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微生物、動物、植物細(xì)胞培養(yǎng)的異同點
閱讀：10354 發(fā)布時間：2017-9-7
微生物、動物、植物細(xì)胞培養(yǎng)的異同點如下：
◆不同點：首先在培養(yǎng)基上，微生物是固體、半固體培養(yǎng)基都有，成分主要是水、無機(jī)鹽、生長因子、碳源、氮源等。如果是病毒的話要用細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)；動物的話用天然培養(yǎng)基加生長因子比較好，一般是液體培養(yǎng)基，成分主要是水、葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素、動物血清；而植物培養(yǎng)基用合成培養(yǎng)基就可以了，一般是固體培養(yǎng)基，成分主要是礦質(zhì)元素、蔗糖、纖維素、植物激素、有機(jī)添加劑。其次是各自培養(yǎng)的原理上的不同，微生物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是微生物細(xì)胞的增殖，動物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是細(xì)胞的增殖，植物細(xì)胞培養(yǎng)原理是細(xì)胞的性。
zui后，微生物細(xì)胞培養(yǎng)主要是獲得其代謝產(chǎn)物或次級代謝產(chǎn)物或得到細(xì)胞本身；植物細(xì)胞培養(yǎng)是獲得新個體或細(xì)胞產(chǎn)品，應(yīng)用與快速繁殖試管苗、細(xì)胞產(chǎn)品、人工種子、轉(zhuǎn)基因植物的培育等。動物細(xì)胞培養(yǎng)是獲得大量新生細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)品，應(yīng)用是獲得細(xì)胞的產(chǎn)物或細(xì)胞等。另外，動物細(xì)胞分散用到的是胰蛋白酶，植物是纖維素酶等。
◆ 相同點：兩者都需要培養(yǎng)基、都需要無菌操作，防止染菌、培養(yǎng)時候都需要適當(dāng)?shù)臏囟鹊葪l件。
◆ 綜上所述見下表：
微生物 動物細(xì)胞 植物細(xì)胞
大小（um） 1~10 10~100 10~100
懸浮生長 可以 多數(shù)細(xì)胞需附著表面才能生長 可以，但易結(jié)團(tuán)，無單個細(xì)胞
營養(yǎng)要求 簡單 非常復(fù)雜 較復(fù)雜
生長速率 快，倍增時間為0.5~5小時 慢，倍增時間為15~100小時 慢，倍增時間為24~74小時
代謝調(diào)節(jié) 內(nèi)部 內(nèi)部，激素 內(nèi)部，激素
環(huán)境敏感 不敏感 非常敏感 能忍受廣泛范圍
細(xì)胞分化 無 有 高
剪切力敏感 低 非常高 高
傳統(tǒng)變異，篩選技術(shù) 廣泛使用 不常使用 有時使用
細(xì)胞或產(chǎn)物濃度 較高 低 低
由于它們所用的培養(yǎng)基不同，培養(yǎng)是所要求的條件不同所以在批量生產(chǎn)我們所需的目的產(chǎn)物時就要選擇相應(yīng)的生物反應(yīng)器。在選擇生物反應(yīng)器時要注意到生物反應(yīng)器在生物反應(yīng)過程的剪切力、傳質(zhì)問題如氣-液質(zhì)量傳遞和液-固質(zhì)量傳遞。生物反應(yīng)器是利用生物催化劑為細(xì)胞培養(yǎng)（或發(fā)酵）或酶反應(yīng)提供良好的反應(yīng)環(huán)境的設(shè)備，通常稱為發(fā)酵罐或酶反應(yīng)器。用于污水生物處理的曝氣池或厭氣消化罐也可作為生物反應(yīng)器的一類。生物反應(yīng)器是生物反應(yīng)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，它的結(jié)構(gòu)、操作方式和操作條件對生物技術(shù)產(chǎn)品的質(zhì)量、轉(zhuǎn)化率和能耗有著密切關(guān)系。現(xiàn)在就三種生物反應(yīng)器進(jìn)行說明。
