酶工程动植物细胞培养产酶.解读.ppt

动 植 物 细 胞 培 养 产 酶 概述 动物细胞 无细胞壁，容易贴壁 对营养要求严格（血清培养基） 对环境敏感（pH、溶氧、温度、剪切应力） 植物细胞 有细胞壁，但比微生物的细胞壁脆弱 营养要求较动物细胞简单 生长缓慢，培养周期长，要达到高密度较困难 动 植 物 细 胞 培 养 产 酶 概述 植物细胞与动物细胞、微生物细胞培养的比较 动 植 物 细 胞 培 养 产 酶 概述 植物细胞与动物细胞、微生物细胞培养的比较 动物细胞、植物细胞和微生物细胞可以用相同方式培养 动物细胞、植物细胞的生产周期比微生物长 植物细胞和动物细胞对剪切力敏感 植物、微生物和动物细胞的主要目的产物各不相同 动物细胞 —— 蛋白疫苗、抗体、激素、酶（蛋白质或多肽） 植物细胞 —— 色素、香精、天然产物（小分子）、酶 动 植 物 细 胞 培 养 产 酶 本章主要内容 动植物细胞中酶生物合成的调节 植物细胞培养产酶 植物细胞及其培养特点 植物细胞培养及产酶的工艺控制 动物细胞培养产酶 动物细胞及其培养特点 动物细胞培养及产酶的工艺控制 动 植 物 细 胞 培 养 产 酶 动植物细胞中酶生物合成的调节 从基因到蛋白质 有关微生物细胞中酶合成的调节理论也基本适用于动植物细胞 动植物细胞具有比微生物更多的调节方式 转录水平调节 翻译水平调节 激素、神经调节 目前为止，还没有完整的理论和模型来阐述动植物细胞中酶生物合成的调节规律。 本节仅从细胞分化改变酶的生物合成、基因扩增加速酶的生物合成、增强子促进酶的生物合成、抗原诱导抗体酶的生物合成等几个方面介绍动植物细胞中酶生物合成的调节。 动 植 物 细 胞 培 养 产 酶 动植物细胞中酶生物合成的调节 1. 细胞分化改变酶的生物合成 —— 端粒 端粒是真核生物染色体的末端结构 由富含 G、T 的 DNA 简单重复序列不断重复而成 人端粒序列：……TTAGGG…… 保护真核生物染色体免遭破坏 牺牲自我，填补 DNA 复制后在5’-端留下的空隙，保护了染色体结构和功能的完整性。 端粒随细胞年龄的增长而逐渐缩短 端粒酶—— 催化端粒合成和延长 核糖核蛋白，其中的 RNA 部分含核苷酸模板序列，可构建端粒重复序列。 端粒酶一般存在于分化程度较低的细胞中。 如单细胞四膜虫等前毛虫类的端粒很短，细胞内式中保持高活性的端粒酶，酶活性受抑制将导致细胞寿命缩短； 人的正常细胞内有很长的端粒，却没有检测到端粒酶的活性，但是分化程度较低的癌细胞中可明显检测到端粒酶的活性。 动 植 物 细 胞 培 养 产 酶 动植物细胞中酶生物合成的调节 2. 基因扩增加速酶的合成 是指通过增加基因的数量来调节基因表达的一种方式； 可以发生在个体发育某一阶段或细胞分化某一过程。 细胞的一种应急方式 基因扩增可以由选择压力引起 耐药性细胞的抗药性产生 例：田鼠细胞为对抗氨甲基喋呤对二氢叶酸还原酶的抑制，编码这种酶的基因急剧扩增，以更快的速度合成大量的二氢叶酸还原酶。 动 植 物 细 胞 培 养 产 酶 动植物细胞中酶生物合成的调节 3. 增强子促进酶的生物合成 增强子—— 能高效增强或促进基因转录的一段DNA 序列。 特性：增强子能促进同源或异源启动基因的转录活性，可高效增强某些酶基因的表达。 具有细胞或组织特异性，在不同细胞或组织中增强效果不同。 动 植 物 细 胞 培 养 产 酶 动植物细胞中酶生物合成的调节 4. 抗原诱导抗体酶的生物合成 抗体酶：又称催化性抗体，是具有生物催化功能的抗体分子，是人工改造的对抗体可变区赋予催化特性的特殊抗体。 抗体是由抗原诱导产生的能与抗原特异结合的免疫球蛋白。 抗体酶的制备方法： 修饰法——对抗体进行分子修饰 在抗体与抗原结合部位引进催化基团 诱导法（主要方法）——利用特定的抗原诱导抗体酶合成。 半抗原诱导 酶蛋白诱导 第二节 植物细胞培养产酶 植物是各种色素、药物、香精和酶等天然产物的主要来源。 天然化合物超过3000中，其中80%以上来自植物；中草药及其制剂80%以上来源于植物；全世界每年使用的植物来源的芳香化合物的价值超过15亿美元。 例如：木瓜中提取木瓜蛋白酶和木瓜凝乳蛋白酶；人参中提取分离人参皂苷；紫草根中提取分离紫草宁；玫瑰茄中分离花青素；茉莉花中提取分离茉莉香精；鼠尾草中提取分离迷迭香酸等。 人参皂苷主要具有增强机体免疫力，缓解体力抗疲劳及缓解毒素的作用。 玫瑰茄——花青素（抗氧化剂） 鼠尾草——迷迭酸（抗炎、镇痛、解毒） 动 植 物 细 胞 培 养 产 酶 植物细胞培养产酶的提出： 1902年，Haberlandt首次提出分离植物单细胞并培养成植株的设想。 植物细胞的全能性 动 植 物 细 胞 培 养 产 酶 植物细胞培养产酶 产酶实例 —— 大蒜细胞培养产 SOD 大蒜愈伤组织的诱导 选取结实、