植物組織培養(yǎng)六(編輯修改稿)
2025-02-03 05:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 起到一個飼養(yǎng)作用。B雙層濾紙植板培養(yǎng)方法培養(yǎng)基飼養(yǎng)層細(xì)胞看護(hù)濾紙層轉(zhuǎn)移碟濾紙 培養(yǎng)細(xì)胞167。4. 植物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)與次生代謝 產(chǎn)物生產(chǎn)一 . 概述 二 . 培養(yǎng)系統(tǒng) 三 . 植物細(xì)胞規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)要點四 . 提高細(xì)胞次生代謝產(chǎn)物的途徑 五 . 細(xì)胞規(guī)?；囵B(yǎng)中的有關(guān)技術(shù)問題 n 一、概述? 植物次生代謝產(chǎn)物是指植物中一大類并非植物生長發(fā)育所必需的小分子有機化合物，其產(chǎn)生和分布通常有種屬、器官組織和生長發(fā)育期的特異性。 次生產(chǎn)物在植物中的合成與分解過程稱為次生代謝。 所以把這一技術(shù)認(rèn)為是植物細(xì)胞的 “ 發(fā)酵工程 ” 。? A、有特殊的類似發(fā)酵工業(yè)反應(yīng)器的生產(chǎn)系統(tǒng)和回收工藝。? B、與植物的栽培不同，而與發(fā)酵工業(yè)相似， 是獨立眾多的外界環(huán)境因素（包括天氣、地理、季節(jié)、寄生物等）的生產(chǎn)過程。? C、有較穩(wěn)定的產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，可節(jié)省耕地，也可看作是一個 “ 農(nóng)作物 ” 的儲存庫。1. 植物產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的類型? 植物次生產(chǎn)物種類繁多（據(jù)保守估計已超過 2萬種），根據(jù)分子結(jié)構(gòu)不同大致分為：? 酚類化合物－黃酮類? 單酚類? 醌 類（苯醌、萘醌、蒽醌）? 萜類化合物－三萜皂甙? 甾體皂甙? 單萜、倍半萜、二萜? 含氮化合物－生物堿（真生物堿、偽生物堿、原生物堿）? 胺類（伯、仲、叔、季胺）? 非蛋白質(zhì)氨基酸? 多炔類、有機酸等n 2． 植物次生代謝產(chǎn)物在醫(yī)藥、食品、輕化工業(yè)等領(lǐng)域具有重要意義。 n 李時珍（ 1593）在《本草綱目》中所開列的 1892種藥物絕大多數(shù)是植物藥物，目前仍有約 25％的法定藥品來自植物。其藥物的有效成分均為次生產(chǎn)物。 產(chǎn)品成分 用途 年銷售額（億美元）長春花堿（長春花） 治療白血病 18～ 20（美國）阿嗎靈 循環(huán)系統(tǒng)障礙藥 5～ 25（全世界）奎寧（金雞納樹） 治療瘧疾 5～ 10（美國）致熱素 殺蟲劑 20（全世界）毛地黃 心臟病藥 20～ 55（美國） 許多植物次生代謝產(chǎn)物是優(yōu)良的食品添加劑和名貴化妝品原料。有些是生物毒素的主要來源，可以用于殺蟲、殺菌，而對環(huán)境和人畜無害，是理想的環(huán)保產(chǎn)品。例如：從胡蘿卜、萬壽菊提取色素從黃菊提取芳香油梔子提取果酸 ：果酸含有大量的維生素，如維生素 C、檸檬酸等。主要用作食品的調(diào)味劑，化妝行業(yè)用于制作護(hù)膚品和洗發(fā)香波等，美容院用作換膚液。 3．規(guī)?；?xì)胞培養(yǎng)是生產(chǎn)植物次生產(chǎn)物的理想途徑 保護(hù)生態(tài)環(huán)境 提高生產(chǎn)效率 發(fā)展新型生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)方式 生產(chǎn)周期 紫草寧含量（％ 干重） 完整植株 2～ 3年 1～ 2 植物細(xì)胞培養(yǎng) 3周 14 來自于植物體和細(xì)胞培養(yǎng)的紫草寧含量比較 植物細(xì)胞培養(yǎng)的特性1）植物細(xì)胞較微生物細(xì)胞大得多，有纖維素細(xì)胞壁．細(xì)胞耐拉不耐扭，抵抗剪切力差；2）培養(yǎng)過程生長速度緩慢，易受微生物污染，需用抗生素；3）細(xì)胞生長的中期及對數(shù)期．