當前位置:菜譜大全網 - 養生課堂 - 微生物培養、動物細胞培養、植物細胞培養如何選擇相應的生物反應器?

微生物培養、動物細胞培養、植物細胞培養如何選擇相應的生物反應器?

答:微生物、動物和植物的細胞培養的異同如下:

◆區別:首先,在培養基上,固體和半固體培養基中都有微生物,主要成分有水、無機鹽、生長因子、碳源、氮源等。如果是病毒,要用細菌培養;對於動物來說,最好使用含有生長因子的天然培養基,通常是液體培養基,主要含有水、葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清;植物培養基可以是合成培養基,壹般是固體培養基,成分主要是礦質元素、蔗糖、纖維素、植物激素和有機添加劑。其次,他們各自文化的原理不同。微生物細胞培養的原理是微生物細胞的增殖,動物細胞培養的原理是細胞的增殖,植物細胞培養的原理是細胞的全能性。

最後,微生物細胞培養主要是獲取其代謝產物或次生代謝產物或獲取細胞本身;植物細胞培養是獲得新的個體或細胞產物,應用並快速繁殖試管苗、細胞產物、人工種子和轉基因植物的培養。動物細胞培養是為了獲得大量新的細胞或細胞產物,應用是為了獲得細胞產物或細胞。此外,胰蛋白酶用於動物細胞分散,纖維素酶用於植物。

◆相似之處:兩者都需要培養基,無菌操作,防止細菌汙染,培養時溫度適宜。

◆綜上,見下表:

微生物動物細胞、植物細胞

大小(um)1 ~ 10 ~ 10 ~ 100 ~ 10。

大部分細胞附著在表面可以實現懸浮生長,但容易結塊,沒有單細胞。

營養要求很簡單,很復雜,也很復雜。

生長速度快,倍增時間慢0.5~5小時,倍增時間慢15~100小時,倍增時間慢24~74小時。

代謝調節內部內部,激素內部,激素

環境敏感,不敏感,非常敏感,能容忍的範圍很廣。

細胞分化有高有低。

剪切敏感性低、非常高和非常高。

傳統的突變和篩選技術應用廣泛,不常使用,有時使用。

細胞或產物的濃度有高有低。

因為它們使用的培養基不同,培養需要的條件也不同,所以在大規模生產我們需要的目標產品時,需要選擇相應的生物反應器。在選擇生物反應器時,要註意生物反應過程中氣液傳質、液固傳質等剪切力和傳質問題。生物反應器是利用生物催化劑為細胞培養(或發酵)或酶反應提供良好反應環境的裝置,通常稱為發酵罐或酶反應器。用於汙水生物處理的曝氣池或厭氧消化池也可作為生物反應器的壹種。生物反應器是生物反應過程中的關鍵設備,其結構、運行方式和操作條件與生物技術產品的質量、轉化率和能耗密切相關。現在,將描述三種生物反應器。

(1)選擇用於微生物細胞培養的生物反應器

生物處理的主體是各種具有特定功能的微生物。由於惡臭的氧化分解,微生物細胞壹方面獲得生物所需的能量,另壹方面獲得細胞增殖所需的細胞物質,從而維持細胞正常的生命活動。微生物有自己的新陳代謝,代謝活動都是在酶的作用下進行的。只有創造適宜的生存條件,充分發揮酶的作用,微生物才能正常生長,才能利用有氣味的物質作為生長的能源、碳源和氮源。因此,選擇微生物細胞培養生物反應器首先要保證微生物生長的基本條件。根據微生物培養的特點,壹般選用膜生物反應器和光合微生物生物反應器。

(2)動物細胞培養生物反應器的選擇

動物細胞和微生物細胞有很大的區別,體外培養有嚴格的要求。比如動物細胞對剪切力非常敏感,反應器的選擇不可能有微生物細胞那麽高的剪切力。因此,傳統的微生物細胞生物反應器在應用於動物生物反應器之前需要進行改造。動物細胞培養可分為三種類型。壹種是懸浮培養,是指細胞在培養箱中懸浮生長的過程。非貼壁細胞要勇敢。這樣的細胞在體外不需要貼壁,可以通過微生物方法懸浮在培養基中。這類細胞培養可選用的相應反應器有:攪拌反應器、中空纖維反應器、陶瓷矩形通道蜂窩反應器和氣升式反應器;另壹種是單層培養,是指必須附著在固體培養基表面的細胞培養。主要適用於貼壁依賴細胞(也稱貼壁細胞),大多數動物細胞都屬於這壹類型。這些細胞的生長需要附著在壹些帶適度正電荷的固體和半固體表面。細胞貼附生長後,不再是原來的形狀,壹般是單壹的,主要有成纖維細胞型、上皮型、遊走型和多形性。可選擇用於這種細胞培養的生物反應器有:攪拌反應器(微載體培養)、玻璃珠床反應器、中空纖維反應器、陶瓷矩形通道蜂窩反應器等。另壹類是固定化培養,既適用於貼壁依賴細胞,也適用於非貼壁依賴細胞,具有細胞生長密度高、抗剪切能力強、抗汙染能力強等優點。用於這種細胞培養的生物反應器有:流化床反應器、固化床反應器等。

(3)植物細胞培養生物反應器的選擇

起初,大多數用於植物細胞培養的生物反應器使用微生物反應器。因為植物細胞的形態結構與微生物細胞不同,植物細胞比微生物細胞大,需要的氧氣少,但對剪切力非常敏感,不能像微生物培養那樣用高剪切力攪拌,所以混合更重要。目前,由於植物細胞懸浮技術的發展,單細胞培養的成功以及各種新型生物反應器的出現,使得植物細胞像微生物壹樣在發酵罐中大規模連續培養成為可能。用於植物細胞培養的反應器主要包括攪拌式、非攪拌式等新型生物反應器,以及植物細胞固定化反應器和膜生物反應器。

總之,在選擇相應的生物反應器之前,要了解這類細胞培養的特點及其註意事項,以選擇相應的反應器。