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第三章動植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶動植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶是通過特定技術(shù)獲得優(yōu)良的動物和植物細胞，然后在人工控制條件的反應(yīng)器中進行細胞培養(yǎng)，以獲得所需產(chǎn)物的技術(shù)過程。第三章動植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶2內(nèi)容要點第一節(jié)動植物細胞中酶生物合成的調(diào)節(jié)第二節(jié)植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶第三節(jié)動物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶掌握動植物細胞合成酶特有的調(diào)節(jié)方式；熟悉植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶及動物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶的特性及生產(chǎn)工藝。重點：端粒酶，抗體酶，動植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶流程；

難點：抗體酶;半抗原3學(xué)習(xí)要求4第一節(jié)動植物細胞中酶生物合成的調(diào)節(jié)第一節(jié)動植物細胞中酶生物合成的調(diào)節(jié)概述：共性：有關(guān)微生物細胞中酶合成的調(diào)節(jié)理論也基本適用于動植物細胞：酶合成的誘導(dǎo)、酶合成的阻遏；5個性：動植物細胞具有比微生物更多的調(diào)節(jié)方式如激素、神經(jīng)調(diào)節(jié)；1、細胞分化改變酶的生物合成2、基因擴增加速酶的合成3、增強子促進酶的生物合成4、抗原誘導(dǎo)抗體酶的生物合成第一節(jié)動植物細胞中酶生物合成的調(diào)節(jié)61細胞分化改變酶的生物合成由于真核生物基因表達的時空差異，不同分化類型的細胞中基因表達不同，酶的合成和表達不同。細胞分化可以改變酶的生物合成。7如端粒酶的合成。隨著細胞分化，端粒酶的生物合成發(fā)生了改變，分化程度越高，端粒酶活性越低。端粒是真核生物染色體的末端結(jié)構(gòu)，由富含GT的DNA序列不斷重復(fù)而成。如人的端粒重復(fù)單位為TTAGGG。

1.1端粒的結(jié)構(gòu)與功能8每次細胞分裂（DNA復(fù)制）每次染色體進行復(fù)制的時候，末端的DNA總是會發(fā)生丟失，即留下一個末端空缺。1.1端粒的結(jié)構(gòu)與功能9隨著細胞不斷分裂，端粒的長度將越來越短，當(dāng)達到一個臨界長度時，染色體會失去穩(wěn)定性而被降解。1.1端粒的結(jié)構(gòu)與功能10端粒的功能：端?？梢员Ｗo真核生物染色體免遭破壞，保護染色體的完整性。1.1端粒的結(jié)構(gòu)與功能11隨著細胞不斷地進行分裂，端粒的長度將越來越短，當(dāng)達到一個臨界長度時，染色體會被降解，細胞不再分裂而凋亡，端粒的長度決定了細胞的壽命，因此可根據(jù)端粒重復(fù)序列的長度來推測細胞可以進行分裂的次數(shù)。1.1端粒的結(jié)構(gòu)與功能1210000對7500對4800對端粒——“生命時鐘”13端粒的功能：端?？梢员Ｗo真核生物染色體免遭破壞，保護染色體的完整性。1.1端粒的結(jié)構(gòu)與功能14端粒酶是催化端粒合成和延長的酶，為一種核糖核蛋白，包含蛋白質(zhì)和RNA兩種基本成分。1.2端粒酶的結(jié)構(gòu)與功能15端粒酶是蛋白類酶還是核酸類酶？人類端粒酶RNAhumantelomeraseRNAcomponent，hTERC人類端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶humantelomerasereversetranscriptase，hTERT16端粒酶是核蛋白逆轉(zhuǎn)錄酶，以自身RNA為模板，合成端粒DNA，將端粒DNA加至真核細胞染色體末端，為細胞持續(xù)分裂提供遺傳基礎(chǔ)。1.2端粒酶的結(jié)構(gòu)與功能17端粒酶具有逆轉(zhuǎn)錄酶活性，屬于蛋白類酶。端粒酶是蛋白類酶還是核酸類酶？18端粒酶可以通過結(jié)合、延伸、移位三個步驟催化端粒的合成和延長,保證染色體復(fù)制的完整性。1.2端粒酶的結(jié)構(gòu)與功能若端粒酶不失活？1.細胞分化改變酶的生物合成19隨著細胞分化，在人體的正常細胞內(nèi)檢測不到端粒酶的活性，而在分化程度較低的細胞中可以檢測到。隨著細胞分化，端粒酶的生物合成發(fā)生了改變，分化程度越高，端粒酶活性越低。大約90%的癌細胞都有著不斷增長的端粒及相對來說數(shù)量較多的端粒酶。端粒酶為延緩衰老，治療疾病如治療癌癥帶來了希望20知識拓展——端粒酶與抗癌2009年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主是三位美國科學(xué)家，他們的研究主題是“染色體如何受到端粒和端粒酶的保護”

