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1 2.2.1 动物细胞培养和核移植技术动物细胞培养和核移植技术新建二中新建二中 李艳李艳选修选修3 现代生物科技专题现代生物科技专题 专题专题2细胞工程细胞工程 2.2动物细胞工程动物细胞工程2 植物细胞工程常用的技术手段植物细胞工程常用的技术手段有哪些？有哪些？那么动物细胞常用的技术手段那么动物细胞常用的技术手段 呢？呢？植物组织培养植物组织培养,植物体细胞杂交植物体细胞杂交问题探讨问题探讨3 皮肤烧伤，如果创面很小（不大于硬币）只要保持清洁，甚至深度烧伤，也可能自愈。如果下层真皮受损面积较大，常常需要植皮。植皮需要的健康皮片。植皮需要的健康皮片，可以取自烧伤病人自身未烧伤的部位（自体植皮），也可取自其他活人或尸体（异体植皮）等。自体植皮是永久性的，取自其他人或动物的植皮是暂时性的，是在创面愈合过程中为保护创面而采取的措施，1014天后就要被身体排斥。如果一个大面积烧伤的病人来说，自体皮肤有限，其他渠道的皮肤来源不足。如何才能获得大量的自体健康皮肤？4人耳鼠“人耳鼠”再出风头 2001年，一只特别的活老鼠在北京引起轰动这是有着一对红眼睛的、尾巴长长的、浑身没毛的小白鼠。值得一提的是，这只小白鼠的背上，竟长着一只几乎与身子一般大小的“人耳”。这只老鼠背上的“人耳”是由上海市第九人民医院副院长、整复外科主任曹谊林教授利用组织工程技术复制出来的。在京展出的数天，尽管门票高达20元，但还是有将近20万人，心甘情愿地掏钱一睹“人耳鼠”的风采。人耳鼠的出现，透露了怎样的信息？5动物细胞工程：动物细胞工程：动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等动物细胞融合、生产单克隆抗体等 动物细胞培养技术是其他动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的动物细胞工程技术的基础基础教学过程教学过程6 从动物机体中取出相关的组从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。这些细胞生长和增殖。原理：细胞增殖7 注意关键词:细胞贴壁细胞贴壁 接触抑制接触抑制 原代培养原代培养 传代培养传代培养8动物细胞生长特性动物细胞生长特性：细胞贴壁：细胞贴壁：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。称为细胞贴壁。要求：要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。附。细胞的接触抑制细胞的接触抑制：细胞进行有丝分裂，数量不断增多，当贴壁细细胞进行有丝分裂，数量不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。9接触抑制定义：细胞从接种到长满底物表面后，由于细胞繁殖数量增多相互接触后，不再增加。10动物细胞培养的过程:11动物细胞培养过程：动物细胞培养过程：动物胚胎或幼龄动动物胚胎或幼龄动物的组织、器官物的组织、器官细胞悬浮液细胞悬浮液胰蛋白酶胰蛋白酶（分解弹性纤维、胶原蛋白）（分解弹性纤维、胶原蛋白）1010代细胞代细胞原代培养原代培养5050代细胞代细胞传代培养传代培养细胞株细胞株无限传代无限传代细胞系细胞系遗传物质遗传物质改变改变遗传物质未遗传物质未改变改变原理：细胞增殖（有丝分裂）原理：细胞增殖（有丝分裂）结果：细胞群，细胞产物结果：细胞群，细胞产物12细胞株：细胞株：原代细胞一般传至原代细胞一般传至1010代左右细胞代左右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到活到40504050代，这种传代细胞为细胞株。代，这种传代细胞为细胞株。细胞系：细胞系：细胞株传代至细胞株传代至5050代后又出现细胞代后又出现细胞生长停滞状态，只有部分细胞由于遗传物质的生长停滞状态，只有部分细胞由于遗传物质的改变，使其在培养条件下可以无限制传代，这改变，使其在培养条件下可以无限制传代，这种传代细胞为细胞系。种传代细胞为细胞系。细胞株和细胞系的区别：细胞株和细胞系的区别：细胞系的遗传细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传代培养。容易传代培养。13 原代培养：原代培养：从机体取出后立即培养的细胞为从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞。培养的第原代细胞。培养的第1 1代细胞与传代细胞与传1010代以内代以内的细胞称为原代细胞培养。的细胞称为原代细胞培养。传代培养：传代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，配将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养，称为传代培养。培养瓶中继续培养，称为传代培养。1415培养器皿161、无菌、无毒的环境、无菌、无毒的环境（添加一定量的抗生素，定期更换培养液）（添加一定量的抗生素，定期更换培养液）2、营养、营养（葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素、动物血清、血葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素、动物血清、血浆等。浆等。）3、温度和、温度和PH 36.5+0.5度；PH为7.2-7.4。