细胞培养技术
细胞培养发展史及其应用
（一）前言
20世纪初，人们不知道神经纤维是由神经细胞的细胞质向外突出形成的，还是由神经细胞周围的其他细胞融合而成的。生物学家们就这个问题展开了激烈的争论。1907年，美国生物学家哈里森(Harriso n)从蝌蚪的脊索中分离出神经组织，把它放在青蛙的凝固的淋巴液中培养。蝌蚪的神经组织存活了好几周，并且从神经细胞中长出了神经纤维。哈里森的实验不仅解决了神经纤维的起源问题，而且开创了动物组织培养的先河。此后，在许多科学家的不懈努力下，动物组织培养不断改进并逐渐发展成为动物细胞培养。
所谓动物细胞培养(亦称组织培养)既有别于植物细胞培养，又与微生物的培养完全不同。所谓动物细胞培养是指离散的动物活细胞在体外人工条件下的生长、增殖过程，在此过程中细胞不再形成组织。
由于动物细胞培养是在人工条件下进行的，便于调控和观察，因而成为现今研究动物的物质代谢过程、染色体的形态变化、以及遗传物质的表达调控等高难领域的既便利而又有效的新方法。同时，随着现代生物化学、分子生物学、分子遗传学、以及现代医学的发展，细胞培养也在许多应用领域充分展示了其巨大的发展潜力，并已为世人所关注。尽管如此，动物细胞培养仍是一门年轻的新学科，在发展之初被混淆于动物组织培养之中。
（二）细胞培养技术及其历史
细胞培养的历史最早可追溯到19 世纪末，据可考证的资料记载W ilhelm Roux是第一个进行动物组织培养实验的人。
1885年Wilhelm Roux 将鸡胚髓板放置于温热盐水中使之维持存活了数天，是有记录的第一个体外移植成功的例子。
1887年Arnold把恺木的木髓碎片接种到蛙的身上。当白细胞侵入这些木髓碎片后，他把这些白细胞收集在盛将盐水的小碟中，接下来观察到这些白细胞在运动，并存活了一个短的时间。
1903年，Jolly将蝾螈的白细胞保存在悬滴并维持了十个月。
1906年，Beebe和Ewing在动物的血液中尝试培养了传染性巴肉
瘤的细胞。
可是，由于当时的培养基并不理想，因此实验难以重复，并且也
难以证明这些先躯者所培养的是否是真正存活的健康的组织和细胞。
结果都和Welhelm ，一样只能维持离体细胞的短期存活,而没有细胞
的生长和增殖。
直到1907年，美国胚胎学家Ross Harrison的实验才被公认为组
织培养真正开始的标志，因为该实验但提供了可重复的技术，而且证
明了生物组织的功能可以在体外十分明确地延续下去。Ross Harrison
将蛙胚神经管区的一片组织移植到蛙的淋巴液凝块中，这片组织在体
外不但存活了若干星期，而且居然还从细胞中长出了轴突(神经纤维)，解决了当时关于轴突起源的争论，并表明了利用体外存活的组织进行
实验研究的可能性。他所采用的把培养物放在盖玻分上并倒置于凹玻
片腔中的方法还一直沿用至今，称为盖片复盖凹窝玻璃悬滴培养法。
在此基础上，1912年Carrel 则更加丰富和完善了此项技术，他
将无菌操作技术引入动物细胞培养，在没有使用抗菌素的条件下使鸡
胚心脏细胞在人工培养条件下生存了34年，并且先后传代3400次。
并发现动物体液中存在着对动物细胞生长有强烈促进作用的生长因子。这一结论早已被现在的研究所证实，并成为无血清培养基研究的基础。由于这两个人的卓越成就，细胞培养从此开始了迅猛的发展，并成为
生物工程特别是细胞工程中一项重要的基础技术.
1912年，当时的Carrel是外科医生，在实验中特别注意无菌操作。他用血浆包埋组织块外加胎汁的培养法，并采用了更新培养基和分离
组织的传代措施，从而完善了经典的悬滴培养法（Suspension Cultur e）。Carrel用这种方法，曾培养一鸡胚心肌组织长达数年之久。这
些创造性的工作充分揭示：离体的动物组织在培养条件下，具有近于
无限的生长和繁殖能力；并充分证明组织培养的确是研究活组织和细
胞的极好方法。
1924年Maximow又把Carrel的悬滴培养法改良为双盖片培养，使之更易于传代和减少污染。Carrel又设计了用卡氏瓶培养法，扩大了
组织的生存空间。自悬滴培养问世后的30年中，以Harrlson和Carr
el为首的科学家们，用这些方法对各种组织在体外生长的规律和细胞
形态进行了深入的研究，发表了大量论文，为组织培养的进一步发展奠定了巩固的基础。
（三）动物细胞的培养方法
（1）贴壁培养法
大多数动物细胞在离体培养条件下都需要附着在带有适量正电荷的固体或半固体的表面上才能正常生长，并最终在附着表面扩展成单层。其基本操作过程是：先将采集到的活体动物组织在无菌条件下采用物理(机械分散法) 或化学(酶消化法) 的方法分散成细胞悬液，经过滤、离心、纯化、漂洗后接种到加有适宜培养液的培养皿(瓶、板) 中，再放入二氧化碳培养箱进行培养。用此法培养的细胞生长良好且易于观察，适于实验室研究。但贴壁生长的细胞有接触抑制的特性，一旦细胞形成单层,生长就会受到抑制，细胞产量有限。如要继续培养还需将已形成单层的细胞再分散，稀释后重新接种，然后进行传代培养。
（2）悬浮培养
少数动物细胞属于悬浮生长型，这些细胞在离体培养时不需要附着物，悬浮于培养液中即可良好生长，如淋巴细胞和肿瘤细胞。悬浮生长的细胞其培养和传代都十分简便。培养时只需将采集到的活体动物组织经分散、过滤、纯化、漂洗后，按一定密度接种于适宜培养液中，置于特定的培养条件下即可良好生长。传代时不需要再分散，只需按比例稀释后即可继续培养。此法细胞增殖快、产量高、培养过程简单，是大规模培养动物细胞的理想模式。但在动物体中只有少数种类的细胞适于悬浮培养。
③大规模培养法
动物细胞大规模培养技术是在贴壁培养和悬浮培养的基础上融合了固定化细胞、流式细胞术、填充床、生物反应罐技术以及人工灌流和温和搅拌系统等技术后发展起来的。始于20 世纪60 年代初Capst ick 及其同事为生产FMD 疫苗而对BHK 细胞的研究。其后，随着生物技术产品倍受世人亲睐，动物细胞大规模培养技术也随之得到了迅猛发展，并形成了几种比较成熟且有应用价值的大规模培养方法。
①空心纤维法：空心纤维培养法是Richard kncazek 等在1972
年创建的。最初使用的空心纤维是一种由醋酸纤维素和硝酸纤维素混
合组成的可透性滤膜，外径约为1/3～3/4mm ，表面具有海绵状多孔
结构，既能使水分子、营养物质和气体透过，也能使细胞在上面贴附
生长。这种培养系统的核心部分是由3～6层这样的空心纤维组成的，
培养时将待培养细胞接种于空心纤维的外腔，培养一段时间后，当细
胞密度达到107-107个/ml时逐渐用无血清培养液代替含血清培养液。此时细胞虽不再增殖，但能正常生活并继续分泌所需的蛋白质或其他
生物制品。由于这种培养方法在分离和纯化分泌物时很方便，因而在
生产激素和单抗时被广泛应用。并相继开发出了由硅胶、聚砜、聚丙
烯等材料构建的新的空心纤维培养系统。
②微载体法：微栽体法是Wezel 在1967 年首先创建的。所采用
的微栽体是由天然葡聚糖聚合物或其他聚合物制成的固体小珠，其直
径约在50 微米到数百微米之间。培养动物细胞时先将微载体在血清
中浸泡一下(可加快细胞与微载体的贴附速度) ，然后将制备好的细胞
悬液和微载体混合孵育一段时间，待细胞贴附于微载体上后再转移至
培养液中培养，并借助温和搅拌系统使细胞随载体均匀悬浮于培养液中。这样细胞就能够在微载体表面迅速生长、增殖，细胞浓度可高达107个/ml 。微载体法是一种完全将贴壁培养和悬浮培养融为一体的
培养方法。因而不但能使细胞均匀分布，提高了对培养液和培养空间
的利用，而且适于各种细胞的大规模培养，收获过程简单，放大生产
也很容易。因而是一种比较理想的大规模培养方法。只是此法对微载
体的要求较高。
③微囊法:微囊法是美国Damon Biotech 公司创建的一种比较理
想的大规模动物细胞培养法。其基本技术是：先将欲培养的动物细胞
悬浮于海藻酸钠溶液中，之后使其通过一种成滴装置(微囊发生器) 而
逐滴滴入CaCl2 溶液中，海藻酸钠一旦进入CaCl2 溶液后即形成半透
膜微囊，从而将细胞封闭在其内。然后再将这种包含有细胞的微囊悬
浮于培养液中培养。这样培养液中的水和营养物质可透过半透膜进入
微囊供应给细胞,细胞的代谢物也可透过半透膜被排出,而细胞分泌的
大分子物质则被阻留而积累与囊内。当培养一段时间后，在细胞密度
达到107/ml时即可分离收集微囊，最后破开微囊就能获得高度纯化的
大分子产物。
