植物细胞和动物细胞和培养反应器
动物细胞培养生物反应器
•
传统发酵罐
•
酶反应器等
•
固定化酶和细胞反应器
•
动植物细胞培养反应器
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生物反应器类型
机械搅拌式反应器 气升式生物反应器 鼓泡塔生物反应器 膜生物反应器
动物生物反应器 植物生物反应器
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4
一 机械搅拌式生物反应器
医药工业中的第一个大规模的微生物发酵过程青霉 素生产是在机械搅拌式反应器中进行的。且迄今为 止，对新的生物过程，首选的生物反应器仍然是机 械搅拌式反应器。机械搅拌式反应器能适用于大多 数生物过程，是形成标准化的通用产品。
• 显然，反应器的增大有利于降低生产成本。
.
31
2 动植物细胞培养反应器得到较大发展
• 由于动植物细胞培养可以得到很多高附加值生物 制品，如干扰素，单克隆抗体等，细胞培养反应 器的开发越来越受到重视。其中关于供氧问题， 快速升温、SIP自动灭菌、CIP自动清洗、机械 密封、排气处理、取样处理等问题等都需很好解 决。
混合不够均匀。
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28
三 其他类型反应器
• 鼓泡塔生物反应器 • 膜生物反应器 • 固定床和流化床反应器 • 动物植物生物反应器 • 其他
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29
四 生物反应器的发展趋势
• 生物反应器的研究、开发和设计是生物技 术的一个重要内容，一种好的生物反应器 出现往往能够大规模降低生产成本，成为 生物制品成功商业化的关键。因此，生物 反应器的开发一直很活跃，尤其是最近的 细胞生物反应器开发更是如此。生物反应 器的发展趋势可归纳为以下几个方面：
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7
• 反应器的结构
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8
几何尺寸
H/D=1.7~4 d/D=1/2~1/3 W/D=1/8~1/12 B/D=0.8~1.0 (s/d)2=1.5~2.5 (s/d)3=1~2
动植物细胞培养产酶
理化性质
• 英文名：Paclitaxel, Taxol® or
Ph3
O C6H5
Ph2
C6H5 O N H
3' 2' 1'
18 12
AcO
11
10 9 17 2 16
O19
8 3
OH
6 5 20 O
O C6H5
OH
二、动物细胞培养产酶
动物细胞的特性 动物细胞培养特点与培养方式
动物细胞培养的工艺条件控制
动物细胞培养产酶的工艺过程
典型动物细胞培养产酶的工艺过程
2.1 动物细胞的特性
动物细胞的形态
A、贴壁依赖型
1、成纤维细胞（fibroblast 或mechanocyte type)
2、上皮细胞（epithilium cell)
缺点：1、合成过程烦琐复杂，几十步
2、费用高，化学试剂昂贵 3、总收率太低（2%）
• 半合成
以10-DABⅢ和Baccatin Ⅲ作为半合成原料获得 紫杉醇 新方法用10-DAT
优点：1、原料枝叶含量丰富、 提取相
对容易，充分利用再生资源 2、产率较高； 3、可以规模化制备； 4、获取紫杉醇构效关系信息，进 行结构改造; 缺点：合成过程相对复杂 （11步化学转化和7步分离）
3、游走细胞（wondering cell）
4、多形性细胞（polymorphic cell)
B、悬浮型或非贴壁依赖型
