動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)完整版本

2 2動物細胞工程 生產(chǎn)單克隆抗體等 動物細胞工程常用的技術(shù) 動物細胞培養(yǎng) 動物細胞核移植 動物細胞融合 是其他動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ) 一 動物細胞培養(yǎng) 如何進行細胞培養(yǎng) 2 2 1動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù) 從動物機體中取出相關(guān)組織 將它們分散成單個細胞 然后放在適宜的培養(yǎng)基中 讓這些細胞生長和增殖 一 概念 閱讀P44 P45頁回答問題 問題1 試說動物細胞培養(yǎng)大致過程 原理 二 動物細胞培養(yǎng)過程 胚胎或幼齡動物的器官 組織 細胞懸液 10 50代細胞 剪碎 胰蛋白酶或膠原蛋白酶 胰蛋白酶處理分瓶培養(yǎng) 原代培養(yǎng) 動物細胞培養(yǎng)不能最終培養(yǎng)成生物體 細胞增殖緩慢 核型可能變化 貼壁生長接觸抑制 10代以內(nèi) 保持正常二倍體核型 傳代培養(yǎng) 單個細胞 培養(yǎng)液 原理 有絲分裂 問題4 為什么用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理 問題2 為什么選用動物胚胎或幼齡個體的器官或組織做動物細胞培養(yǎng)材料 因為其細胞生命力旺盛 分裂能力強 分化程度低 問題3 為什么培養(yǎng)前要將組織細胞分散成單個細胞 分散成單個細胞 細胞群 團 后容易培養(yǎng) 細胞所需的營養(yǎng)容易供應(yīng) 其代謝廢物容易排出 動物組織細胞間隙中含有一定量的彈性纖維等蛋白質(zhì) 胰蛋白酶處理動物組織 可以使動物組織細胞間的蛋白質(zhì)和細胞外的其他成分酶解 獲得單個細胞 問題5 為什么用胰蛋白酶處理而不用胃蛋白酶 動物細胞培養(yǎng)的最適PH值為7 2 7 4 胰蛋白酶作用的適宜PH為7 2 8 4 胃蛋白酶適宜PH為2 胃蛋白酶在PH為7 2 7 4的動物細胞培養(yǎng)中無活性 問題6 用胰蛋白酶處理不會把所培養(yǎng)的細胞消化掉嗎 控制好時間 長時間處理當(dāng)然會損傷細胞 當(dāng)原代培養(yǎng)的細胞處于接觸抑制后 用胰蛋白酶處理 使細胞從瓶壁上脫離下來 然后加入新的培養(yǎng)液 將細胞分離稀釋 并從原培養(yǎng)瓶內(nèi)轉(zhuǎn)接到新的培養(yǎng)瓶內(nèi) 這個過程稱傳代培養(yǎng) 分瓶培養(yǎng)的過程 傳代培養(yǎng) 原代培養(yǎng) 定義 人們通常將動物組織消化后的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng) 強調(diào)一 原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng) 原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng) 細胞株和細胞系 了解 細胞株 傳代細胞一般能傳到40 50代 遺傳物質(zhì)一般不會發(fā)生改變 叫細胞株 細胞系 傳代50代以后 部分細胞遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變 能無限增殖 獲得不死性 叫細胞系 強調(diào)二 細胞貼壁過程 細胞貼壁 在培養(yǎng)瓶懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上 稱為細胞貼壁 培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿壁要求 表面光滑 無毒 易于帖附 當(dāng)貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時 細胞就會停止分裂增殖 這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制 強調(diào)三 接觸抑制 多細胞動物和人體的細胞都生活在內(nèi)環(huán)境中 根據(jù)你所學(xué)的內(nèi)環(huán)境的知識 思考以下問題 1 體外培養(yǎng)細胞時需要提供哪些物質(zhì) 2 體外培養(yǎng)的細胞需要什么樣的環(huán)境條件 P46討論 充足營養(yǎng) 糖 氨基酸 促生長因子 無機鹽 微量元素等合成成分及血清 血漿等天然成分 適宜溫度 PH和氣體環(huán)境 無菌無毒環(huán)境 三 動物細胞培養(yǎng)的條件P46 1 無菌 無毒環(huán)境 無菌處理和添加抗生素目的 更換培養(yǎng)液的好處 2 營養(yǎng) 與體內(nèi)相同 液體合成培養(yǎng)基 糖 氨基酸 促生長因子 水 無機鹽 微量元素等 通常需加入血清 血漿等一些天然成分 3 溫度和PH 4 氣體環(huán)境95 空氣 5 CO2 維持培養(yǎng)液PH 適宜的溫度 人和哺乳動物細胞最適溫度為36 5 0 5 適宜的酸堿度 PH 7 2 7 4 動物細胞培養(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 水 無機鹽 維生素和動物血清等 獨特之處有 1 液體培養(yǎng)基2 成分中有動物血清等 P47最上面1 大規(guī)模的生產(chǎn)生物制品 2 培養(yǎng)的動物細胞作為基因工程的受體細胞 3 檢測判斷物質(zhì)的毒性 4 培養(yǎng)正?