动植物细胞培养产酶

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1、第四章动植物细胞培养产酶TheproductionofEnzymebyCulturingofAnimalorPlantCells概述动物细胞无细胞壁，容易贴壁对营养要求严格（血清培养基）对环境敏感（pH、溶氧、温度、剪切应力）植物细胞有细胞壁，但比微生物的细胞壁脆弱营养要求较动物细胞简单生长缓慢，培养周期长，要达到高密度较困难植物细胞与动物细胞、微生物细胞培养的比较特征哺乳动物细胞植物细胞微生物细胞大小(m)10～10010～1001～10生长形式悬浮、贴壁悬浮悬浮营养要求很复杂很复杂简单倍增时间(h)15～100

2、20～1200.5～5细胞分化有有限分化无环境影响非常敏感敏感一般产物存在部位胞内或胞外胞内或胞外胞内或胞外产物浓度低低高供氧需求(KLa)1～2520～30100～1000产物种类疫苗、单抗、酶、生长因子、激素等天然色素、天然有机化合物等抗生素、有机小分子、酶等植物细胞与动物细胞、微生物细胞培养的比较动物细胞、植物细胞和微生物细胞可以用相同方式培养动物细胞、植物细胞的生产周期比微生物长植物细胞和动物细胞对剪切力敏感植物、微生物和动物细胞的主要目的产物各不相同动物细胞——蛋白疫苗、抗体、激素、酶（蛋白质或多肽）植物细

3、胞——色素、香精、天然产物（小分子）、酶本章主要内容动植物细胞中酶生物合成的调节植物细胞培养产酶植物细胞及其培养特点植物细胞培养及产酶的工艺控制动物细胞培养产酶动物细胞及其培养特点动物细胞培养及产酶的工艺控制从基因到蛋白质有关微生物细胞中酶合成的调节理论也基本适用于动植物细胞动植物细胞具有比微生物更多的调节方式转录水平调节翻译水平调节激素、神经调节第一节动植物细胞中酶生物合成的调节基因扩增加速酶的合成通过增加基因的数量调节基因表达，可以发生在个体发育某一阶段或细胞分化某一过程细胞的一种应急方式基因扩增可以由选择压力引

4、起耐药性细胞的抗药性产生例：CHO细胞为对抗氨甲基喋呤对二氢叶酸还原酶的抑制，编码这种酶的基因急剧扩增第一节动植物细胞中酶生物合成的调节增强子促进酶的生物合成增强子（modulator）——能高效增强或促进基因转录的一段DNA序列增强子能促进同源或异源启动基因的转录活性，可高效增强某些酶基因的表达具有细胞或组织特异性，在不同细胞或组织中增强效果不同抗原诱导抗体酶的生物合成抗体酶（abzyme）：催化性抗体，是具有生物催化功能的抗体分子，是人工改造的对抗体可变区赋予催化特性的特殊抗体修饰法在抗体与抗原结合部位引进催化基

5、团诱导法（主要方法）半抗原诱导酶蛋白诱导1902年，Haberlandt首次提出分离植物单细胞并培养成植株的设想植物细胞的全能性Haberlandt植物细胞培养产酶植物细胞培养产酶种类产酶植物细胞产酶品种胡萝卜细胞糖苷酶紫苜蓿细胞-半乳糖苷酶甜菜细胞过氧化物酶、酸性/碱性转化酶、糖化酶大豆细胞过氧化物酶、苯丙氨酸裂合酶花生细胞苯丙氨酸裂合酶假挪威槭细胞漆酶利马豆细胞-葡萄糖苷酶番木瓜细胞木瓜蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶大蒜细胞超氧化物歧化酶菠萝细胞菠萝蛋白酶剑麻细胞剑麻蛋白酶植物细胞结构植物细胞的主要特点体积较大：比动

6、物细胞和微生物细胞都大细胞生长速率和代谢速率低于微生物细胞，生长周期长营养要求较动物细胞简单细胞生长及合成次级代谢产物需要光照条件对剪切力较敏感主要用于产天然产物、色素、香精等有机物（次级代谢物）植物细胞培养的优势提高目标物的产率缩短生产周期木瓜蛋白酶：木瓜生长期8个月，木瓜细胞培养约1个月易于管理，不受自然因素控制可以提高产物质量通过严格的培养条件控制，减少植株病虫害和污染缺点培养条件要求高——光照、剪切力影响显著植物细胞生长缓慢——相对于微生物植物体外培养胚培养、器官培养、愈伤组织培养、细胞培养植物细胞培养——外

7、植体选择和处理外植体（explant）从植株取出，经预处理后用于组织和细胞培养的植物组织片段或小块根、茎、叶、芽、花、果实、种子等选择：无病虫害、生长旺盛、生长有规则切片：0.5～1cm消毒70%乙醇5%次氯酸钠/10%漂白粉0.01～0.1%HgCl2植物细胞培养——获取植物细胞：直接分离法直接分离法即直接从外植体中分离机械法将外植体捣碎，过滤或离心分离细胞质壁未分离；细胞破碎率高，完整细胞数量少酶解法利用果胶酶、纤维素酶等处理外植体，分离具有代谢活性的细胞能降解细胞壁，必须对细胞给予渗透压保护植物细胞培养——获取

8、植物细胞：愈伤组织诱导法愈伤组织（callus）由外植体组织增生的细胞产生的团状不定型的疏散排列的薄壁细胞群体；本意是指植物体的局部受到创伤刺激后，在伤口表面新生的可帮助伤口愈合的组织诱导过程配制半固体诱导培养基灭菌、植入外植体1～3周后继代培养植物细胞培养——获取植物细胞：原生质体再生法一般采用酶解法分离原生质体，使用纤维素酶和果胶酶混合物保