细胞培养工作中，以下几个方面来预防支原体的污染：
①控制环境污染；
②严格实验操作；
③细胞培养基和器材要保证无菌；
④在细胞培养基中加入适量的抗生素。
清除支原体，常用方法有：抗生素处理、抗血清处理、抗生素加
抗血清和补体联合处理。支原体最有抑制活性及常用于支原体感染治
疗的抗生素是四环素类、大环内酯类及一些氟喹诺酮；其他类抗生素
如氨基糖苷类、氯霉素对支原体有较小抑制作用，所以常不用来作为
支原体感染的化学治疗剂。InvivoGen公司研究开发的新一代支原体
抗生素M-Plasmocin能有效地杀灭支原体，不影响细胞本身的代谢，
并且用M-Plasmocin处理过的培养细胞，不会重新感染支原体。
（四）应用
（1）在生物学基础研究中的应用
离体培养的动物细胞具有培养条件可人为控制且便于观察检测的
特点，因而可广泛应用于生物学领域的基础研究中。在细胞生物学上，动物细胞培养可用于研究动物的正常或病理细胞的形态、生长发育、
细胞营养、代谢以及病变等微观过程。如神经细胞的增殖、突起生长、相互识别、刺激传递等机理就是通过进行各种神经细胞的培养才弄清
楚的。在遗传学研究中，除可用培养的动物细胞进行染色体分析外，
还可结合细胞融合技术建立细胞遗传学进行遗传分析和杂交育种；在
胚胎工程中通过体外培养卵母细胞并进行体外受精、胚胎分割和移植
已发展成了一种较成熟的技术而应用于家畜的繁殖生产中。另外，分
离和培养具有多潜能性的胚胎干细胞，还可用于动物克隆、细胞诱导
分化、动物育种的研究，并可作为基因转移的高效表达载体；在病毒
学研究中用培养的动物细胞代替试验动物做斑点分析，不仅方法简便、准确、而且重复性好。
（2）在临床医学上的应用
首先，动物细胞培养技术可用于遗传疾病和先天畸型的产前诊断。目前，人们已经能够用羊膜穿刺技术获得脱落于羊水中的胎儿细胞经
培养后进行染色体分析或甲胎蛋白检测即可诊断出胎儿是否患有遗传
性疾病或先天畸型，以此可避免先天残疾儿的诞生。现在用这种方法
已能检测出几十种代谢性遗传缺陷疾病和先天畸型疾病。其次，现在
的一些科学研究已能通过染色体对比分析检测出易患癌症的病人，以
便进行及早的预防和治疗。在这方面我国的科学工作者有较突出的研
究成果：他们改进了淋巴细胞的培养方法，从而使带有癌基因的人的
染色体表现出明显高于常人的畸变率，这就从细胞分子水平揭示了癌
症的病理、病因，并为癌症的早期诊断和预防提供了科学依据。再次，细胞培养还可用于临床治疗。目前已有将正常骨髓细胞经大量培养后
植入患造血障碍症患者体内进行治疗的报道。另外，动物细胞培养生
产的生物大分子制品也可用于治疗某些代谢缺陷疾病。
（3）在动物育种上的应用
目前，由于细胞培养技术、细胞融合技术、细胞杂交技术以及转
基因技术的创建与相互结合，使得人们能够在细胞水平操作并改变动
物的基因进行遗传物质的重组。这样就可以按照人类的需要大幅度地
改变生物的遗传组成，从而使新品种的培育在实验室中即可完成，可
大大缩短育种进程，且使育种工作更加经济有效。胚胎干细胞的研究
成果和克隆羊多莉的问世可以说已为动物遗传育种开辟了一条新途径。（4）可用于生产大分子生物制品
利用动物细胞大规模培养技术生产大分子生物制品始于上世纪60
年代,当时是为了满足生产FMD 疫苗的需要。后来随着大规模培养技
术的逐渐成熟和转基因技术的发展与应用,人们发现利用动物细胞大规
模培养技术来生产大分子药用蛋白比原核细胞表达系统更有优越性。
随着大量永久性细胞株的创建,在商业利益的刺激下,动物细胞大规模
培养技术也迅速发展起来,并被付之于应用。目前，用动物细胞可生产
的生物制品有各类疫苗、干扰素、激素、酶、生长因子、病毒杀虫剂、单克隆抗体等，其销售收入已占到世界生物技术产品的一半以上。我
们相信，随着动物细胞培养技术的发展，以后还会有更多的生物制品
被开发并用于造福人类。
动物细胞培养基的发展及应用
（一）引言
近年来，动物细胞培养技术已从单纯的实验操作扩展到生物学研究和
商业利用的许多方面，成为广泛采用的技术手段。许多生物技术科学研究
和产品的生产都离不开细胞培养。在细胞培养发展史中，细胞培养
基的发展占有很重要的位置。动物细胞培养基是体外细胞培养的重要因素。根据培养基的来源及成分的明确程度，动物细胞培养基的发展大致可分为3
个阶段：天然培养基阶段、合成培养基阶段、无血清培养基阶段。
（二）动物细胞培养基发展及其应用
（1）天然培养基阶段
这一阶段是动物细胞培养基的最初及摸索阶段。此阶段早期机械模拟
细胞的体内生存环境，直接采用某些组织凝块，生物性液体和组织提取液
等作为组织细胞的培养基为特征。如血浆凝块、血清、淋巴液、胚胎浸液等。据记载，最早进行组织培养的是Roux采用温生理盐水培育鸡胚组织，
使之存活了数月之久。随之，美国生物学家Harrison在无菌条件下，以淋
巴液为培养基成功的在试管中培养了蛙胚神经组织达数周，创立体外培养
方法。后期便开始了对维持细胞生长的营养成分的研究，并为合成培养基
阶段的到来打下了基础。但当时由于条件所限始终没有稳定的发展起来。
（2）合成培养基阶段
合成培养基是根据已知细胞所需物质的种类和数量严格配制而成的。
研究表明合成培养基由于成分清楚，故可通过改变或调节各种成分的种类、数量和比例，观察细胞生物特有的反应性变化，测知细胞与外界环境的关系，了解细胞生存条件并可诱导细胞定向分化等。自从发现鸡胚组织能在
辅加各种氨基酸和多肽Locke溶液中存活一段时间，在含有葡萄糖和麦芽
糖的培养液中能存活持久些以来，在随后时间里人们设计了许多添加各种
辅助成分的培养基。常用合成培养基的种类和特点一般是依据条件、经验
和培养基的特点选用。目前常用的是MEMEagle、RPMI1640培养液等。绝大
多数细胞的体外培养需要在合成培养基中补充一定量的成分不明确的生物
性液体或组织提取液才能支持细胞的生长增殖，其中血清因来源丰富且易
于保存而成为被最广泛采用的培养基添加物，最常用的为小牛血清。小牛
血清是由很多大小不同生物分子组成的极为复杂的混合物，对促进细胞生
长与抑制生长活性是生理平衡的，它不是一种简单的液体，它含有各种血
浆蛋白质、脂肪、碳水化合物、无机物质等。血清的营养作用是极大的补
充营养液配方的成分，但是血清中所含的成分复杂。就蛋白质而言，血清
中所含的蛋白成分不少于150种。这就给动物细胞培养造成了诸多不利的
因素：①血清非常昂贵，血清的费用占到培养基费用的50％，致使生产成
本大幅度提高。②血清中含有某些不利于细胞生长的毒性物质或抑制物质，对某些细胞的体外培养有去分化作用。③血清中大量成分复杂的蛋白质给
疫苗、细胞因子、单克隆抗体等下游培养产物的分离纯化带来很大的困难。
④批次与批次之间血清质量的差异会影响细胞生长，最终影响产品质量。
血清易被支原体和杂质污染。也正是由于血清的应用存在上述问题才促使
人们对无血清培养基的研究和应用日益重视。为了多种理由除去血清中的
不确定成分，创造一种完全化学成分明确的培养液将是一个具有巨大进展
意义的工作。
（3）无血清培养基阶段
无血清培养基就是在合成培养基的基础上，引入成分完全明确的或部
分明确的血清替代成分，使培养基能满足动物细胞培养的要求，又可有效
的克服因使用血清所引发的问题。由于无血清培养基可以是完全采用已知
分子结构和构型组分的低蛋白或无蛋白培养基，因而它不仅为研究和阐明
细胞生长、增殖和分化的调节机制提供了有力的工具，而且为现代生物技
术尤其是细胞工程的应用准备了更好的条件。1975年，Hayashi等在培养
基中用激素代替血清使垂体细胞株Gh3在无血清介质中生长获得成功，预
示着无血清培养基的诱人前景。进入2O世纪80年代后，新的无血清培养
基不断问世，人们经过研究发现，只要在培养基中增加某些适于细胞生长
的成分，如纤连蛋白、转铁蛋白、胰岛素和表皮生长因子等砌，不少细胞
即能在无血清供应的情况下生长口”。尤其是CHO、杂交瘤、骨髓瘤细胞以
及BHK细胞等f 51。某些细胞在无血清的条件下，其生长和抗体的产量甚
至较有血清培养时高出数倍。另外，动物细胞培养应用无血清培养基的成功，还将为某些疫苗的生产降低成本。这些都足以说明动物细胞无血清培
养基的研究和应用进入了新的时期。
无血清培养基的优势：
采用无血清培养基培养动物细胞大致有如下好处：①可避免血清批次
间的质量变动，提高细胞培养和试验结果的重复性；②避免血清对细胞的
