动物细胞工程课时

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,常用技术,第二节 动物细胞工程,动物细胞培养,动物细胞核移植,动物细胞融合,生产单隆抗体,其中，,动物细胞培养技术,是其他动物细胞工程技术的,基础。,就是从,动物,有机体中取出,相关,的,组织,将它分散成,单个细胞,然后,放在适宜的培养基中,让这些细胞,生长和增殖,。,动物细胞培养的概念,结合教材45页图2-16“动物细胞培养过程示意图”，自主阅读教材4445页的有关“动物细胞培养的过程”。,幼龄动物组织/胚胎,动物细胞培养的过程,剪碎,胰蛋白酶处理,细胞悬液,原代培养,贴壁生长，接触抑制，胰蛋白酶处理,传代培养,传至10代，大部分细胞死亡，剩下部分细胞,传代培养,传至50代之后，大部分细胞死亡，剩下的细胞类似癌变了（可以无限增殖，称为,细胞系,）,思考并回答,1.为什么选用幼龄个体的组织或动物胚胎做动物,细胞培养材料？,2.为什么培养前要将相关组织剪碎？,3.为什么要用胰蛋白酶处理而不是胃蛋白酶呢？,4.胰蛋白酶会不会破坏细胞呢？,相关概念辨析,1.,原代培养,：从供体获取组织后的,首次培养,。,2.,传代培养,：细胞由原代培养瓶中稀释后分装到新的培养瓶中继续培养的过程,。,3.,细胞株：,能够传代到4050代的细胞。,4.,细胞系,：能在培养条件下,无限传代,下去的细胞。,细胞株和细胞系的区别,：,细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传代培养。,动物细胞培养的条件,无菌、无毒,消毒、灭菌,抗生素,定期更换培养液，清除代谢废物,营养,糖、氨基酸、促生长因子(如维生素、激素)、无机盐、微量元素,（血清、血浆）,温度和pH,36.50.5，,气体,95%空气，5%CO,2,植物组织培养和动物细胞培养的比较,比较项目,植物组织培养,动物细胞培养,原理,细胞的全能性,细胞增殖,培养基性质,固体培养基,液体培养基,培养基特有成分,蔗糖 植物激素,葡萄糖 动物血清,培养结果,植物个体,细胞株、细胞系,培养目的,快速繁殖、培育无病毒植株,获得细胞或细胞分泌蛋白,蛋白质生物制品的生产,健康细胞培养,培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植,细胞的生理、药理、病理研究,获得细胞用于检测有毒物质、抗癌药物的筛选等,如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等,动物细胞培养技术的应用,二、动物细胞融合（细胞杂交）,灭活,的病毒：,仙台病毒,疱疹病毒,新城鸡瘟病毒,物理法：,离心、振动、,电激,化学法：,聚乙二醇,因为灭活的病毒能使细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。,不灭活的话会感染细胞，而不能诱导细胞融合。,1、细胞融合：,两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程,细胞核,病毒颗粒,细胞核,读下面一段文字资料，思考以下问题：,长期以来，为了获得抗体，采用的是把某种抗原,反复注射,到动物体内，然后从动物血清中分离出所需抗体的方法。用这种方法获得的抗体，不仅,产量低,，而且抗体的,特异性差，纯度低，反应不够灵敏,。人们发现，在动物发生免疫反应的过程中，体内的B细胞可以产生多达百万种以上的特异性抗体，但是每个B细胞只分泌一种化学性质单一、特异性强的抗体。,要想获得大量的,单一抗体,，必须用,单个B细胞,进行无性繁殖，即,克隆,。,怎样才能获得,单克隆抗体,？,如何大量生产单克隆抗体？,利用,淋巴细胞产生抗体,的功能,利用,肿瘤细胞无限增殖,的特性,利用细胞融合的技术,将两种细胞融合,获得具有淋巴细胞和肿瘤细胞特性的,杂交瘤细胞,利用,动物细胞培养技术,大量培养杂交瘤细胞,单克隆抗体,由,单个B淋巴细胞,经过无性繁殖（,克隆,），形成基因型相同的细胞群，这一细胞群所产生的,化学性质单一、特异性强的抗体,称为单克隆抗体。,特点：,特异性强、灵敏度高,2、单克隆抗体制备过程,注射抗原,B淋巴细胞,骨髓瘤细胞,细胞融合、,筛选,杂交细胞,细胞培养,筛选,，继续培养,足够数量的、能产生特定抗体的细胞群,体外培养,注射到小鼠腹腔,单克隆抗体,1、本过程利用了哪些原理？