該研究可能對癌癥的治療和人類的衰老之謎有貢獻。211.2端粒酶的結(jié)構(gòu)與功能22知識拓展——端粒酶與抗癌1.2、基因擴增加速酶的合成基因擴增是通過增加基因的數(shù)量來調(diào)節(jié)基因表達的一種方式。通過基因擴增來調(diào)節(jié)酶的生物合成，可以在某種特殊條件下發(fā)生，作為應(yīng)激手段，使某種酶的合成大量增加。23Eg：非洲爪蟾卵細胞形成時，其rRNA基因增加了約4000倍。1.3增強子促進酶的生物合成增強子是一段能高效增強或促進基因轉(zhuǎn)錄的DNA序列。增強子在酶的生物合成過程中，可以高效增強某些酶基因的表達。241、細胞分化改變酶的生物合成—端粒酶（telomerase）2、基因擴增加速酶的合成3、增強子促進酶的生物合成4、抗原誘導(dǎo)抗體酶的生物合成—抗體酶（abzyme）第一節(jié)動植物細胞中酶生物合成的調(diào)節(jié)25知識回顧：抗體26抗體是B細胞在外界抗原物質(zhì)刺激下合成的一類球狀蛋白質(zhì)，就是免疫球蛋白，其分子由兩條輕鏈和兩條重鏈由二硫鍵交聯(lián)構(gòu)成，N端的aa組成可變，它們可以專一第識別并結(jié)合抗原。1.4抗原誘導(dǎo)抗體酶的生物合成27抗體酶是一類具有生物催化功能的抗體分子。

本質(zhì)上是一類具有催化活力的免疫球蛋白，在抗體的可變區(qū)賦予了酶的屬性，因此又稱催化性抗體（catalyticantibody）。1、半抗原誘導(dǎo)法以預(yù)先的過渡態(tài)底物類似物作半抗原，與載體蛋白偶聯(lián)制備抗原，然后免疫動物，再經(jīng)過單克隆抗體制備篩選得到的抗體酶。半抗原誘導(dǎo)法是制備抗體酶的主要方法。2、酶蛋白誘導(dǎo)法以某種酶蛋白作為抗原誘導(dǎo)抗體酶生產(chǎn)的方法。1.4抗原誘導(dǎo)抗體酶的生物合成——抗體酶的制備28抗體酶合成的理論基礎(chǔ)1948年，Pauling提出的過渡態(tài)理論。過渡態(tài)理論認為,酶之所以能夠催化加速化學(xué)反應(yīng),在于它能夠和底物結(jié)合形成過渡態(tài)中間體,從而降低了反應(yīng)的活化能,使反應(yīng)加速進行。29

1、在酶的催化反應(yīng)中，與酶的活性中心形成復(fù)合物的實際上是過渡態(tài)的底物。2、能與過渡態(tài)結(jié)合的物質(zhì)也具有酶的性質(zhì);抗體一旦能與過渡態(tài)相結(jié)合，它就具有酶的性質(zhì)。設(shè)計原理：設(shè)計和制備穩(wěn)定的過渡態(tài)類似物作為半抗原誘導(dǎo)產(chǎn)生抗體，這樣產(chǎn)生的抗體就能識別反應(yīng)過程的真正過渡態(tài)，該抗體具有酶催化反應(yīng)的基本特征，成為一種具有酶活性的抗體也即抗體酶。301.4.1半抗原誘導(dǎo)法