1、动物细胞的特性
动物细胞的特性
动物细胞没有细胞壁，适应环境能力差； 动物细胞的体积大，稍小于植物细胞； 大部分细胞具有群体效应、锚地依赖性、接触抑制 性；
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。
生物技术制药试题及答案
生物技术制药试题及答案一、名词解释1. 生物技术（biotechnology）：有时也称为生物工程（bioengineering），是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，利用生物得体或其体系或它们的衍生物来制造人类所需要的各种产品或达到某种目的的一门新兴的、综合性的学科。
2．基因工程（gene enginerring）：是指在基因水平上的操作并改变生物遗传特性的技术。
即按照人们的需要，用类似工程设计的方法将不同来源的基因（DNA 分子）在体外构建成杂种DNA分子，然后导入受体细胞，并在受体细胞内复制、转录和表达的操作，也称DNA重组技术。
3．细胞工程（cell engineering）：是指在细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种的目的，加速繁育动植物个体，或获得某种有用物质的技术。
4．酶工程（enzyme engineering）：是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能或对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的技术。
5．发酵工程（fermentation engineering）：是指利用包括工程微生物在内的某些微生物或动、植物细胞及其特定功能，通过现代工程技术手段（主要是发酵罐或生物反应品的自动化、高效化、功能多样化、大型化）生产各种特定的有用物质；或把微生物直接用于某些工业化生产的一种技术。
由于发酵多与微生物密切联系在一起，所以又称之为微生物工程或微生物发酵工程。
6. 生物反应器（bioreactor）：主要包括微生物反应器、植物细胞培养反应器，动物细胞培养反应器以及新发展起来的有活体生物反应器之称的转基因植物生物反应器，转基因动物生物反应器等。
7. 转基因动物：是指在基因组中稳定地整合有导入的外源基因的动物。
8. 转基因植物：是指通过体外重组DNA技术将外源基因转入到植物细胞或组织，从而获得新遗传特性的再生植物。
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。
六章动植物细胞培养装置和酶反应器-医学资料
动物细胞培养液中通常含有葡萄糖、氨 基酸、无机盐、维生素和动物血清等。培养的 动物细胞大都取自动物胚胎或出生不久的幼龄 动物的器官或组织，将组织取出来后，先用胰 蛋白酶等使组织分散成单个细胞，然后配制成 一定浓度的细胞悬浮液，再将该悬浮液放入培 养瓶中，在培养箱中培养，这个过程称为原代 培养。细胞在培养瓶中贴壁生长。随着细胞的 生长和增殖，培养瓶中的细胞越来越多，需要 定期地用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离下来， 配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的 培养瓶中培养，这称为传代培养。
一、动物细胞培养装置