（一）微生物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的選擇
生物處理的主體是具有特定功能的各種微生物，由于氧化分解惡臭，微生物細(xì)胞一方面獲得了生物所需的能量，另一方面獲得細(xì)胞增殖所需的細(xì)胞物質(zhì)，從而維持了細(xì)胞的正常生命活動。微生物有其自身的新陳代謝，代謝活動都是在酶的作用下進(jìn)行的，只有創(chuàng)造適宜的生存條件，使酶的機(jī)能得以充分發(fā)揮，微生物才能正常生長，才能利用惡臭物質(zhì)作為生長所需的能源、碳源和氮源等，因此微生物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的選擇首先要確保微生物生長的基本條件。根據(jù)微生物的培養(yǎng)特點，一般選擇生物反應(yīng)器為膜生物反應(yīng)器和光合微生物生物反應(yīng)器等。
（二）動物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的選擇
動物細(xì)胞與微生物細(xì)胞有很大的差異，對體外培養(yǎng)有嚴(yán)格的要求，如動物細(xì)胞對剪切非常敏感，反應(yīng)器的選擇不能有像微生物細(xì)胞那樣高的剪切力，因此，傳統(tǒng)的微生物細(xì)胞生物反應(yīng)器應(yīng)該經(jīng)過改造才能適用動物生物反應(yīng)器。動物細(xì)胞培養(yǎng)分為三種類型，一類是懸浮培養(yǎng)，指細(xì)胞在培養(yǎng)器中自有懸浮生長的過程，要勇于非貼壁依賴性細(xì)胞，此類細(xì)胞體外生長不需貼壁，可以采用微生物的方法在培養(yǎng)基中懸浮培養(yǎng)。此類細(xì)胞培養(yǎng)可以選擇的相應(yīng)反應(yīng)器為：攪拌反應(yīng)器、中空纖維反應(yīng)器、陶質(zhì)矩形通道蜂窩狀反應(yīng)器、氣升式反應(yīng)器；另一類是貼壁培養(yǎng)，指必須貼附在固體介質(zhì)表面上生長的細(xì)胞培養(yǎng)，主要適用于貼壁依賴型細(xì)胞（亦稱貼壁型細(xì)胞），大多數(shù)動物細(xì)胞都屬于這一類型。這類細(xì)胞生長需要附著于某些帶適量正電荷的固體和半固體表面，細(xì)胞貼附生長后，不再是原有的形態(tài)，一般呈單一化，主要有成纖維細(xì)胞型、上皮型、游走型和多形型等。此類細(xì)胞培養(yǎng)可以選擇的生物反應(yīng)器為：攪拌反應(yīng)器（微載體培養(yǎng)）、玻璃珠床反應(yīng)器、中空纖維反應(yīng)器、陶質(zhì)矩形通道蜂窩狀反應(yīng)器等；再有一類是固定化培養(yǎng)，這類培養(yǎng)既適用于貼壁依賴性細(xì)胞，又適用于非貼壁依賴性細(xì)胞的包埋培養(yǎng)方式，具有細(xì)胞生長密度高、抗剪切力和抗污染能力強(qiáng)的優(yōu)點。這一類細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器選擇為：流化床反應(yīng)器、固化床反應(yīng)器等。
（三）植物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的選擇
植物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器zui初大多數(shù)采用微生物反應(yīng)器。由于植物細(xì)胞與微生物細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，植物細(xì)胞較微生物細(xì)胞大，對氧需求小，對剪切力卻很敏感，因此不能像微生物培養(yǎng)那樣采用高剪切的攪拌，因而，混合顯得更重要。目前，由于植物細(xì)胞懸浮技術(shù)的發(fā)展，單細(xì)胞培養(yǎng)的成功加上各種新型生物反應(yīng)器的問世，使得植物細(xì)胞有可能像微生物那樣在發(fā)酵罐中大規(guī)模連續(xù)培養(yǎng)。用于植物細(xì)胞培養(yǎng)的反應(yīng)器主要有攪拌式、非攪拌式及其他新型生物反應(yīng)器，另外還有植物細(xì)胞固定化反應(yīng)器和膜生物反應(yīng)器等。
