般为无机N源，一般以蔗糖为C 源，细胞培养基要有缓冲性、等渗性。
动物细胞培养基可分为：基本培养基、通用培养基（能满足多种类型细胞生存）、完全培养基、生长培养基（基本培养基加入血清）、无血清培养基（基本培养基加入取代血清的成分）。
并且动物细胞培养基中都要加入血清或可代替血清的物质来提供必须生长因子，以保证动物细胞的正常生长。
三、特殊条件在所有的细胞离体培养中，最困难的是动物细胞培养。
下面是它所需要的特殊条件。
(1)血清：动物细胞离体培养常常需要血清。
最常用的是小牛血清。
血清提供生长必需因子，如激素、微量元素、矿物质和脂肪，血清等于是动物细胞离体培养的天然营养液。
动植物细胞大规模培养
动物细胞大规模培养技术-培养基组成
二、动物细胞培养基组成及制备
1、培养基组成
天然培养基
使用最早，营养成分高，也最为有效。 成分复杂，个体差异大，来源也缺乏，因而使用受到限制。 动物血清是细胞培养中用量最大的天然培养基
合成培养基
合成培养基是根据天然培养基的成分，用化学物质模拟合 成的，具有一定的组成。 它给细胞提供了一个近似体内生存环境，又便于控制和标 准化的体外生存环境。 合成培养基的种类虽多，但一般都含有氨基酸、维生素、 碳水化合物、无机盐和一些其它辅助性成分。
营养成分 尽管植物细胞能在简单的合成培养基生长，但营养成
分对植物细胞培养和次生代谢产物的生成仍有很大的影响。营养 成分一方面要满足植物细胞的生生长所需，另一方面要使每个细 胞都能合成和积累次生代谢产物。普通的培养基主要是为了促进 细胞生长而设计的，它对次生代谢产物的产生并不一定最合适。
植物细胞大规模培养技术-培养因素
从培养方式来看，动物细胞无论是贴壁培养或是悬浮培养， 均可采用分批式、分批补料式、半连续式、连续式等多种培 养方式。从培养系统来看，主要采用中空纤维培养系统和微 载体系统，且以灌注式连续培养方式为佳。
动物细胞大规模培养技术-培养方法
三、动物细胞培养方法和环境要求
2、动物细胞培养的环境要求
影响动物细胞生长、繁殖的环境因素很多，主要有细胞生长 的支持物、气体交换、培养温度、pH、渗透压及其它因素等 方面。
一、植物细胞培养基组成及制备
植物细胞培养，不同培养阶段必需采用不同培养基。培养基 主要由碳源、有机氮源、无机盐、植物生长激素、有机酸和一些 复合物质组成。
碳源
蔗糖或葡萄糖是常用的碳源。通常增加培养基中蔗糖的含量，可 增加培养细胞的次生代谢产物量。
动物细胞和植物细胞培养反应器
六叶罗式搅拌器实物图
后来，有人使用锚式搅拌器和螺旋式搅拌器进行植物细胞的培养，
也取得了较好的效果。一般认为螺旋式搅拌器效果最优。
锚式搅拌器和螺旋搅拌器植物细胞培养反应器
吸筒式搅拌器和帆式搅拌器也常用于植物细胞的悬浮培养中， 其结构如下图所示。吸筒式搅拌器的结构原理在本章动物细胞培养 反应器中会有详细介绍，帆式搅拌器结构相对简单，由四片较大的 搅拌叶组成。这两种搅拌在使用时转速都不高，一般在30～80转/分。
吸管式搅拌器和帆式搅拌器
搅拌桨是用尼龙丝编织带制成帆形，搅拌轴用磁力驱动旋转， 转速为20~50r/min，氧气通过插入溶液中的硅胶管扩散到培养 液内，以维持培养液内一定的溶解氧水平。
带帆形搅拌器的连续灌注系统培养反应器
/sbs.asp?id=118
第
三
章
植物细胞和动物细胞 培 养 反 应 器
动植物细胞培养与微生物细胞培养有很大的不同。 动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。 植物细胞培养与微生物培养区别： • 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。
悬浮培养瓶
小规模悬浮培养
3、固定化培养：是指采用吸附（固体吸附剂）、共价贴附 （与固相载体结合）、共价交连（用试剂处理使细胞间形 成桥而絮结）、包埋（将细胞包埋在多孔材料内）等方法 将细胞固定在支持物上，或将细胞嵌入微囊或高分子聚合 物的网络中进行培养。该方法对贴壁依赖性细胞与非贴壁 依赖性细胞均适用。
微生物、动物、植物细胞培养的异同点
微生物、动物、植物细胞培养的异同点如下：不同点：首先在培养基上，微生物是固体、半固体培养基都有，成分主要是水、无机盐、生长因子、碳源、氮源等。
