1. 各种植物细胞培养的生物反应器的特点是什么
1)血清:动物细胞离体培养常常需要血清。最常用的是小牛血清。血清提供生长必需因子,如激素、微量元素、矿物质和脂肪。有一天人们真正学会了配制和血清一样的培养液,那时血清才可被取代。在这里,血清等于是动物细胞离体培养的天然营养液。 (2)支持物:大多数动物细胞有贴壁生长的习惯。离体培养常用玻璃, 高速冷冻离心机塑料等作为支持物。 (3)气体交换:二氧化碳和氧气的比例要在细胞培养过程中不断进行调节,不断维持所需要的气体条件,每一次开箱操作后的快速恢复对设备的要求可想而知有多难,由此决定了动物细胞离体培养设备要求高、投资大。 植物细胞培养的特殊条件 (1)光照:离体培养的植物细胞对光照条件不甚严格,因为细胞生长所需要的物质主要是靠培养基供给的。但光照不但与光合作用有关,而且与细胞分化有关,例如光周期可对性细胞分化和开花调控作用,所以以获得植株为目的的早期植物细胞培养过程中,光照条件特别重要。以植物细胞离体培养方式获得重要物质,如药物的过程,植物细胞大多是在反应器中悬浮培养。 (2)激素:植物细胞的分裂和生长特别需要植物激素的调节,促进生长的生长素和促进细胞分裂的分裂素是最基本的激素。植物细胞的分裂,生长,分化和个体生长周期都有相应的激素参与调节。和动物细胞相比,植物细胞离体培养对激素要求的原理已经了解,其应用技术也已相当成熟,已经有一套广泛作为商品使用的培养液。同时解决了植物细胞对水、营养物、激素、渗透压、酸碱度、微量元素等的需求。
2. 培养植物细胞最合适的反应器
一、温度:对大多数植物组织20~28℃即可满足生长所需,其中26~27℃最适合。
二、光:
组织培养通常在散射光线下进行。光的影响可导致不同的结果,有些植物组织在暗处生长较好,而另一些植物组织在光亮处生长较好,但由愈伤组织分化成器官时,则每日必须要有一定时间的光照才能形成芽和根。有些次生物质的形成,光是决定性因素。
三、渗透压:渗透压对植物组织的生长和分化很有关系。在培养基中添加食盐、蔗糖、甘露醇和乙二醇等物质可以调整渗透压。通常1~2个大气压可促进植物组织生长,2个大气压以上时,出现生长障碍,6个大气压时植物组织即无法生存。
四、酸碱度:一般植物组织生长的最适宜ph为5~6.5。在培养过程中ph可发生变化,加进磷酸氢盐或二氢盐,可起稳定作用。
五、通气:悬浮培养中细胞的旺盛生长必须有良好的通气条件。小量悬浮培养时巨常转动或振荡,可起通气和搅拌作用。大量培养中可采用专门的通气和搅拌装置。
3. 植物细胞生物反应器的类型和特点
细胞工程技术:
动植物细胞与组织培养 该技术最显著的价值在于优良植物的快速繁育与代谢产物的大量制备方面。动植物细胞与组织培养可分为三个层次上的培养:细胞培养、组织培养和器官培养。
细胞融合 采用自然或人工的方法使两个或几个不同细胞(或原生质体)融合为一个细胞,用于生产新的物种或品系(植物上用得多,动物上用得少)及产生单克隆抗体。其中单克隆抗体技术能利用克隆化的杂交瘤细胞分泌高度纯一的单克隆抗体,具有很高的实用价值,已经在诊断和治疗病症方面做出了很大的贡献。
染色体工程 染色体工程是按照人们的需要来添加、消减或替换生物的染色体的一种。
4. 植物细胞器的结构、特点与主要功能
1、植物细胞结构的名称及作用:
典型植物细胞的细胞质可分为膜、透明质和细胞器。透明质为细胞质的无定形可溶性部分,其中悬浮着细胞器及各种后含物。
质膜是细胞质的境界,紧贴细胞壁,细胞壁有许多小孔,因此相邻细胞的细胞质是互相贯通的。质膜对物质的透过有选择性。
液泡膜位于细胞质和细胞液相接触的部位,与质膜形态结构基本相似。内质网是散布在透明质内的一组有许多穿孔的膜,是核糖体的集中分布场,其对细胞壁形成也有一定作用。