4、气体环境：、气体环境：O2和和CO2（95%空气和空气和5%CO2（作用）（作用）补充合成培养基补充合成培养基中缺乏的物质中缺乏的物质17（1 1）生产蛋白质生物制品：病毒疫苗、干）生产蛋白质生物制品：病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。扰素、单克隆抗体等。（2 2）获得大量自身的皮肤细胞，用于植皮。）获得大量自身的皮肤细胞，用于植皮。（3 3）用于检测有毒物质）用于检测有毒物质（4 4）用于生理、病理、药理等方面的研究，）用于生理、病理、药理等方面的研究，为治疗和预防疾病提供理论依据为治疗和预防疾病提供理论依据18 如：如：动物细胞培动物细胞培养就是从动物有养就是从动物有机体中取出相关机体中取出相关的组织的组织,将它分散将它分散成单个细胞成单个细胞,然后然后,放在适宜的培养放在适宜的培养基中基中,让这些细胞让这些细胞生长和增殖生长和增殖.192、为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？、为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？1、动物细胞培养液的主要成分是什么？较植物组培培养基有何独特之处？、动物细胞培养液的主要成分是什么？较植物组培培养基有何独特之处？3、为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？、为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？4、动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成、动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体？新个体？主要成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清血浆等。主要成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清血浆等。独特之处有：独特之处有：1、液体培养基、液体培养基 2、成分中有动物血清血浆等、成分中有动物血清血浆等因为这些组织或器官上的细胞生命力旺盛，分裂能力强因为这些组织或器官上的细胞生命力旺盛，分裂能力强成块组织不利培养，分散了做成细胞悬浮液利于培养成块组织不利培养，分散了做成细胞悬浮液利于培养不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体20细胞的全能性细胞的全能性细胞株、细胞系细胞株、细胞系植物体或组织植物体或组织培养结果培养结果获得细胞获得细胞或细胞分泌蛋白或细胞分泌蛋白快速繁殖、培育快速繁殖、培育无病毒植株等无病毒植株等培养目的培养目的葡萄糖、动物血清葡萄糖、动物血清蔗糖、植物激素蔗糖、植物激素培养基特有成分培养基特有成分液体培养基液体培养基固体培养基固体培养基培养基性质培养基性质细胞增殖细胞增殖原理原理动物细胞培养动物细胞培养植物组织培养植物组织培养比较项目比较项目21 动物细胞特点？动物细胞特点？分化潜能变窄分化潜能变窄：随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能变窄，这是指整体细胞而言。细胞核仍具有全能性细胞核仍具有全能性：细胞核，它含有保持物种遗传性所需的全套基因，而且并没有因细胞分化而丢失基因，因此高度分化细胞的细胞核仍具有全能性22 根据动物细胞核仍具有全能性根据动物细胞核仍具有全能性的特点的特点,怎样将动物细胞的全能性怎样将动物细胞的全能性表达表达?利用动物体细胞核移植技术利用动物体细胞核移植技术23 动物核移植：将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。发育为动物个体。用核移植的方法得到的动物。用核移植的方法得到的动物。克隆动物：24动物体细胞核移植技术动物体细胞核移植技术:将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成动物个体。的胚胎，这个新的胚胎最终发育成动物个体。用核移植的方法得到的动物用核移植的方法得到的动物称为克隆动物称为克隆动物核移植核移植胚胎细胞核移植胚胎细胞核移植体细胞核移植体细胞核移植（难度高难度高（为（为什么见课本什么见课本47面）面）受体细胞：受体细胞：M期的期的卵母细胞卵母细胞25262728以概念图的形式表示体细胞核移植过程？以概念图的形式表示体细胞核移植过程？取供体细胞取供体细胞取卵母细胞取卵母细胞 供体细胞培养供体细胞培养培养到培养到 M中期中期 卵母细胞去核卵母细胞去核 供体细胞供体细胞注入去核的卵母细胞注入去核的卵母细胞 供体核进入受体卵母细胞供体核进入受体卵母细胞 重组胚胎重组胚胎 代孕母牛代孕母牛 生出与供体遗传物质基本相同的个体生出与供体遗传物质基本相同的个体29卵细胞卵细胞C母绵羊子宫母绵羊子宫母绵羊母绵羊母绵羊母绵羊乳腺细胞乳腺细胞细胞质细胞质细胞核细胞核细胞核移植细胞核移植胚胎移植胚胎移植早期胚胎早期胚胎多莉羊多莉羊分娩分娩卵裂卵裂融合后的卵细胞融合后的卵细胞细胞拆合技术细胞拆合技术妊娠妊娠多莉羊的培育过程多莉羊的培育过程30思考题思考题1 1、在进行体细胞核移植之前，为何要去掉、在进行体细胞核移植之前，为何要去掉受体卵母细胞的核？受体卵母细胞的核？卵母细胞的细胞质可使体细胞核的全能性卵母细胞的细胞质可使体细胞核的全能性得以表达；卵母细胞体积比较大，容易操得以表达；卵母细胞体积比较大，容易操作；卵母细胞的细胞质多，营养丰富，能作；卵母细胞的细胞质多，营养丰富，能为早期胚胎的形成提供营养。为早期胚胎的形成提供营养。2 2、为什么选卵母细胞作核移植的受体细胞？、为什么选卵母细胞作核移植的受体细胞？为使核移植动物的遗传物质全部来自有利为使核移植动物的遗传物质全部来自有利用价值的动物提供的体细胞。