如果是病毒的话要用细菌进行培养；动物的话用天然培养基加生长因子比较好，一般是液体培养基，成分主要是水、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清；而植物培养基用合成培养基就可以了，一般是固体培养基，成分主要是矿质元素、蔗糖、纤维素、植物激素、有机添加剂。
其次是各自培养的原理上的不同，微生物细胞培养的原理是微生物细胞的增殖，动物细胞培养的原理是细胞的增殖，植物细胞培养原理是细胞的全能性。
最后，微生物细胞培养主要是获得其代谢产物或次级代谢产物或得到细胞本身；植物细胞培养主要是获得新个体或细胞产品，应用与快速繁殖试管苗、细胞产品、人工种子、转基因植物的培育等。
动物细胞培养是获得大量新生细胞或细胞产品，应用是获得细胞的产物或细胞等。
另外，动物细胞分散用到的是胰蛋白酶，植物是纤维素酶等。
相同点：两者都需要培养基、都需要无菌操作，防止染菌、培养时候都需要适当的温度等条件。
综上所述见下表：微生物动物细胞植物细胞大小(um) 1~10 10~100 10~100 悬浮生长可以，多数细胞需附着表面才能生长可以，但易结团无单个细胞营养要求简单非常复杂较复杂生长速率快，倍增时间为0.5~5小时慢，倍增时间为15~100小时慢，倍增时间为24~74小时代谢调节内部内部激素内部激素环境敏感不敏感非常敏感能忍受广泛范围细胞分化无有高剪切力敏感低非常高高传统变异，筛选技术广泛使用不常使用有时使用细胞或产物浓度较高低低由于他们所用的培养基不同，培养是所要求的条件不同所以在批量生产我们所需的目的产物时就要选择相应的生物反应器。
在选择生物反应器时要注意到生物反应器在生物反应过程的剪切力、传质问题如气-液质量传递和液-固质量传递。
生物反应器是利用生物催化剂为细胞培养（或发酵）或酶反应提供良好的反映环境的设备，通常称为发酵罐或酶反应器。
动植物细胞培养的主要区别
动植物细胞培养的主要区别第一篇:《动物细胞培养与植物细胞培养的区别》动物细胞培养与植物细胞培养的区别动植物细胞培养的主要区别1.培养基不同：植物细胞（固体培养基），动物细胞（液体培养基）动植物细胞培养的主要区别2.培养基的成分不同：动物细胞培养必须利用动物血清，植物组织培养则不需要，而需要加入植物生长激素3.产物不同：植物组织培养最后一般得到新的植物个体，而动物细胞培养因为动物体细胞一般不能表达其全能性，因此得到的是只含同一种的细胞的一个细胞系（或者叫细胞群）。
4.原理不同：植物组织培养的原理为植物细胞的全能性，动物细胞培养的原理为细胞的增殖。
动植物细胞培养的主要区别5.过程不同：植物组织培养的过程为脱分化和再分化，动物细胞培养的过程为原代培养和传代培养7.培养目的不同：植物组织培养是为了快速繁殖和获得无病毒植株，动物细胞培养是获得生物制品。
根据培养方式：贴壁细胞培养，半悬浮细胞培养，悬浮细胞培养第二篇:《动物细胞培养和植物细胞培养的比较》动物细胞培养与植物组织培养的对比第三篇:《全国林业有害生物防治知识竞赛题含答案》害预测预报工作的通知》要求，一般常灾区每0.5万一1万亩，偶灾区每亩，无灾区每2万一5万亩，应设一名测报员或病虫情调查员。
在大片林区，可适当增加测报员或病虫情调查员的调查监测面积。
（答案：1万一2万）39、《关于进一步加强森林病虫害预测预报工作的通知》要求，要以或进行病虫情调查，掌握面上的病虫害发生情况。
（答案：林班；小班）40、《关于加强林业有害生物监测预报和突发疫情信息管理的通知》（造防函81号）要求，为了加强林业有害生物监测预报和突发疫情信息报告的管理，各地要严格按照有关要求，新发生（发现）的危险性和发生严重在50公顷以上的林业有害生物必须在日内上报国家林业局。
（答案：7）二、选择题１、1999年以来，我国先后建立了个国家级森林病虫鼠害中心测报点（简称国家级中心测报点）。
（答案：D）Ａ.183；Ｂ.510；Ｃ.490；Ｄ.1000２、《国家级森林病虫害中心测报点管理办法》要求：国家级中心测报点发布的主测对象和当地主要病虫鼠害的预报准确率应为。
第六章 动植物细胞培养
第一节
动植物细胞培养的特性
一、动物细胞培养的特性
技术发展历史：