；蚋鞣N病變的細胞 用于生理 病理 藥理等方面的研究 如用于等 為及其他疾病提供理論依據(jù) 四 動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用 篩選抗癌藥物 治療和預(yù)防癌癥 植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較 我收獲了什么 背誦1 動物細胞培養(yǎng)的過程 注意問題2 動物細胞培養(yǎng)的條件 注意問題3 動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的比較 相互接觸 接觸抑制 單層 胰蛋白酶 衰老或死亡 不死性 降低 減少 活細胞的膜具有 選擇透過性 大分子染料不能進入細胞 故不染色 中 低溫 新陳代謝 酶 抗原 二 動物細胞核移植技術(shù)和克隆動物 將動物的一個細胞核 移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中 使其重組并發(fā)育成為一個新的胚胎 這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體 克隆動物 分類 細胞分化程度低 恢復(fù)全能性容易 細胞分化程度高 恢復(fù)全能性不容易 一 動物細胞核移植概念 二 體細胞核移植的過程 請看教材P48圖2 21 思考 1 核移植的受體細胞是什么 處在什么時期 用此細胞作為受體細胞有什么好處 2 通過什么手段激活受體細胞 構(gòu)建重組胚胎 M 中期卵母細胞 誘導(dǎo)方法 物理或化學(xué)方法激活受體細胞 完成細胞分裂和發(fā)育進程 卵母細胞體積大 便于操作 含有營養(yǎng)物質(zhì)豐富 提供早期胚胎發(fā)育所需的營養(yǎng) 含有激活細胞核體現(xiàn)全能性的物質(zhì) 二 體細胞核移植的過程 P49討論 1 在體細胞的細胞核移植到受體卵母細胞之前 為什么必須先去掉受體卵母細胞的核 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胞 在供體細胞的細胞核移至受體細胞之前 必須將受體細胞的遺傳物質(zhì)去掉或?qū)⑵淦茐?P49小資料 培養(yǎng)的動物細胞一般當(dāng)傳代至10 50代左右時 部分細胞核型可能會發(fā)生變化 其細胞遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生突變 而10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型 因此 在體細胞核移植中 為了保證供體細胞正常的遺傳基礎(chǔ) 通常采用傳代10代以內(nèi)的細胞 2 用于核移植的供體細胞一般都選用傳代10代以內(nèi)的細胞 想一想 這是為什么 3 你認為用上述體細胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物 是對體細胞供體動物進行了100 的復(fù)制嗎 為什么 絕大部分DNA來自于供體細胞核 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 三 體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景 1 在畜牧業(yè)中可以加速家畜遺傳改良的進程 2 保護瀕危物種 3 醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域生產(chǎn)醫(yī)用蛋白質(zhì)及組織器官的移植 4 了解胚胎發(fā)育和衰老過程 追蹤研究疾病的發(fā)展過程和治療疾病 閱讀課本P50頁 四 體細胞核移植技術(shù)存在的問題 思考與探究 1 幼齡與老齡動物的組織細胞比較 分化程度低的與分化程度高的組織細胞比較 哪一種更易于培養(yǎng) 思考一下 這是什么道理 提示 細胞的衰老與動物機體的衰老有著密切的關(guān)系 細胞的增殖能力與供體的年齡有關(guān) 幼齡動物細胞增殖能力強 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胞比老年動物的組織細胞易于培養(yǎng) 同樣 組織細胞的分化程度越低 則增殖能力越強 所以更容易培養(yǎng) 思考與探究 2 動物細胞培養(yǎng)要經(jīng)過脫分化的過程嗎 為什么 動物細胞培養(yǎng)不需經(jīng)過脫分化過程 因高度分化的動物細胞發(fā)育潛能變窄 失去了發(fā)育成完整個體的能力 所以 動物細胞也就沒有類似植物組織或細胞培養(yǎng)時的脫分化過程了 要想使培養(yǎng)的動物細胞定向分化 通常采用定向誘導(dǎo)動物干細胞 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 Lucinda 的奶牛 年產(chǎn)奶量為30 8t 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3 4t 1 能利用體細胞核移植技術(shù)克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達嗎 請說明理由 可以 盧辛達的產(chǎn)奶量很高 有高產(chǎn)奶的遺傳基礎(chǔ) 利用盧辛達的體細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)奶牛盧辛達的任務(wù)交給你 你將如何對它進行克隆 從盧辛達耳朵 也可用別的組織 器官 耳朵在活體上容易取 上剪取一小塊組織 在體外培養(yǎng)獲得該組織 如軟骨組織 的細胞 從屠宰場取廢棄的牛卵巢 抽取卵母細胞體外培養(yǎng)成熟 用顯微針去除卵母細胞的核 再將耳細胞注入卵母細胞 用電刺激方法使卵母細胞與體細胞融合 這時供體核就進入了受體卵母細胞 再用電刺激或化學(xué)物質(zhì)激活注入了體細胞核的卵母細胞 使其完成細胞分裂和發(fā)育過程 核移植胚胎在體外短時間培養(yǎng)后 挑選正常