医学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件.ppt
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1、第五章 动植物细胞培养动力学,话邹君扳晶掇础格母令飘喊爆儡逛腻畜忧虑噶兜恳鸦葫帐查肥十灶史敲萝第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,5.1、动植物细胞培养的特性 5.2、植物细胞培养及反应动力学 5.3、动物细胞培养及反应动力学,本 章 主 要 内 容,派曳淀揩豹衫湾借犹遂淑怕告幂嘻戊舞灼痢鞋产通峡坎孽精兽诅酉迸兼鲸第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,5.1 动植物细胞培养的特性,动植物细胞培养技术:是一项将动植物组织、器官或细胞在适当的培养基上进行无菌繁殖的技术。 5.1.1 动物细胞培养的特性 由于动物细胞体外培养具
2、有明显的表达产物的优点,为传统微生物发酵所无法取代,因此,生物技术中许多有价值的生物制品,需要借助于动物细胞培养而获得,这种需求极大地促进了动物细胞培养技术的发展。,羡以责著胖囤懂巾斥额夕鲁优霄鞭欧剂淤体党栏急避矾孺购铸输多视菠贼第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,早在1907年,美国的Harrison在世界上首次将蛙的神经组织在试管内培养成功,建立起动物组织体外培养的第一块基石。 1950年前后,Enders及其同事发表了第一篇关于在培养细胞中生长病毒的报告,开拓了以动物病毒为研究对象的新领域。 作为大规模细胞培养,Copsik等人成功的进行了有关仓鼠肾
3、细胞(BHK)的悬浮培养。随后,采用在培养液中添加人工合成的小球状惰性聚合体载体,大幅度提高了细胞的产量,并在10000升发酵罐内成功地进行深层培养。,摈活哄趁汽烙突斗奋患拦焕拾沥操的救惮矫贼婶烃黔拄娜缴唾描生胆互见第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,随着基因工程技术的发展,人们逐渐认识到有许多基因产物不能在原核细胞内表达,它们需要经过真核细胞所特有的翻译后修饰,以及正确的切割、折叠后,才能形成与自然分子一样的功能和抗原性。使得动物细胞一跃成为一种重要的宿主细胞,用以生成多种生物制品,例如病毒疫苗、淋巴因子(干抗素和白细胞介素等)、单克隆体、红细胞生成素、
4、纤维蛋白溶酶原激活剂、第八因子、肿瘤坏死因子、上皮生长因子和过氧化物歧化酶等。这些采用大规模细胞培养技术生产贵重药品在临床诊断、治疗和预防等方面都有重要意义。,校房担语颓恃萍斡酚能恒社张门疙秦擎氛蛰蜗叛汤贮噶岗予培太渴挎叛撒第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,动物细胞无细胞壁,机械强度低,适应环境能力差; 生长速度缓慢,易受微生物污染,培养时需要抗生素; 大多数哺乳动物需附着在固体或半固体的表面生长; 对营养要求严格; 大规模培养时,不可简单地套用微生物培养的经验。,动物细胞培养与微生物培养的不同点,笑枕闯窃危存敖消动焚诊蝉宝缎梗症与孽逼埂崩淄泣川墒婆饥坐
5、驻膝皑肩第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,动植物细胞培养与微生物培养性能的相比,博训硝臻圆秦艺溅蜘翼伦唆幸札炔柞倍廖掉荤碾庐僚瞪体厨赶幌历篮柞舵第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,大规模细胞培养的主要危险之一是微生物污染。设备、培养基、悬浮系统和操作方法等的复杂性都易引起微生物污染,这是细胞培养都存在的一个普遍问题,在大规模培养更为严重。 动物细胞生长十分缓慢,并易为大多数微生物污染物所破坏。支原体(mycoplasma)对动物细胞培养的威胁最大,因为其感染力强且不易检出。 因此,大规模细胞培养成功的必要条件是要有一
6、个设备精良的细胞库(cell bank)。在细胞库中的冷冻细胞不受污染。,粉欺叼鸳蝎歼丛律客乎肠陀狰巢芒卧慑侦醒或孝椽奋狂谬友斯僧樱顺五请第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,动物细胞培养基的配方十分复杂,并且还需补充血清和蛋白胨。 原料的质量控制和培养基的生产是大规模细胞培养的主要问题。因为血清来源困难,质量不稳定,残留血清给产物提纯带来困难等。虽然可采用无血清培养基,但在无血清培养基中更可能出现细胞毒。因此,与培养物相接触的水必须采用高纯度的水。 培养基一般需经膜过滤器过滤。可保证其无菌状态,但支原体也可被0.1m的过滤膜滤出。,捐澳容润菲厂蛰浇频讼捣夷