,免疫原理，细胞融合原理和动物细胞培养原理,2、为什么选用小鼠骨髓瘤细胞与B细胞融合？,这样融合成的杂交瘤细胞，继承了双亲细胞的遗传物质，不仅具有B细胞,分泌抗体,的能力，而且还有,无限增殖,的本领，因而可以获得大量单克隆抗体,小结,两个过程,动物细胞培养过程,单克隆抗体制备过程,三个“一”,一个诱导细胞融合的新方法,灭活病毒,一个新细胞,杂交瘤细胞,一个优势单克隆抗体,特异性 强、灵敏度高,的优势,单克隆抗体的应用,与常规抗体相比，单克隆抗体,产量高，特异性强，灵敏度高,，优越性十分明显,。,1、作为诊断试剂,2、用于治疗疾病和运载药物,作为载体，运载抗癌药物，形成“生物导弹”治疗肿瘤,资料：目前世界各国已经研制出数以百计的单克隆抗体。许多缺乏良好诊断手段的传染病、免疫性疾病、血液病、内分泌疾病和遗传病，用单克隆抗体作为诊断手段，是一个必然趋势。另外，用单克隆抗体做体内诊断，借以鉴别和定位体内“病灶”也引起人们的注意，目前，主要用于肿瘤追踪及心肌梗塞的诊断。,植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较,比较项目,植物体细胞杂交,动物细胞融合,细胞融合原理,细胞膜的流动性、,细胞膜的流动性,细胞融合的方法,去除细胞壁后诱导原生质体融合,使细胞分散后诱导细胞融合,诱导方法,物理（离心、振荡、电刺激）,化学（聚乙二醇）,物理、化学方法（同左）,灭活的病毒,用途,获得杂种植株,制备单克隆抗体,三、动物体细胞移植技术和克隆动物,1、克隆：,2、克隆的条件：,就是无性繁殖，具体地说，是指同一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA,分子,、,细胞,或,个体,。如过克隆作动词用，就表示整个无性繁殖的,过程,。,具有包含物种,完整基因组的细胞核,的活细胞（如，乳腺上皮细胞）能有效,调控细胞核发育,的细胞物质（如，去核卵的细胞质）完成,胚胎发育,的必要的环境条件（如，诱导核-质重组细胞生长、分化的实验条件和怀胎母体的子宫环境）,3、核移植技术与克隆动物：,（2）种类,胚胎细胞核移植,体细胞核移植,易,难,（1）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,用核移植的方法得到的动物称为,克隆动物,过程：,例1 克隆羊培育过程,黑面绵羊去核卵母细胞,白面绵羊乳腺细胞核,细胞核移植,重组细胞,电脉冲刺激,早期胚胎,胚胎移植,另一头绵羊的子宫,妊娠、出生,克隆羊多利,供体细胞培养,（M卵母细胞）,减数第二次分裂中期,去核的卵母细胞,供体细胞注入去核卵母细胞,受体细胞激活，完成减数分裂、发育,胚胎移植,例2 克隆牛培育过程,（3）体细胞核移植技术的应用前景,畜牧业、医药卫生,以及,其他,领域有着广泛应用前景,1加速,家畜遗传改良,进程，促进优良畜群繁育,2保护,濒危物种,，增加动物 的存活数量,3可作为,生物反应器,，生产医用蛋白,克隆动物细胞、组织、器官可作为,移植的供体,了解胚胎发育及衰老过程、做疾病,模型,等,（4）体细胞核移植技术存在的问题,胚胎移植动物幼体,产出 概率,10,克隆动物存在着,健康,问题,克隆动物的,食品安全性,问题存在争议,具有,自我更新,和,分化发育潜能,的原始细胞称为干细胞。,这部分细胞未分化或未完全分化，一旦生理需要，它们可以,按照一定的途径通过分裂、分化产生机体所需要的细胞。,四、干细胞,（1）概念：,（2）分类：,全能干细胞,多能干细胞,专能干细胞,具有形成机体的任何组织或器官直至形成完整个体的潜能。如,受精卵,，,胚胎干细胞,具有分化成多种组织的潜能，但不能发育成完整个体，如,骨髓造血干细胞,可以分化出至少12种血细胞。,只能分化成某一类型的细胞，如,神经干细胞,只能分化为各种神经细胞。,造血干细胞移植：,来源：,骨髓、动员后的外周血、脐带血,治疗：,血液系统疾病、遗传性血液病、顽固性自身免疫性疾病、严重免疫缺陷疾病、癌症化疗与放疗后免疫低下等有效手段。,胚胎干细胞移植：,诱导出各种功能性细胞或相应的干细胞，为部分细胞坏死的病,人进行细胞移植，使病人恢复丧失的功能。,（3）应用：,1.动物细胞工程技术的基础是：（）,A动物细胞融合 B胚胎移植,C动物细胞培养 D核移植,2. 