易凝聚為直徑達(dá) 350mm一 400mm的團塊，懸浮培養(yǎng)較難；4)培養(yǎng)時需供氧，培養(yǎng)液粘度大：? 5)具有群體效應(yīng)；6)因為有細(xì)胞壁 , 培養(yǎng)細(xì)胞產(chǎn)物滯留于細(xì)胞內(nèi)，產(chǎn)量較低；7)細(xì)胞培養(yǎng)過程具有結(jié)構(gòu)與功能全能性 ,因而易分化 ,從而導(dǎo)致目的產(chǎn)物低于原植物體內(nèi)的濃度；8)懸浮培養(yǎng)中要求有一定的細(xì)胞濃度，否則不生長（ 25000~50000個 /ml）。 植物細(xì)胞培養(yǎng)需要解決的問題（ 1）氧和二氧化碳的控制，過多氧過少氧均不利于生長；（ 2）營養(yǎng)物的供應(yīng)；（ 3）細(xì)胞密度過高引起細(xì)胞團聚甚至分化（ 4）培養(yǎng)過程中細(xì)胞分化的防止，（ 5）細(xì)胞培養(yǎng)中微生物的去除；（ 6）細(xì)胞壁脆性的存在要求培養(yǎng)體系剪切力要?。欢?.培養(yǎng)系統(tǒng)n n 機械攪拌式培養(yǎng)系統(tǒng) n 機械攪拌式生物反應(yīng)器通常是根據(jù)植物細(xì)胞的特性在微生物發(fā)酵罐的基礎(chǔ)上作如下改進(jìn)： n 攪拌裝置要減少剪切 ，一般改葉輪式為螺旋式。 n 因為植物細(xì)胞生長周期長，需要隨時補充水分和營養(yǎng)，因此必須 設(shè)計加液裝置 ； n 由于植物細(xì)胞的生理活動需要新鮮空氣，且細(xì)胞代謝也可能產(chǎn)生有害氣體，所以必須設(shè)計 通氣裝置 ；為便于取樣觀察，一般還設(shè)計 有取樣口。機械攪拌式培養(yǎng)系統(tǒng) 氣壓攪拌式培養(yǎng)系統(tǒng) 考慮到機械攪拌式反應(yīng)器的剪切作用難以避免，同時攪拌器轉(zhuǎn)動的中軸往往是容易使培養(yǎng)物污染的部位，因此， 發(fā)展出空氣提升式生物反應(yīng)器，但其缺點是攪拌不均勻。 旋轉(zhuǎn)式培養(yǎng)系統(tǒng)一般用于產(chǎn)品中試或某些必需裂解細(xì)胞才能獲得目的產(chǎn)物的培養(yǎng)，其優(yōu)點是控制精確，處理靈活，缺點是培養(yǎng)體積較小。 固定化培養(yǎng)系統(tǒng)細(xì)胞固定化培養(yǎng)技術(shù)按照其支持物不同可以分為兩大類： 包埋式固定化培養(yǎng)系統(tǒng) ：支持物多采用瓊脂、瓊脂糖、藻酸鹽、聚丙烯酰胺等； 附著式固定化培養(yǎng)系統(tǒng) ：支持物采用尼龍網(wǎng)、聚氨酯泡沫、中空纖維等材料。? 平床培養(yǎng)系統(tǒng) 。本系統(tǒng)由培養(yǎng)、液罐和動泵等構(gòu)成。新鮮的細(xì)胞被固定在床底部由聚屏烯等材料編織成的無菌平墊上。無菌液罐被緊固定在培養(yǎng)床的上方，通過管道向下滴注培養(yǎng)液。培養(yǎng)床上的營養(yǎng)液再通過動泵循環(huán)送回中，本系統(tǒng)設(shè)備較簡單，比懸浮培養(yǎng)體系能更有效地合成次生物質(zhì)。不過它占地面積大，累積次生代謝物較多的滴液區(qū)所占比例不高；而且在這密封的體系中氧氣的供應(yīng)時常成為限制因子，經(jīng)常還得附加提供無菌空氣的設(shè)備。（ 2）立柱培養(yǎng)系統(tǒng)本方法將植物細(xì)胞與瓊脂或褐藻酸鈉混合，制成一個個 12 cm3的細(xì)胞團塊，并將它們集中于無菌立柱中。這樣，下滴的營養(yǎng)液流經(jīng)大部分細(xì)胞，亦即 滴液區(qū) 比例大大提高，次生物質(zhì)的合成大為增強，同時占地面積大為減小。 這一技術(shù)的優(yōu)點在于： 細(xì)胞位置的固定使其所處的環(huán)境類似于在植物體中所處的狀態(tài)，相互間接觸密切，可以形成一定的理化梯度，有利于次生產(chǎn)物的合成； 由于細(xì)胞固定在支持物上，培養(yǎng)基可以不斷更換，可以從培養(yǎng)基中提取產(chǎn)物，免除了培養(yǎng)基中因含有過多的初生產(chǎn)物對細(xì)胞代謝的反饋抑制，也由于細(xì)胞留在反應(yīng)器中，新的培養(yǎng)基可以再次利用這些細(xì)胞生產(chǎn)初生產(chǎn)物，從而節(jié)省了生產(chǎn)細(xì)胞所付出的時間和費用； 正是由于細(xì)胞固定在
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