动物细胞培养技术的应用是多方面的。许多有 重要价值的蛋白质生物制品，如病毒疫苗、干扰素、 单克隆抗体等，都可以借助于动物细胞的大规模培养 来生产。用取自烧伤病人皮肤的健康细胞进行培养， 可以获得大量自身的皮肤细胞，为大面积烧伤的病人 移植。培养的动物细胞还可以用于检测有毒物质。许 多致畸、致癌物质加入培养液后，培养细胞会发生染 色体结构和数目的变异。根据变异细胞占全部培养细 胞的百分数，可以判断某种物质的毒性。现在动物细 胞培养已经成为检测有毒物质的快速而灵敏的有效手 段。医学家培养各种正常的或病变的细胞，用于生理、 病理、药理等方面的研究，为治疗和预防疾病提供理 论依据。
图6－5 动物细胞贴壁培养后的微载体显微镜照片
微载悬浮培养的反应器要解决的三个关键问题：
（1）具有合适的搅拌，使微载体在培养液 内悬浮循环流动，而又不因过高的剪切力而使 动物细胞受到破坏。
（2）不能像传统发酵罐那样用空气在培养液 内鼓泡充氧，而只能用特殊方式来传递氧，以 满足所需要的溶氧浓度。
（3）在培养液中要严格控制pH值，要求pH值 控制误差小于0.05。
叶的搅动作用，液体与微载体的悬浮液由圆筒
制药设备流程图
一、药品生产流程图：二、制药设备的分类•国家、行业标准按制药设备产品基本属性分8大类：⑴原料药机械及设备。
实现生物、化学物质转化，利用动物、植物、矿物制取医药原料的工艺设备及机械。
⑵制剂机械。
将药物制成各种剂型的机械与设备。
⑶药用粉碎机械。
用于药物粉碎〔含研磨〕并符合药品生产要求的机械。
⑷饮片机械。
对天然药用动物、植物、矿物进行选、洗、润、切、烘、炒、锻等方法制取中药饮片的机械。
⑸制药用水设备。
采用各种方法制取制药用水的设备。
⑹药品包装机械。
完成药品包装过程以及与包装过程相关的机械与设备。
⑺药用检测设备。
检测各种药物制品或半制品质量的仪器与设备。
⑻其他制药机械及设备。
执行非主要制药工序的有关机械与设备。
•其中制剂机械按剂型分14类：⑴剂机械。
将原料药与辅料经混合、造粒、压片、包衣等工序制成各种形状片剂的机械与设备。
⑵针剂机械。
将药液制作成安瓿针剂的机械与设备。
⑶生素粉、水针剂机械。
将粉末药物或药液制作成玻璃瓶抗生素粉、水针剂的机械与设备。
⑷液剂机械。
将药液制作成大剂量注射剂的机械与设备。
⑸胶囊剂机械。
将药物充填于空心胶囊内制作成硬胶囊剂的机械与设备。
⑹胶囊〔丸〕剂机械。
将药液先裹于明胶膜内的制剂机械与设备。
⑺剂机械。
将药物细粉或浸膏与赋形剂混合，制成丸剂的机械与设备。
⑻膏剂机械。
将药物与基质混匀，配制成软膏，定量灌装于软管内的制剂机械与设备。
⑼剂机械。
将药物与基质混合，制成栓剂的机械与设备。
⑽服液剂机械。
将药液制成口服液剂的机械与设备。
⑾膜剂机械。
将药物浸透或分散于多聚物薄膜内的制剂机械与设备。
⑿雾剂机械。
将药液和抛射剂灌注于耐压容器中，制作成药物以雾状喷出的制剂机械与设备。
⒀眼剂机械。
将药液制作成滴眼药剂的机械与设备。
⒁水、糖浆剂机械。
将药液制作成酊水、糖浆剂的机械与设备。
三、原料药生产设备生物制药反应过程设备一培养基配制及灭菌设备1、培养基实罐灭菌方法及设备2、培养基连续灭菌方法及设备连续灭菌的基本设备一般包括：①配料预热罐，将配制好的料液预热到60-75℃，以防止连续灭菌时由于料液与蒸汽温差过大而产生水汽撞击声；②连消塔，连消塔的作用主要是使高温蒸汽与料液迅速接触混和，并使料液的温度很快升高到灭菌温度〔126-132〕℃；③维持罐，连消塔加热的时间很短，光靠这段时间的灭菌是不够的，维持罐的作用是使料液在灭菌温度下保持5-7min，以到达灭菌的目的；④冷却管，从维持罐出来的料液要经过冷却排管进行冷却，生产上一般采用冷水喷淋冷却，冷却到40-50℃后，输送到预先已经灭菌过的发酵罐内。
生物技术概论复习题及答案
生物技术概论复习题及答案一、名词解释1、生物技术：是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，利用生物得体或其体系或它们的衍生物来制造人类所需要的各种产品或达到某种目的的一门新兴的、综合性的学科。
