專題二動物細(xì)胞工程.pptVIP

動物細(xì)胞工程,動物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段：,動物細(xì)胞培養(yǎng)、 動物細(xì)胞核移植、 動物細(xì)胞融合、 單克隆抗體 動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是其他動物細(xì)胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)。,提問：,植物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段有哪些？,植物組織培養(yǎng), 植物體細(xì)胞雜交,燒傷病人圖片,異體皮膚移植圖片,思考與探究： 如何用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，為燒傷病人植皮？,取該患者的皮膚進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng),獲得足量的細(xì)胞后再移植,一、動物細(xì)胞培養(yǎng),動物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動物機體內(nèi)取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細(xì)胞，然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長和增殖。,(一)、選材：,動物胚胎或幼齡動物的組織、器官，它們細(xì)胞增殖能力強，分裂旺盛，分化程度低，容易培養(yǎng)。,在進(jìn)行動物細(xì)胞培養(yǎng)時，用胰蛋白酶分散細(xì)胞，說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。動物細(xì)胞培養(yǎng)適宜的PH為7.27.4，此環(huán)境下胃蛋白酶（2.0）沒有活性，而胰蛋白酶(7.2-8.4)的活性較高。,（二）.分散成單個細(xì)胞,1、為什么細(xì)胞培養(yǎng)要分散成單個細(xì)胞培養(yǎng)？,細(xì)胞所需的營養(yǎng)容易供應(yīng)，代謝廢物容易排除；,2、動物細(xì)胞生長特性：,細(xì)胞貼壁：,懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細(xì)胞貼壁。,要求：,培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿的內(nèi)表面光滑、無毒、易于貼附。,細(xì)胞的接觸抑制：,當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時，細(xì)胞就會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。,（三）動物細(xì)胞培養(yǎng)過程：,動物胚胎或幼齡動物的組織、器官,細(xì)胞懸浮液,胰蛋白酶,10代細(xì)胞,原代培養(yǎng),傳代培養(yǎng),無限傳代,單個細(xì)胞,加培養(yǎng)液,動物組織細(xì)胞間隙中含有一定量的彈性纖維等蛋白質(zhì)，將細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)起來形成具有一定彈性和韌性的組織和器官。,（分解彈性纖維）,動物細(xì)胞的培養(yǎng)過程,幼齡動物,取動物器官 和組織,剪碎組織,胰蛋白酶處理,細(xì)胞培養(yǎng),單個細(xì)胞,1有關(guān)概念:,原代培養(yǎng)：從機體取出后立即培養(yǎng)的細(xì)胞為原代細(xì)胞。培養(yǎng)的第1代細(xì)胞與傳10代以內(nèi)的細(xì)胞稱為原代細(xì)胞培養(yǎng)。,傳代培養(yǎng)：將原代細(xì)胞從培養(yǎng)瓶中取出，配制成細(xì)胞懸浮液，分裝到兩個或兩個以上的培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，稱為傳代培養(yǎng)。,細(xì)胞株：原代細(xì)胞一般傳至10代左右細(xì)胞生長停滯，大部分細(xì)胞衰老死亡，少數(shù)細(xì)胞存活到4050代，這種傳代細(xì)胞為細(xì)胞株。