總之，在選擇相應(yīng)的生物反應(yīng)器之前要了解該種細(xì)胞培養(yǎng)的特點及其注意事項來選擇相應(yīng)的反應(yīng)器。
◆不同點：首先在培養(yǎng)基上，微生物是固體、半固體培養(yǎng)基都有，成分主要是水、無機(jī)鹽、生長因子、碳源、氮源等。如果是病毒的話要用細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)；動物的話用天然培養(yǎng)基加生長因子比較好，一般是液體培養(yǎng)基，成分主要是水、葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素、動物血清；而植物培養(yǎng)基用合成培養(yǎng)基就可以了，一般是固體培養(yǎng)基，成分主要是礦質(zhì)元素、蔗糖、纖維素、植物激素、有機(jī)添加劑。其次是各自培養(yǎng)的原理上的不同，微生物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是微生物細(xì)胞的增殖，動物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是細(xì)胞的增殖，植物細(xì)胞培養(yǎng)原理是細(xì)胞的性。
zui后，微生物細(xì)胞培養(yǎng)主要是獲得其代謝產(chǎn)物或次級代謝產(chǎn)物或得到細(xì)胞本身；植物細(xì)胞培養(yǎng)是獲得新個體或細(xì)胞產(chǎn)品，應(yīng)用與快速繁殖試管苗、細(xì)胞產(chǎn)品、人工種子、轉(zhuǎn)基因植物的培育等。動物細(xì)胞培養(yǎng)是獲得大量新生細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)品，應(yīng)用是獲得細(xì)胞的產(chǎn)物或細(xì)胞等。另外，動物細(xì)胞分散用到的是胰蛋白酶，植物是纖維素酶等。
◆ 相同點：兩者都需要培養(yǎng)基、都需要無菌操作，防止染菌、培養(yǎng)時候都需要適當(dāng)?shù)臏囟鹊葪l件。
◆ 綜上所述見下表：
微生物 動物細(xì)胞 植物細(xì)胞
大小（um） 1~10 10~100 10~100
懸浮生長 可以 多數(shù)細(xì)胞需附著表面才能生長 可以，但易結(jié)團(tuán)，無單個細(xì)胞
營養(yǎng)要求 簡單 非常復(fù)雜 較復(fù)雜
生長速率 快，倍增時間為0.5~5小時 慢，倍增時間為15~100小時 慢，倍增時間為24~74小時
代謝調(diào)節(jié) 內(nèi)部 內(nèi)部，激素 內(nèi)部，激素
環(huán)境敏感 不敏感 非常敏感 能忍受廣泛范圍
細(xì)胞分化 無 有 高
剪切力敏感 低 非常高 高
傳統(tǒng)變異，篩選技術(shù) 廣泛使用 不常使用 有時使用
細(xì)胞或產(chǎn)物濃度 較高 低 低
由于它們所用的培養(yǎng)基不同，培養(yǎng)是所要求的條件不同所以在批量生產(chǎn)我們所需的目的產(chǎn)物時就要選擇相應(yīng)的生物反應(yīng)器。在選擇生物反應(yīng)器時要注意到生物反應(yīng)器在生物反應(yīng)過程的剪切力、傳質(zhì)問題如氣-液質(zhì)量傳遞和液-固質(zhì)量傳遞。生物反應(yīng)器是利用生物催化劑為細(xì)胞培養(yǎng)（或發(fā)酵）或酶反應(yīng)提供良好的反應(yīng)環(huán)境的設(shè)備，通常稱為發(fā)酵罐或酶反應(yīng)器。用于污水生物處理的曝氣池或厭氣消化罐也可作為生物反應(yīng)器的一類。生物反應(yīng)器是生物反應(yīng)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，它的結(jié)構(gòu)、操作方式和操作條件對生物技術(shù)產(chǎn)品的質(zhì)量、轉(zhuǎn)化率和能耗有著密切關(guān)系。現(xiàn)在就三種生物反應(yīng)器進(jìn)行說明。
（一）微生物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的選擇
