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第四章 细胞培养(笔记).ppt

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1,,第四章 细胞培养,2,别名:紫杉(第四纪冰川遗留下来的古老树种,在地球上已有250万年的历史。),常绿针叶,结樱桃大的奇特红豆果。全世界自然分布极少,列为国家一级重点保护植物,为珍贵的用材树种,特别由于含有抗癌特效药物紫杉醇而非常珍贵,这种神奇的药物是继阿霉素和顺铂之后,目前世界上最好的抗癌药物,是迄今国际市场最畅销,最热门的新型抗癌药物,具有极高的开发利用价值。,红豆杉,3,,紫杉醇最早是从短叶红豆杉的树皮中分离出来的抗肿瘤活性成份。是治疗转移性卵巢癌和乳腺癌的最好药物之一,同时对肺癌、食道癌也有显著疗效,对肾炎及细小病毒炎症有明显抑制。紫杉醇的抗癌机理是:紫杉醇能与微量蛋白结合,并促进其聚合,抑制癌细胞的有丝分裂,有效阻止癌细胞的增殖。,4,,紫杉醇存在于红豆杉属植物的树皮、叶及茎中, 其中树皮中的含量最高,但即使现在公认含量最高的短叶红豆杉树皮中也仅有0.069%。 大约从12000株成年紫杉树中才能提取1KG的紫杉醇,而且紫杉的生长周期很长,在世界分布很少。,5,植物次生代谢产物,是植物的生活细胞通过次生代谢途径产生的一些天然化合物,其中许多是对人类有用的,如生物碱、色素、酶、农药,广泛应用于医药、食品、化工、能源等。,6,,植物次生代谢产品的市场潜能,产品成分 用途 年销售额(亿美元) 长春花碱 治疗白血病 18~20(美国)阿吗灵 循环系统障碍药 5~25(全世界)奎宁 治疗疟疾 5~10(美国)致热素 杀虫剂 20(全世界)毛地黄 心脏病药 20~55(美国),,,,7,次生代谢产物的获得途径:,1.直接从植物中提取次生代谢产物 2.化学合成 3.微生物(细菌或真菌)发酵 4.利用基因工程生产次生代谢产物 5.利用植物组织和细胞培养法生产次生代谢产物,8,1.直接从植物中提取次生代谢产物,但是,次生代谢产物在植物中含量一般较低,并且由于长期的盲目采挖,已造成了植物野生资源的严重破坏,可利用的资源数量日趋减少,一些濒危动植物的使用又受到国际自然保护组织的关注,有许多原料性植物资源目前已面临资源枯竭的威胁,因此,人工栽培就成为生产的主要方式。,9,不足,大量占用耕地,引种困难,生长周期长,栽培过程中各种影响因素不易控制,有效成分含量低,品种品质不稳定,大量使用人力、物力及财力等。,10,2.化学合成,在完全了解次生代谢产物在植物体外的反应步骤后,利用化学工业,完全合成或半化学合成次生代谢产物 但是采用化学合成的方法,会遇到收率低、成本高、毒性大、工艺流程复杂、产生同分异构体及环境污染等问题。,11,3.微生物(细菌或真菌)发酵,由于微生物具有易培养、易控制、生产成本低、生长快、不受原料的限制、发酵产物较植物成分单一、有效成分易分离等优点,并可通过诱变育种等手段来提高菌种性能以及有效产物的含量,所以容易实现大规模工业生产。,12,4. 利用基因工程生产次生代谢产物,目前,利用基因工程获得药用植物次生代谢产物主要有两个途径,一是利用生物反应器进行转基因植物细胞或微生物细胞进行生产次生代谢产物;二是培育转基因植株,通过人工栽培提供高含量次生代谢产物的植物。,13,5.利用植物组织和细胞培养法生产次生代谢产物,通过采用固定化植物细胞培养技术可以克服细胞大量培养的许多困难,以小规模的培养细胞大量生产胞外目的产物。植物细胞和组织培养最显著的价值在于优良植物的快速繁殖与次生代谢产物的大量制备方面。,14,,日本有关组织从红豆杉中诱导产生愈伤组织,筛选得到细胞培养4周就增殖了5倍,紫杉醇的含量达到了0.05%,比树皮中紫杉醇的含量高达10倍。Ketchum从6种紫杉醇属植物中进行愈伤组织的诱导,获得了产生紫杉醇的高产细胞株,在悬浮培养下,细胞内的紫杉醇含量超过了20mg/L。清华大学化工系生物化工研究所通过固液两步培养法可以在4周内获得20g/L干物质,利用代谢调控技术在2~3天内将紫杉醇的含量提高到0.063%左右。,15,,紫草宁可用作创伤、烧伤以及痔疮的治疗药物,同时又因为其漂亮的紫红色而作为高级色素使用。紫草宁产生于亚洲的多年生 植物紫草的根部 。但紫草资源严重不足,在日本,紫草已濒临灭绝,在我国,紫草(Arnebia euchroma)列入了国际二级保护植物,,16,,,,植物细胞间在遗传、生理和生化上存在着种种差异。尽管造成差异的原因很复杂,但是自然环境引起的突变总是存在的。这种差异反映在它们的产量、品质、抗病虫性和次生代谢产物的产量和性质等方面。如果能把具有对某些物质合成能力强的细胞筛选出来,使它们增殖成细胞系。这些具有高抗、高产、高品质的突变细胞系,将会给农业生产带来很好的经济效益。
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