毒性作用和血清源性污染；③避免血清组分对试验研究的影响；④有利于
体外培养细胞的分化；⑤可提高产品的表达水平并使细胞产品易于纯化。
虽然有上述这些好处存在，但无血清培养基也并非完美无缺。其不足之处主要表现为细胞的适用谱极窄，细胞在无血清培养基中更易受某些机械因素和化学因素的影响以及培养基难以保存等，皆不如传统的添加小牛血清。
无血清培养基的分代：
目前，无血清培养基已进入第3代，第l代无血清培养基虽然不合血清，但含有大量的动物和植物蛋白如牛血清白蛋白BSA和动物的刺激激素等，虽然其总蛋白量明显低于有血清培养基，但蛋白含量依然很高。因此厂商致力于发展第2代无血清培养基，其主要特点是完全不用动物来源蛋白，称之为无血清，无动物衍生蛋白。它的优点是既可降低生产成本，又能加快报批的速度，因为政府药品监管部门对产品是否用含无血清培养基生产相当关注。由于生物工程的要求，第3代无血清培养基近年已出现，即完全没有蛋白或含量极低，称之为双无培养基，即Serum—free，Protei n—free培养基。这带来下述几个方面的好处：首先是因为培养基全为化学已知物，因此细胞培养与生产很容易做到恒定；其次是细胞分泌的目标蛋白的分离纯化更为容易；最后是细胞培养基的成本(指原材料成本，不包括研究开发费用)大为下降，生产中品质管理更加容易。早期的无血清培养基其两个主要指标即细胞生长速率和细胞密度都低于有血清培养基，现在的无血清培养基在上述两个指标包括蛋白分泌量都不亚于血清培养基，甚至更好。目前预测第4代无血清培养基将会进入研究与开发，这将是一种无血清、无蛋白、又可以高温消毒的适合于许多种不同细胞生长的全能型培养基。
无血清培养基的应用:
近年的实践证明，使用无血清培养基在细胞的生长速率和细胞密度及蛋白的表达水平都不亚于血清培养，甚至在某些方面超过血清培养，而这正是评价细胞培养基的几个重要指标。无血清培养基尚存在不足的方面，但其显著的优势将使无血清培养技术逐步取代含血清细胞培养。无血清培养基已广泛的应用于细胞生物学、药理学、肿瘤学和细胞工程领域。无血清培养基的应用主要表现在以下几个方面：①研究细胞的分化条件：目前已有许多在含血清的培养基中不能保持原代细胞分化现象的细胞系，在无血清培养基中成功地保留着分化能力和分化现象。如人结肠癌细胞LIMI186 3在无血清培养基的培养下保持着肾脏的转运功能；②用于激素、生长因子和药物等与细胞相互作用的研究；③用于从多种细胞混杂的培养中选择目的细胞，通过对无血清培养基中的某些成分的取舍，可抑制原代组织培养物中非目的细胞的过度生长，达到选择目的细胞的目的；④肿瘤病理学和
病因学的研究：如用于研究致癌因子对细胞的影响，研究肿瘤细胞对可能
触发正常细胞终末分化的外周信号的反应能力，或用于研究正常细胞与肿
瘤细胞的生长和移行与基底膜信号的关系等；⑤用于生产疫苗、单克隆抗
体和生物活性蛋白等生物制品。这可以说是无血清培养基最重要的同时也
是最有发展前景的应用领域。一方面是由于无血清培养基的成分明确、质
量一致、蛋白含量低，因而有利于提高细胞产品生产的稳定性并使细胞产
品易于纯化；另一方面是可通过对培养基成分的优化，使不同的细胞能各
自在最有利其生长或最有利于表达目的产物的环境中持续高密度培养。
(三)展望
经过几十年来的研究与实践应用，大规模动物细胞培养技术已日趋完善。随着这一技术的进一步发展，人们还将不断努力设计理想的生物反应
器以获得高密度、高活力的细胞开发新的无血清培养基，使生物制品更安全，建立细胞培养与产物分离的耦合系统，充分利用培养液以降低生产成
本等，动物细胞培养技术将在生物制备和基因工程等领域得到更广泛的应
用圈。
尤其是无血清培养基的发展更为迅速。无血清培养基具有许多传统的
含血清培养基无法比拟的优势，但还有许多不足之处有待改善。首先，无
血清培养基只能用于一种或少数几种细胞高密度生长或高水平表达目的产物，缺少通用性，有待于研究具有广泛适应性的无血清培养基。其次，将
无血清培养基与发酵罐培养技术相结合成为一个新的研究热点，如何将其
应用于发酵工程进行大规模生产目的产物将有待于继续研究与关注。另外，无血清培养基目前还存在成本高的问题，因而降低其成本的方法值得探索。
实验一动物细胞培养 细胞培养是用无菌操作的方法将动物体内的组织(或器官)取出，模拟动物体内的生理条件，在体外进行培养．使其不断地生长、繁殖，人们借以观察细胞的生长、繁殖、细胞分化以及细胞衰老等过程的生命现象。 细胞培养的突出优点，一是便于研究各种物理、化学等外界因素对细胞生长发育和分化等的影响；二是细胞培养便于人们对细胞内结构(如细胞骨架等)、细胞生长及发育等过程的观察。因而细胞培养是探索和指示细胞生命活动规律的—种简便易行的实验技术，同时我们也不可忽略的另一个因素，那就是它脱离乐生物机体后的—些变化。 细胞培养技术目前已广泛地被应用于生物学的各个领域。如分子生物学、细胞生物学、遗传学、免疫学、肿痛学及病毒学等 为此有必要使学生在细胞培养方面得到一些初步的感性知识，了解动物细胞培养的基本操作过程，观察体外培养细胞的生长特征，对原代细胞与传代细胞有一个基本概念。 本实验分两次进行．即清洗与消毒和传代细胞的培养与观察。 Ⅰ清洗与灭菌 一、实验目的 能独立地进行用于细胞培养的各种器皿的清洗与消毒，掌握干热灭菌法、湿热灭菌法和滤过除菌法的操作，了解化学消毒法的使用方法。 二、实验原理 清洗与消毒是组织培养实验的第一步，是组织培养中工作量最大，也是最基本的步骤。体外培养细胞所使用的各种玻璃或塑料器皿对清洁和无菌的要求程度很高。细胞养不好与清洗不彻底有很大关系。清洗后的玻璃器皿，不仅要求干净透明，无油迹，而且不能残留任何物质。如有毒的化学物质，哪怕残留0．1个，也可能影响细胞生长。灭菌手段的选择十分重要，对不同的物品需采用不同的灭菌方法。假如选用的方法不对，即使达到了无菌却使被灭菌药品丧失了营养价值、生物学特性或其他使用价值也不行。以下在每种灭菌步骤中都介绍其使用范围。 三、实验材料、用品
《制药工艺学》试卷 班级：学号：姓名： 得分： 一、单选题。（每题2分，共30分）是（）。 A.药品生产质量管理规范 B.药品经营质量管理规范 C.新药审批办法 D.标准操作规程 2.药品是特殊商品，特殊性在于 （）。 A.按等次定价 B.根据质量分为一、二、三等 C.只有合格品和不合格品 D.清仓在甩卖 3.终点控制方法不包括（）。 A.显色法 B. 计算收率法 C.比重 法 D. 沉淀法 4.温度对催化剂活性的影响是（）。 A.温度升高，活性增大 B.温度升高，活性降低 C.温度降低，活性增大 D.开始温度升高，活性增大，到最高速度后，温度升高，活性降低 5.中试一般比小试放大的位数是 （）倍。 ~10 ~30 C.30~50 ~100 6.利用小分子物质在溶液中可通过半 透膜，而大分子物质不能通过的性质，借以达到分离的一种方法是（）。 A.透析法 B.盐析法 C.离心法 D.萃取法 7.液体在一个大气压下进行的浓缩称 为（）A. 高压浓缩 B.减压浓缩 C. 常压浓缩 D.真空浓缩 8.下列不属于氨基酸类药物的是 （） A.天冬氨酸 B.多肽 C.半胱氨酸 D.赖氨酸 9.下列不属于多肽、蛋白质含量测定方法的是（） A.抽提法 B.凯氏定氮法 C.紫外分光光度法 D.福林-酚试剂法 10.下列属于脂类药物的是（）。 A.多肽 B. 胆酸类 C.胰脂酶 D 亮氨酸 11.（）抗生素的急性毒性很低，但副作用较多，另外，对胎儿有致畸作用。 A.四环素类 B.大环内酯类 C.氨基糖苷类 D. β-内酰胺类 12.生产抗生素类药物发酵条件不包括（）。 A.培养基及种子 B.培养温度及时间及通气量 D.萃取及过滤 13.下列不属于动物细胞培养方法的是（）。 A.贴壁培养 B.悬浮培养 C.直接培养 D.固定化培养 14.抗生素类药物生产菌种的主要来源是（）。 A.细菌 B.放线菌 C.霉菌 D.酵母菌 15.将霉菌或放线菌接种到灭菌后的大米或小米颗粒上，恒温培养一定时间后产生的分生孢子称为（）。 A. 米孢子 B.种子罐 C.发酵 D. 试管斜面
