植物细胞和动物细胞和培养反应器
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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。
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
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
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
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
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
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
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
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
植物细胞和动物细胞和培养反应器
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。
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、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
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
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Βιβλιοθήκη Baidu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。
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。
流加方式： (1)无反馈控制流加 (2)反馈控制流加
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。
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
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
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
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
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
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
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
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
植物细胞和动物细胞和培养反应器
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。
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、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
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
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Βιβλιοθήκη Baidu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。
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。
流加方式： (1)无反馈控制流加 (2)反馈控制流加