2、基因工程：是指在基因水平上的操作并改变生物遗传特性的技术。
即按照人们的需要，用类似工程设计的方法将不同来源的基因（DNA分子）在体外构建成杂种DNA分子，然后导入受体细胞，并在受体细胞内复制、转录和表达的操作，也称DNA重组技术。
3、细胞工程：是指在细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种的目的，加速繁育动植物个体，或获得某种有用物质的技术。
4、食品添加剂：是指为改善食品的品质（色、香、味）以及有防腐和加工工艺的需要而加入到食品中的化学合成物或天然物质。
5、湖泊的富营养化：由于环境的污染，象农业上的化肥、工业废水等大量排放使水中含有大量的营养元素象氮磷钾等非常丰富，使微生物生长迅速，造成富营养化。
6、生物反应器（bioreactor）：主要包括微生物反应器、植物细胞培养反应器，动物细胞培养反应器以及新发展起来的有活体生物反应器之称的转基因植物生物反应器，转基因动物生物反应器等。
7、转基因植物：是指通过体外重组DNA技术将外源基因转入到植物细胞或组织，从而获得新遗传特性的再生植物。
8、细胞融合：是指促融因子的作用下，将两个或多个细胞融合为一个细胞的过程。
9、抗原：凡能刺激机体免疫系统发生免疫应答的物质均称为抗原。
10、组织培养：指在无菌和人为控制外因（营养成分、光、温、湿）的条件下，培养研究植物组织、器官，甚至进而从中分化发育出整个植株的技术。
11、原生质体培养：是关于原生质体分离，原生质体纯化、原生质体培养、原生质体胞壁再生，细胞团形成和器官发生，等技术。
12、有益微生物：指对人类有帮助，能满足人们需求的某些微生物。
动物细胞大规模培养和专用生物反应器
贴壁培养细 胞转瓶机
细胞转瓶培养器
转瓶培养系统：
为最初采用系统;一般用 于小量培养到大规模培养的过 渡阶段;或作为生物反应器接 种细胞准备的一条途径 细胞 接种在旋转的圆筒形培养器— —转瓶中;培养过程中转瓶不 断旋转;使细胞交替接触培养 液和空气;从而提供较好的传 质和传热条件
转瓶机
转瓶培养的优 缺点
优点：
结构简单;投资少;技术成 熟;重复性好;放大只需简 单的增加转瓶数量等
缺点：
劳动强度大;占地空间大;单位体 积提供细胞生长的表面积小;细 胞生长密度低;培养时监测和控 制环境条件受到限制
二 悬浮培养suspension culture
指细胞在反应器中自由悬浮生长的过 程 主要用于非贴壁依赖型细胞培养;如杂 交瘤细胞等;是在微生物发酵的基础上发 展起来的
通过植物组织培养的药物：奎宁 长春碱 洋地黄 紫 草素 人参皂甙等
1
大 规2 模 动 物3 细 胞 培 养4 工 艺 流5 程 图
6
8 7
9
10 细胞培养反应器
诱生剂
细胞
提取 纯化
产品肿瘤抗原
提取 纯化 产品干扰素
细胞
浓缩纯化
产品单克隆抗体
大规模培养动物细胞的方法：
• 贴壁培养 • 悬浮培养 • 固定化培养
一 贴壁培养attachment culture
细胞贴附在一定的固相表面进行的培养
1 生长特性：贴壁依赖型细胞在 培养时要贴附于培养瓶器皿壁上;细 胞一经贴壁就迅速铺展;然后开始有 丝分裂;并很快进入对数生长期 一般 数天后就铺满培养表面;并形成致密 的细胞单层
贴壁培养细 胞转瓶机
2 贴壁培养的优点：
2 连续式培养的特点： ●细胞维持持续指数增长；
发酵设备试题库最新答案终
第一章通风发酵设备一、填空1. 机械搅拌式发酵罐空气分布器的形式有、。
2. 机械搅拌罐常用的搅拌器有、和等3. 气升式发酵罐的主要特点有、、等。
4. 自吸式发酵罐中氧的溶解主要靠与的作用完成的。
5. 自吸式发酵罐转子的形式有、等。
6. 机械通风搅拌发酵罐的形状为 + ；7. 消泡器作用是；机械消泡种类中罐内消泡有：、等；罐外消泡有：等。
8. 轴封的主要作用是，。
9. 联轴器的作用是：。
10. 公称体积指的是：。
11. 机械通风搅拌发酵罐的小型罐采用冷却，大罐采用，特大罐采用。
12. 气升式发酵罐的主要构件有：、、等。
13. 机械搅拌式发酵罐中挡板的作用是、；全挡板条件。
14. 端面轴封式的特点是：、、等。
15. 轴封常用形式有：及。
16. 机械通风搅拌发酵罐的椭圆顶、底和罐身连接的方式小型罐采用连接，大罐采用连接，特大罐采用连接。
17. 机械搅拌罐常用的搅拌器有平叶蜗轮主要产生和流、箭叶蜗轮产生和流。
18.双端面轴封装置的主要设计要求包括、、等。
19. 涡轮式搅拌器的流型主要为：，加可改变流型。
20. 搅拌式发酵罐的H / D一般为：。
21. 发酵过程中冷却热的计算方法有：、、等。
22. 气升式发酵罐的主要特点是：、、等。
23. 常见的气升式发酵罐有：、、等。
24. 气升式发酵罐中平均循环时间指：，黑曲霉培养时一般为：。
25. 自吸式发酵罐中转子与液面的距离一般为：。
26. 自吸式发酵罐中四弯叶转子的特点是：、、等。
27. 喷射自吸式发酵罐是靠：喷射吸入完成溶氧传质。
28. 溢流自吸式发酵罐的吸气原理是：。
29. 通风固相发酵设备的种类有：、等。
30. 通风固相发酵设备主要用于：、等产品。
31. 通风固相发酵设备的特点是：、等。
32.机械通风固体曲发酵设备的主要构件有：、、等。
33. 通风搅拌发酵罐的装液量一般为：。
34. 涡轮式搅拌器的主要种类有：、、等。
35. 机械搅拌式发酵罐中挡板一般安装：块。
第十二章植物细胞大规模培养
目前应用最广的基础培养基主要有MS、B5、E1以及 6培养基。表12-2列出了 、 以及N 培养基。 目前应用最广的基础培养基主要有 列出了 这几种常用的植物细胞培养基。 这几种常用的植物细胞培养基。
问题
1、植物细胞培养基组成包括 、 2、植物生长素、细胞激动素、赤霉素对植物细胞培养上有何作用？ 、植物生长素、细胞激动素、赤霉素对植物细胞培养上有何作用？ 等。
Reinhard等（ 1968）首先将这种设想转变成现实 ，生产出了 哈尔碱 等 哈尔碱(harmine)。 ） 首先将这种设想转变成现实，生产出了哈尔碱 。 紧接着Kaul等（ 1969）、 Furrya等(1972)和Teuscher等（ 1973）分别培养植物细胞 紧接着 等 ） 等 和 等 ） 获取了其中的薯蓣 山药）皂苷、人参皂角苷和维斯纳精（ 薯蓣(yu山药 获取了其中的薯蓣 山药）皂苷、人参皂角苷和维斯纳精（visnagin）。现在一些 ） 发达国家已集中相当数量的人力、财力潜心开拓这个经济潜力十分巨大的生产领域。 发达国家已集中相当数量的人力、财力潜心开拓这个经济潜力十分巨大的生产领域。 目前世界最大批量工业化培养细胞（烟草细胞）已达2万升 万升（ 吨 我国在“ 目前世界最大批量工业化培养细胞 （烟草细胞） 已达 万升（20吨）。 我国在 “八 九五” 计划” 红豆杉细胞生产 五” 、“ 九五 ”和 “863计划”中连续拨款资助工业化培养红豆杉细胞 生产抗肿瘤 计划 中连续拨款资助工业化培养红豆杉细胞生产抗肿瘤 药物紫杉醇的研究 目前已达到60mg/L的世界先进水平。 的研究， 的世界先进水平。 药物紫杉醇的研究，目前已达到 的世界先进水平
表12-1植物细胞培养和从完整的植物生产紫草宁的比较 12生产方式 完整植物 植物细胞培养 收获时间 2-3a 21d 紫草宁浓度（% 紫草宁浓度（%干重） 1-2 14
第四章 动植物细胞生物反应器
螺旋卷绕
特点: 流体力学易 于控制, 易于放 大, 但制造成本 较高.
