Question

【題目】紫草素是紫草細(xì)胞的代謝產(chǎn)物，可作為生產(chǎn)治療燙傷藥物的原料。用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)可以在生物反應(yīng)器中通過培養(yǎng)紫草細(xì)胞生產(chǎn)紫草素。下圖記錄了生物反應(yīng)器中紫草細(xì)胞產(chǎn)量、紫草素產(chǎn)量隨培養(yǎng)時(shí)間發(fā)生的變化。

（1）在生產(chǎn)前，需先加入紫草細(xì)胞作為反應(yīng)器中的“種子”。這些“種子”是應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)，將紫草葉肉細(xì)胞經(jīng)過_________________而獲得的。這項(xiàng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)是__________。

（2）從圖中可以看出：反應(yīng)器中紫草細(xì)胞的生長(zhǎng)呈現(xiàn)______________規(guī)律；影響紫草素產(chǎn)量的因素是_____________________和________________________。

（3）在培養(yǎng)過程中，要不斷通入無(wú)菌空氣并進(jìn)行攪拌的目的是_____________和_________。

Answer 1

【答案】脫分化（或脫分化形成愈傷組織） 細(xì)胞的全能性 S型增長(zhǎng) 細(xì)胞數(shù)量 細(xì)胞所處的生長(zhǎng)期 保證氧氣供應(yīng)充足 使細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸

【解析】

獲得細(xì)胞產(chǎn)物是植物組織培養(yǎng)的重要應(yīng)用。

紫草素的工廠化生產(chǎn)過程：

第一步，選擇紫草細(xì)胞作為外植體進(jìn)行培養(yǎng)，產(chǎn)生愈傷組織，經(jīng)過培養(yǎng)選擇找到增殖速度快而且細(xì)胞內(nèi)紫草素含量高的細(xì)胞株作為種子，其中一部分作為保存用，以備下一次生產(chǎn)用，一部分進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)。

第二步，將第一步選擇到的細(xì)胞株在發(fā)酵罐中的適合培養(yǎng)液中進(jìn)行液體培養(yǎng)，增加細(xì)胞數(shù)量。

第三步，將發(fā)酵罐中培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行破碎，從中提取紫草素。

（1）紫草素是從紫草的愈傷組織細(xì)胞中提取得到的，所以生產(chǎn)前需將離體的紫草細(xì)胞進(jìn)行脫分化，以獲得大量的紫草愈傷組織細(xì)胞，這一過程利用了植物細(xì)胞的全能性。

（2）從圖中可以看出反應(yīng)器中紫草細(xì)胞的數(shù)量增長(zhǎng)呈“S”型增長(zhǎng)，原因是開始生長(zhǎng)較慢，要經(jīng)過適應(yīng)期，然后進(jìn)入穩(wěn)定期，細(xì)胞的數(shù)目才能相對(duì)穩(wěn)定。在這個(gè)時(shí)期紫草細(xì)胞要產(chǎn)生大量的次級(jí)代謝產(chǎn)物——紫草素，所以說紫草素產(chǎn)量的高低與紫草愈傷組織細(xì)胞的數(shù)目和生長(zhǎng)期有關(guān)。

（3）在培養(yǎng)過程中，要不斷通入無(wú)菌空氣并進(jìn)行攪拌，目的是保證氧氣供應(yīng)充足，并使細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸。