植物细胞和动物细胞和培养反应器

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1、第三章植物细胞和动物细胞培养反应器第一节植物细胞培养反应器植物细胞培养：是指在离体条件下将愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培养基中，将组织振荡分散成游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖来获得大量细胞群体的方法。表1植物细胞培养和从完整的植物生产紫草宁的比较生产方式收获时间紫草宁浓度（%干重）完整植物2-3年1-2植物细胞培养21天14一、植物细胞培养过程的特点1、培养液中植物细胞的特性植物细胞比微生物细胞大植物细胞通常以细胞数在2-200之间、直径为2mm左右的非均相集合细胞团方式存在植物细胞抗剪能力弱2、细

2、胞培养液的流变学性质植物细胞培养液的粘度随着细胞浓度的增加而显著上升3、植物细胞培养过程中的氧传递所有植物细胞都是好气性的，需要连续不断地供氧。二氧化碳的浓度对细胞的生长也相当重要。4、泡沫和表面粘附性气泡较大，覆盖有蛋白质和粘多糖，粘性大，易粘附于培养液表面以上的器壁上5、悬浮细胞的生长与增殖细胞数量随时间的变化曲线呈现“S”形。细胞生长经历：延迟期、对数生长期、直线生长期、减慢期和静止期。6、悬浮培养的优点增加培养细胞与培养液的接触面及时带走培养物产生的有害代谢产物保证了氧的充分供应二、植物细胞培养反应器培养方

3、式：悬浮培养和固定化细胞培养1、悬浮培养生物反应器(1)机械搅拌式反应器优点:是能够获得较高的溶氧系数。缺点:剪切力大。2、固定化细胞生物反应器（1）填充床生物反应器特点：细胞固定于支撑物表面或内部，支撑物颗粒堆叠成床，培养基在床层间流动。优点：单位体积固定细胞量大。缺点:混合效果差，使溶氧、pH、温度控制、气体的排出较难。（2）流化床生物反应器特点：利用流体的能量来悬浮颗粒。优点：小颗粒传质特性良好。缺点：剪切力和颗粒碰撞会损坏固定化细胞。（3）膜生物反应器中空纤维反应器螺线式卷绕反应器中空纤维反应器：细胞保留在

4、管外，基质走管内螺旋式卷绕反应器：将固定有细胞的膜卷成圆柱状优点：可重复使用，可以采用较厚的细胞层缺点:投资大第二节动物细胞培养反应器动物细胞培养的产物举例疫苗小儿麻痹症疫苗、狂犬疫苗、脑炎疫苗、疱疹疫苗、风疹疫苗单克隆抗体IgG、IgM、IgA等免疫调节剂细胞生长因子、干扰素、白细胞活化因子、胸腺素酶胰蛋白酶、尿激酶、胶原酶、胃蛋白酶激素生长激素、促红细胞生成素一、动物细胞培养过程的特点动物细胞培养定义将动物组织或细胞从机体取出，分散成单个细胞，给予必要的条件，模拟体内生长环境，使其在体外继续生长和繁殖。1、动物

5、细胞与微生物细胞的性质比较性质动物细胞微生物细胞大小代谢调节方式营养要求生长速率机械强度环境适应性10-100um内部和激素苛刻倍增时间一般为12-60h很差，缺乏保护性细胞壁差10um内部宽松，可利用多种底物倍增时间一般为0.5-2h较好好表　动物细胞与微生物细胞的性质比较2、动物细胞与微生物细胞的培养方法比较性质动物细胞微生物细胞PH控制搅拌速度溶氧控制培养基灭菌方法培养时间对水纯度的要求CO2—HCO3缓冲液较慢改变进入气体的氧浓度过滤几天~3、4周很高添加酸、碱速度快、范围广改变搅拌速度、通气量等高温蒸煮几

6、小时~几天较低表动物细胞与微生物细胞的培养方法比较二、动物细胞培养方法贴壁培养悬浮培养固定化培养1.贴壁培养是指必须贴附在固体介质表成上生长的细胞培养。2.悬浮培养是指细胞在培养器中自由悬浮生长的过程。3.固定化培养是既适用于贴壁依赖性细胞，又适用于非贴壁依赖性细胞的包埋培养方式。三、细胞培养的操作方式培养方式分为：分批式流加式半连续式连续式灌注式1、 分批式培养分批式培养：指先将细胞和培养液一次性装入反应器内进行培养，细胞不断生长，产物不断形成，经一段时间后，终止培养。特点：分批式培养过程的环境随时间变化很大细胞

7、的生长阶段可分为延滞期、对数生长期、减速期、平稳期和衰退期。(3)在分批培养过程中,与细胞的生长、代谢相关的主要参数有细胞密度及其比生长速率限制性营养物质及其比消耗速率产物浓度及其比生长速率抑制物浓度2、流加式培养特点：可避免某种营养成分的初始浓度过高；能防止营养成分在培养过程中被耗尽；整个过程反应体积是变化的。培养过程各参数的变化可写为：d（VX）/dt=uVXV---培养液的体积；X--为t时间时的细胞密度；u--为细胞的比生长流加方式：(1)无反馈控制流加(2)反馈控制流加3、半连续式培养指在分批式培养的基础

8、上，将分批培养的培养液部分取出，并补充加入等量的新鲜培养基，使反应器内培养液的总体积保持不变。4、连续式培养连续式培养：使反应条件处于一种恒定状态。特点：细胞所处环境条件长时间地稳定5、灌注培养灌注培养：是把细胞接种后进行培养，新鲜的培养液从反应器一头不断加入，从另一头不断取出等量的培养液，细胞仍留在反应器内，使细胞处于一种营养不断的状态。特点：高密度培养动