1907年，美国，Harrison首次将蛙的神经组织在试管内培养 成功。 1950年，Enders及同事发表第一篇在培养细胞中生长病毒的 报告。 1972年，Knazek等创立中空纤维细胞培养技术，使细胞体外 培养扩展为大规模培养。 1986年，Demo生物公司用微囊化技术大规模培养杂交瘤细胞 生产单克隆抗体获得成功。 随后，动物细胞培养技术日趋完善。
维生素：是维持细胞生长的一种生物活性物质，它 们在细胞中大多形成酶的辅基或辅酶，对细胞的代 谢有重大的影响。 糖类：多数合成培养基都含有葡萄糖，它主要由糖 酵解作用代谢形成丙酮酸，并可转化乳酸或乙酰乙 酸进入柠檬酸循环形成CO2。对胚胎细胞和转化细胞， 乳酸在培养基中的积累特别明显。 无机离子：是细胞的重要组成部分之一，参与了细 胞的代谢活动。培养基中的无机离子除K+、Na+等外， 还含有Fe2+、Zn2+、Cu2+等微量离子。
生物反应工程原理
李艳 教授
生物科学与工程学院 lymdh5885@ ly5885@
第六章 动植物细胞培养
动植物细胞培养技术：将动植物组织、器官在适当 的培养基上进行离体培养的技术。 组织：指由结构和功能相似的细胞和细胞间质组成， 具有一定形态和生理功能的聚集体。 器官：指机体中具有特殊结构和完成特殊功能的分 化部分。 组织与器官培养：在人工条件下，使它们得以继续 生存或发展的一种培养方法。
1、动物细胞培养的环境要求 2、培养基组成 3、常用的合成培养基 4、培养基制备应考虑的因素
动植物细胞培养流程
动植物细胞培养流程英文回答：Cell culture is a widely used technique in both research and industry for studying and manipulating cellsin a controlled environment. It involves the growth and propagation of cells outside of their natural environment, allowing scientists to study their behavior, perform experiments, and produce specific products.The process of cell culture can be divided into several steps. First, the cells of interest need to be obtained from a tissue or organism. This can be done by isolating the cells from a tissue sample or by using techniques such as cell sorting or cell line establishment. Once the cells are obtained, they need to be prepared for culture by being placed in a suitable growth medium. The growth medium provides the necessary nutrients and conditions for the cells to survive and proliferate.Next, the cells are placed in a culture vessel, such as a petri dish or a flask, and are incubated at a controlled temperature and humidity. This allows the cells to adhere to the surface of the vessel and form a monolayer. Thecells are then provided with fresh growth medium on a regular basis to ensure their continued growth and viability.During the