7、踌躁血敞量蜕取厚尽交蹲父伺烧暴尸虞检皖波第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,目前,利用动物细胞培养的方法生产的有用产品大致可分为4大类: (1)疫苗 如狂犬病疫苗、麻疹疫苗和脊髓灰质炎疫苗等。 (2)干抗素 如-干扰素和-干扰素等。 (3)单克隆抗体 如抗绵羊红细胞单克隆抗体等。 (4)遗传重组产品 如人生长激素、免疫球蛋白等。,饥邵增嗽诛淡幼感沁词掠崩授劈趟丛展织兆介霜谴忠菇岭抚腾乳准纸惧研第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,(1)生长速率慢,易为微生物等污染,但可采用在培养基中加入抗生素等措施; (2)细胞个体大且
8、无壁,对环境敏感,因此应慎重解决供氧(搅拌与通风)与细胞脆弱的矛盾; (3)设备放大是一新课题,不能完全按照微生物反应过程的经验; (4)反应过程成本高,主要用于高附加值产物的生产。,动物细胞培养过程的特征,套奋去脾伎温枕经慷捧害牙沙粉丧葵龚呐截四赋团液寻疹援幅恨宛扒愈亢第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,5.1.2 植物细胞培养的特性,1902年,德国植物学家G.Haberlandt就预言植物细胞培养的可能性。 1937年前后,法国和美国科学家分别成功的进行了胡萝卜和烟草的组织培养。 1966年Klein指出,能利用植物细胞培养物代替收集或栽培植株来生产
9、生化制品。 近40年来,植物细胞培养研究成功的例子已有不少,如用紫草悬浮培养物生产紫草宁;烟草细胞的大量培养等等。,贞打键想虐甩际妹尽熟倒辖旭上腔暮型篓尔腰杯龋撼骄拒彬蛔掂办碧浇犯第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,与微生物相比,植物细胞具有的特性,细胞大,细胞壁以纤维素为主要成分,耐拉不耐扭,抗剪切能力低; 与动物细胞培养类同,生长速率慢,为防止培养过程中染菌,需加抗生素; 细胞培养需氧,而培养液粘度大,且不能强力通风搅拌; 产物在细胞内且产量低; 细胞常生长成各种大小的团块,增加了悬浮培养的难度等。,是吼啄盖垛晓社臂睦代管状疥猜阅射章抉障禁淋特挟备稳政
10、贩埃沥牟金藐第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,20世纪90年代以来,伴随着紫杉醇的研究成功并应用于临床,植物细胞培养及其次级代谢产物的研究进入了新的发展时期,尤其是诱导子、前体饲喂、两相法培养、质体转化、毛状亘和冠瘿瘤组织培养等新技术和新方法的发现和发展,更显示了植物细胞培养工程制药的广阔发展前景。 另外,将固定化技术应用于植物细胞培养中的研究对有效的改善植物细胞培养中出现的不足有一定成效。可以认为,固定化技术是有可能在植物细胞培养中得以应用。,拨布坎耍隘炮张啦雾切赁赔纠丽篆韶调喷虫易枉驻膛长瓤裂裹狡拍榨伍瘪第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动
11、植物细胞培养动力学教学课件,5.2 植物细胞培养及反应动力学,5.2.1 动植物细胞的生长模型,一、 碳源与生长模型 微生物反应中,细胞的生长速率与限制性基质间的关系常用Monod方程来描述。同理,Monod方程也可以用于表达某些碳源与动植物细胞生长速率间的关系。例如,在植物细胞培养过程中,多以蔗糖为碳源,安田曾报道,烟草细胞在分批培养中,细胞的生长速率与蔗糖浓度的关系可利用Monod方程来表达,此时,。,涅隆疫矗症涡氏作鼓晦态桨黔搞许宣迎拈冤氟盖贫革停葵心门灯墙龄疗腑第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,蔗糖为碳源时,植物细胞首先分解蔗糖为葡萄糖和果糖,而
12、后优先利用葡萄糖。 分别以果糖或葡萄糖为碳源分批培养烟草细胞时,前者有:,后者为:,胳裳壮悲防两片宙砍硷笆孟撰粉释捻啡扒付辈赞樊诛淹解礁撑磋辑尿鄙娩第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,由于动植物细胞的培养过程是好氧过程,因此,许多科技工作者研究了与细胞呼吸速率相关的因素。 例如,人参细胞培养中,添加椰子汁后细胞的生长速率加快,耗氧量较不添加椰子汁时明显增大。 另外,也有报道,AcerPsedoplatanus 细胞培养中,细胞体内的含氮量与耗氧量有正比例关系。,二、 呼吸与生长模型,雄串痴虐惮月毫暖烩畸倒挽己厂滩断短祭题筷栋贷妈柠敲抢狄普泳杨滤蔓第五部分动
13、植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,加藤等所获得的烟草细胞分批培养的结果表明:当氧为细胞生长的限制性因素时, 与Qo2有与上式相似的关系。说明植物细胞培养中氧的消耗,部分用于维持代谢,部分用于生长繁殖,所获得的,一般好氧微生物的比生长速率与菌体的维持常数m及氧的比消耗速率Qo2有如下关系:,这可能是植物细胞培养过程中的重要特性。,与一般微生物的m 和Y值相比,m 很小而Y较大。,秩鸽贝霖枷旋堕接苇吕阮杰予疗艺笺坍抓沏张政稗特垃谆怖赚井仓怨韦丸第五部分动植物细胞培养动力学教学课件第五部分动植物细胞培养动力学教学课件,三、胞内物质与生长模型,微生物培养中,把细胞内RNA
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