动物细胞培养和核移植技术 备课日期2014年 3 月 4 日课型新授课 教学目标 知识与技能 1\简述动物细胞养的含义。 2\说出动物细胞养的所需条件。 3\简述动物细胞培养的基本程序。 4\简述动物细胞核移植的概念。 过程与方法 情感态度 与价值观 1\通过学习基因工程的概念，使学生认识到科学研究需要的严谨，激 发为祖国而奋斗的精神。 2\通过学习基因操作的工具，使学生树立结构与功能相统一的辩证唯 物主义观念。 教学重点 1\动物细胞培养的过程及条件； 2\用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景 教学难点用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程 教学方法以探究法、谈话法、材料教学法相结合。 教学用具多媒体课件 课时安排1课时 教学内容设计与反思 板书设计:
教学内容设计与反思一、复习导入: 教师活动：投影幻灯片，引导学生思考、分析讨论。 （1）植物细胞工程常用的技术手段有哪些？ 植物组织培养 植物体细胞杂交 （2）植物体细胞杂交的结果是产生了？ （3）植物体细胞杂交过程中涉及的原理是？ 二、讲授新课: （一）动物细胞工程 动物细胞工程常用的技术手段 动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体、动物细胞培养 动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。 （二）动物细胞培养 1.发展历史: 单20世纪初，人们不知道神经纤维是由神经细胞的细胞质向外突出形 成的，还是由神经细胞周围的其他细胞融合而成的。生物学家们就这个问 题展开了激烈的争论。1907年，美国生物学家哈里森(Harrison)从蝌蚪的 脊索中分离出神经组织，把它放在青蛙的凝固的淋巴液中培养。蝌蚪的神 经组织存活了好几周，并且从神经细胞中长出了神经纤维。哈里森的实验 不仅解决了神经纤维的起源问题，而且开创了动物组织培养的先河。此后， 在许多科学家的不懈努力下，动物组织培养不断改进并逐渐发展成为动物 细胞培养。 2、动物细胞培养的应用和概念： 动物细胞培养就是从动物有机体中取出相关 的组织,将它分散成个细胞,然后,放在适宜的 培养基中,让这些细胞生长和增殖. 3、动物细胞培养过程： 引导学生阅读课文44--46面相关内容。
一、实验目的 1、学习并掌握动物细胞培养的无菌操作技术。 2、学习并掌握细胞传代培养的方法。 3、学习并掌握用倒置荧光显微镜观察细胞细胞形态。 二、实验原理 细胞培养（cell culture）：细胞在体外条件下生长，细胞不再形成组织。 动物细胞培养（animal cell culture）就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞（使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶）然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。由于细胞具有生长和自我复制的能力，为细胞体外培养和研究提供可能。 动物细胞培养可分为原代培养和传代培养。 原代培养（primary culture）即直接从动物机体分离、获得组织细胞，在无菌条件下，用胰蛋白酶消化或机械分散等方法，将动物组织分散成单个细胞开始首次培养长出单层细胞的方法。 传代培养（subculture）当细胞生长增值达到一定密度，用胰蛋白酶将细胞消化分散成单细胞，将细胞转移到新的培养皿中扩大培养的方法。 高等生物是由多细胞构成的整体，在整体条件下要研究单个细胞或某一群细胞在体内的功能活动是十分困难的，但如果把或细胞拿到体外培养、增殖并进行观察和研究，则方便简单的多。被培养的动物细胞是非常好的实验对象和实验研究材料，对体外培养的活细胞进行研究可以帮助人类探索防治各种疾病途径和机制，也可以人为地诱导和改变细胞的遗传性状和特性，因此，动物细胞体外培养技术是研究细胞分子机制非常重要的实验手段，被广泛应用于医学、生物技术、基因工程等研究领域。 三、细胞培养相关设施及材料 1、细胞培养室 无菌操作区：只限于细胞培养及其它无菌操作，与外界隔离。 孵育区：培养箱设定的条件为37℃，5%CO2。 制备区：培养液及有关培养用液体的制备，液体制备后应该在净化工作台进行过滤除菌。 储藏区：包括冰箱、干燥箱、液氮罐等。 清洗区和消毒灭菌区：清洗区为相对污染区，消毒灭菌区与清洗区分开。 2、细胞培养常用基本设施： 荧光显微镜、超净工作台、孵箱、电热鼓风干燥箱、冰箱、液氮罐、消毒器、恒温水浴槽、滤器等。 细胞培养常用器皿：培养瓶、培养板、培养皿，玻璃瓶、吸管，离心管、冻存管，注射器，烧杯、量筒等。 3、细胞培养用品的清洗、消毒 新玻璃器皿要用5%稀盐酸浸泡，以中和其表面碱性物质：刷洗： 硫酸清洁液浸泡：浓硫酸+重铬酸钾+蒸馏水； 冲洗：流水冲洗15-20次，蒸馏水冲洗3次，三蒸水漂洗1-3次。 所有需灭菌的器械、物品灭菌前均需包装，防止灭菌后污染。使用时放入超净工
动物细胞培养及无血清培养研究进展 摘要：细胞培养是生物学中一项重要技术，应用较为广泛，目前已渗透到细胞生物学、生物化学、临床检验学等多个领域。其中动物细胞培养是动物细胞工程中最常用的技术手段，而且动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。本文主要介绍了动物细胞培养和其中发展较快的无血清培养技术的研究应用进展。为未来实际的研究和生产作一些总结和展望。 关键词：动物细胞；细胞培养；无血清培养基 1 引言 组织培养技术创建于18世纪末，之后于1907 年美国生物学家Harrison在无菌条件下，以淋巴液为培养基在试管中培养蛙胚神经组织宣告成功后，才逐渐发展成为一种从机体获取细胞，模拟体内生存环境，在无菌、适当温度及酸碱度和一定营养条件下，使其生长繁殖并维持结构和功能的实验技术。这种技术为细胞学、遗传学、病毒学、免疫学的研究和应用做出了重要贡献。近年来生命科学迅速发展，各种在分子水平的实验如核移植、细胞杂交、DNA 介导的基因转移等，都是借助细胞培养技术而得以实现的。然而各领域的动物细胞培养技术发展并不平衡，存在许多的局限性，使用范围有限，还未出现适合整个生命科学研究领域的培养体系。因此本文对细胞培养及大规模培养、无血清培养做一些总结。 2动物细胞培养 动物细胞培养方式包括原代和传代培养。培养方式有贴壁、悬浮以及固定化培养等方式。 2.1动物细胞培养的基本概念 细胞培养指的是从体内组织取出细胞，并为其提供一个无菌、具有适当温度及酸碱度的环境，给予充分营养，使其生长繁殖并维持其结构和功能的一种培养技术。从体内取出的细胞进行的首次培养式细胞培养最初的阶段，也称为原代培养。原代培养式细胞培养当中重要的必经环节。原代培养细胞生长到一定时候后，由于受群体环境影响，需要转移到另一个容器，这种培养称为传代培养。传代后的动物细胞与原代培物形状一致的话，则表示传代成功，这些细胞称为细胞系或细胞株。 2.2动物细胞培养技术的内容
《动物细胞培养技术》复习思考题 1.动物细胞培养的实验器皿清洗要求为何较高？你认为该如何保证器皿中无杂质？如果 器皿中有杂质，会对细胞培养产生什么样的影响？ 答：①离体细胞对各种毒物都很敏感，若所用器材清洗效果未达到要求，各种毒物会损坏细胞影响实验。②器皿使用高压灭菌锅，121.3℃，20~30分钟，在取拿的时候用经过高压灭菌后的镊子取拿，避免造成污染。③ 2.叙述超净工作台的工作原理？ 答：超净工作台最主要的是空气循环过滤的过程，在这个过程中风机起到了心脏的作用。鼓风机驱动空气通过高效过滤器得以净化，净化的空气被徐徐吹过台面空间而将其中的尘埃、细菌甚至病毒颗粒带走，使工作区构成无菌环境。 3.正压过滤器为何会除菌？ 答：正压式过滤器没有内置灭菌灯，正压式过滤器利用的是两层0.22um孔的过滤膜，这层膜可以将细菌阻挡在膜上，过滤的液体流下去就基本上完成了灭菌过程 4.各种细胞培养用液的配制需要很精确吗？如果不精确，会导致什么后果？请举例说明。 你认为精确配制各种溶液？ 答： 5.配制后平衡盐溶液呈黄色意味着液体的pH发生了什么变化？ 答：配制后的液体应呈桃红色，PH值为7.4左右。苯酚红的变色域：1.2（橙）~3.0（黄），6.5（棕色）~8.0（紫色），若为黄色，则液体呈酸性，不利于细胞的生存。 6.用于分离细胞的消化液为什么宜用无Ca、Mg离子的D-Hanks液或PBS液配制 答：Ca＋2、Mg＋2是细胞膜的重要组分，具有使细胞凝聚的作用。