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1、2.2 動物細胞工程動物細胞工程單克隆抗體等等 動物細胞工程常用的技術動物細胞培養(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的基礎。是其他動物細胞工程技術的基礎。為什么要進行動物細胞培養(yǎng)?1.1.動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)如何進行細胞培養(yǎng)?培養(yǎng)時又需要提供哪些必要條件呢？2.2.12.2.1動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)和核移植技術和核移植技術 從動物機體中取出相關組織，將它們分散從動物機體中取出相關組織，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。些細胞生長和增殖。1.1概念概念1.2 1.2 動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)過程過程v胚
2、胎或幼齡動物的組織器官胚胎或幼齡動物的組織器官細胞懸液細胞懸液10代細胞代細胞50代細胞代細胞剪碎胰蛋白酶洗滌、稀釋、分離原代培養(yǎng)用用胰蛋白酶胰蛋白酶分散分散細胞，說明細胞細胞，說明細胞間的物質主要是間的物質主要是蛋白質蛋白質。動物細。動物細胞培養(yǎng)適宜的胞培養(yǎng)適宜的PH為為7.27.4，此環(huán)境下胃蛋白此環(huán)境下胃蛋白酶（酶（2.0）沒有）沒有活性，而胰蛋白活性，而胰蛋白酶酶(7.2-8.4)的活的活性較高。性較高。比老比老齡動齡動物的組織物的組織細胞增殖細胞增殖能力強，能力強，有絲有絲分裂分裂旺盛旺盛。分分化程度化程度越越低，低，增殖增殖能力越強，能力越強，越越容易培容易培養(yǎng)。養(yǎng)。動物細胞培養(yǎng)動
3、物細胞培養(yǎng)不能最終培養(yǎng)不能最終培養(yǎng)成生物體成生物體細胞增殖細胞增殖緩慢，核緩慢，核型可能變型可能變化化動物組織細胞間隙中含有一定動物組織細胞間隙中含有一定量的彈性纖維等蛋白質，將細量的彈性纖維等蛋白質，將細胞網絡起來形成具有一定彈性胞網絡起來形成具有一定彈性和韌性的組織和器官。和韌性的組織和器官。貼壁生長接觸抑制10代以內，保持正常二倍體核型代以內，保持正常二倍體核型傳代培養(yǎng) 多細胞動物和人體的細胞都生活在內環(huán)境中，多細胞動物和人體的細胞都生活在內環(huán)境中，根據你所學的內環(huán)境的知識，思考以下問題：根據你所學的內環(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？體外培養(yǎng)細胞時需要提供
4、哪些物質？ 2.體外培養(yǎng)的細胞需要什么樣的環(huán)境條件？體外培養(yǎng)的細胞需要什么樣的環(huán)境條件？ 討討 論論葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、促生長因子和葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、促生長因子和動物血清等。動物血清等。適宜溫度、適宜溫度、PH和氣體環(huán)境；無菌無毒環(huán)境和氣體環(huán)境；無菌無毒環(huán)境獲得細胞獲得細胞細胞的全能性細胞的全能性細胞或細胞產品細胞或細胞產品新的個體或細胞產品新的個體或細胞產品培養(yǎng)結果培養(yǎng)結果或細胞產物或細胞產物快速繁殖、培育快速繁殖、培育無病毒植株等無病毒植株等培養(yǎng)目的培養(yǎng)目的葡萄糖、動物血清葡萄糖、動物血清促促生長因子生長因子蔗糖、植物激素蔗糖、植物激素培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)基特有成分
5、液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基培養(yǎng)基性質培養(yǎng)基性質細胞增殖細胞增殖原原 理理動物細胞培動物細胞培養(yǎng)養(yǎng)植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)比較項目比較項目植物細胞和動物細胞培養(yǎng)的比較植物細胞和動物細胞培養(yǎng)的比較 大規(guī)模的生產有重要價值的生物制品大規(guī)模的生產有重要價值的生物制品 如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體為基因工程技術提供受體細胞為基因工程技術提供受體細胞 培養(yǎng)健康細胞用于燒傷病人皮膚移植培養(yǎng)健康細胞用于燒傷病人皮膚移植有毒物質的檢測有毒物質的檢測細胞的生理、藥理、病理研究細胞的生理、藥理、病理研究 如用于篩選抗癌藥物等，為治療和預防癌癥及其他疾如用于篩選抗癌藥物等
6、，為治療和預防癌癥及其他疾病提供依據病提供依據動物細胞培養(yǎng)技術的應用動物細胞培養(yǎng)技術的應用2.2.動物細胞動物細胞核移植技術和克隆動物核移植技術和克隆動物 將動物的一個細胞核，移入一個已經去掉細胞核將動物的一個細胞核，移入一個已經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，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)育為這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體（克隆動物）動物個體（克隆動物）分分類類胚胎細胞核移植：胚胎細胞核移植：體細胞核移植：體細胞核移植：細胞分化程度低，恢復全能性容易細胞分化程度低，恢復全能性容易 細胞分化程度細胞分化程度高高，恢復全能性，恢復全能性不
7、不容易容易2.1 動物細胞動物細胞核移植概念：核移植概念：2.2體細胞核移植的過程：體細胞核移植的過程：請看教材請看教材P48圖圖2-21思考：思考：1.核移植的受體細胞是什么？處在什么時期？核移植的受體細胞是什么？處在什么時期？2.通過什么手段激活受體細胞，構建重組胚胎？通過什么手段激活受體細胞，構建重組胚胎？ M中期卵母細胞中期卵母細胞誘導方法：物理或化學方法激活受體細胞，完成誘導方法：物理或化學方法激活受體細胞，完成細胞分裂和發(fā)育進程。細胞分裂和發(fā)育進程。主要用于制備主要用于制備單克隆抗體單克隆抗體獲得雜種植株獲得雜種植株用用 途途物理、化學方法物理、化學方法（同左）（同左）滅活的病毒滅
8、活的病毒物理（離心、振物理（離心、振蕩、電刺激）蕩、電刺激）化學（聚乙二醇）化學（聚乙二醇）誘導方法誘導方法使細胞分散后誘使細胞分散后誘導細胞融合導細胞融合去除細胞壁后誘去除細胞壁后誘導原生質體融合導原生質體融合細胞融合的方法細胞融合的方法細胞膜的流動性細胞膜的流動性細胞膜的流動性、細胞膜的流動性、植物細胞全能性植物細胞全能性原原 理理動物細胞融合動物細胞融合植物體細胞雜交植物體細胞雜交比較項目比較項目植物、動物細胞融合的比植物、動物細胞融合的比較較討論：討論：1.在體細胞的細胞核移植到受體卵母細胞之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？前，為什么必須先去掉
9、受體卵母細胞的核？ 為使核移植的胚胎或動物的遺傳物質全部來為使核移植的胚胎或動物的遺傳物質全部來自有重要利用價值的動物提供的體細胞，在供體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去掉或將其破壞。胞的遺傳物質去掉或將其破壞。 培養(yǎng)的動物細胞一般當傳代至培養(yǎng)的動物細胞一般當傳代至1050代代左右時，部分細胞核型可能會發(fā)生變化，其左右時，部分細胞核型可能會發(fā)生變化，其細胞遺傳物質可能會發(fā)生突變，而細胞遺傳物質可能會發(fā)生突變，而10代以代以內的細胞一般能保持正常的二倍體核型。因內的細胞一般能保持正常的二倍