culture process, it is important to monitor the cells for any signs of contamination or abnormal behavior. Contamination can occur from bacteria, fungi, or other unwanted microorganisms, and can affect the growth and behavior of the cells. Regular checks for contamination and proper sterilization techniques are essential to maintain a healthy cell culture.In addition to monitoring for contamination, the cells also need to be periodically passaged or subcultured. This involves removing a portion of the cells from the culture vessel and transferring them to a new vessel with fresh growth medium. Passaging is necessary to prevent overcrowding of the cells, which can lead to reduced growthand cell death.Cell culture techniques can be used for a variety of applications. In research, it is commonly used to studycell behavior, test drug efficacy, and investigate disease mechanisms. In industry, it is used for the production of biopharmaceuticals, vaccines, and other biological products.中文回答：细胞培养是一种被广泛应用于研究和工业领域的技术，用于在受控环境中研究和操作细胞。
动植物细胞培养产酶
合成其所对应的酶；mRNA稳定性差的，就随着细胞生长进入
平衡期而停止酶的生物合成； 不受培养基中存在的某些物质阻遏的，可以伴随着细胞生长 而开始酶的合成；受到培养基中某些物质阻遏的，则要在细胞 生长一段时间甚至在平衡期后， 酶才开始合成并大量积累。
第三节 酶生物合成的模式
理想的酶合成模式
发酵产酶， 为了提高产酶率和缩短发酵周期，最理想的合 成模式应是延续合成型：在发酵过程中没有生长期和产酶期的 明显差别。细胞一开始生长就有酶产生，直至细胞生长进入平 衡期以后，酶还可以继续合成一段较长的时间。 对于其他合成模式的酶，可以通过基因工程\细胞工程等先 进技术,选育得到优良的菌株, 并通过工艺条件的优化控制, 使他 们的生物合成模式更加接近于延续合成型。
and
Monod的工作：
第三节 酶生物合成调节
第三节 酶生物合成调节
3、分解代谢物阻遏：
分解代谢物的阻遏作用，并非由于快速利用的甲碳源本身直 接作用的结果，而是通过甲碳源（或氮源等）在其分解过程 中所产生的中间代谢物所引起的阻遏作用。
第三节 酶生物合成的模式
细胞在一定条件下培养生长， 其生长过程一般经历调整 期、生长期、平衡期和衰退期等4个阶段 。 把酶生物合成的模式分为4种类型。即同步合成型，延续 合成型，中期合成型和滞后合成型。
。 机与速度。
4.结构基因：决定某一多肽的DNA模板，与酶有各自的对应关 系，其中的遗传信息可转录为mRNA，再翻译为蛋白质。
第三节 酶生物合成调节
2、原核生物酶合成调节的操纵子类型： （1）诱导 Induction 组成酶(constitutive enzymes)：细胞固有的酶类。 诱导酶(inducible enzymes：细胞为适应外来底物或其结构类似 物临时合成的一类酶。 。