因此，用于分离细胞的消化液宜用无Ca＋2、Mg＋2离子的D-Hanks液或PBS液。 7.L-谷氨酰胺在营养液中有何作用？ 答： L－谷氨酰胺是细胞的能量来源；是一种必须氨基酸，是使物体合成核酸、蛋白质、嘌呤、嘧啶的重要前体，也是蛋白质合成分解的调节物；是细胞内氨的清除剂，氨对一些细胞有毒性。 8.HEPES溶液的作用机理？ 答：它是一种氢离子缓冲剂。主要作用是防止培养基pH迅速变动 9.平衡盐溶液的组成与基本作用？小牛血清在细胞培养中有哪些作用？ 答：①平衡盐溶液主要是由无机盐、葡萄糖组成,它的作用是维持细胞渗透压平衡,保持pH 稳定及提供简单的营养.主要用于取材时组织块的漂洗、细胞的漂洗、配制其他试剂等。②作用：a提供能促使细胞指数生长的激素、基础培养基中没有或含量微小的营养物，以及某些低分子营养物质；b提供结合蛋白，识别维生素、脂类、金属离子，并与有毒金属和热源物质结合，起解毒作用；c是细胞贴壁、铺展生长所需因子的来源；d起酸碱度缓冲液作用； e提供蛋白酶抑制剂，细胞传代时使剩余胰蛋白酶失活，保护细胞不受损伤。 10.营养液制备后为什么要小剂量分装？ 答：避免营养液被污染后，全部的营养液都被污染。 营养液一次用完过后，下一次的实验就不能用，会引起污染，影响实验，若冷冻营养液，则营养液的营养成分会有所损失，影响细胞的生长 11.10万U/mL单位青霉素、链霉素的配制方法？ 答：用注射器吸10毫升双蒸水溶解100万单位的链霉素，弃去2ml，用剩余的8ml链霉素溶解80万单位的青霉素，配制成每毫升青霉素、链霉素各10万单位的母液。
细胞培养技术
细胞培养发展史及其应用 （一）前言 20世纪初，人们不知道神经纤维是由神经细胞的细胞质向外突出形成的，还是由神经细胞周围的其他细胞融合而成的。生物学家们就这个问题展开了激烈的争论。1907年，美国生物学家哈里森(Harriso n)从蝌蚪的脊索中分离出神经组织，把它放在青蛙的凝固的淋巴液中培养。蝌蚪的神经组织存活了好几周，并且从神经细胞中长出了神经纤维。哈里森的实验不仅解决了神经纤维的起源问题，而且开创了动物组织培养的先河。此后，在许多科学家的不懈努力下，动物组织培养不断改进并逐渐发展成为动物细胞培养。 所谓动物细胞培养(亦称组织培养)既有别于植物细胞培养，又与微生物的培养完全不同。所谓动物细胞培养是指离散的动物活细胞在体外人工条件下的生长、增殖过程，在此过程中细胞不再形成组织。 由于动物细胞培养是在人工条件下进行的，便于调控和观察，因而成为现今研究动物的物质代谢过程、染色体的形态变化、以及遗传物质的表达调控等高难领域的既便利而又有效的新方法。同时，随着现代生物化学、分子生物学、分子遗传学、以及现代医学的发展，细胞培养也在许多应用领域充分展示了其巨大的发展潜力，并已为世人所关注。尽管如此，动物细胞培养仍是一门年轻的新学科，在发展之初被混淆于动物组织培养之中。 （二）细胞培养技术及其历史 细胞培养的历史最早可追溯到19 世纪末，据可考证的资料记载W ilhelm Roux是第一个进行动物组织培养实验的人。 1885年Wilhelm Roux 将鸡胚髓板放置于温热盐水中使之维持存活了数天，是有记录的第一个体外移植成功的例子。 1887年Arnold把恺木的木髓碎片接种到蛙的身上。当白细胞侵入这些木髓碎片后，他把这些白细胞收集在盛将盐水的小碟中，接下来观察到这些白细胞在运动，并存活了一个短的时间。
一.细胞增殖周期（cell proliferatinal cycle）概念 细胞周期是描述细胞增殖和分化交替发生变化的概念。而细胞增殖周期主要是从细胞增殖角度赋予细胞活动的概念，两者不应混为一谈。细胞增殖周期是指细胞从一次分裂结束开始生长，到下一次分裂结束所经历的过程。根据细胞增殖周期不同时期的生化特点，划分为四个连续的时期，即G 1 期（DNA合成前期），S 期（DNA合成期），G 2期（DNA合成后期），M期（有丝分裂期）。如以G 1 期为起点， 那么细胞增殖周期的各时期应循着G 1-S-G 2 -M的顺序进行，G 1 、S、G 2 三期合称为 细胞间期，此期完成细胞生长过程。M期完成遗传物质的分配。 因此，细胞增殖周期=间期（G 1期+S期+G 2 期）+分裂期（M期）。 二.培养细胞生命期（life span of culture cells） 很多细胞特别是正常细胞，在体外的生存不是无限的，而是具有一个生命期。索维培养细胞生命期，是指细胞在培养中持续增殖和生长的时间。培养细胞的生命期与细胞的种类、性状和原供体的年龄、健康等情况有关。人胚二倍体成纤维细胞，在不冻存和反复传代条件下，科传30~50代，相当于150~300个细胞增殖周期，能维持1年左右的生存时间，最后衰老凋亡。如供体为成体或衰老个体，则生存时间较短；其他细胞如肝细胞或肾细胞，生存时间更短，仅能传几代或十几代。只有当细胞发生遗传性改变，如获永生性或恶性转化时，细胞的生存期才可能发生改变。正常细胞培养时，不论细胞的种类和供体的年龄如何，在细胞生命的全过程中，大致都经历以下三个阶段：原代培养期、传代期、衰退期。 三.培养细胞一代生存期 培养细胞的生存空间和营养是有限的，当细胞增殖达到一定密度后，则需要分离出一部分细胞和更新营养液，否则将影响细胞的继续生存，这一过程叫传代（Passage或Subculture）。每次传代以后，细胞的生长和增殖过程都会受一定的影响。传代的频率或间隔与培养液的性质、接种细胞的数量和细胞增殖的速度
实验十五动物细胞培养技术及其应用 一．实验目的 通过本实验使学生掌握细胞培养、细胞检测和细胞表达等成套技术的原理和方法。 二. 实验内容 1.培养基配制、细胞培养、细胞冻存与复苏等基本技术； 2.细胞生长曲线测定、细胞活性检测等常用技术； 3.细胞污染检测方法与技术； 4.病毒在细胞中的感染与增殖、重组病毒异源蛋白的细胞表达等实用技术。 三．实验用品 1. 材料：Sf 细胞、Hi5 细胞等 2. 器材：CO2培养箱、超净工作台、倒置显微镜、培养基抽滤装置、电泳仪、离心机、pH 计、液氮罐（含液氮）、水浴锅、温度计、培养瓶、血清瓶、5 ml和10 ml 移液 管、不锈钢移液管筒、大小不锈钢饭盒、酒精灯、吸耳球、血球计数板、96孔板、 24孔板、无菌冻存管、离心管、记号笔、一次性过滤器、微量加样器、精密pH 试纸、酒精棉球等 3. 试剂与药品：Grace培养基、胎牛血清、甘油、DMSO、双抗（青霉素、链霉素）100 u/ml、 Hank’s液、胰蛋白酶、台盼蓝、液氮、分析纯无水酒精、95%医用酒精、Tris 碱、硼酸、EDTA、琼脂糖粉（电泳用）、dNTPs、Taq酶、支原体检测试剂盒、 DNA提取试剂盒DNeasy Blood & Tissue kit （Qiagen）等。 四．实验方法与步骤 （一）培养基配制、细胞培养、细胞冻存与复苏 1. 缓冲液及培养基配制 Hank’s液：KH2PO4 0.06g，NaCl 8.0g，NaHCO3 0.35g，KCl 0.4g，葡萄糖1.0g，Na2HPO4·H2O 0.06g，加H2O至 1000ml，高压灭菌。4℃下保存。 胰蛋白酶液： 称取0.25克胰酶蛋白酶（活力为1：250），加入100ml无Ca2+、Mg2+的Hank’s 液溶解，滤器过滤除菌，4℃保存，用前可在37℃下回温。 4%台盼蓝染液：称取台盼蓝4克，加双蒸水至100 ml。 MTT溶液：MTT 0.5克，溶于100 ml的磷酸缓冲液或无酚红的Hank’s液中。4℃下保存。Grace培养基：取一份GIBCO公司的Grace培养基粉剂，按说明用量加入1000ml三蒸水100单位／毫升青、链霉素，充分混匀使溶解，调节pH值至6.8左右。 0.22 μm 滤膜抽滤除菌，4℃下保存。此为基础培养基。使用前加入10%胎牛 血清。 细胞冻存液：基础培养基加入10%DSMO，20%胎牛血清，用前配制。 PBS缓冲液：137 mmol/L NaCl, 2.7 mmol/L KCl, 8.1 mmol/L Na2HPO4, 1.5 mmol/L KH2PO4,
