細(xì)胞工程發(fā)酵工程

液體培養(yǎng)系統(tǒng)包括： 小規(guī)模： 懸浮培養(yǎng)：靜止培養(yǎng)和振蕩培養(yǎng) 成批培養(yǎng) 大規(guī)模 半連續(xù)培養(yǎng) 連續(xù)培養(yǎng) 1、成批培養(yǎng)法（分批培養(yǎng)法）：將培養(yǎng)基一次性加入反應(yīng)器中，接種、培養(yǎng)一定時(shí)間后收獲細(xì)胞的操作方式。 最適于植物細(xì)胞培養(yǎng)的是氣升式反應(yīng)器。 兩步培養(yǎng)法，使用兩個(gè)反應(yīng)器第一個(gè)用于細(xì)胞生物量的累積，第二個(gè)用于次級(jí)代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)。 2、半連續(xù)培養(yǎng)法： 在反應(yīng)器中投料和接種培養(yǎng)一段時(shí)間后，將部分培養(yǎng)液和新鮮培養(yǎng)液進(jìn)行交換的培養(yǎng)方法。 3、連續(xù)培養(yǎng)法： 利用連續(xù)培養(yǎng)反應(yīng)器，在投料和接種一段時(shí)間后，以一定的速度連續(xù)采集細(xì)胞和培養(yǎng)液，并以同樣速度供給新鮮培養(yǎng)基以使細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境維持恒定。 4、固定化培養(yǎng)法： 將細(xì)胞固定在尼龍網(wǎng)套內(nèi)或固定于中空纖維膜反應(yīng)器的膜表面，或固定于網(wǎng)狀多孔板上，放在培養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng)，或連續(xù)通入新鮮培養(yǎng)基，進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)又連續(xù)收集培養(yǎng)產(chǎn)物，可通入凈化空氣代替攪拌。 固定化的優(yōu)點(diǎn)是細(xì)胞位置固定，易于獲得高密度細(xì)胞群體和維持細(xì)胞間的物理化學(xué)梯度，利于細(xì)胞組織化，易于控制培養(yǎng)條件及獲得次級(jí)代謝產(chǎn)物。 影響次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)生和累積的因素主要有： 第五節(jié) 影響植物次級(jí)代謝產(chǎn)物累積的因素 一、外植體的選擇 不同外植物體的懸浮細(xì)胞培養(yǎng)物，其最大次級(jí)代謝產(chǎn)物的累積時(shí)間各異。 P193 二、培養(yǎng)條件的影響 營(yíng)養(yǎng)成分、生物及非生物元素、酸度、通氣以混合程度、與接種有關(guān)的因素以及剪切力、攪拌頻率、溫度和光。 1、內(nèi)在因素 （1）接種和誘導(dǎo)： 長(zhǎng)春花培養(yǎng)物中蛇根堿的合成要求其外植體直徑在1～12cm之間，在此條件下才能分泌噻吩類成分。 單冠毛菊懸浮細(xì)胞培養(yǎng)物暴露于藍(lán)光中時(shí)才能合成花青苷。 （2）培養(yǎng)基的組成： 磷、氮、銅、碳源、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、O2和pH等。 碳源對(duì)長(zhǎng)春花懸浮細(xì)胞培養(yǎng)中次級(jí)代謝作用的影響 次級(jí)代謝產(chǎn)物 糖類 乳糖（6%） 蔗糖（3%） 甘露糖醇（0.3～0.6mol/L） 長(zhǎng)春花堿/mg?L-1 蛇根堿/mg ? L-1 游離氨基酸/mol ? L-1 50 —— —— 16.60 1.40 0.55 —— 21.50 2.86 2.兩步培養(yǎng)法 第一步使用適合細(xì)胞生長(zhǎng)的培養(yǎng)，營(yíng)養(yǎng)豐富； 第二步使用適于次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的培養(yǎng)基，較低含量的硝酸鹽和磷酸鹽，并含有較低的糖分或少量的碳源。 3、培養(yǎng)環(huán)境的外部因素 （1）溫度： （2）攪拌頻率： （3）培養(yǎng)容器的影響： （4）光的影響： 第六節(jié) 植物細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器及實(shí)例 植物細(xì)胞培養(yǎng)具有細(xì)胞抗剪切能力弱、周期長(zhǎng)（20－120 h）、易團(tuán)聚等特點(diǎn)。同時(shí)，植物細(xì)胞規(guī)模培養(yǎng)的目的是生產(chǎn)天然產(chǎn)物，所以，植物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)不僅要考慮有利于細(xì)胞生長(zhǎng)，還要考慮有利于產(chǎn)物的積累和分離。 總體上，適合植物細(xì)胞培養(yǎng)的反應(yīng)器應(yīng)具有適宜的氧傳遞、良好的流動(dòng)性和較低的剪切力。 反應(yīng)器的選擇取決于生產(chǎn)細(xì)胞的密度、通氣量以及所提供的營(yíng)養(yǎng)成分的分散程度。根據(jù)通氣和攪拌系統(tǒng)的類型可將生物反應(yīng)器分為以下幾類： ① 搖瓶 ② 攪拌型生物反應(yīng)器 ③ 環(huán)流生物反應(yīng)器和 鼓泡塔生物反應(yīng)器。 二、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的研究 自1982年P(guān)alimiter提出用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物來(lái)生產(chǎn)藥用蛋白以來(lái)，發(fā)展迅速。 優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高、成本低、質(zhì)量與天然一樣。 缺點(diǎn)：不成熟；對(duì)動(dòng)物和人健康影響方面有待 深入研究。 動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器：新的發(fā)展方向，藥品在體制備的新工廠 三、組織工程的研究 組織工程：通過(guò)對(duì)大量細(xì)胞的培養(yǎng)，并用細(xì)胞直接作為一種治療手段用于臨床，或用培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)一步加工構(gòu)成一種組織，如人造皮膚、人造肝臟、人造胰腺、人造血管、人造骨等并用于臨床治療。 作業(yè) 細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)有幾種方法，有何特點(diǎn)？ 2. 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的常見(jiàn)操作方式有哪幾種？ 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的常見(jiàn)操作方式有哪幾種？ 1、分批式 分批式培養(yǎng)是指先將細(xì)胞和培養(yǎng)液一次性裝入反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，細(xì)胞不斷生長(zhǎng)，同時(shí)產(chǎn)物也不斷形成，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培養(yǎng)后，終止培養(yǎng)。 2、流加式（補(bǔ)料分批式） 流加式培養(yǎng)是指先將一定量的培養(yǎng)液裝入反應(yīng)器，在適宜的條件下接種細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)，使細(xì)胞不斷生長(zhǎng)，產(chǎn)物不斷形成，而在此過(guò)程中隨著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的不斷消耗，不斷地向系統(tǒng)中補(bǔ)充新的營(yíng)養(yǎng)成分，使細(xì)胞進(jìn)一步生長(zhǎng)代謝，直到整個(gè)培養(yǎng)結(jié)束后取出產(chǎn)物。 3、半連續(xù)式 半連續(xù)式培養(yǎng)又可稱為反復(fù)分批式培養(yǎng)，是指在分批式培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，將分批培養(yǎng)的培養(yǎng)液部分取出

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