植物细胞工程制药.pptx

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6.1基本概念

TotipotencyExplantMutant次级代谢产物

6.2植物细胞工程发展简史

6.3植物细胞的形态及生理特性

●形状、大小

●结构特征：细胞壁、液泡、质体

·主要生理活性物质：酶、维生素、激素、抗生素·其他组分：生物碱、糖苷类、挥发油、有机酸

·四个生长阶段：延迟期、加速期、对数期、稳定期

6.4植物细胞培养的基本技术

6.4.1植物材料的准备

●无杂菌材料：培养前必须进行严格的灭菌处理

6.4.2培养基制备

·MS、LS

●无机盐、碳源、氮源、植物生长调节剂、维生

素….

6.4.3培养方法选择

(1)无机盐

大量元素---使用浓度大于30mg/L:N,P,S,K,Mg,Ca,Na微量元素---使用浓度小于30mg/L:Fe,Mn,Zn,Cu,B,Ni

Mg:参与物质转运过程、辅酶和激活子的合成

K,Ca:抑制某些酶活性，保持某些酶活性或稳定性

B:影响膜的功能、通透性

Ni:参与脲酶的合成

(2)碳源

*异养类型：

常使用糖类、肌醇作为碳源，也可用甘油代替。

*光自养类型：

直接同化CO₂而获取所需要的能量

(3)植物生长调节剂

包括植物激素、某些天然化合物、人工合成的具有生理活性的化合物。

植物激素：是指植物代谢过程中形成的生长调节物质，在极低浓度(1μmol/L)时即能调节植物的生长和发育过程，并能从合成部位转运到作用部位而发挥作用。

5种天然植物激素：

①生长素：促进细胞的生长，特别是细胞的伸长。愈伤组织和培养细胞的生长和生存依赖于生长

素。低浓度时可以促进生长，高浓度时则会抑制生长。

√吲哚乙酸(IAA):第一个被发现和人工合成的的激素

√二氯本氧乙酸(2,4-D);萘乙酸(NAA);吲哚-

3-丁酸(IBA);萘氧乙酸(NOA);

√NAA、IAA、IBA易引起生根，2,4-D有利于愈伤组织的诱导和生长

②分裂素：引起细胞分裂，诱导芽的形成和促进芽的生长。

◆常用的有：

√6-苄基嘌呤(BAP)

√6-苄基腺嘌呤(6-BA)

√激动素(呋喃氨基嘌呤、Kinetin、KT)

√玉米素(zeatin、zt)

√异戊烯氨基嘌呤(2-ip)

③赤霉素：

刺激叶和芽的生长，加速细胞的伸长。

④脱落酸：

引起芽休眠、叶子脱落和抑制生长。

④乙烯：

使植物横向增长，促使果实成熟和花的枯萎。

高浓度生长素低浓度分裂素刺激细胞分裂；

低浓度生长素、高浓度分裂素刺激细胞生长；

大部分植物组织和细胞培养基中都需加入一定量的植物生长调节剂。

*植物组织和细胞培养物的生长过程主要取决于

生长素和分裂素的比例。

(4)有机氮源

*使用较多的有机氮源为蛋白质水解产物(如谷氨酰胺)或各种氨基酸。氨基酸的加入主要是为了代替或增加氮源的供应。

*苏氨酸、甘氨酸和缬氨酸可通过灭活位于叶绿体和细胞质上的谷氨酸合成酶而降低氮的利用，而精氨酸通常具有补偿此灭活作用的能力。

(5)维生素

植物细胞通常是自养型的，然而，植物自身合成的量不能满足植物细胞的需要，必须加入B族维生素(B₁、B₆和泛酸)、一定量的生物素、肌醇。

原生质体培养

单倍体细胞培养

悬浮细胞培养

固定化细胞培养

按培养对象分

按培养方式分

6.4.3培养方法

固体培养

液体培养

按培养基类型分

定义：包括利用琼脂作为支

持物的固体培养和固定化细胞培养。

优点：简便易行；

培养所占空间小。

缺点：a.培养基中营养物质的浓度差导致愈伤组

织生长不平衡

b.气体交换不畅，阻碍了组织呼吸作用的正常进行，堆积有害物质

c.重力、光线，细胞群体不均匀

d.跟踪生理生化指标，需转入液体后，会改变组织的形态和生理状态

●固体培养常用的固化剂：琼脂(0.6%-1.0%)、藻酸盐、明胶(10%)、硅胶等

●培养温度为(25±1)℃

●光照以每天16h为宜，日光灯照射

●外植体在培养三周左右必须移换到新鲜培养基上，以保证培养物的继续生长

液体培养

a.小规模的悬浮培养

成批培养

半连续培养连续培养

※b.植物细胞大规模培养

●最适于植物细胞培养的生物反应器

是：气升式反应器。培养过程用通气代替搅拌，避免了使用机械搅拌所致的细胞破碎、培养物易被污染、通气受限制等缺点，细胞产量也明显高于机械搅拌式生物反应器。

。将培养基一次性地加入反应器，接种、培养一定时间

后收获细胞的操作方式。

次级代谢产物的积累往往发生在

细胞生长的稳定期

●两步培养法：即使用两个生物反应器。第一个用于细胞生物量的积累；第二