《制药工艺学》试卷(A卷) 班级：学号：姓名：得分： 一、单选题。（每题2分，共30分） 1.GMP是（）。 A.药品生产质量管理规范 B.药品经营质量管理规范 C.新药审批办法 D.标准操作规程 2.药品是特殊商品，特殊性在于（）。 A.按等次定价 B.根据质量分为一、二、三等 C.只有合格品和不合格品 D.清仓在甩卖 3.终点控制方法不包括（）。 A.显色法 B. 计算收率法 C.比重法 D. 沉淀法 4.温度对催化剂活性的影响是（）。 A.温度升高，活性增大 B.温度升高，活性降低 C.温度降低，活性增大 D.开始温度升高，活性增大，到最高速度后，温度升高，活性降低 5.中试一般比小试放大的位数是（）倍。 A.5~10 B.10~30 C.30~50 D.50~100 6.利用小分子物质在溶液中可通过半透膜，而大分子物质不能通过的性质，借以达到分离的一种方法是（）。 A.透析法 B.盐析法 C.离心法 D.萃取法 7.液体在一个大气压下进行的浓缩称为（） A. 高压浓缩 B.减压浓缩 C. 常压浓缩 D.真空浓缩 8.下列不属于氨基酸类药物的是（） A.天冬氨酸 B.多肽 C.半胱氨酸 D.赖氨酸 9.下列不属于多肽、蛋白质含量测定方法的是（） A.抽提法 B.凯氏定氮法 C.紫外分光光度法 D.福林-酚试剂法 10.下列属于脂类药物的是（）。 A.多肽 B. 胆酸类 C.胰脂酶 D 亮氨酸11.（）抗生素的急性毒性很低，但副作用较多，另外，对胎儿有致畸作用。 A.四环素类 B.大环内酯类 C.氨基糖苷类 D. β-内酰胺类 12.生产抗生素类药物发酵条件不包括（）。 A.培养基及种子 B.培养温度及时间 C.PH及通气量 D.萃取及过滤 13.下列不属于动物细胞培养方法的是（）。 A.贴壁培养 B.悬浮培养 C.直接培养 D.固定化培养 14.抗生素类药物生产菌种的主要来源是（）。 A.细菌 B.放线菌 C.霉菌 D.酵母菌 15.将霉菌或放线菌接种到灭菌后的大米或小米颗粒上，恒温培养一定时间后产生的分生孢子称为（）。 A. 米孢子 B.种子罐 C.发酵 D. 试管斜面 二、多选题（每题3分，共45分） 1.世界化学制药工业发展趋向为（） A.高技术 B.高投入和高效率 C.高产量 D.高质量 E.高速度 2.下列属于化学制药生产工艺路线改革的有（） A.原料的改革 B.寻找反应薄弱环节 C.反应后处理方法的影响 D.新技术的应用 3.下列哪些是搅拌的作用（） A.加速传质 B.加速传热 C.加速反应速度 D.增加副反应 4.中试放大的基本方法包括（） A.经验放大法 B.相似放大法 C.数学模拟法 D.理论计算法 5.化学灭菌法有（）灭菌法。 A.环氧乙烷 B.湿热 C.表面 D.热空气 6.常用的分离方法有（）。 A.离心法 B.沉淀法 C.回流法 D.过滤法 7.生物药物的主要来源有（） A.动物脏器和植物 B.血液、分泌物和其他代谢产物 C.海洋生物 D.微生物
?一、半连续式培养 1.半连续式培养又称为重复分批式培养或换液培养。采用机械搅拌式生物反应器系 统，悬浮培养形式。在细胞增长和产物形成过程中，每间隔一段时间，从中取出部分培养物，再用新的培养液补足到原有体积，使反应器内的总体积不变。这种类型的操作是将细胞接种一定体积的培养基，让其生长至一定的密度，在细胞生长至最大密度之前，用新鲜的培养基稀释培养物，每次稀释反应器培养体积的1/2~3/4，以维持细胞的指数生长状态，随着稀释率的增加培养体积逐步增加。或者在细胞增长和产物形成过程中，每隔一定时间，定期取出部分培养物，或是条件培养基，或是连同细胞、载体一起取出，然后补加细胞或载体，或是新鲜的培养基继续进行培养的一种操作模式。剩余的培养物可作为种子，继续培养，从而可维持反复培养，而无需反应器的清洗、消毒等一系列复杂的操作。在半连续式操作中由于细胞适应了生物反应器的培养环境和相当高的接种量，经过几次的稀释、换液培养过程，细胞密度常常会提高。 2.半连续式特点： ·培养物的体积逐步增加； ·可进行多次收获； ·细胞可持续指数生长，并可保持产物和细胞在一较高的浓度水平，培养过程可延续到很长时间。该操作方式的优点是操作简便，生产效率高，可长时期进行生产，反复收获产品，可使细胞密度和产品产量一直保持在较高的水平。在动物细胞培养和药品生产中被广泛应用。 二、连续式培养 1.连续式培养是一种常见的悬浮培养模式，采用机械搅拌式生物反应器系统。该模 式是将细胞接种与一定体积的培养基后，为了防止衰退期的出现，在细胞达最大密度之前，以一定速度向生物反应器连续添加新鲜培养基；同时，含有细胞的培养物以相同的速度连续从反应器流出，以保持培养体积的恒定。理论上讲，该过程可无限延续下去。
动物细胞培养 细胞培养是用无菌操作的方法将动物体内的组织(或器官)取出，模拟动物体内的生理条件，在体外进行培养．使其不断地生长、繁殖，人们借以观察细胞的生长、繁殖、细胞分化以及细胞衰老等过程的生命现象。 细胞培养的突出优点，一是便于研究各种物理、化学等外界因素对细胞生长发育和分化等的影响；二是细胞培养便于人们对细胞内结构(如细胞骨架等)、细胞生长及发育等过程的观察。因而细胞培养是探索和指示细胞生命活动规律的—种简便易行的实验技术，同时我们也不可忽略的另一个因素，那就是它脱离乐生物机体后的—些变化。 细胞培养技术目前已广泛地被应用于生物学的各个领域。如分子生物学、细胞生物学、遗传学、免疫学、肿痛学及病毒学等 为此有必要使学生在细胞培养方面得到一些初步的感性知识，了解动物细胞培养的基本操作过程，观察体外培养细胞的生长特征，对原代细胞与传代细胞有一个基本概念。 本实验分两次进行．即清洗与消毒和传代细胞的培养与观察。 Ⅰ清洗与灭菌 一、实验目的 能独立地进行用于细胞培养的各种器皿的清洗与消毒，掌握干热灭菌法、湿热灭菌法和滤过除菌法的操作，了解化学消毒法的使用方法。 二、实验原理 清洗与消毒是组织培养实验的第一步，是组织培养中工作量最大，也是最基本的步骤。体外培养细胞所使用的各种玻璃或塑料器皿对清洁和无菌的要求程度很高。细胞养不好与清洗不彻底有很大关系。清洗后的玻璃器皿，不仅要求干净透明，无油迹，而且不能残留任何物质。如有毒的化学物质，哪怕残留0．1个，也可能影响细胞生长。灭菌手段的选择十分重要，对不同的物品需采用不同的灭菌方法。假如选用的方法不对，即使达到了无菌却使被灭菌药品丧失了营养价值、生物学特性或其他使用价值也不行。以下在每种灭菌步骤中都介绍其使用范围。 三、实验材料、用品
一、名词解释 1、基元反应：凡反应物分子在碰撞中一步转化为生成物分子的反应称为基元.反应30 2、助催化剂：在制备催化剂时，往往加入某种少量物质，这种物质对反应影响很小，但能显著的提高催化剂的活性、稳定性或选择性38 3、对映体过量：指在两个对映体的混合物中，其中一个对映体相对于另一个而过量的百分数，表征对映体的光学纯度48 4、细胞比生长速率：以单位细胞的生物量为基准，表示该参数的变化速率。是生长速率的标准化，反应了菌体活力的大小128 5、原生质体融合：用去壁酶处理将微生物细胞璧除去，制成原生质体，在高渗条件下用PEG促进原生质体风声融合，再生细胞壁，从而获得具有双亲性状的融合细胞，这一技术称为~ 136 6、化学半合成：由已知的具有一定基本结构的天然产物经化学结构改造和物理处理，生产药物的过程 3 7、化学全合成：由简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理，生产药物的过程 3 8、贴壁细胞培养：贴壁依赖性细胞的生长需要适量带电荷的固体或半固体支持表面。由细胞自身分泌或人为在培养基中加入贴附因子，使细胞依附在支持物表面，才能生长和增殖260 9、单层贴壁细胞培养：指把细胞贴附于一定的固体支持表面上，生长形成单层细胞的培养方法，适合于铁壁依赖性细胞培养262 10、无限细胞系：指寿命和活性都不受传代次数影响的细胞系，可连续培养，也称永久细胞系248 11、有限细胞系：指寿命有限制的细胞，经过若干传代培养后失去繁殖能力，衰老死亡248 12、化学需氧量：是在一定条件下，用强氧化剂使污染物氧化所需的氧量。354 13、类型反应法：指利用常见的典型有机化学反应与合成方法进行合成工艺路线设计的方法22 14、催化剂：在化学反应体系中能改变化学反应速率，而本身在反应前后化学性质并无变化的物质37 15、自然选育：在发酵生产过程中，不经过人工诱变处理，根据菌种的自发突变而进行菌种筛选的过程，称为自然选育135 16、促进剂：促进产物生成、但不是营养物也不是前体的一类化合物141 17、穿梭载体：存在于质粒载体上的含有两个亲缘关系不同的复制子结构及其相应的标记基因，能在两种不同种属的宿主细胞中复制并存在的的基因200 18、微载体培养：是一种三维培养系统，有很大的比表面积，细胞贴附于微载体上增值，再悬浮于培养液中，兼有贴壁和悬浮培养的双重优点263 19、前体：指加入到发酵培养基中的某些化合物，能直接参与产物的生物合成，组成产物分子的一部分，而自身的结构没有发生太大的变化141 二、问答题 1、以薯芋皂素为原料制备氢化可的松的化学合成中，如何控制环氧化、oppenauer 氧化？106 答：（1）控制温度在30℃以下，慢慢加入过氧化氢，保温8小时，当环氧化
