植物细胞工程制药.pptx

第1页/共38页第2页/共38页第3页/共38页第4页/共38页第5页/共38页第6页/共38页第7页/共38页第8页/共38页植物组织和器官培养植物的分化脱分化再分化植物无菌培养细胞培养分生组织培养第9页/共38页第10页/共38页无性繁殖系突变体继代培养第11页/共38页第12页/共38页第三节 植物细胞的形态及生理特性一、形态二、植物细胞的结构特征：由细胞壁和原生质体组成具有细胞壁、液泡和质体初生细胞壁和次生细胞壁第13页/共38页三、植物细胞的主要生理活性物质及其化学成分1.生理活性物质：酶类；维生素；植物激素；抗生素和植物杀菌素2.其他成分：生物碱；糖苷类；挥发油；有机酸第14页/共38页四、植物培养细胞的生理特性第15页/共38页第16页/共38页第四节 植物细胞的培养方法原生质体培养与单倍体培养固体培养与液体培养悬浮培养与固定化细胞培养固体培养的优缺点：优点是简便易行、培养所占空间小固化剂：琼脂、明胶、淀粉、硅胶等培养控制：控温、控光、更换新鲜培养基第17页/共38页植物细胞大规模培养系统1.成批培养法：气生式反应器是最适于植物培养的反应器；两步培养法（及两个生物反应器）2.半连续培养法3.连续培养法：二阶段连续培养法4.固定化培养法：优点第18页/共38页第五节 影响植物次级代谢产物积累的因素生物条件物理条件化学条件工业培养条件第19页/共38页一、外植体选择：同一化合物在不同外植体的不同生长阶段积累二、培养条件的影响1.培养环境的内在因素（1）接种和诱导：外植体大小；细胞密度；细胞生长率；营养成分；外植体前处理（2）基本培养基组成第20页/共38页磷：低磷有利于次级代谢产物积累，缺乏磷导致生物量大幅降低。氮：主要的氮源NO3-和NH4+；含氮化合物的数量和种类对次级代谢产物的合成有很大影响。细胞的生产能力取决于NH4+和NO3-之比。铜：次级代谢产物积累的必要元素；可作为非生物诱导子。第21页/共38页（3）碳源：二氧化碳可诱导某些特征反应。糖是使用最广泛、作用最强的碳源。糖的作用：延长稳定期；对内源性生长素合成得抑制；增强戊糖磷酸化途径有关酶的活性。第22页/共38页（4）植物生长调节剂不同植物激素及其不同组合形式可显著影响代谢产物的产生。（5）O2和pH一般含5CO2的洁净空气和pH5-6最利于植物细胞生长。氢离子浓度直接影响次级代谢产物的产生。（6）渗出物：次级代谢产物积累在水解酶活性增加之前。第23页/共38页2.两步培养法第一步：生长培养基适于细胞生长；第二步：生产培养基适于次级代谢产物的合成。3.培养环境的外部因素（1）温度：培养物中次级代谢产物产生的最佳温度为20-28。第24页/共38页（2）搅拌频率：次级代谢产物的产率与搅拌速度有关，搅拌速度不宜太快，也不宜太慢。（3）培养容器的影响：培养容器的大小和不同搅拌装置可影响次级代谢产物的产生。（4）光的影响：光照时间长短、光质和光的强度对次级代谢产物的积累有影响。植物激素和光照具有协同或对抗作用。第25页/共38页第六节 植物细胞生物反应器植物细胞易聚集化，比较脆弱，代谢途径和代谢产物累积与细胞生长关系的复杂性，选择合适的培养方法和反应器影响产物产量。细胞培养周期长，次生代谢产物含量相对较低，提取困难，生物反应器技术还有待深入。第26页/共38页第27页/共38页一、分类：摇瓶；搅拌型生物反应器；环流生物反应器和鼓泡塔生物反应器。第28页/共38页摇瓶第29页/共38页内部搅拌循环式反应器第30页/共38页内部搅拌循环式反应器第31页/共38页外部泵循环式反应器第32页/共38页压缩空气循环式反应器第33页/共38页植物细胞生物反应器设计第34页/共38页二、各种生物反应器1.机械搅拌式生物反应器2.鼓泡塔生物反应器3.气升式生物反应器4.转鼓式生物反应器5.固定化细胞生物反应器第35页/共38页三、各种生物反应器性能比较不同类型的生物反应器各有其优缺点，而改进的搅拌式生物反应器和气升式反应器可能更适合植物细胞的培养。一般来说，悬浮培养的细胞在干重不大于20g/L时，以气升式反应器为宜，而当干重超过20g/L时，则改进的搅拌式生物反应器优于其它类型的反应器。第36页/共38页植物细胞培养工业化存在的问题生长缓慢,通常完成一次生产周期需4-5周 次级代谢物含量低 培养细胞不稳定等 多数产物积累于胞内 不耐受剪切力 一般的说，只有当次级代谢产物的价格高于1000美元/kg时，才考虑采用植物细胞培养方法。第37页/共38页感谢您的观看！第38页/共38页