、动植物细胞大规模培养.PPTVIP

动植物细胞培养与产品 动植物细胞培养是指动植物细胞在体外条件下的存活或生长,此时细胞不再形成组织。 其产品包括疫苗、单克隆抗体、免疫调节剂、酶和激素等。 动、植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。 第一节 植物细胞培养技术 在人工控制下高密度大量培养有益植物细胞技术称之为植物细胞大规模培养，其目的在于通过细胞工业规模培养，获得细胞、初级及次级代谢产物，为药品、食品及化工行业提供服务。尽管植物细胞实验室与工业化培养在技术上有许多相似之处，但培养方式、设备及条件和培养基等亦有很大差别。 一、植物细胞培养过程特点 1 、植物细胞的特性－－成团 植物细胞要大得多，其平均直径要比微生物细胞大30～100倍。 同时植物细胞通常是以细胞数在2～200之间，直径为2mm左右的非均相集合细胞团的方式存在。 细胞团通常由以下几种方式存在： ①在细胞分裂后没有进行细胞分离； ②在间歇培养过程中细胞处于对数生长后期时，开始分泌多糖和蛋白质； ③以其他方式形成粘性表面，从而形成细胞团。 2、植物细胞培养液的流变特性 ： 由于植物细胞常常趋于成团，且不少细胞在培养过程中容易产生粘多糖等物质，使氧传递速率降低，影响了细胞的生长。 影响培养基粘度的因素： 细胞本身和细胞分泌物 细胞年龄、形态和细胞团的大小 一般规则：在相同的浓度下，大细胞团的培养液的表观粘度明显大于小细胞团的培养液的表观粘度 3、植物细胞培养过程中的氧传递 所有的植物细胞都是好气性的，需要连续不断地供氧。 植物细胞培养时对溶氧的变化非常敏感，太高或太低均会对培养过程产生不良地影响。 与微生物培养过程相反，植物细胞培养过程并不需要高的气液传质速率，而是要控制供氧量，以保持较低的溶氧水平。 长春花细胞培养时，当通气量从0.25L／(L·min)上升至0.38L／(L·min)时，细胞的相对生长速率可从0.34d/L上升至0.41d/L；而当通气量再增加时，细胞的生长速率反而会下降。 不同氧浓度时对毛地黄细胞进行了培养，当培养基中氧浓度从10％饱和度升至30％饱和度时，细胞的生长速率从0.15d/L至0.20d/L，如果溶氧浓度继续上升至40％饱和度时，细胞的生长速率却反而降至0.17d-1。 CO2的含量水平对细胞的生长同样相当重要 研究发现，植物细胞能非光合地固定一定浓度的CO2，如在空气中混以2%～4%的CO2能够消除高通气量对长春花细胞生长和次级代谢物产率的影响。因此，对植物细胞培养来说，在要求培养液充分混合的同时，CO2和氧气的浓度只有达到某一平衡时，才会很好地生长，所以植物细胞培养有时需要通入一定量的CO2气体。 4、泡沫和表面粘附性 植物细胞培养过程中产生泡沫的特性与微生物细胞培养产生的泡沫是不同的。植物细胞培养过程中产生的气泡比微生物培养系统中气泡大，且被蛋白质或粘多糖覆盖，因而粘性大，细胞极易被包埋于泡沫中，造成非均相的培养。尽管泡沫对于植物细胞来说，其危害性没有微生物细胞那么严重，但如果不加以控制，随着泡沫和细胞的积累，也会对培养系统的稳定性产生很大的影响。 二、培养基 培养基的成分由无机盐类、碳源、维生素、植物生长激素、有机氮源、有机酸和一些复合物质组成。 选择培养基的基本原则： 需要根据不同培养对象、培养目的及培养条件探索适宜培养基。 选择的培养基在培养过程使细胞总体积倍增时间1天左右为宜。 三、培养方式 悬浮培养法 分批培养法 半连续培养法 连续培养法 固定化培养法 1、悬浮培养 分批培养法 主要采用气升式反应器，其培养过程用通气代替搅拌，细胞产量高于平叶轮培养器。 植物细胞生长规律:随着细胞增长，培养液营养物质不断下降。细胞增长过程也分为延迟期、对数生长期、转换期、静止期及衰减期等阶段。 半连续培养法: 在反应器中投料和接种培养一段时间后，将部分培养液和新鲜培养液进行交换的培养方法称之为半连续培养法。反应过程通常以一定时间间隔进行数次反复操作以达到培养细胞与生产有用物质的目的。 连续培养法 采用连续培养反应器，在投料和接种培养一段时间后，以一定速度连续采集细胞与培养液，并以同样速度供给新鲜培养基，此种培养方式可使细胞生长环境长期维持恒定。 连续培养法细胞生产能力一般较分批法高，但因细胞生长缓