三、植物组织培养反应器
1．发状根大规模培养
2．小植物的大规模快速繁殖
但传统方法设备占有体积大，劳动强度大、 费用昂贵。
通过大规模悬浮培养技术进行植物的快速 繁殖有可能提供一个更有效的工业化途径，它 也是继试管繁殖后又一十分有用的培养技术。
2、流化床反应器
混合效果较好，但 流体的切变力和固定 化颗粒的碰撞常使支 持物颗粒破损，另外， 流体动力学复杂使其 放大困难。
3、膜生物反应器
膜固定化是采用具有一定孔径和选择 透性的膜固定植物细胞。营养物质可以 通过膜渗透到细胞中，细胞产生的次级 代谢产物通过膜释放到培养液中。
膜反应器主要有中空纤 维反应器和螺旋卷绕 反应器。
5. 灌注培养
三、动物细胞培养反应器
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 2．气升式动物细胞培养反应器 3．中空纤维细胞培养反应器
4、微囊培养系统
5．大载体系统
6．微载体培养系统
利用固体小颗粒作为载体，细胞在载 体的表面附着，通过连续搅拌悬浮于培 养液中，并形成单层生长、繁殖。由于 扩 大了细胞的附着面，能充分利用生长 空间和营养液，因此大大提高了细胞的 生长效率和产量。
2、悬浮培养（非贴壁依赖 型）
所谓悬浮培养，是指 细胞在培养器中自由悬 浮生长的过程。主要用 于非贴壁依赖性细胞培 养，如杂交瘤细胞等。
3．固定化培养 适于两类细胞
常用包埋法固定（常用海藻酸钙包埋）
二、细胞培养的操作方式 无论是贴壁细胞还是悬浮细胞，就操作方式而言，深层培
养可分为5种方式。
发酵设备简述
发酵设备简述生物反应器是为微生物发酵或细胞培养（发酵）或酶反应提供良好的生化反应环境以完成生物催化反应的核心设备，常称为发酵罐或多酶反应器，承担产物的生产任务。
发酵工程主要指在最合适的发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。
这里要有严格的无菌生长环境，包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。
此外，根据不同的需要，发酵工艺上还分类批量发酵：即一次投料发酵；流加批量发酵：即在一次投料发酵的基础上，流加一定量的营养，使细胞进一步的生长，或得到更多的代谢产物；连续发酵：不断地流加营养，并不断地取出发酵液。
在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。
由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程工艺放大问题。
它的结构、操作方式和操作条件对生物过程产品的质量、转化率及能耗有着密切的关系。
一个优良的培养装置应具有严密的结构，良好的液体混合性能，较高的传质传热速率，同时还应具有配套而又可靠的检测及控制仪表。
判断培养装置好坏的唯一标准应是:该装置是否适合工艺的要求，发酵过程中不发生污染，以获得最大的生产率。
大多数的生化反应都是需氧的，故通风发酵设备是需氧生化反应的核心和基础，无论是使用微生物、酶或动植物细胞（或组织）作为生物催化剂，也不管其目的产物是抗生素、酵母、有机酸或者是酶，所需的通风发酵设备均应具有良好的传质和传热性能，结构严密，防杂菌污染，培养基流动与混合良好，良好的检测与控制。
常用的通风发酵罐有机械搅拌、气升环流式、鼓泡式和自吸式，其中机械搅拌通风发酵罐占主导地位。
生物技术制药试题及答案
生物技术制药试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 生物技术制药中，以下哪种技术不属于基因工程技术范畴？A. DNA重组技术B. 基因克隆技术C. 细胞培养技术D. 基因编辑技术答案：C2. 以下哪种生物反应器不适合用于大规模生产生物药物？A. 动物细胞培养反应器B. 微生物发酵罐C. 植物细胞培养反应器D. 动物体答案：D3. 在生物技术制药中，以下哪种蛋白质药物是通过基因工程技术生产的？A. 胰岛素B. 干扰素C. 抗体D. 所有以上答案：D4. 以下哪种细胞不适用于生产重组蛋白药物？A. 酵母细胞B. 哺乳动物细胞C. 植物细胞D. 肿瘤细胞答案：D5. 生物技术制药中，以下哪种技术可以用于提高重组蛋白的表达量？A. 基因优化B. 基因沉默C. 基因突变D. 基因删除答案：A6. 在生物技术制药中，以下哪种方法不用于蛋白质的纯化？A. 色谱法B. 电泳法C. 离心法D. 免疫沉淀法答案：B7. 以下哪种物质不是生物技术制药中常用的生物反应器？A. 微生物发酵罐B. 动物细胞培养反应器C. 植物细胞培养反应器D. 塑料容器答案：D8. 在生物技术制药中，以下哪种物质可以作为重组蛋白的稳定剂？A. 盐B. 糖C. 氨基酸D. 所有以上答案：D9. 以下哪种技术不用于生物技术药物的质量控制？A. 高效液相色谱（HPLC）B. 质谱分析C. 核磁共振（NMR）D. 放射性同位素标记答案：D10. 在生物技术制药中，以下哪种因素不会影响重组蛋白的表达？A. 宿主细胞类型B. 表达载体C. 培养条件D. 重组蛋白的分子量答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 生物技术制药中，以下哪些因素可以影响重组蛋白的表达量？A. 启动子的强度B. 密码子的优化C. 宿主细胞的生长状态D. 培养基的组成答案：ABCD2. 在生物技术制药中，以下哪些技术可以用于重组蛋白的纯化？A. 离子交换色谱B. 亲和色谱C. 凝胶过滤色谱D. 密度梯度离心答案：ABC3. 以下哪些因素可以影响生物反应器中细胞的生长和代谢？A. 温度B. pH值C. 氧气供应D. 营养物质的浓度答案：ABCD4. 在生物技术制药中，以下哪些方法可以用于重组蛋白的活性测定？A. ELISAB. Western blotC. 酶联免疫吸附测定D. 细胞活性测定答案：ACD5. 以下哪些因素可以影响重组蛋白的稳定性？A. 蛋白质的氨基酸序列B. 蛋白质的三维结构C. 蛋白质的糖基化修饰D. 蛋白质的磷酸化修饰答案：ABCD三、判断题（每题2分，共10分）1. 基因工程技术可以用于生产重组蛋白药物。
