【精品课件】植物细胞和动物细胞和培养反应器

1、动物细胞与微生物细胞的性质比较
表 动物细胞与微生物细胞的性质比较
性质
动物细胞
微生物细胞
大小 代谢调节方式
营养要求 生长速率 机械强度 环境适应性
10-100um 内部和激素
苛刻 倍增时间Βιβλιοθήκη Baidu般为12-60h 很差，缺乏保护性细胞壁
差
10um 内部 宽松，可利用多种底物 倍增时间一般为0.5-2h 较好
反应器适用范围 悬浮培养：非贴壁依赖性细胞
和贴壁于微载体的贴壁细胞
反应器的优缺点
优点：避免向培养基 直接通气时气泡 损伤细胞，没有 移动部件，密封 好，氧转换率较 高，便于放大。
3、植物细胞培养过程中的氧传递
➢ 所有植物细胞都是好气性的，需要连续 不断地供氧。
➢ 二氧化碳的浓度对细胞的生长也相当重
要。
4、泡沫和表面粘附性
气泡较大，覆盖有蛋白质和粘多糖， 粘性大，易粘附于培养液表面以上的器 壁上
5、悬浮细胞的生长与增殖
细胞数量随时间的变化曲线呈现 “S”形。
细胞生长经历：延迟期、对数生长 期、直线生长期、减慢期和静止期。
4、连续式培养
连续式培养：使反应条件处于一种 恒定状态。
特点：细胞所处环境条件长时间地 稳定
5、灌注培养
灌注培养：是把细胞接种后进行培养，新 鲜的培养液从反应器一头不断加入，从 另一头不断取出等量的培养液，细胞仍 留在反应器内，使细胞处于一种营养不 断的状态。
特点：高密度培养动物细胞
图（生化生产工艺学P221）
培养方式分为： ➢ 分批式 ➢ 流加式 ➢ 半连续式 ➢ 连续式 ➢ 灌注式
1、 分批式培养
分批式培养：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，产物不断形 成，经一段时间后，终止培养。
特点： ➢ 分批式培养过程的环境随时间变化很大 ➢ 细胞的生长阶段可分为延滞期、对数生长期、
6、悬浮培养的优点
➢ 增加培养细胞与培养液的接触面 ➢ 及时带走培养物产生的有害代谢产
物 ➢ 保证了氧的充分供应
二 、植物细胞培养反应器
培养方式： 悬浮培养和固定化细胞培养
1、悬浮培养生物反应器
(1)机械搅拌式反应器 优点:是能够获得较高 的溶氧系数。 缺点:剪切力大。
2、固定化细胞生物反应器
（3）膜生物反应器
▪ 中空纤维反应器 ▪ 螺线式卷绕反应器
中空纤维反应器：细 胞保留在管外，基 质走管内
螺旋式卷绕反应器： 将固定有细胞的膜 卷成圆柱状
优点：可重复使用， 可以采用较厚的细 胞层
缺点: 投资大
第二节 动物细胞培养反应器
动物细胞培养的产物举例
疫苗
小儿麻痹症疫苗、狂犬疫苗、脑炎疫苗、疱疹疫 苗、风疹疫苗
减速期、平稳期和衰退期。
(3)在分批培养过程中,与细胞的生长、代 谢相关的主要参数有
细胞密度及其比生长速率 限制性营养物质及其比消耗速率 产物浓度及其比生长速率 抑制物浓度
2、流加式培养
特点：
可避免某种营养成分的初始浓度过高； 能防止营养成分在培养过程中被耗尽； 整个过程反应体积是变化的。
三、动物细胞大规模培养反应器
1、通气搅拌式细胞培养反应器
工作原理:反应器运转
时，圆筒以3060r/min的速度转动， 由于离心力的作用，搅 拌器中心管内产生负压， 使搅拌器外培养基流入 中心管，沿管螺旋上升， 再从导流筒口排出，从 搅拌器外沿下降，形成 循环流动。在气腔内气 体由分布管鼓泡，气体 溶于液体中，依靠气腔 丝网外液体的循环流动 及扩散作用，使溶于液 体中的气体成分均匀地 分布到反应器内。
（1）填充床生物反应器
特点：细胞固定于支撑物表面或内 部，支撑物颗粒堆叠成床，培养基 在床层间流动。 优点：单位体积固定细胞量大。 缺点:混合效果差，使溶氧、pH、 温度控制、气体的排出较难。
（2）流化床生物反应器
特点：利用流体的能量来悬 浮颗粒。
优点：小颗粒传质特性良好。
缺点：剪切力和颗粒碰撞会 损坏固定化细胞。
好
2 、 动物细胞与微生物细胞的培养方法比较
表 动物细胞与微生物细胞的培养方法比较
性质
动物细胞
微生物细胞
PH控制 搅拌速度 溶氧控制 培养基灭菌方法 培养时间 对水纯度的要求
CO2—HCO3缓冲液 较慢
改变进入气体的氧浓度 过滤
几天~3、4周 很高
添加酸、碱 速度快、范围广 改变搅拌速度 、通气量
紫草宁浓度 （%干重）
1-2
植物细胞培
21天
14
养
一、植物细胞培养过程的特点
1、培养液中植物细胞的特性 ➢ 植物细胞比微生物细胞大 ➢ 植物细胞通常以细胞数在2-200之间、直径
为2mm左右的非均相集合细胞团方式存在 ➢ 植物细胞抗剪能力弱
2、细胞培养液的流变学性质
植物细胞培养液的粘度随着细胞 浓度的增加而显著上升
第三章
植物细胞和动物细胞 培养反应器
第一节 植物细胞培养反应器
植物细胞培养：是指在离体条件下将愈伤 组织或其他易分散的组织置于液体培养基 中，将组织振荡分散成游离的悬浮细胞， 通过继代培养使细胞增殖来获得大量细胞 群体的方法。
表1 植物细胞培养和从完整的植物 生产紫草宁的比较
生产方式 完整植物
收获时间 2-3年
培养过程各参数的变化可写为： d（VX）/ dt = uVX
V---培养液的体积； X--为t时间时的细胞密度； u--为细胞的比生长
流加方式：
(1)无反馈控制流加 (2)反馈控制流加
3、半连续式培养
指在分批式培养的基础上，将 分批培养的培养液部分取出，并补 充加入等量的新鲜培养基，使反应 器内培养液的总体积保持不变。
等 高温蒸煮 几小时~几天
较低
二、动物细胞培养方法
贴壁培养 悬浮培养 固定化培养
1.贴壁培养
是指必须贴附在固体介质表 成上生长 的细胞培养。
2. 悬浮培养 是指细胞在培养器中自由悬浮生长的过程。
3.固定化培养
是既适用于贴壁依赖性细胞，又适用于非 贴壁依赖性细胞的包埋培养方式。
三、细胞培养的操作方式
单克隆抗体 IgG、IgM、IgA等
免疫调节剂 细胞生长因子、干扰素、白细胞活化因子、胸腺 素
酶
胰蛋白酶、尿激酶、胶原酶、胃蛋白酶
激素 生长激素、促红细胞生成素
一 、 动物细胞培养过程的特点
动物细胞培养定义 将动物组织或细胞从机体取出，分散成 单个细胞，给予必要的条件，模拟体内 生长环境，使其在体外继续生长和繁殖。