单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞，在这种培养基上不能存活增殖的细胞是（ ）,淋巴细胞,小鼠骨髓瘤细胞,B淋巴细胞自身融合细胞,小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞,杂交瘤细胞,A B,C D,C,C,2、该方案能达到预期效果吗？为什么？,4、图中B为_过程，常用_作为诱导剂，该细胞继承_的遗传特性，既能_,又能_。,1、该实验方案的目的是_,3、A是从小鼠的脾脏中取得_, 该细胞能够产生_,5、C过程指细胞培养，该过程包括_培养和_培养两个阶段，其中_代以内的的细胞属于细胞株。,制备单克隆抗体,B淋巴细胞,抗体,细胞融合,灭活病毒,双亲细胞,分泌抗体,无限增殖,原代,传代,50,B,体外培养,骨髓瘤细胞,杂交瘤细胞,足够数量的细胞群,注射到,小鼠腹腔,A,C,下图为某同学根据杂交瘤技术的方法，设计的生产破伤风杆菌的抗体实验方案,世界上第一只克隆羊“多莉”的培育过程如图所示，请据图回答：,乙,甲,a,b,c,d,e,f,(1)图中的甲为苏格兰绵羊，乙为多莉羊。那么，a和b是通过_分裂形成的，其DNA含量是体细胞的 _ ；c肯定是_ 细胞，乙的遗传性状与提供_的绵羊 一致.,减数,一半,体,细胞核,乙,甲,a,b,c,d,e,f,(2)产生 甲和乙的过程分别是,和,。,（3）在形成乙是的过程中，需要将d的细胞核取出，将c细胞核移入d细胞内，此技术叫,。所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是,。,（4）绵羊的白色对黑色为显色。若甲是白色绵羊，要判断它是否纯合体，选用与它交配的绵羊最好是,。,有性生殖,克隆,核移植,卵细胞大，易于操作；卵细胞具有继续分化的潜能,。,黑色,乙,甲,a,b,c,d,e,f,（5）在产生多莉羊时，需将f细胞形成的早期胚胎移入另一头母羊子宫里，这种技术在细胞工程中叫,。,（6）继植物组织培养后，克隆绵羊的培育成功，证明动物细胞核也有,（7）在繁殖多莉羊的过程中，是否遵循孟德尔遗传规律？多莉羊的性状与d羊、c羊及f羊的关系是什么？,胚胎移植,全能性,不遵循，多莉羊的多数性状象c羊，个别性状象d羊，发育也会受到f羊影响,。,（07宁夏理综）,现有A和B两个肉牛品种，A品种牛的细胞组成可表示为A细胞核、A细胞质，B品种牛则为B细胞核、B细胞质。,（1）如果要获得一头克隆牛，使其细胞由A细胞核和B细胞质组成，基本步骤是，从A品种牛体内取出体细胞，进行体外培养。然后再从培养细胞中取出_ 注入B品种牛的_卵母细胞，经过某处刺激和培养后形成胚胎，该胚胎被称为_ _ _ ， 将该胚胎移入代孕母牛的_中，通过培育可达到目的。,（2）一般来说，要想大量获得这种克隆牛比较难，原因之一是卵母细胞的数量_，为解决这一问题，可以用_激素处理B品种母牛。,（3）克隆牛的产生说明_ 具有全能性。克隆牛的性状主要表现_品种牛的特征。由A、B两品种杂交得到的牛与克隆牛相比，杂交牛细胞核的遗传物质来自_个亲本，细胞质来自_性亲本，克隆牛和杂交牛的遗传物质组成_（相同，不同）。,细胞核,去核,重组胚胎,子宫,不足,促性腺,动物体细胞核,A,两,雌,不同,（07山东理综）,（,8分）继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：,（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是,。,（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入,中，原因是,。,（3）通常采用,技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。,（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的,细胞中特异表达。,（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠体细胞的,转入,细胞中构成重组细胞，使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称为,。,显微注射,受精卵（或早期胚胎）,受精卵（或早期胚胎细胞）具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达,DNA分子杂交（核酸探针）,膀胱上皮,细胞核,去核的卵,核移植（或克隆）,3.