,細(xì)胞系：細(xì)胞株傳代至50代后又出現(xiàn)細(xì)胞生長停滯狀態(tài)，只有部分細(xì)胞由于遺傳物質(zhì)的改變，使其在培養(yǎng)條件下可以無限制傳代，這種傳代細(xì)胞為細(xì)胞系。,細(xì)胞株和細(xì)胞系的區(qū)別： 細(xì)胞系的遺傳物質(zhì)改變，具有癌細(xì)胞的特點，失去接觸抑制，容易傳代培養(yǎng)。,如何界定原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？,遺傳物質(zhì)改變,體外細(xì)胞生長增殖過程,原代培養(yǎng)期（10代細(xì)胞以內(nèi)） 傳代培養(yǎng)期（10代細(xì)胞以后） 細(xì)胞株：（1050代細(xì)胞） 細(xì)胞系：（50代細(xì)胞以后，細(xì)胞發(fā)生了癌變）,2、動物細(xì)胞培養(yǎng)條件：,(1) 無菌、無毒的環(huán)境 （添加一定量的抗生素，定期更換培養(yǎng)液）,(2) 營養(yǎng) （葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、動物血清等。）,化學(xué)分類,微生物分類,物理分類,a.培養(yǎng)基的類型,天然培養(yǎng)基,合成培養(yǎng)基,固體培養(yǎng)基,液體培養(yǎng)基,選擇培養(yǎng)基,鑒別培養(yǎng)基,b、為什么對動物細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)時通常要添加血清？,血清中含有蛋白質(zhì)、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中蛋白質(zhì)主要為白蛋白和球蛋白。其中有些氨基酸動物本身不能合成，必須由培養(yǎng)液提供。血清激素有胰島素、生長激素等及多種生長因子（如表皮生長因子、成纖維細(xì)胞生長因子、類胰島素生長因子等）血清還含有多種未知的促細(xì)胞生長因子、促帖附因子及其他活性物質(zhì)，能促進(jìn)細(xì)胞的生長、增殖和貼附。因此，細(xì)胞培養(yǎng)時，要保證細(xì)胞能夠順利生長和增殖，一般需添加10%20%的血清。,動物細(xì)胞培養(yǎng)條件：,(1)無菌、無毒的環(huán)境 （添加一定量的抗生素，定期更換培養(yǎng)液）,(2) 營養(yǎng) （葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、動物血清等。）,(3) 溫度和PH 36.5+（-）0.5度, 7.2-7.4,(4) 氣體環(huán)境： O2和CO2（95%空氣和5% CO2 ）,c、動物細(xì)胞培養(yǎng)液的主要成分是什么？較植物組培培養(yǎng)基有何獨特之處？,主要成分：葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等。,獨特之處有：1、液體培養(yǎng)基（動物體細(xì)胞大都生活在液體的環(huán)境） 2、成分中有動物血清等,d、動物細(xì)胞培養(yǎng)能否像綠色植物組織培養(yǎng)那樣最終培養(yǎng)成新個體？,不能，動物細(xì)胞培養(yǎng)只能使細(xì)胞數(shù)目增多，不能發(fā)育成新的動物個體,e、胰蛋白酶真的不會把細(xì)胞消化掉嗎？為什么？,胰蛋白酶除了可以消化細(xì)胞間的蛋白外，長時間的作用也會消化細(xì)胞膜蛋白，對細(xì)胞有損傷作用，因此必須控制好胰蛋白酶的消化時間。,細(xì)胞的全能性,細(xì)胞株、細(xì)胞系,植物體,培養(yǎng)結(jié)果,獲得細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物,快速繁殖、培育無病毒植株等,培養(yǎng)目的,葡萄糖、動物血清,蔗糖、植物激素,培養(yǎng)基特有成分,液體培養(yǎng)基,固體培養(yǎng)基,培養(yǎng)基性質(zhì),細(xì)胞增殖,原理,動物細(xì)胞培養(yǎng),植物組織培養(yǎng),比較項目,3、植物細(xì)胞和動物細(xì)胞培養(yǎng)的比較,（四）動物細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)用,大規(guī)模培養(yǎng)生產(chǎn)生物制品（病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體）,作為基因工程中的受體細(xì)胞,培養(yǎng)的動物細(xì)胞可以用于檢測有毒物質(zhì)，判斷某種物質(zhì)的毒性,為治療和預(yù)防癌癥及其他疾病提供理論依據(jù),二、動物體細(xì)胞核移植技術(shù):,將動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發(fā)育成動物個體。 