动植物细胞培养的基本原理和操作技巧
动植物细胞培养的基本原理和操作技巧动植物细胞培养是一种重要的生物学技术，可以用来研究细胞生物学，生长发育，细胞分化，细胞遗传学等方面的问题。
其基本原理是将动植物组织中的细胞分离，并通过合适的培养基和条件来促进细胞的增殖和分化，使其在体外生长和繁殖。
1.细胞分离：首先将动植物组织样品进行无菌处理，然后将其分离成单个的细胞，可以通过机械切割，酶解、搅拌、过滤等方法进行。
2.细胞培养基：细胞培养需要合适的培养基，其中包含生长所需的营养物质，如糖类、氨基酸、维生素等。
同时，还需要添加适当的生长因子和激素，以促进细胞的增殖和分化。
3.细胞培养条件：细胞培养需要适宜的环境条件，如温度、pH值、湿度等。
一般来说，细胞培养的温度范围是20-30°C，pH值在6-8之间，无菌操作和生物安全措施也是重要的。
1.无菌操作：细胞培养需要在无菌条件下进行，否则会导致细胞的感染和杂交。
无菌操作包括对培养器具、培养基、工作表面进行消毒，使用无菌技术操作，以及避免感染源等。
2.细胞分离：细胞分离是细胞培养的关键步骤，需要根据组织类型和目的选择适当的方法。
对于植物细胞，可以使用酶解法将组织切割成小块，然后用酶解液消化细胞壁。
对于动物细胞，可以使用组织切割器具进行机械分离，或者用酶解液消化细胞间粘连。
3.细胞培养：将分离的细胞均匀地放置在含有适当培养基的培养器具上，继续培养。
培养器具可以是培养皿、试管等，培养基可以根据需要选择不同种类。
在培养过程中，需要定期观察细胞生长情况，及时补充培养基。
4.细胞增殖和分化：通过添加适当的生长因子和激素，可以促进细胞的增殖和分化。
生长因子可以是植物激素、生长因子，如植物生长素、激素等。
激素可以是动物生长激素、血清、培养基中的成分等。
这些因子能够模拟细胞在体内的生长环境，促进细胞发育和分化。
5.细胞传代：当细胞生长至密集，容器中细胞数量过多时，需要进行细胞传代，将细胞重新分离和培养。
细胞传代可以通过机械分离、酶解分离等方法进行，然后将细胞悬浮于新的培养基中继续培养。
酶工程：动植物细胞培养产酶
四、植物细胞培养产酶的工艺过程
以大蒜细胞培养生产超氧化物歧化酶（SOD）为例
SOD是生物体内清除超氧化物阴 离子自由基(O 2—)的重要金属酶 类。它和过氧化氢酶、过氧化物 酶一起构成了生物体内重要的酶 促反应防御体系，从而维护生物 体内细胞正常的生理代谢和生化 反应。衰老自由基学说认为衰老 源于机体正常代谢过程中产生过 量的自由基对机体损害的结果。 超氧化物歧化酶(SOD)作为能催化 超氧阴离子发生歧化反应的自由 基清除剂，具有延缓衰老的作用。
(2)大蒜悬浮细胞培养
将上述在半固体MS培养基上培养18d的愈 伤组织，在无菌条件下转入含有3mg/L 2,4-D 和 1.2mg/L 6-BA （苄基腺嘌呤） 的液体MS 培养基中，加入灭菌的玻璃珠，25℃， 600lux，12h/d光照条件下震荡培养18d，使 愈伤组织分散成为小细胞团或单细胞。 然后在无菌条件下，经过筛网将小细胞 团或单细胞转入含有3mg/L 2,4-D和1.2mg/L 6-BA 的液体MS培养基中，25℃,600lux， 12h/d光照条件下震荡培养18d。
二、动物细胞培养的特点
（1）主要用于生产各种功能蛋白质； （2）生长缓慢； （3）需加抗生素防污染； （4）细胞体积大，无细胞壁保护，对剪切力敏感； （5）具锚地依赖性，宜贴壁培养；部分用悬浮培养； （6）培养基成分复杂，反应过程成本高，产品价格贵 ；
二、植物细胞培养的特点
（1）提高产率
例如：紫草宁的生产， 发酵细胞中的紫草宁比 紫草根中高10倍。
紫草宁的结构
（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 设计植物细胞生物反应器和控制工艺条件时应 注意一些问题。
动植物细胞的培养
大规模培养的方法
1. 悬浮培养：即让细胞自由地悬浮于培养基内生长增殖。它适用于一切种类
的非贴壁依赖性细胞(悬浮细胞)，也适用于兼性贴壁细胞。该培养方法的优