植物体细胞杂交技术： （1）过程：,去细胞壁用到的酶：,纤维素酶和果胶酶,，在以上过程中先后用到哪些技术：,细胞融合和植物组织培养,。,植物体细胞杂交的过程，实际上是不同植物体细胞的原生质体融合的过程。,细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成；植物体细胞杂交的结果或目的是获取杂种植株,（2）诱导融合的方法：物理法包括,离心、振动、电刺激,等。化学法一般是用,聚乙二醇（PEG）,作为诱导剂。,（3）意义：,克服了远缘杂交不亲和的障碍。大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。,2.动物体细胞核移植技术和克隆动物,（1）哺乳动物核移植可以分为,胚胎细胞,核移植（比较容易）和,体细胞,核移植（比较难）。,（2）选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞,比较大，容易操作,；卵细胞含有使核内基因全部表达的物质条件和营养条件,（3）体细胞核移植的大致过程是：,（4）体细胞核移植技术的应用：,加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育； 保护濒危物种，增大存活数量；,生产珍贵的医用蛋白； 作为异种移植的供体； 用于组织器官的移植等。,（5）反对生殖性克隆的原因：,严重违反了人类伦理道德,冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念,是在人为地制造心理上和社会地位上都不健全的人,克隆技术尚不成熟，可能克隆出有严重生理缺陷的孩子,（6）治疗性克隆过程图解：（如右图）,运用上述工程克隆的器官在器官移植方面的优点：,解决了临床上供体器官不足和器官移植后的免疫排斥反应,3.动物细胞融合,（1）动物细胞融合也称,细胞杂交,，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成具有原来,两个或多个,细胞遗传信息的单核细胞，称为,杂交细胞,。,（2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有,聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激,等。,（3）动物细胞融合,最重要的用途是制备单克隆抗体。,（3）动物细胞融合的意义：克服了,远缘杂交的不亲和性,，成为研究,细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育,的重要手段。,（4）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：,比较项目,细胞融合的原理,细胞融合的方法,诱导手段,用法,植物体细胞杂交,细胞膜的流动性,去除细胞壁后诱导原生质体融合,离心、电刺激、振动，,聚乙二醇等试剂诱导,克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株,动物细胞融合,细胞膜的流动性,使细胞分散后诱导细胞融合,除应用植物细胞杂交手段外，也可以用灭活的病毒诱导,制备单克隆抗体的技术之一,4.单克隆抗体,（1）抗体：一个B淋巴细胞只分泌一种,特异性抗体,。从血清中分离出的抗体,产量低、纯度低、特异性差,。,（2）单克隆抗体的制备过程：,该过程中共有,两次,筛选：,第一次是用选择培养基筛选出杂交瘤细胞，第二次是为了筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞。,体内培养与体外培养相比，其优点是_,不需特定的培养基，不需严格的外界环境条件,。,（3）杂交瘤细胞的特点：既能大量,繁殖,，又能产生,专一的抗体,。,（4）单克隆抗体的优点：,特异性强，灵敏度高，并能大量制备,。,（5）单克隆抗体的作用：,作为诊断试剂,：准确识别各种,抗原,物质的细微差异，并跟,一定抗原,发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。,用于治疗疾病和运载药物,：主要用于治疗,癌症治疗,，可制成“,生物导弹,”，也有少量用于治疗其它疾病。,