用价值的动物提供的体细胞。313.3.用于核移植的供体细胞一般都选用传代用于核移植的供体细胞一般都选用传代1010代以内的细胞，为什么？代以内的细胞，为什么？10代以内的细胞保持一般保持正常二倍体的代以内的细胞保持一般保持正常二倍体的核型，未突变核型，未突变.思考题思考题二倍体的核型：二倍体的核型：是指染色体组在有丝分裂是指染色体组在有丝分裂中期的表型，是染色体数目、大小、形态中期的表型，是染色体数目、大小、形态特征的总和特征的总和32思考题思考题4.4.细胞核移植生产的克隆动物是对体细胞供细胞核移植生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行了体动物进行了100%100%的复制吗？为什么？的复制吗？为什么？不是，克隆动物绝大部分不是，克隆动物绝大部分DNA来自供体细来自供体细胞核，但核外还有少部分胞核，但核外还有少部分DNA（如线粒体（如线粒体DNA）来自受体卵母细胞）来自受体卵母细胞.332.体细胞核移植技术的应用前景体细胞核移植技术的应用前景34克隆动物的研究意义克隆动物的研究意义1.克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白2.改良动物品种改良动物品种 3.治疗人类疾病，作为供体治疗人类疾病，作为供体4.保护濒危动物保护濒危动物体细胞核移植技术存在的问题体细胞核移植技术存在的问题1.许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过大，异常肥胖，发育困难，免疫失调等。大，异常肥胖，发育困难，免疫失调等。2.成功率非常低及克隆动物食品的安全性问题。成功率非常低及克隆动物食品的安全性问题。35知识结构知识结构动物细胞培养和核移植技术动物细胞培养和核移植技术动物细胞培养动物细胞培养细胞培养的应用和概念细胞培养的应用和概念细胞培养的过程细胞培养的过程细胞培养的条件细胞培养的条件细胞培养技术的应用细胞培养技术的应用动物体细胞核移植动物体细胞核移植技术和克隆动物技术和克隆动物核移植技术和克隆动物的概念核移植技术和克隆动物的概念体细胞核移植技术的过程体细胞核移植技术的过程体细胞核移植技术的应用前景体细胞核移植技术的应用前景体细胞核移植技术存在的问题体细胞核移植技术存在的问题36 1 1、在动物细胞培养过程中遗传物质发生改变的细胞（）、在动物细胞培养过程中遗传物质发生改变的细胞（）A A细胞系细胞系 B B细胞株细胞株 C C原代细胞原代细胞 D D传代细胞传代细胞 2 2、动物细胞工程技术的基础是、动物细胞工程技术的基础是 -（）A.A.动物细胞融合动物细胞融合 B.B.单克隆抗体单克隆抗体 C.C.胚胎移植胚胎移植 D.D.动物细胞培养动物细胞培养AD 3.3.动物细胞培养与植物细胞培养的重要区别在于动物细胞培养与植物细胞培养的重要区别在于-（）A.A.培养基不同；培养基不同；B.B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行；动物细胞培养不需要在无菌条件下进行；C.C.动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能；动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能；D.D.动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培 养成植株。养成植株。141141A教学反馈教学反馈37教学参考 1.进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？细胞间的成分主要是蛋白质。胃蛋白酶适宜的PH约为2，当PH6时，胃蛋白酶就会失去活性，而胰蛋白酶作用的适宜环境PH为7.2-8.4，多数动物细胞培养的适宜PH为7.2-7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性。胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适宜用于细胞培养时的消化。2.胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白质外，长时间的作用也会消化细胞膜蛋白，对细胞有损伤作用，因此必须控制好胰蛋白酶的消化时间。3.单层细胞培养：1957年，科学家采用胰蛋白酶消化处理和应用液体培养基的方法，获得了单层细胞培养。单层培养法的出现，对细胞培养的发展起了很大的推动作用。38 4.为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中蛋白质为白蛋白和球蛋白；氨基酸有多种，是细胞合成蛋白质的基本成分，有些动物细胞不能合成，必须由培养液提供；激素有胰岛素、生长激素等促进细胞的生长、增殖、贴附。因此，细胞培养要保证细胞能顺利生长和繁殖，一般要添加10%-20%的血清。5.无血清培养：在科学研究中，有时需要明确界定培养液的成分，而血清中由于含有许多未知成分，会对研究结果有影响，因此，在进行细胞培养时，也可采用无血清培养。无血清培养基是在基本培养基中，添加一些已知的促进细胞生长和增殖的物质。6.去核方法：目前核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作去核法。还有人采用其他方法，如梯度离心、紫外光短时间照射、化学物质处理等。这些方法是在没有刺破透明带或卵母细胞质膜的情况下，去除细胞核或使卵细胞核DNA变性，从而达到去核目的。39
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