点是操作简便，培养条件比较均一，传质和传氧较好，容易扩大培养规模， 在培养设备的设计和实际操作中可借鉴许多有关细菌发酵的经验。不足之 处是由于细胞体积较小，较难采用灌流培养(perfused culture)，因此细胞密 度一般较低。目前在生产中用于悬浮培养的设备主要是通气搅拌罐式生物
养箱中价值的生物制品，如病毒疫苗、干扰素、
单克隆抗体等。
2. 应用于基因工程(作受体细胞)。 3. 检测有毒物质，判断某种物质的毒性。 4. 培养正常或各种病变的细胞，用于生理、病理、药理
等方面的研究。
细胞的冻存和复苏
1. 细胞的冻存 细胞和整体生物一样，当温度降低时，它的代谢也降低，从而大大的延 长了它的存活期。因此目前为了保存细胞，都采用液氮低温(-196 ℃)冻存的 方法。用该法细胞可保存几年，甚至几十年。在冻存过程中，渗透压的改变 会影响到脂蛋白，使细胞膜破裂。为了防止电解质过分浓缩，可采用某些保 护剂，如甘油和二甲基亚砜。它们的相对分子质量低，溶解性好，容易渗入 细胞。在冷冻时，冷冻速度很重要，不能太快也不能太慢。太慢会产生冰晶 损伤细胞，太快不足以使水分排出。一般要求以 1℃/min 的速度下降为宜。 在无定速降温设备时，可按如下三种方法之一处理：①将安瓿(bù)放在 壁厚为 1.5 cm 的聚乙烯盒内，然后放在 -70℃ 冰箱内 2 h，再转入液氮。②先 将安瓿臵 4℃ 冰箱 4~5h 或过夜，再移至 -70℃ 冰箱内 2 h，再悬于液氮罐颈 口 1 h，最后浸人液氮。③放在冻存简易装臵内，里于液氮罐颈口，离液氮面 5~10 cm，2~3 h 后浸入液氮。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CO2的含量水平对细胞的生长 同样相当重要
研究发现,植物细胞能非光合地固定一定浓度 的CO2,如在空气中混以2%～4%的CO2能够 消除高通气量对长春花细胞生长和次级代谢物 产率的影响.因此,对植物细胞培养来说,在 要求培养液充分混合的同时,CO2和氧气的浓 度只有达到某一平衡时,才会很好地生长,所 以植物细胞培养有时需要通入一定量的CO2气 体.
填充床/流化床反应器
填充床反应器
流化床反应器
膜反应器
三,影响细胞培养因素
细胞种质影响 外界因素影响 光照影响 光对黄酮化合物形成的影响,培养物在光照特别 是紫外光下黄酮及黄酮类醇糖苷积累的所有酶活性均 增加.通常光照采用荧光灯,或者荧光灯和白炽灯混 合,其光强度是300～10000lx(6～100m/m2s)可以 连续光照,也可以每天光照12～18h. pH 培养基成分的影响:
第二节 动物细胞培养技术
动物细胞培养开始于本世纪初,到1962年规模 开始扩大,发展至今已成为生物,医学研究和 应用中广泛采用的技术方法,利用动物细胞培 养生产具有重要医用价值的酶,生长因子,疫 苗和单抗等,已成为医药生物高技术产业的重 要部分.大规模动物细胞培养在生物技术产业 化进程中显示出强大的潜力. 利用动物细胞培养技术生产的生物制品已占世 界生物高技术产品市场份额的50%.
已有商品市售无血清培养基主要有下述3 类: ①基本合成培养基; ②基本合成培养基加生长因子; ③基本合成培养基加组织抽提物.
合成培养基的种类虽多,但一般都含有氨 基酸,维生素,碳水化合物,无机盐和 一些其它辅助性成分. 在细胞培养中,大多数细胞需要谷氨酰胺 作为能源和碳源 复杂培养基都含有核苷,柠檬酸循环中间 体,丙酮酸,脂类,氧化还原剂如抗坏 血酸,谷胱甘肽等及其他各种化合物.
悬浮培养设备
悬浮培养生物反应器
液体悬浮培养瓶
连续培养系统装置
非机械搅拌式反应器
鼓泡式反应器
内循环反应器
外循环反应器
非机械搅拌反应器的应用
韩国KBT植物细胞反应器
2,悬浮培养生物反应器
1)机械搅拌式生物反应器优点: 能获得较高的KLα 2)剪切力
4,固定化培养法
固定化培养采用固定化反应器,这类反应器有 网状多孔板,尼龙网套及中空纤维膜等形式. 固定化培养法的优点:(1)提高了次生物质的 合成,积累;(2)能长时间保持细胞活力; (3)可以反复使用;(4)抗剪切能力强; (5)耐受有毒前体的浓度高;(6)遗传性状 较稳定;(7)后处理难度小;(8)更好的光 合作用;(9)促进或改变产物的释放. 植物细胞的固定化常采用:海藻酸盐,卡拉胶, 琼脂糖和琼脂材料,均采用包埋法,其他方式 的固定化植物细胞很少使用.