生物處理的主體是具有特定功能的各種微生物，由于氧化分解惡臭，微生物細(xì)胞一方面獲得了生物所需的能量，另一方面獲得細(xì)胞增殖所需的細(xì)胞物質(zhì)，從而維持了細(xì)胞的正常生命活動。微生物有其自身的新陳代謝，代謝活動都是在酶的作用下進(jìn)行的，只有創(chuàng)造適宜的生存條件，使酶的機(jī)能得以充分發(fā)揮，微生物才能正常生長，才能利用惡臭物質(zhì)作為生長所需的能源、碳源和氮源等，因此微生物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的選擇首先要確保微生物生長的基本條件。根據(jù)微生物的培養(yǎng)特點，一般選擇生物反應(yīng)器為膜生物反應(yīng)器和光合微生物生物反應(yīng)器等。
（二）動物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的選擇
動物細(xì)胞與微生物細(xì)胞有很大的差異，對體外培養(yǎng)有嚴(yán)格的要求，如動物細(xì)胞對剪切非常敏感，反應(yīng)器的選擇不能有像微生物細(xì)胞那樣高的剪切力，因此，傳統(tǒng)的微生物細(xì)胞生物反應(yīng)器應(yīng)該經(jīng)過改造才能適用動物生物反應(yīng)器。動物細(xì)胞培養(yǎng)分為三種類型，一類是懸浮培養(yǎng)，指細(xì)胞在培養(yǎng)器中自有懸浮生長的過程，要勇于非貼壁依賴性細(xì)胞，此類細(xì)胞體外生長不需貼壁，可以采用微生物的方法在培養(yǎng)基中懸浮培養(yǎng)。此類細(xì)胞培養(yǎng)可以選擇的相應(yīng)反應(yīng)器為：攪拌反應(yīng)器、中空纖維反應(yīng)器、陶質(zhì)矩形通道蜂窩狀反應(yīng)器、氣升式反應(yīng)器；另一類是貼壁培養(yǎng)，指必須貼附在固體介質(zhì)表面上生長的細(xì)胞培養(yǎng)，主要適用于貼壁依賴型細(xì)胞（亦稱貼壁型細(xì)胞），大多數(shù)動物細(xì)胞都屬于這一類型。這類細(xì)胞生長需要附著于某些帶適量正電荷的固體和半固體表面，細(xì)胞貼附生長后，不再是原有的形態(tài)，一般呈單一化，主要有成纖維細(xì)胞型、上皮型、游走型和多形型等。此類細(xì)胞培養(yǎng)可以選擇的生物反應(yīng)器為：攪拌反應(yīng)器（微載體培養(yǎng)）、玻璃珠床反應(yīng)器、中空纖維反應(yīng)器、陶質(zhì)矩形通道蜂窩狀反應(yīng)器等；再有一類是固定化培養(yǎng)，這類培養(yǎng)既適用于貼壁依賴性細(xì)胞，又適用于非貼壁依賴性細(xì)胞的包埋培養(yǎng)方式，具有細(xì)胞生長密度高、抗剪切力和抗污染能力強(qiáng)的優(yōu)點。這一類細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器選擇為：流化床反應(yīng)器、固化床反應(yīng)器等。
（三）植物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器的選擇
植物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器zui初大多數(shù)采用微生物反應(yīng)器。由于植物細(xì)胞與微生物細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，植物細(xì)胞較微生物細(xì)胞大，對氧需求小，對剪切力卻很敏感，因此不能像微生物培養(yǎng)那樣采用高剪切的攪拌，因而，混合顯得更重要。目前，由于植物細(xì)胞懸浮技術(shù)的發(fā)展，單細(xì)胞培養(yǎng)的成功加上各種新型生物反應(yīng)器的問世，使得植物細(xì)胞有可能像微生物那樣在發(fā)酵罐中大規(guī)模連續(xù)培養(yǎng)。用于植物細(xì)胞培養(yǎng)的反應(yīng)器主要有攪拌式、非攪拌式及其他新型生物反應(yīng)器，另外還有植物細(xì)胞固定化反應(yīng)器和膜生物反應(yīng)器等。
總之，在選擇相應(yīng)的生物反應(yīng)器之前要了解該種細(xì)胞培養(yǎng)的特點及其注意事項來選擇相應(yīng)的反應(yīng)器。