10、體核型。因此，在體細胞核移植中，為了保證供體細胞此，在體細胞核移植中，為了保證供體細胞正常的遺傳基礎，通常采用傳代正常的遺傳基礎，通常采用傳代10代以內代以內的細胞。的細胞。2.用于核移植的供體細胞一般都選用傳代用于核移植的供體細胞一般都選用傳代10代以內的細胞，想一想，這是為什么？代以內的細胞，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的克隆動物，是你認為用上述體細胞核移植方法生產的克隆動物，是對體細胞供體動物進行了對體細胞供體動物進行了100%的復制嗎？為什么？的復制嗎？為什么？絕大部分絕大部分DNA來自于供體細胞核，但其核外還有少來自于供體細胞核，但其核外還有少量的量的DN
11、A，即線粒體中的，即線粒體中的DNA是來自于受體卵母是來自于受體卵母細胞。細胞。此外，即便動物的遺傳基礎完全相同，但動物的一些此外，即便動物的遺傳基礎完全相同，但動物的一些行為、習性的形成與所處環(huán)境有很大關系，核供體動行為、習性的形成與所處環(huán)境有很大關系，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，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、習性也不可能和核供體動物完全相同，其形成的行為、習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從這一角度看，克隆動物不會是核供體動物100%的的復制。復制。2.3體細胞核移植技術的應用前景：體細胞核移
12、植技術的應用前景：1、在畜牧業(yè)中可以加、在畜牧業(yè)中可以加速家畜遺傳改良的進程速家畜遺傳改良的進程2、保護瀕危物種、保護瀕危物種3、醫(yī)藥衛(wèi)生領域生產、醫(yī)藥衛(wèi)生領域生產醫(yī)用蛋白質及組織器官醫(yī)用蛋白質及組織器官的移植的移植4、了解胚胎發(fā)育和衰老過程；追、了解胚胎發(fā)育和衰老過程；追蹤研究疾病的發(fā)展過程和治療疾病蹤研究疾病的發(fā)展過程和治療疾病 1、成功率比較低2、大多存在健康問題3、克隆動物食品安全問題2.4體細胞核移植技術存在的問題：體細胞核移植技術存在的問題：思考與探究思考與探究2.動物細胞培養(yǎng)要經過脫分化的過程嗎？為什么？動物細胞培養(yǎng)要經過脫分化的過程嗎？為什么？動物細胞培養(yǎng)不需經過脫分化過程。因
13、高度分化動物細胞培養(yǎng)不需經過脫分化過程。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，通常采用定向誘導動物干細動物細胞定向分化，通常采用定向誘導動物干細胞，使其分化成所需要的組織或器官。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（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，年產奶量為的奶
14、牛，年產奶量為30.8 t，創(chuàng)造了世界奶牛產奶量最高新紀錄。目前世，創(chuàng)造了世界奶牛產奶量最高新紀錄。目前世界各國高產奶牛場奶牛，年平均產奶量一般為十幾噸，而我國奶牛產奶量界各國高產奶牛場奶牛，年平均產奶量一般為十幾噸，而我國奶牛產奶量年平均水平僅為年平均水平僅為34 t。（1）能利用體細胞核移植技術克隆高產奶牛盧辛達嗎？請說明理由。）能利用體細胞核移植技術克隆高產奶牛盧辛達嗎？請說明理由?？梢?。盧辛達的產奶量很高，有高產奶的遺傳基礎，可以。盧辛達的產奶量很高，有高產奶的遺傳基礎，利用盧辛達的體細胞克隆的奶牛其遺傳物質基本上利用盧辛達的體細胞克隆的奶牛其遺傳物質基本上全部來自該奶牛，其克隆牛具有
15、高產的遺傳基礎，全部來自該奶牛，其克隆牛具有高產的遺傳基礎，如果精心培育和飼養(yǎng)，有可能在世界范圍內推廣，如果精心培育和飼養(yǎng)，有可能在世界范圍內推廣，克隆牛再與高產的公牛自然繁殖，可得到很多高產克隆牛再與高產的公牛自然繁殖，可得到很多高產的后代，從而加快奶牛改良進程。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，其數量不宜過多，尤該克隆牛不能無限制地推廣，其數量不宜過多，尤其是在小范圍內不能無限的繁殖，以避免奶牛群出其是在小范圍內不能無限的繁殖，以避免奶牛群出現(xiàn)近親繁殖而引起種質衰退。現(xiàn)近親繁殖而引起種質衰退。（2）如果將克隆高產奶牛盧辛達的任務交給你，你將如何）如果將克隆高產奶牛盧辛
