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動植物細胞培養是指動、植物細胞在體外條件下的存活或生長。動植物細胞培養與微 生物 細胞培養有很大的不同(表14-1)。由于動物細胞無細胞壁,且大多數哺乳動物細胞附著在固體或半固體的表面才能生長;對營養要求嚴格,除氨基酸、維生素、鹽類、葡萄糖或半乳糖外,還需有血清。動物細胞對環境敏感,包括pH值、溶氧、C0 2 、溫度、剪切應力都比微 生物 有更嚴的要求,一般須嚴格的監測和控制。相比之下,植物細胞對營養要求較動物細胞簡單。但植物 細胞培養 一般要求在高密度下才能得到一定濃度的培養產物,而且植物細胞生長較微生物要緩慢,因此長時間的培養對無菌條件及反應器的設計具有特殊的要求。
在生物技術中,人們已經利用細菌、絲狀真菌的大量培養來生產各種酶、 抗生素 、蛋白質、 氨基酸 等產物,但是很多有重要價值的生物物質,如毒素、疫苗、干擾素、單克隆抗體、色素、香味物質等,必須借助于動、植物細胞的大規模培養來獲得。從20世紀50年代以來,這方面已取得一些進展。但是,目前的技術還遠不能滿足細胞生物產品應用的要求,隨著動植物培養技術研究的深入,顯示出廣闊的發展前景。
表14-1 動植物、微生物細胞的培養特征
種類 比較項目 | 微生物 | 動物細胞 | 植物細胞 |
大 小 懸浮生長 營養要求 生長速率 代謝調節 環境敏感 細胞分化 剪切應力敏感 傳統變異,篩選技術 細胞或產物濃度 | 1~10μm 可以 簡單 快,倍增時間0.5~5小時 內部 不敏感 無 低 廣泛使用 較高 | 10~100μm 多數細胞需附著表面才能生長 非常復雜 慢,倍增時間15~100小時 內部、 激素 非常敏感 有 非常高 不常使用 低 | 10~100μm 可以,但易結團,無單個細胞 較復雜 慢,倍增時間24~74小時 內部、 激素 能忍受廣泛范圍 有 高 有時使用 低 |