半抗原：能與對應(yīng)抗體結(jié)合出現(xiàn)抗原-抗體反應(yīng)、又不能單獨激發(fā)人或動物體產(chǎn)生抗體的抗原。它只有反應(yīng)原性，不具免疫原性（抗原性），又稱不完全抗原。載體蛋白半抗原抗體酶抗體過渡態(tài)類似物制備半抗原制備單克隆抗體免疫動物分離篩選抗體酶反應(yīng)過渡態(tài)底物311.4.1半抗原誘導(dǎo)法以預(yù)先的過渡態(tài)底物類似物作半抗原，與載體蛋白偶聯(lián)制備抗原，然后免疫動物，再經(jīng)過單克隆抗體制備篩選得到的抗體酶。半抗原誘導(dǎo)法2.1植物細胞培養(yǎng)特點2.2植物細胞培養(yǎng)的工藝流程及控制獲得方式培養(yǎng)方式條件控制2.3植物細胞培養(yǎng)實例（略）

第二節(jié)植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶322.1植物細胞的特點體積較大細胞生長和代謝速率低于微生物，周期長營養(yǎng)要求簡單細胞生長及合成次級代謝產(chǎn)物需要光照條件對剪切力較敏感主要用于產(chǎn)天然產(chǎn)物、色素、香精等有機物第二節(jié)植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶第二節(jié)植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶2.2

植物細胞培養(yǎng)的優(yōu)點提高產(chǎn)率縮短周期易于管理，不受自然因素控制提高質(zhì)量

2.3植物細胞培養(yǎng)的工藝條件及控制2.3.1植物細胞培養(yǎng)的工藝流程35

外植體

細胞的獲取

細胞培養(yǎng)

分離純化

產(chǎn)物1.外植體的獲?。哼x擇無病蟲害、生長力旺盛，生長規(guī)則的植株

2.切成小段，用75%消毒處理無菌水漂洗2.2植物細胞培養(yǎng)的工藝條件及控制2.3.1植物細胞培養(yǎng)的工藝流程36

外植體

細胞的獲取

細胞培養(yǎng)

分離純化

產(chǎn)物機械搗碎法：搗碎過濾離心

3.愈傷組織誘導(dǎo)法直接分離法愈傷組織誘導(dǎo)法原生質(zhì)體再生法2.酶解法：纖維素酶、果膠酶機械法、酶解法2.2植物細胞培養(yǎng)的工藝條件及控制2.3.1植物細胞培養(yǎng)的工藝流程37

外植體

細胞的獲取

細胞培養(yǎng)

分離純化

產(chǎn)物1.細胞懸浮培養(yǎng)

2.發(fā)酵罐培養(yǎng)3.1動物細胞培養(yǎng)的特點3.2動物細胞培養(yǎng)的工藝條件及其控制3.3動物細胞培養(yǎng)實例（略）

第三節(jié)動物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶38第三節(jié)動物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶3.1動物細胞特性沒有細胞壁，細胞脆弱在培養(yǎng)時具有群體效應(yīng)、貼壁依賴性、接觸抑制性、功能全能性營養(yǎng)要求復(fù)雜（血清培養(yǎng)基）動物細胞培養(yǎng)特性生長緩慢；容易污染，培養(yǎng)過程中需加抗生素、對剪切力特別敏感、貼壁培養(yǎng)、培養(yǎng)基成分復(fù)雜，價格高昂；細胞生命有限，一般最多繼代培養(yǎng)50代即退化死亡。403.2動物細胞培養(yǎng)的工藝流程（1）將動物組織切成碎片；（2）用胰蛋白酶處理，分散組織得到單個細胞（3）離心收集細胞；（4）植入營養(yǎng)培養(yǎng)基，細胞增值到覆蓋瓶壁表面①②③④

獲取細胞懸浮細胞細胞培養(yǎng)

分離純化

產(chǎn)物3.2.1動物細胞培養(yǎng)的工藝流程413.2動物細胞培養(yǎng)的工藝條件及其控制（5）胰蛋白酶消化使細胞脫落，再接種到培養(yǎng)瓶擴大