用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物,核移植,胚胎細(xì)胞核移植,體細(xì)胞核移植（難度高）,受體細(xì)胞：M期的卵母細(xì)胞,細(xì)胞質(zhì),細(xì)胞核,細(xì)胞核移植,多莉羊的培育過程,1、過程,供體細(xì)胞（供核）,細(xì)胞 培養(yǎng),體細(xì)胞,卵母細(xì)胞（減中期：供質(zhì)）,去核,無核卵母細(xì)胞,注入,細(xì)胞融合,雜種細(xì)胞,構(gòu)建重組胚胎,胚胎移植,代孕母體,新個體(與母體相同的個體),歸納:,1共分成兩大階段:核移植和胚胎移植,2取卵細(xì)胞作受體細(xì)胞的原因是:它是最大的細(xì)胞,易操作,它發(fā)育可直接表達(dá)性狀,3嚴(yán)格來說新個體有卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)所以有兩個親本的性狀,胚胎移植技術(shù),試管動物（嬰兒）培養(yǎng)過程,受精卵,應(yīng)用前景,1、加快家畜遺傳改良進(jìn)程 2、保護(hù)頻危物種 3、器官移植供體 4、利用生物反應(yīng)器生產(chǎn)生物蛋白,存在問題,成功率低 存在健康問題,許多克隆動物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷，如體 型過大，異常肥胖，發(fā)育困難，臟器缺陷， 免疫失調(diào)等。,克隆動物食品的安全問題,1、在動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中遺傳物質(zhì)發(fā)生改變的細(xì)胞是 -（ ） A細(xì)胞系 B細(xì)胞株 C原代細(xì)胞 D傳代細(xì)胞,2、動物細(xì)胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)是 -（ ） A.動物細(xì)胞融合 B.單克隆抗體 C.胚胎移植 D.動物細(xì)胞培養(yǎng),A,D,3、用于動物細(xì)胞培養(yǎng)的組織和細(xì)胞大都取自胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織，其主要原因是這樣的組織細(xì)胞 （ ） A.容易產(chǎn)生各種變異 B具有更強的全能性 C.取材十分方便 D分裂增殖的能力強,D,4.動物細(xì)胞培養(yǎng)與植物細(xì)胞培養(yǎng)的重要區(qū)別在于-（ ） A.培養(yǎng)基不同； B.動物細(xì)胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進(jìn)行； C.動物細(xì)胞可以傳代培養(yǎng)，而植物細(xì)胞不能； D.動物細(xì)胞能夠大量培養(yǎng)，而植物細(xì)胞只能培 養(yǎng)成植株。,A,5、在動物細(xì)胞培養(yǎng)的有關(guān)敘述中，正確的是（ ） A動物細(xì)胞培養(yǎng)的目的就是為了獲得大量的細(xì)胞分泌蛋白 B動物細(xì)胞培養(yǎng)前要用胰蛋白酶處理使細(xì)胞分散 C細(xì)胞遺傳物質(zhì)的改變發(fā)生于原代培養(yǎng)過程中 D培養(yǎng)至50代后繼續(xù)傳代的細(xì)胞是細(xì)胞株,B,6、在動物細(xì)胞培養(yǎng)中有部分細(xì)胞可能在培養(yǎng)條件下無限制地傳代下去，這種傳代細(xì)胞稱之為（ ） A原代培養(yǎng) B傳代培養(yǎng) C細(xì)胞株 D細(xì)胞系,D,7、動物細(xì)胞培養(yǎng)的正確過程是（ ） A.原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)細(xì)胞株細(xì)胞系 B. 原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)細(xì)胞系細(xì)胞株 C.傳代培養(yǎng)細(xì)胞系原代培養(yǎng)細(xì)胞株 D. 