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微生物、动物、植物细胞培养的异同点
点击次数:6883 发布时间:2017-09-07
微生物、动物、植物细胞培养的异同点如下:
◆不同点:首先在培养基上,微生物是固体、半固体培养基都有,成分主要是水、无机盐、生长因子、碳源、氮源等。如果是病毒的话要用细菌进行培养;动物的话用天然培养基加生长因子比较好,一般是液体培养基,成分主要是水、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清;而植物培养基用合成培养基就可以了,一般是固体培养基,成分主要是矿质元素、蔗糖、纤维素、植物激素、有机添加剂。其次是各自培养的原理上的不同,微生物细胞培养的原理是微生物细胞的增殖,动物细胞培养的原理是细胞的增殖,植物细胞培养原理是细胞的性。
zui后,微生物细胞培养主要是获得其代谢产物或次级代谢产物或得到细胞本身;植物细胞培养是获得新个体或细胞产品,应用与快速繁殖试管苗、细胞产品、人工种子、转基因植物的培育等。动物细胞培养是获得大量新生细胞或细胞产品,应用是获得细胞的产物或细胞等。另外,动物细胞分散用到的是胰蛋白酶,植物是纤维素酶等。
◆ 相同点:两者都需要培养基、都需要无菌操作,防止染菌、培养时候都需要适当的温度等条件。
◆ 综上所述见下表:
微生物 动物细胞 植物细胞
大小(um) 1~10 10~100 10~100
悬浮生长 可以 多数细胞需附着表面才能生长 可以,但易结团,无单个细胞
营养要求 简单 非常复杂 较复杂
生长速率 快,倍增时间为0.5~5小时 慢,倍增时间为15~100小时 慢,倍增时间为24~74小时
代谢调节 内部 内部,激素 内部,激素
环境敏感 不敏感 非常敏感 能忍受广泛范围
细胞分化 无 有 高
剪切力敏感 低 非常高 高
传统变异,筛选技术 广泛使用 不常使用 有时使用
细胞或产物浓度 较高 低 低

由于它们所用的培养基不同,培养是所要求的条件不同所以在批量生产我们所需的目的产物时就要选择相应的生物反应器。在选择生物反应器时要注意到生物反应器在生物反应过程的剪切力、传质问题如气-液质量传递和液-固质量传递。生物反应器是利用生物催化剂为细胞培养(或发酵)或酶反应提供良好的反应环境的设备,通常称为发酵罐或酶反应器。用于污水生物处理的曝气池或厌气消化罐也可作为生物反应器的一类。生物反应器是生物反应过程中的关键设备,它的结构、操作方式和操作条件对生物技术产品的质量、转化率和能耗有着密切关系。现在就三种生物反应器进行说明。
(一)微生物细胞培养生物反应器的选择
生物处理的主体是具有特定功能的各种微生物,由于氧化分解恶臭,微生物细胞一方面获得了生物所需的能量,另一方面获得细胞增殖所需的细胞物质,从而维持了细胞的正常生命活动。微生物有其自身的新陈代谢,代谢活动都是在酶的作用下进行的,只有创造适宜的生存条件,使酶的机能得以充分发挥,微生物才能正常生长,才能利用恶臭物质作为生长所需的能源、碳源和氮源等,因此微生物细胞培养生物反应器的选择首先要确保微生物生长的基本条件。根据微生物的培养特点,一般选择生物反应器为膜生物反应器和光合微生物生物反应器等。
(二)动物细胞培养生物反应器的选择
动物细胞与微生物细胞有很大的差异,对体外培养有严格的要求,如动物细胞对剪切非常敏感,反应器的选择不能有像微生物细胞那样高的剪切力,因此,传统的微生物细胞生物反应器应该经过改造才能适用动物生物反应器。动物细胞培养分为三种类型,一类是悬浮培养,指细胞在培养器中自有悬浮生长的过程,要勇于非贴壁依赖性细胞,此类细胞体外生长不需贴壁,可以采用微生物的方法在培养基中悬浮培养。此类细胞培养可以选择的相应反应器为:搅拌反应器、中空纤维反应器、陶质矩形通道蜂窝状反应器、气升式反应器;另一类是贴壁培养,指必须贴附在固体介质表面上生长的细胞培养,主要适用于贴壁依赖型细胞(亦称贴壁型细胞),大多数动物细胞都属于这一类型。这类细胞生长需要附着于某些带适量正电荷的固体和半固体表面,细胞贴附生长后,不再是原有的形态,一般呈单一化,主要有成纤维细胞型、上皮型、游走型和多形型等。此类细胞培养可以选择的生物反应器为:搅拌反应器(微载体培养)、玻璃珠床反应器、中空纤维反应器、陶质矩形通道蜂窝状反应器等;再有一类是固定化培养,这类培养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,具有细胞生长密度高、抗剪切力和抗污染能力强的优点。这一类细胞培养的生物反应器选择为:流化床反应器、固化床反应器等。
(三)植物细胞培养生物反应器的选择
植物细胞培养生物反应器zui初大多数采用微生物反应器。由于植物细胞与微生物细胞形态结构不同,植物细胞较微生物细胞大,对氧需求小,对剪切力却很敏感,因此不能像微生物培养那样采用高剪切的搅拌,因而,混合显得更重要。目前,由于植物细胞悬浮技术的发展,单细胞培养的成功加上各种新型生物反应器的问世,使得植物细胞有可能像微生物那样在发酵罐中大规模连续培养。用于植物细胞培养的反应器主要有搅拌式、非搅拌式及其他新型生物反应器,另外还有植物细胞固定化反应器和膜生物反应器等。
总之,在选择相应的生物反应器之前要了解该种细胞培养的特点及其注意事项来选择相应的反应器。
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