生物技术制药-06

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1、生物技术制药第六章植物细胞制药第六章植物细胞制药第一节概述第二节植物细胞的形态和生理特性第三节植物细胞培养的基本技术第四节影响植物次级代谢产物累积的因素第五节植物细胞培养的生物反应器第六节进展与展望第一节概述高等植物次级代谢产物极其丰富多样，除药用之外，许多次级代谢产物还是食品、化工和农业化学的重要原料。人们通过研究，一方面通过化学合成的方法来生产，另一方面通过植物细胞培养方法来生产。目前已经研究过的近300种植物细胞培养物可以生产400多种人们感兴趣的成分。一、基本概念1、植物组织和细胞培养植物组织和

2、细胞培养是指在无菌和人工控制的营养（培养基）及环境条件（光照、温度等）下，研究植物的细胞、组织和器官以及控制其生长发育的技术。植物无菌培养技术分如下几类：①幼苗及较大植株的培养，即为植物培养（plantculture）；②从植物各种器官的外植体增殖而形成的愈伤组织的培养叫做“愈伤组织培养”（callusculture）；③能够保持较好分散性的离体细胞或较小细胞团的液体培养，称为“悬浮培养”（suspensionculture）；④离体器官的培养，如茎尖、根尖、叶片、花器官各部分原基或未成熟的花器官各部分

3、以及未成熟果实的培养，称为“器官培养”（organculture）；⑤未成熟或成熟的胚胎的离体培养，则称为“胚胎培养”（embryoculture）。1、植物组织和细胞培养2、悬浮培养悬浮培养是指在液体培养基中，能够保持良好分散性的细胞和小的细胞聚集体的培养。在此培养条件下组织化水平较低。3、细胞培养细胞培养是指利用单个细胞进行液体或固体培养，诱导其增殖及分化。其目的是为了得到单细胞无性繁殖系。4、分生组织培养分生组织培养（meristemculture）又称生长锥培养，是指在人工培养基上培养茎端分生组

4、织细胞。分生组织，如茎尖分生组织的部位仅限于顶端圆锥区，其长度不超过0.1mm。研究表明，通过组织培养技术进行植物的快速繁殖试验时往往并没有利用这么小的外植体，而是利用较大的茎尖组织，通常包括1~2个叶原基。5、外植体外植体（explant）是指用于植物组织（细胞）培养的器官或组织（的切段），植物的各部位如根、茎、叶、花、果、穗、胚珠、胚乳、花药和花粉等均可作为外植体进行组织培养。6、器官形成器官形成（organogenesis）一般是指在组织培养或悬浮培养物中芽、根或花等器官的分化与形成。或者在先形成

5、的小根基部迅速形成愈伤组织，然后再形成芽；或者在不同部位分别形成芽或根之后，再形成维管组织而将二者连成一个轴，最后形成小植株。如果培养过程中小植株的发生途径与正常的受精卵发育方式极为近似时，通常称为胚胎形成（embryogenesis）。当在体细胞或花药培养中培养物是小孢子这样的单倍体细胞，其所形成的胚胎结构叫做“胚状体”（embryoid，orembryo-like）或“不定胚”（adventitiousembryo）。7、无性繁殖系无性繁殖系（clone）又叫克隆，是指使用母体培养物反复进行继代培养

6、时，通过同种外植体而获得越来越多的无性繁殖后代而言，如根无性系、组织无性系、悬浮培养物无性系等。在上述无性系的培养中，有时其局部的组织无论在结构、生长速度以及颜色方面都表现出明显的区别，如继续进行选择培养，则从同一无性系可分离形成二个或多个不同的系列，该系列称为“无性系的变异体”（clonalvariant）。8、突变体细胞本身发生遗传变异或应用诱变处理发生的遗传变异所得的新细胞，即为突变体（mutant）。由单细胞形成的无性系称为“单细胞无性系”；如果这种单细胞无性系是从同一组织分离得到的，并彼此不同

7、时，叫做“单细胞变异体”。9、继代培养由最初的外植体上切下的新增殖的组织，培养一代称为“第一代培养”。连续多代的培养即为“继代培养”（subculture），又称“连续培养”。但习惯上“连续培养”一词多用于不断加入新的培养基，并连续收集培养物以保持平衡而进行的长期不转移的悬浮培养。10、次级代谢和次级代谢产物人们把除了核酸、核苷、核苷酸、氨基酸、蛋白质及糖类（这些成分通常称为初级代谢产物）以外，具有如下特征的成分称为次级代谢产物：①有明显的分类学区域界限；②其合成需在一定的条件下才能发生；③缺乏明确的生

8、理功能；④是生命的多余成分。现代定义：次级代谢作用是特殊蛋白质内源化合物的合成、代谢及分解作用的综合体现。上述作用的结果导致了次级代谢产物的产生，如生物碱、黄酮体、萜类、有机酸、木质素等。二、植物细胞培养的发展简史19世纪上半页，Schleiden和Schwann提出了细胞学说；20世纪初，德国著名植物学家Haberlandt依据细胞理论，首次提出了高等植物的器官和组织可以不断分割，直至单个细胞的观点；20世纪20年代初至30年代，在胚胎培