第5章 植物细胞工程制药

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1、第五章植物细胞工程制药第一节基本概念植物细胞工程：以植物细胞为单位应用细胞生物学分子生物学的理论和技术，在离体条件下培养、繁殖和精细操作，使细胞的某些生物学特性按人们的意愿改变，从而改良品种、加速繁殖或得到有用的物质的一门科学技术。基本概念1.植物细胞的全能性（CellTotipotency）：指任何具有完整的细胞核的活植物细胞，都携带一套完整的基因组（染色体），并具有发育成为完整植株的潜在能力。2.植物的分化(differentiation):胚胎分化和器官分化，受精卵－胚－种子－植株3.脱分化(de

2、differentiation):一定条件下，原来已经分化,并且具有一定功能的体细胞(或性细胞)，丧失了原有的结构和功能,又重新恢复了分裂功能,就叫做植物细胞的脱分化。4.再分化(redifferentiation):已脱分化的细胞和组织再次分化发育成为完整植株。4.植物组织和器官的培养（Planttissueculture）：在无菌条件下，将离体的植物器官（根尖、茎尖、叶、花、果实、种子等）、组织（花药、胚乳、皮层等）、细胞（体细胞、生殖细胞等）、胚胎（成熟或未成熟的胚）、原生质体等培养在人工配制的培

3、养基上，给予人工控制的培养条件，诱发产生愈伤组织或丛生芽或长成新的完整的植株的一种实验技术。也叫“离体培养”（Cultureinvitro）或“试管培养”（Intest-tubeculture）。5.细胞培养：形成单细胞无性繁殖系。6.植物无菌培养：（1）幼苗及植株的培养（2）愈伤组织培养（外植体，细胞聚集体）（3）悬浮培养（单细胞或小细胞团的液体培养）（4）器官培养（organculture）（5）胚胎培养（embryoculture）7.分生组织培养(meristemculture)：生长锥培养,人

4、工培养基上培养茎端分生组织细胞。如:茎尖0.1mm8.外植体(explant)：植物组织培养中用来离体无菌培养的离体材料，可以是器官、组织、细胞和原生质体等。如：根、茎、叶、花、果实、胚珠、花药、花粉等。9.愈伤组织(Callus)：外植体产生的一团无序生长的薄壁细胞。10.无性繁殖系(clone)：克隆，同一外植体获得很多无性繁殖后代。11.突变体(mutant)：经诱变处理而变异成新细胞12.继代培养(subculture)：连续多代培养13.初级代谢产物：核酸、蛋白质、糖类形态发生（morphol

5、ogenesis）：指细胞再生植株的过程或个体发育中机体及其器官形态结构的形成过程。脱分化再分化形态发生外植体→愈伤组织→生长点→芽、根→小植株次级代谢产物1.有明显的分类学区域界限2.其生物合成需要在一定条件下才能发生3.缺乏明确的生理功能4.是生命活动的多余成分主要有：生物碱、黄酮类、萜类、有机酸、木质素、皂苷类、多元酚类次级代谢作用是由特异蛋白质调控产生的内源化合物的合成、代谢及分解作用的综合过程。第二节植物细胞工程发展简史19世纪Schleiden和Schwann提出细胞学说20世纪30年代胚胎

6、培养和器官培养20世纪90年代植物细胞培养工程：Phyton公司红豆杉(Taxuschinensis)细胞培养生产紫杉醇。1674年，荷兰布商列文虎克(AntonvanLeeuwenhoek)自制了高倍显微镜(300倍左右)第三节植物细胞的形态及生理特性一、植物细胞的形态二、植物细胞的结构特征：细胞壁、液泡、质体三、植物细胞的主要生理活性物质及其他化学组分四、植物培养细胞的生理特性P-181植物细胞的结构水平糖原、淀粉和纤维素的结构三、植物细胞的主要生理活性物质及其他化学组分1.生理活性物质（1）酶类（

7、enzyme）:淀粉酶，蛋白酶，脂肪酶（2）维生素（vitamin）:辅酶（3）植物激素(phytohormones):调节代谢，影响生理过程，量微、作用大。（4）抗生素和植物杀菌素(antibiotic):蒜，葱，萝卜2.其他成分（后含物）（1）生物碱（alkaoid）:罂粟科，茄科（2）糖苷类(glycoside):洋地黄毒苷（3）挥发油(volatileoil):薄荷油，丁香油（4）有机酸(organicacid):苹果酸，柠檬酸，水杨酸四、植物培养细胞的生理特点表5－3植物细胞与动物细胞、微生物

8、细胞的比较表5－4植物培养细胞不同生长阶段的持续时间及特征Ｐ－183～184细菌和哺乳动物细胞的化学组成百分比MolecularCompositionofCells物质细菌哺乳动物水7070无机盐11混合的小分子代谢物33蛋白质1518磷脂23其它脂—2多糖22RNA61.1DNA10.25第四节植物细胞培养的基本技术一、植物材料的准备：P-186外植体，无菌材料，常用灭菌剂，灭菌时间和顺序二、培养基及其组成：P-187相当于无菌土壤三、培