增加氮,磷和钾的含量会使细胞的生长加快,增加培养 基中的蔗糖含量可以增加细胞培养物的次生代谢物.
搅拌方式与通气的影响 生长调节剂 前体 前体的作用在植物细胞培养中未完全清楚,可能是外源 前体激发了细胞中特定酶的作用,促使次生代谢产物量的增 加. 在细胞生长过程中生长调节剂的种类和数量对次生代谢 产物的合成起着十分重要的作用.植物生长调节剂不仅会影 响到细胞的生长和分化,而且也会影响到次生代谢产物的合 成.生长素和细胞分裂素有使细胞分裂保持一致的作用,不 同类型的生长素对次生代谢产物的合成有着不同的影响.生 长调节剂对次级代谢的影响随着代谢产物的种类的不同而有 很大的变化,对生长调节剂的应用需要非常慎重.
在制备培养基时,通常要考虑 以下因素:
pH 碳酸盐缓冲系统由于毒性小,成本低,对培养物有营养作 用 缓冲能力 渗透压 粘度 培养基的粘度主要受血清含量的影响,在多数情况下,对 细胞生长没有什么影响.在搅拌条件下,用羧甲基纤维素增加 培养基的粘度,可减轻细胞损害.这对在低血清浓度或无血清 下条件下培养细胞显得尤为重要 .
第二类亦称为添加生长因子培养基,其特点 是组成物质的种类与数量均为已知,并可按 需要增减与删除,其最大优点是: ①可用于培养不同种类的细胞及含血清培养基 中不能生长的细胞; ②可用于杂种细胞,基因工程细胞及突变体细 胞培养,生产有用物质.大大简化细胞培养 产物分离纯化操作.
目前人们正研究起血清作用的各类激素 及生长因子,如铁传递蛋白,乙醇胺, 胰岛素,促胃酸激素,维生素C,考的松 及硒等成分的功能.以期获得更适宜于 大规模培养动物细胞的培养基.
工艺流程
2,固定化培养法
细胞限制或定位于特定空间位置的培养 技术谓之细胞固定化培养法.动物细胞 几乎都可采用固定化方法培养.固定化 方法有:
吸附法(所用载体有陶瓷颗粒,玻璃珠及硅 胶颗粒 ) 包埋法 (将细胞包埋于琼脂,琼脂糖,胶 原及血纤维等海绵状基质中)
动植物,微生物细胞的培养比较 微生物 大 小 悬浮生长 营养要求 生长速率 1-10 可以 动物细胞 10-100 多数细胞需附着 表面才能生长 非常复杂 慢,倍增时间 15-100小时 内部,激素 非常敏感 有 非常高 不常使用 低 植物细胞 10-100 可以,但易结团, 无单个细胞 较复杂 慢,倍增时间 24-74小时 内部,激素 能忍受广泛范围 有 高 有时使用 低
简单 快,倍增时 间0.5-5小时 内部 代谢调节 不敏感 环境敏感 无 细胞分化 低 剪切应力敏感 传统变异,筛选 广泛使用 技术 细胞或产物浓度 较高
第一节 植物细胞培养技术
在人工控制下高密度大量培养有益植物 细胞技术称之为植物细胞大规模培养, 其目的在于通过细胞工业规模培养,获 得细胞,初级及次级代谢产物,为药品, 食品及化工行业提供服务.尽管植物细 胞实验室与工业化培养在技术上有许多 相似之处,但培养方式,设备及条件和 培养基等亦有很大差别.
1,细胞悬浮培养法
细胞在培养液中呈悬浮状态生长繁殖的培养方 法谓之悬浮培养法.其培养方式有
批量法 半连续法 连续法
适用于培养确立细胞株,杂交瘤细胞,肿瘤细 胞,血液细胞及淋巴组织细胞,用于大量生产 疫苗,α-干扰素,白介素及单克隆抗体等药品. 此法不适于包括二倍体细胞在内的正常组织细 胞的培养.