质体是真核细胞中所特有的细胞器,呈药片状、盘状或球形,表面有2层膜,其功能同能量代谢、营养贮存和植物的繁殖都有密切关系。
2、动物细胞结构的名称及作用:
动物细胞的结构有细胞核、细胞质和细胞膜,没有细胞壁,液泡不明显,含有溶酶体,动物细胞的结构有细胞膜、细胞质、细胞器、细胞核。
它们的主要作用是控制细胞的进出、进行物质转换、生命活动的主要场所、控制细胞的生命活动。细胞内部有细胞器。
细胞核,双层膜,包含有由DNA和蛋白质构成的染色体。内质网分为粗面的与滑面的,粗面内质网表面附有核糖体,参与蛋白质的合成和加工;光面内质网,表面没有核糖体,参与脂类合成。
5. 采用生物反应器进行细胞培养的关键技术有哪些?
生物反应器,是指利用酶或生物体(如微生物、动植物细胞)所具有的特殊功能,在体外进行生物化学反应的装置系统。
生物反应器与化学反应器不同,化学反应器从原料进入到产物生成,常常需要加压和加热,是一个高能耗过程。而生物么应器则不同,在酶和微生物的参与下,在常温和常压下就可以进行化学合成。因此,生物反应器问世之后,应受到化工部门的重视。化学工程专家认为,应该尽可能多地让化学合成过程由生物去完成。设计理想的生物反应器,就成了现代生物技术产业的一个重要任务。
设计生物反应器时要考虑两点:一是选择特异性高的酶或适宜的活细胞作为催化剂,尽可能减少副产物,提高产品产量;二是尽可能提高产物的浓度,降低成本。
生物反应器首先在发酵工业中得到应用。发酵工业中使用的生物反应器,实际上是发酵罐。另一种是以固定化酶或固定化细胞为催化剂的酶反应器。世界上最大的发酵罐高达100米,直径7米,容积为4000立方米。它远远望去,犹如一座壮观的圆形塔。
目前人们认为最理想的生物反应器是 乳房生物反应器
通过对奶牛进行基因改造,使之在乳汁中产生大量的目的蛋白,无论纯化还是使用都很方便
6. 植物细胞培养有哪些方式?相对应的有哪些类型的反应器?
是正确的。所谓酶工程是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能,或对酶进行修饰改造,并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的一项技术。包括酶的固定化技术、细胞的固定化技术、酶的修饰改造技术及酶反应器的设计等技术。
7. 固定化细胞生物反应器是培养植物细胞最合适的反应器
间歇式反应器(Batch reactor)
连续式反应器(Continuous reactor)
半间歇式反应器(Semi-batch reactor)
依据反应器的热力学条件,可分为:
等温反应器(Isothermal reactor)
非等温反应器(Nonisothermal reactor)绝热式反应器(Adiabatic reactor)
非绝热式反应器(Non-adiabatic reactor)
依据反应器外型与结构,可分为:
槽(釜)式反应器(Tank reactor)
管式反应器(Tubular reactor)
塔式反应器(Column reactor)
依据反应物料的相态,可分为:
均相反应器(Homogeneous reactor)
非均相反应器(Heterogeneous reactor)
依据反应物料流动特性,可分为:
塞流反应器(Plug flow reactor)
层流反应器(Laminar flow reactor)
紊流反应器(Turbulent flow reactor)
依据反应物料的输送方式,可分为:
固定床反应器(Fixed-bed reactor)
流体化床反应器(Fluidized-bed reactor)