(完整word版)生物技术概论
《生物技术概论》复习题及参考答案一、名词解释1. 生物技术（biotechnology）：有时也称为生物工程（bioengineering），是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，利用生物得体或其体系或它们的衍生物来制造人类所需要的各种产品或达到某种目的的一门新兴的、综合性的学科。
2．基因工程（gene enginerring）：是指在基因水平上的操作并改变生物遗传特性的技术。
即按照人们的需要，用类似工程设计的方法将不同来源的基因（DNA分子）在体外构建成杂种DNA分子，然后导入受体细胞，并在受体细胞内复制、转录和表达的操作，也称DNA重组技术。
3．细胞工程（cell engineering）：是指在细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种的目的，加速繁育动植物个体，或获得某种有用物质的技术。
4．酶工程（enzyme engineering）：是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能或对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的技术。
5．发酵工程（fermentation engineering）：是指利用包括工程微生物在内的某些微生物或动、植物细胞及其特定功能，通过现代工程技术手段（主要是发酵罐或生物反应品的自动化、高效化、功能多样化、大型化）生产各种特定的有用物质；或把微生物直接用于某些工业化生产的一种技术。
由于发酵多与微生物密切联系在一起，所以又称之为微生物工程或微生物发酵工程。
6. 生物反应器（bioreactor）：主要包括微生物反应器、植物细胞培养反应器，动物细胞培养反应器以及新发展起来的有活体生物反应器之称的转基因植物生物反应器，转基因动物生物反应器等。
7. 转基因动物：是指在基因组中稳定地整合有导入的外源基因的动物。
8. 转基因植物：是指通过体外重组DNA技术将外源基因转入到植物细胞或组织，从而获得新遗传特性的再生植物。
生物工程设备重点(1)
第一章1生物工程设备的五个发展阶段传统经验制造技术——天然发酵阶段纯种培养技术的成熟——初级代谢产物生产阶段通气搅拌技术的成熟——好氧培养阶段代谢控制发酵技术的成熟基因重组技术的成熟——现代生物技术阶段2生物工程设备的特点①对于所有微生物或动植物细胞来讲，提供必要和足够的营养和能量，才能维持其生命代谢活动。
②培养基原料的预处理不仅影响细胞代谢生长，而且对于培养基原料成本大小和是否造成环境污染等具有决定性影响。
③如何合理的设计种子培养系统，以及各级种子培养时间和接种比例，达到种子系统与生产培养过程合理配套，获得最大的得率。
④生物反应过程中的细胞培养一般都是纯种培养过程。
⑤如何保证足够的氧气供给，又尽可能节省能量，是好氧培养过程的重要组成部分。
⑥从培养液中得到所需产品的合适、高效、低成本的分离纯化方法，是决定生产成败的关键。
3生物工程的硬件-设备系统①为顺利实现工艺流程所制定的各项工艺指标, 各种生物工程支撑设备系统必不可少。
②一套较完整的生物工程设备系统包括：生物反应器、蒸汽系统、制冷系统等。
第二章4通风发酵罐的基本要求1.结构严密，耐灭菌，耐腐蚀；2.良好的气-液-固接触和混合性能，高效的热量、质量、动量传递性能；3.易于放大4.满足生物反应要求下，尽量降低能耗5.良好的热量交换性能6.良好的检测与控制设备5. 通风发酵罐的类型类型：机械搅拌式，气升环流式，鼓泡式，自吸式6.机械通风发酵罐的基本要求①发酵罐应具有适宜的径高比。
②发酵罐能承受一定压力。
③发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合保证发酵液必需的溶解氧。
④发酵罐应具有足够的冷却面积。
⑤发酵罐内应尽量减少死角，避免染菌。
⑥搅拌器的轴封应严密，尽量减少泄漏。
7.机械通风发酵罐的结构、主要部件的类型（如搅拌叶）及其工作原理；罐体：在发酵工业中，微生物需要进行纯培养，罐体为微生物的纯培养提供了一个密闭无菌的环境。
传动与搅拌系统：通过电机驱动减速皮带轮，使搅拌叶快速的旋转，搅拌叶将通入罐底的空气充分打散，从而促进氧气在液体与微生物细胞之间的传递。
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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