原代培養(yǎng)細(xì)胞系傳代培養(yǎng)細(xì)胞株,A,8、下列與動物細(xì)胞培養(yǎng)有關(guān)的表述中，不正確的是（ ） A培養(yǎng)液通常含有葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清 B原代培養(yǎng)的細(xì)胞一般傳至10代左右便會出現(xiàn)生長停滯 C動物細(xì)胞培養(yǎng)一般能夠傳到4050代，但其遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變 D動物細(xì)胞培養(yǎng)可用于檢測有毒物質(zhì)和獲得大量自身健康細(xì)胞,C,討論：,1.在體細(xì)胞的細(xì)胞核移植到受體卵母細(xì)胞之前，為什么必須先去掉受體卵母細(xì)胞的核？,為使核移植的胚胎或動物的遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價值的動物提供的體細(xì)胞，在供體細(xì)胞的細(xì)胞核移至受體細(xì)胞之前，必須將受體細(xì)胞的遺傳物質(zhì)去掉或?qū)⑵淦茐摹?培養(yǎng)的動物細(xì)胞一般當(dāng)傳代至1050代左右時，部分細(xì)胞核型可能會發(fā)生變化，其細(xì)胞遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生突變，而10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型。因此，在體細(xì)胞核移植中，為了保證供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)，通常采用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞。,2.用于核移植的供體細(xì)胞一般都選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞，想一想，這是為什么？,3.你認(rèn)為用上述體細(xì)胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物，是對體細(xì)胞供體動物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎？為什么？,絕大部分DNA來自于供體細(xì)胞核，但其核外還有少量的DNA，即線粒體中的DNA是來自于受體卵母細(xì)胞。,此外，即便動物的遺傳基礎(chǔ)完全相同，但動物的一些行為、習(xí)性的形成與所處環(huán)境有很大關(guān)系，核供體動物生活的環(huán)境與克隆動物所生活的環(huán)境不會完全相同，其形成的行為、習(xí)性也不可能和核供體動物完全相同，從這一角度看，克隆動物不會是核供體動物100%的復(fù)制。,思考討論,1.動物細(xì)胞培養(yǎng)取材時，一般是取胚胎組織或幼齡動物的組織或器官，請解釋原因。,細(xì)胞的衰老與動物機體的衰老有著密切的關(guān)系，細(xì)胞的增殖能力與供體的年齡有關(guān)，幼齡動物細(xì)胞增殖能力強，有絲分裂旺盛，老齡動物則相反。所以，一般來說幼年動物的組織細(xì)胞比老年動物的組織細(xì)胞易于培養(yǎng)。同樣，組織細(xì)胞的分化程度越低，則增殖能力越強，所以更容易培養(yǎng)。,腫瘤組織或細(xì)胞 正常組織或細(xì)胞,拓展-動物組織或細(xì)胞培養(yǎng)的難易程度,幼體組織或細(xì)胞 老齡組織或細(xì)胞,分化程度低的組織或細(xì)胞 分化程度高的組織或細(xì)胞,思考與探究,2.動物細(xì)胞培養(yǎng)要經(jīng)過脫分化的過程嗎？為什么？,動物細(xì)胞培養(yǎng)不需經(jīng)過脫分化過程。因高度分化的動物細(xì)胞發(fā)育潛能變窄，失去了發(fā)育成完整個體的能力，所以，動物細(xì)胞也就沒有類似植物組織或細(xì)胞培養(yǎng)時的脫分化過程了。要想使培養(yǎng)的動物細(xì)胞定向分化，通常采用定向誘導(dǎo)動物干細(xì)胞，使其分化成所需要的組織或器官。,3.1997年，美國威斯康星州的一個奶牛場有一頭名叫盧辛達(dá)（Lucinda）的奶牛，年產(chǎn)奶量為30.8 t，創(chuàng)造了世界奶牛產(chǎn)奶量最高新紀(jì)錄。目前世界各國高產(chǎn)奶牛場奶牛，年平均產(chǎn)奶量一般為十幾噸，而我國奶牛產(chǎn)奶量年平均水平僅為34 t。 （1）能利用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達(dá)嗎？請說明理由。,可以。盧辛達(dá)的產(chǎn)奶量很高，有高產(chǎn)奶的遺傳基礎(chǔ)，利用盧辛達(dá)的體細(xì)胞克隆的奶牛其遺傳物質(zhì)基本上全部來自該奶牛，其克隆牛具有高產(chǎn)的遺傳基礎(chǔ)，如果精心培育和飼養(yǎng)，有可能在世界范圍內(nèi)推廣，克隆牛再與高產(chǎn)的公牛自然繁殖，可得到很多高產(chǎn)的后代，從而加快奶牛改良進(jìn)程。,該克隆牛不能無限制地推廣，其數(shù)量不宜過多，尤其是在小范圍內(nèi)不能無限的繁殖，以避免奶牛群出現(xiàn)近親繁殖而引起種質(zhì)衰退。,（2）如果將克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達(dá)的任務(wù)交給你，你將如何對它進(jìn)行克??？,從盧辛達(dá)耳朵（也可用別的組織、器官，耳朵在活體上容易?。┥霞羧∫恍K組織，在體外培養(yǎng)獲得該組織（如軟骨組織）的細(xì)胞。從屠宰場取廢棄的牛卵巢，抽取卵母細(xì)胞體外培養(yǎng)成熟。用顯微針去除卵母細(xì)胞的核，再將耳細(xì)胞注入卵母細(xì)胞，用電刺激方法使卵母細(xì)胞與體細(xì)胞融合，這時供體核就進(jìn)入了受體卵母細(xì)胞，再用電刺激或化學(xué)物質(zhì)激活注入了體細(xì)胞核的卵母細(xì)胞，使其完成減數(shù)分裂和發(fā)育過程。核移植胚胎在體外短時間培養(yǎng)后，挑選正常卵裂的胚胎植入經(jīng)同期發(fā)情處理的受體母牛體內(nèi)。,4.體細(xì)胞核移植技術(shù)在研究和應(yīng)用上還存在什么問題？請你查閱資料，了解這方面的前沿動態(tài)。,研究方面：克隆動物基因組重新編程的機制尚不清楚，克隆技術(shù)效率低，克隆動物畸形率高、死亡率高、易出現(xiàn)早衰等問題。這些問題尚在研究中。 應(yīng)用上：生產(chǎn)克隆動物費用昂貴，距大規(guī)模應(yīng)用還有一定距離。,三、動物細(xì)胞融合（細(xì)胞雜交） 2個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的過程,細(xì)胞A,細(xì)胞B,雜種細(xì)胞,滅活的病毒,物理法 化學(xué)法,仙臺病毒 皰疹病毒 新城雞瘟病毒,離心振動電激,聚乙二醇,用滅活的病毒誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合過程,動物細(xì)胞的融合與植物細(xì)胞之間融合,植物細(xì)胞雜交與動物細(xì)胞雜交的比較,細(xì)胞膜 流動性,種間、屬間、科間甚至動植物之間細(xì)胞融合都已獲得成功,四、單克隆抗體,由單個B淋巴細(xì)胞經(jīng)過無性繁殖（克隆），形成基因型相同的細(xì)胞群，這一細(xì)胞群所產(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì)單一、特異性強的抗體稱為單克隆抗體。 特點： 特異性強、靈敏度高,如何大量生產(chǎn)單克隆抗體？,利用淋巴細(xì)胞產(chǎn)生抗體的功能 利用腫瘤細(xì)胞無限增殖的特性 利用細(xì)胞融合的技術(shù)將兩種細(xì)胞融合獲得具有淋巴細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞特性的雜交瘤細(xì)胞 利用動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)大量培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞,細(xì)胞融合、篩選,足夠數(shù)量的、能產(chǎn)生特定抗體的細(xì)胞群,單克隆抗體,本過程利用了哪些原理？ 為什么選用小鼠骨髓瘤細(xì)胞與B細(xì)胞融合？,免疫原理，細(xì)胞融合原理和動物細(xì)胞培養(yǎng)原理,這樣融合成的雜交瘤細(xì)胞，繼承了雙親細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，不僅具有B細(xì)胞分泌抗體的能力，而且還有無限增殖的本領(lǐng)，因而可以獲得大量單克隆抗體,單克隆抗體制備過程,單克隆抗體的應(yīng)用,與常規(guī)抗體相比，單克隆