动物细胞培养产酶概述 （07生物科学李田07124053） 摘要：动物细胞培养开始于本世纪初，1962 年其规模开始扩大，发展至今已成为生物、医学研究和应用中广泛采用的技术方法，利用动物细胞培养生产具有重要医用价值的酶、生长因子、疫苗和单抗等，已成为医药生物高技术产业的重要分。本文将对动物细胞培养产酶的一般工艺作一综述。 关键词：动物细胞培养小牛血清生物反应器分离纯化酶修饰固定化酶 利用动物细胞培养技术生产的生物制品已占世界生物高技术产品市场份额的50% 。动物细胞大规模培养技术是生物技术制药中非常重要的环节。目前，动物细胞有悬浮培养和贴壁培养，技术水平的提高主要集中在培养规模的进一步大、优化细胞培养环境、改变细胞特性、提高产品的产率与保证其质量上。药用蛋白质的合成复杂,要有精确折叠的空间结构,要有糖基化,才能使药物发挥真正 的功能.细菌和酵母等产品要么是包涵体,要么难以糖基化功能修饰.动物细胞的 培养技术来生产有功能的蛋白质,大规模动物细胞特别是人源细胞的培养在药物生产中的位置会越来越重要. 一、.动物细胞培养的特点 动物细胞虽可像微生物细胞一样，在人工控制条件的生物反应器中进行大规模培养, 但其细胞结构和培养特性与微生物细胞相比，有显著差别：①动物细胞比微生物细胞大得多，无细胞壁，机械强度低，对剪切力敏感，适应环境能力差； ②倍增时间长，生长缓慢，易受微生物污染，培养时须用抗生素；③培养过程需氧量少（氧传质系数kLa 大于10 h - 1即可满足每毫升107 个细胞的生长）； ④培养过程中细胞相互粘连以集群形式存在；⑤原代培养细胞一般繁殖50 代即退化死亡；⑥代谢产物具有生物活性，生产成本高，但附加值也高。 二、动物细胞培养基特点 （一）动物细胞的培养条件 ⒈器材的清洗和消毒 ⑴器材的清洗浸泡,刷洗,泡酸,冲洗 ⑵器材的消毒灭菌物理消毒化学消毒 ⒉水质 :电阻值大于18MΩ,去热原. ⒊ pH:7.2～7.4 ⒋渗透压:290～300mOsm/kg ⒌温度:37±0.5 C ⒍空气:氧的饱和质60%,氧分压4～0.7kPa （二）动物细胞的培养基的种类和组成分3类: ⒈天然培养基血清,羊水,腹水等,成分复杂,成分不稳定 ⒉合成培养基⑴氨基酸⑵维生素⑶糖类⑷无机盐⑸其它成分 如:添加小牛血清 ⑴提供生长因子和激素 ⑵提供贴附因子和伸展因子
制药工艺学期末试卷及答 案 Prepared on 24 November 2020
《制药工艺学》试卷 班级：学号：姓名：得分： 一、单选题。（每题2分，共30分） 是（）。 A.药品生产质量管理规范 B.药品经营质量管理规范 C.新药审批办法 D.标准操作规程 2.药品是特殊商品，特殊性在于（）。 A.按等次定价 B.根据质量分为一、二、三等 C.只有合格品和不合格品 D.清仓在甩卖 3.终点控制方法不包括（）。 A.显色法 B. 计算收率法 C.比重法 D. 沉淀法 4.温度对催化剂活性的影响是（）。 A.温度升高，活性增大 B.温度升高，活性降低 C.温度降低，活性增大 D.开始温度升高，活性增大，到最高速度后，温度升高，活性降低 5.中试一般比小试放大的位数是（）倍。 ~10 ~30 C.30~50 ~100 6.利用小分子物质在溶液中可通过半透膜，而大分子物质不能通过的性质，借以达到分离的一种方法是（）。A.透析法 B.盐析法 C.离心法 D.萃取法 7.液体在一个大气压下进行的浓缩称为（） A. 高压浓缩 B.减压浓缩 C. 常压浓缩 D.真空浓缩 8.下列不属于氨基酸类药物的是（） A.天冬氨酸 B.多肽 C.半胱氨酸 D.赖氨酸 9.下列不属于多肽、蛋白质含量测定方法的是（） A.抽提法 B.凯氏定氮法 C.紫外分光光度法 D.福林-酚试剂法 10.下列属于脂类药物的是（）。 A.多肽 B. 胆酸类 C.胰脂酶 D 亮氨酸 11.（）抗生素的急性毒性很低，但副作用较多，另外，对胎儿有致畸作用。 A.四环素类 B.大环内酯类 C.氨基糖苷类 D. β-内酰胺类 12.生产抗生素类药物发酵条件不包括（）。 A.培养基及种子 B.培养温度及时间及通气量 D.萃取及过滤 13.下列不属于动物细胞培养方法的是（）。 A.贴壁培养 B.悬浮培养 C.直接培养 D.固定化培养 14.抗生素类药物生产菌种的主要来源是（）。 A.细菌 B.放线菌 C.霉菌 D.酵母菌
动物细胞培养在药物领域的应用 摘要：动物细胞培养开始于本世纪初 1962 年, 其规模开始扩大, 发展至今已成为生物、医学研究和应用中广泛采用的技术方法, 利用动物细胞培养生产具有重要医用价值的酶、生长因子、疫苗和单克隆抗体等, 已成为医药生物高技术产业的重要部分。本论文主要介绍动物细胞培养在药物领域的应用。 关键词：现代生物技术、动物细胞工程、动物细胞培养、药物领域、单克隆抗体 现代生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程，这些技术的发展几乎都与细胞培养有密切的关系，特别是在生物医药领域，细胞培养更具有特殊的作用。比如基因工程药物或疫苗在研究生产过程中很多都是通过细胞培养来实现的，基因工程乙肝疫苗大多是以CHO细胞作为载体；基因工程抗体药物的制备也离不开细胞培养。细胞工程领域更离不开细胞培养技术，杂交瘤单克隆抗体的研究制备完全是通过细胞培养来实现的，发酵工程和酶工程有的也与细胞培养密切相关。 一、首先介绍下动物细胞特点及其培养的基本要求和技术 1、动物细胞特点 动物细胞没有细胞壁，只有细胞膜，细胞质，细胞核，而且大多数哺乳动物细胞只有附着在固体或者半固体的表面才能生长。 体外培养的动物细胞可分为原代细胞和传代细胞。原代细胞是指从机体取出后立即培养的细胞。适应在体外培养条件下持续传代培养的细胞称为传代细胞。通常体外大量培养的动物细胞有哺乳动物细胞、昆虫细胞、禽类细胞和鱼类细胞等。 2、动物细胞培养的要求 动物细胞培养的条件：无菌、无毒的环境；营养物质（合成培养基）；温度和pH （36.5±0.5℃，7.2~7.4）；气体环境（氧气和二氧化碳）等。 其中动物细胞对营养要求更加苛刻，包括有氨基酸、维生素、盐类、葡萄糖或者半乳糖，除此之外还要有血清，因为由于动物细胞生活的内环境还有一些成分尚未研究清楚，所以需要加入动物血清以提供一个类似生物体内的环境，此外动物血清中也包含了一些动物的激素和酶，可以促进细胞的发育。这些都是组成培养基的重要成分。 动物细胞培养还需要防止污染问题，细菌、真菌、病毒均可以导致动物细胞在培养过程中受到感染而死亡。而生物的组织材料、操作者自身、培养基、各种器皿以及环境均会引起污染。显著的污染标志是培养基的pH迅速改变，细胞外形模糊，甚至出现漂浮的集落。 3、动物细胞培养的步骤 ①无菌操作取出目的细胞所在组织，以培养液漂洗干净； ②以锋利无菌刀具割舍多余部分，切成小组织块； ③将小组织块置解离液离散细胞（解离液含有蛋白酶类）； ④低速离心洗涤细胞后，讲目的细胞吸移至培养瓶内培养。注意，哺乳动物细胞的大量培养需要提供较大的支持界面，原因前面已经说过，那是因为哺乳动物细胞只有附着在固体或者半固体的表面才能生长。 4、动物细胞培养的方法
实验一清洗与灭菌 一、实验目的：能独立地进行用于细胞培养的各种器皿的清洗与消毒，掌握干热灭菌法、湿热灭菌法和滤过除菌法的操作，了解化学消毒法的使用方法。 二、实验原理清洗与消毒是组织培养实验的第一步，是组织培养中工作量最大，也是最基本的步骤。体外培养细胞所使用的各种玻璃或塑料器皿对清洁和无菌的要求程度很高。细胞养不好与清洗不彻底有很大关系。清洗后的玻璃器皿，不仅要求干净透明，无油迹，而且不能残留任何物质。如有毒的化学物质，哪怕残留0．1个，也可能影响细胞生长。灭菌手段的选择十分重要，对不同的物品需采用不同的灭菌方法。假如选用的方法不对，即使达到了无菌却使被灭菌药品丧失了营养价值、生物学特性或其他使用价值也不行。以下在每种灭菌步骤中都介绍其使用范围。 三、实验材料、用品 1．材料：无臭氧型紫外灯，微孔滤膜(直径25)：孔径为0．22μm，微孔滤膜(直径90)：孔径为0．22 μm，过滤器(直径25)。 2．药品：70％或75％酒精，0．1％新洁尔灭，煤酚皂溶液(来苏儿水)，0．5％过氧乙酸，乳酸，37％甲醛，高锰酸钾，NaOH，盐酸，重铬酸钾，浓硫酸(工业)。 3．仪器：超净台，干燥箱，高压蒸气灭菌锅，过滤器，过滤泵。 四、实验步骤 (一)清洗 1．新玻璃器皿的清洗先用自来水刷洗，再浸泡5％稀盐酸以中和玻璃表面的碱性物质和其他有害物质。 2．使用过的玻璃器皿的清洗 (1)使用过的培养用品应立即浸入清水，避免干涸难洗。 (2)用洗涤剂清洗玻璃器皿，自来水清洗数遍，倒置自然干燥。 (3)浸酸性洗液过夜。 (4)从酸性洗液捞出后自来水冲洗10．15次去除残余酸液，蒸馏水涮洗3次，倒置烘干。 (5)包装(牛皮纸或一般纸)。 (6)高压(15磅20 min)或干热(170℃2 h)灭菌。 (7)贮存备用。 3．胶塞的处理 (1)新胶塞应先用清水清洗之后再用0．2％NaOH煮沸lO-20 min。 (2)自来水清洗10次。 (3)再用1％稀盐酸浸泡30 min。 (4)自来水清洗10次，蒸馏水涮洗3次。晾干，高压灭菌(见(二)消毒与灭菌)。旧胶塞不必用酸碱处理可直接用洗涤剂煮沸和清洗数次，过蒸馏水，晾干，包装并高压灭菌后，便可使用。 （二）消毒 1．物理消毒法 (1)紫外线消毒用于消毒空气、操作台面和一些不能用干热、湿热灭菌的培养器皿，如塑料培养皿、培养板等。这是常使用的消毒方法之一。 (2)干热灭菌主要用于玻璃器皿的灭菌。将用于细胞培养的器皿放人干燥箱内，加热至160℃，保温90－120 min。用于RNA提取实验的用品则需180℃，保温5－8 h。 (3)湿热灭菌此方法也称为高压蒸汽灭菌，是最有效的一种灭菌方法。主要应用范围是布类、橡胶制品(如胶塞)、金属器械、玻璃器皿、某些塑料制品以及加热后不发生沉淀的无机溶液(如Hanks液、PBS、20×SSC等)。 (4)滤过除菌用于培养用液和各种不能高压灭菌的溶液的灭菌。采用金属滤器和小型的塑料滤器，配上可以更换的微孔滤膜，极大地方便了操作。滤器型号按直径大小划分。如过滤量大的培养用液常用较大型号的金属滤器(直径90 mm、100 mm、142 mm……等)，配以过滤泵使用。过滤量较小的液体常用注射器推动的塑料小滤器(直径20 mm、25 mm等)。滤膜孔径有0．60 μm、0．45 μm、0．35 μm、0．22 μm、0．10μm等，以0．22 μm除菌最为保险，但对于较粘稠难滤过的液体，仍需选用孔径较大的滤膜。 2．化学消毒法 常用的消毒液有如下几种： (1)70％(或75％)酒精：超净台里常备70％酒精棉球(卫生级酒精)，用于手和一些金属器械或工作台面的消毒。 (2)0．1％新洁尔灭：主要用于手和前臂的清洗以及工作后超净台面的清洁。超净台旁应常备盛有0．1％新洁尔灭溶液的容器及纱布。 (3)来苏儿水(煤酚皂溶液)：主要用于无菌室桌椅、墙壁、地面的消毒和清洗，以及空气喷撒消毒，特别是污染细胞的消毒处理。使用浓度请按瓶上说明。 (4)0．5％过氧乙酸：是强效消毒剂，10 min即可将芽孢菌杀死。用于各种物品的表面消毒，用喷撒和擦拭方式进行。 (5)乳酸蒸气：将乳酸放入坩锅内用酒精灯或电炉加热至沸腾为止。将门窗紧闭1—3 d。可将空气中漂浮的微生物杀死。 (6)37％甲醛加高锰酸钾：使用前先紧闭门窗。将37％甲醛用酒精灯或电炉加热至沸腾后断电或灭火。用一张纸盛好适量的高锰酸钾，迅速放人已加热好的甲醛中形成蒸气。1—3 d后方可达到消毒空气的目的。 3．煮沸消毒急性消毒可用煮沸法，器械等煮沸15 min后使用。 五、注意事项 1．清洗玻璃制品时，浸酸之后一定要用自来水冲洗10—15次。因为残存的洗液对细胞粘附有很大影响。清洗塑料制品时要用棉花或柔软纱布擦洗。千万不要用硬毛刷，否则损害塑料表面后细胞不易贴壁。Tip和Tube一定要用超声清洗处理后逐个清洗。如没有洗净会影响下一次使用的效果。 2．干热灭菌时，应在白天使用烤箱，并不断观察，以免发生意外。当温度超过100℃时，不能再打开烤箱门。器皿烤完后，待温度降至100℃之下才能开烤箱门。金属器械和橡胶、塑料制品不能使用干热灭菌方法。． 3．高压灭菌后器皿务必晾干或烘干，以防包装纸潮湿发霉。 4．牛血清、大部分培养基、胰酶和一些生物制剂是有机溶液，均不能高压(如TdR，秋水仙素，谷氨酰胺，异硫氰酸胍，MOPS等)。5．滤过除菌时，滤器在使用前先装好滤膜(有时可在上面加一层定性滤纸)，包好，经高压灭菌后才能使用。滤过酶类制剂时应待滤器温度降至室温下再进行。过滤时压力不宜过大，压力数字以2为宜。压力太大时微孔滤膜可能破裂，或使某些微生物变形而通过滤膜。装滤膜时位置要准确。另外滤器包装时，螺钉不要拧得太紧，以防高压蒸汽不能进入，待高压灭菌之后，再拧紧使用。 6．使用化学消毒法时，配制75％酒精应用卫生级，不要用化学纯、分析纯和优质纯酒精。来苏儿水不能用于皮肤消毒，它对皮肤有刺激性。空气消毒时，所有的物品要事先准备齐全并使消毒者有较方便的退出途径。因为甲醛或乳酸加热后放出的蒸气对人的角膜和呼吸道上
《制药工艺学》试卷 班级：学号：姓名：得分： 一、单选题。（每题2分，共30分） 1.GMP是（）。 A.药品生产质量管理规范 B.药品经营质量管理规范 C.新药审批办法 D.标准操作规程 2.药品是特殊商品，特殊性在于（）。 A.按等次定价 B.根据质量分为一、二、三等 C.只有合格品和不合格品 D.清仓在甩卖 3.终点控制方法不包括（）。 A.显色法 B. 计算收率法 C.比重法 D. 沉淀法 4.温度对催化剂活性的影响是（）。 A.温度升高，活性增大 B.温度升高，活性降低 C.温度降低，活性增大 D.开始温度升高，活性增大，到最高速度后，温度升高，活性降低 5.中试一般比小试放大的位数是（）倍。 A.5~10 B.10~30 C.30~50 D.50~100 6.利用小分子物质在溶液中可通过半透膜，而大分子物质不能通过的性质，借以达到分离的一种方法是（）。 A.透析法 B.盐析法 C.离心法 D.萃取法 7.液体在一个大气压下进行的浓缩称为（） A. 高压浓缩 B.减压浓缩 C. 常压浓缩 D.真空浓缩 8.下列不属于氨基酸类药物的是（） A.天冬氨酸 B.多肽 C.半胱氨酸 D.赖氨酸 9.下列不属于多肽、蛋白质含量测定方法的是（） A.抽提法 B.凯氏定氮法 C.紫外分光光度法 D.福林-酚试剂法 10.下列属于脂类药物的是（）。 A.多肽 B. 胆酸类 C.胰脂酶 D 亮氨酸11.（）抗生素的急性毒性很低，但副作用较多，另外，对胎儿有致畸作用。 A.四环素类 B.大环内酯类 C.氨基糖苷类 D. β-内酰胺类 12.生产抗生素类药物发酵条件不包括（）。 A.培养基及种子 B.培养温度及时间 C.PH及通气量 D.萃取及过滤 13.下列不属于动物细胞培养方法的是（）。 A.贴壁培养 B.悬浮培养 C.直接培养 D.固定化培养 14.抗生素类药物生产菌种的主要来源是（）。 A.细菌 B.放线菌 C.霉菌 D.酵母菌 15.将霉菌或放线菌接种到灭菌后的大米或小米颗粒上，恒温培养一定时间后产生的分生孢子称为（）。 A. 米孢子 B.种子罐 C.发酵 D. 试管斜面 二、多选题（每题3分，共45分） 1.世界化学制药工业发展趋向为（） A.高技术 B.高投入和高效率 C.高产量 D.高质量 E.高速度 2.下列属于化学制药生产工艺路线改革的有（） A.原料的改革 B.寻找反应薄弱环节 C.反应后处理方法的影响 D.新技术的应用 3.下列哪些是搅拌的作用（） A.加速传质 B.加速传热 C.加速反应速度 D.增加副反应 4.中试放大的基本方法包括（） A.经验放大法 B.相似放大法 C.数学模拟法 D.理论计算法 5.化学灭菌法有（）灭菌法。 A.环氧乙烷 B.湿热 C.表面 D.热空气 6.常用的分离方法有（）。 A.离心法 B.沉淀法 C.回流法 D.过滤法 7.生物药物的主要来源有（） A.动物脏器和植物 B.血液、分泌物和其他代谢产物 C.海洋生物 D.微生物