植物细胞和动物细胞和培养反应器
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。
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
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 倍增时间一般为12-60h 很差，缺乏保护性细胞壁
差
微生物细胞
10um 内部 宽松，可利用多种底物 倍增时间一般为0.5-2h 较好
第三章
植物细胞和动物细胞 培养反应器
植物细胞和动物细胞和培养反应器
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。
植物细胞和动物细胞和培养反应器
表1 植物细胞培养和从完整的植物 生产紫草宁的比较
好
植物细胞和动物细胞和培养反应器
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 、通气量等
流加方式： (1)无反馈控制流加 (2)反馈控制流加
植物细胞和动物细胞和培养反应器
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。
植物细胞和动物细胞和培养反应器
三、细胞培养的操作方式
培养方式分为： ➢ 分批式 ➢ 流加式 ➢ 半连续式 ➢ 连续式 ➢ 灌注式
植物细胞和动物细胞和培养反应器
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。
植物点：
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。
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
植物细胞和动物细胞和培养反应器
植物细胞和动物细胞和培养反应器
2、固定化细胞生物反应器
（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。
植物细胞和动物细胞和培养反应器
（2）流化床生物反应器 特点：利用流体的能量来悬
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
植物细胞和动物细胞和培养反应器
第二节 动物细胞培养反应器
植物细胞和动物细胞和培养反应器
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
单克隆抗体 IgG、IgM、IgA等
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。
植物细胞和动物细胞和培养反应器
植物细胞和动物细胞和培养反应器
植物细胞和动物细胞和培养反应器
（3）膜生物反应器
▪ 中空纤维反应器 ▪ 螺线式卷绕反应器
植物细胞和动物细胞和培养反应器
中空纤维反应器：细 胞保留在管外，基 质走管内
高温蒸煮 几小时~几天
较低
植物细胞和动物细胞和培养反应器
二、动物细胞培养方法
贴壁培养 悬浮培养 固定化培养
植物细胞和动物细胞和培养反应器
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。
植物细胞和动物细胞和培养反应器
植物细胞和动物细胞和培养反应器
2. 悬浮培养 是指细胞在培养器中自由悬浮生长的过程。
植物细胞和动物细胞和培养反应器
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
植物细胞和动物细胞和培养反应器
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。
植物细胞和动物细胞和培养反应器
4、泡沫和表面粘附性
物 ➢ 保证了氧的充分供应
植物细胞和动物细胞和培养反应器
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
植物细胞和动物细胞和培养反应器
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。
植物细胞和动物细胞和培养反应器
植物细胞和动物细胞和培养反应器
生产方式 完整植物
收获时间 2-3年
紫草宁浓度 （%干重）
1-2
植物细胞培
21天
14
养
植物细胞和动物细胞和培养反应器
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
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
植物细胞和动物细胞和培养反应器
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。
植物细胞和动物细胞和培养反应器
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
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、
减速期、平稳期和衰退期。
植物细胞和动物细胞和培养反应器
植物细胞和动物细胞和培养反应器
(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