细胞悬浮培养法的优点
一,植物细胞培养过程特点
1 ,植物细胞的特性--成团 植物细胞要大得多,其平均直径要比微生物细胞 大30～100倍. 同时植物细胞通常是以细胞数在2～200之间,直 径为2mm左右的非均相集合细胞团的方式存在. 细胞团通常由以下几种方式存在: ①在细胞分裂后没有进行细胞分离; ②在间歇培养过程中细胞处于对数生长后期时, 开始分泌多糖和蛋白质; ③以其他方式形成粘性表面,从而形成细胞团.
可连续收集部分细胞进行移植继代培养, 传代时无需消化分散,免遭酶类,EDTA 及机械损害. 细胞收率高,并可连续测定细胞浓度, 还有可能实现大规模直接克隆培养.
培养过程中,为确保细胞呈单颗粒均匀悬浮状 态,需采用搅拌或气升式反应器,以较低搅拌 速度及一定速度通入含5%CO2的无菌空气,保 持细胞悬浮态并维持培养液溶解氧. 此外不同细胞悬浮条件亦异,为使细胞不致凝 集,成团或沉淀,在配制培养基的基础盐溶液 中不加钙和镁离子.间歇或连续更换部分培养 液,可维持pH值,若使用HEPES缓冲盐溶液时 尚可不必连续通入含5%CO2空气.
二,培养技术
动物细胞的体外培养有两种类型: 贴壁依赖性细胞: 大多数动物细胞在离体培养条件下都需 要附着在带有适量正电荷的固体或半固体的 表面上才能正常生长,并最终在附着表面扩 展成单层. 非贴壁依赖性细胞 : 可采用类似微生物培养的方法进行悬浮培养
动物细胞大规模培养方法可概 括为
悬浮培养 固定化培养 微载体培养法
连续培养法 采用连续培养反应器,在投料和接种培养一段 时间后,以一定速度连续采集细胞与培养液, 并以同样速度供给新鲜培养基,此种培养方式 可使细胞生长环境长期维持恒定. 连续培养法细胞生产能力一般较分批法高,但 因细胞生长缓慢,培养时间长,要维持系统无 菌状态,技术条件要求相当苛刻.
悬浮培养具有三个基本优点 : ①增加培养细胞与培养液的接触面,改 善营养供应; ②可带走培养物产生的有害代谢产物, 避免有害代谢产物局部浓度过高等问题; ③保证氧的充分供给.
4,泡沫和表面粘附性
植物细胞培养过程中产生泡沫的特性与微生 物细胞培养产生的泡沫是不同的.植物细胞 培养过程中产生的气泡比微生物培养系统中 气泡大,且被蛋白质或粘多糖覆盖,因而粘 性大,细胞极易被包埋于泡沫中,造成非均 相的培养.尽管泡沫对于植物细胞来说,其 危害性没有微生物细胞那么严重,但如果不 加以控制,随着泡沫和细胞的积累,也会对 培养系统的稳定性产生很大的影响.
固定化培养法
1,悬浮培养
分批培养法 主要采用气升式反应器,其培养过程用 通气代替搅拌,细胞产量高于平叶轮培 养器. 植物细胞生长规律:随着细胞增长,培养 液营养物质不断下降.细胞增长过程也 分为延迟期,对数生长期,转换期,静 止期及衰减期等阶段.
半连续培养法: 在反应器中投料和接种培养一段时间后, 将部分培养液和新鲜培养液进行交换的 培养方法称之为半连续培养法.反应过 程通常以一定时间间隔进行数次反复操 作以达到培养细胞与生产有用物质的目 的.
第七章 动植物细胞与微藻培 养及反应器
动植物细胞培养与产品
动植物细胞培养是指动植物细胞在体外 条件下的存活或生长,此时细胞不再形成 组织. 其产品包括疫苗,单克隆抗体,免疫调 节剂,酶和激素等.
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.
3,植物细胞培养过程中的氧传递 所有的植物细胞都是好气性的,需要连续不 断地供氧. 植物细胞培养时对溶氧的变化非常敏感,太 高或太低均会对培养过程产生不良地影响. 与微生物培养过程相反,植物细胞培养过程 并不需要高的气液传质速率,而是要控制供 氧量,以保持较低的溶氧水平.