16、達的任務交給你，你將如何對它進行克??？對它進行克??？從盧辛達耳朵（也可用別的組織、器官，耳朵在活體從盧辛達耳朵（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）的細胞。從屠宰場取廢棄的牛卵巢，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母細胞與體細胞融合，這時供體核就進入了
17、受體卵母細胞，再用電刺激或化學物質激活注入了體細胞核的細胞，再用電刺激或化學物質激活注入了體細胞核的卵母細胞，使其完成減數分裂和發(fā)育過程。核移植胚卵母細胞，使其完成減數分裂和發(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胎在體外短時間培養(yǎng)后，挑選正常卵裂的胚胎植入經同期發(fā)情處理的受體母牛體內。同期發(fā)情處理的受體母牛體內。4.體細胞核移植技術在研究和應用上還存在什么體細胞核移植技術在研究和應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)。問題？請你查閱資料，了解這方面的前沿動態(tài)。研究方面研究方面：克隆動物基因組重新編程的機制尚不清克隆動物基因組重新編程的機制尚不清楚，克
18、隆技術效率低，克隆動物畸形率高、死亡率楚，克隆技術效率低，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。高、易出現(xiàn)早衰等問題。這些問題尚在研究中。應用上應用上：生產克隆動物費用昂貴，距大規(guī)模應用還生產克隆動物費用昂貴，距大規(guī)模應用還有一定距離。有一定距離。一、動物細胞融合一、動物細胞融合 細胞融合是正常的生命活動兩個細胞正在融合兩個細胞正在融合 受精作用受精作用動動物物細細胞胞融融合合細胞細胞A細胞細胞B雜種細胞雜種細胞滅活的病毒滅活的病毒物理法物理法化學法化學法仙臺病毒仙臺病毒皰疹病毒皰疹病毒新城雞瘟病毒新城雞瘟病毒用滅活的病毒誘導動物細胞融合過程用滅活的病毒誘導動物細胞
19、融合過程細胞核細胞核病毒顆粒病毒顆粒細胞核細胞核二、單克隆抗體二、單克隆抗體什么是抗體？什么是抗體？ 抗體是機體受抗原刺激后產生抗體是機體受抗原刺激后產生的、并能與該抗原發(fā)生特異性結合的的、并能與該抗原發(fā)生特異性結合的具有免疫功能的球蛋白。具有免疫功能的球蛋白。B淋巴細胞產生抗體。淋巴細胞產生抗體。B淋巴細胞與抗體淋巴細胞與抗體B淋巴細胞受抗原刺激后，可以淋巴細胞受抗原刺激后，可以產生抗體。產生抗體。動物體內的動物體內的B淋巴細胞可以產生淋巴細胞可以產生百萬種以上的抗體，每種抗體對特定的抗百萬種以上的抗體，每種抗體對特定的抗原具有特異性免疫作用。原具有特異性免疫作用。每一個淋巴細胞只能產生一種
20、抗每一個淋巴細胞只能產生一種抗體。體。單克隆抗體單克隆抗體 由單個由單個B淋巴細胞經過無性繁殖淋巴細胞經過無性繁殖（克?。纬苫蛐拖嗤募毎?，（克?。?，形成基因型相同的細胞群，這一細胞群所產生的化學性質單一、特這一細胞群所產生的化學性質單一、特異性強的抗體稱為單克隆抗體。異性強的抗體稱為單克隆抗體。 特點：特點：特異性強、靈敏度高特異性強、靈敏度高 如何大量生產單克隆抗體？如何大量生產單克隆抗體？ 利用淋巴細胞產生抗體的功能利用淋巴細胞產生抗體的功能 利用腫瘤細胞無限增殖的特性利用腫瘤細胞無限增殖的特性 利用細胞融合的技術將兩種細胞融利用細胞融合的技術將兩種細胞融合獲得具有淋巴細胞和腫瘤
21、細胞特合獲得具有淋巴細胞和腫瘤細胞特性的雜交瘤細胞性的雜交瘤細胞 利用動物細胞培養(yǎng)技術大量培養(yǎng)雜利用動物細胞培養(yǎng)技術大量培養(yǎng)雜交瘤細胞交瘤細胞 單克隆抗體制備過程單克隆抗體制備過程 注射抗原注射抗原B淋巴細胞淋巴細胞骨髓瘤細胞骨髓瘤細胞細胞融合、篩選細胞融合、篩選雜交瘤細胞雜交瘤細胞細胞培養(yǎng)細胞培養(yǎng)篩選，繼續(xù)培養(yǎng)篩選，繼續(xù)培養(yǎng)足夠數量的、能產生足夠數量的、能產生特定抗體的細胞群特定抗體的細胞群體外培養(yǎng)體外培養(yǎng)注射到小鼠腹腔注射到小鼠腹腔單克隆抗體單克隆抗體思考：思考：1、本過程利用了哪些原理？、本過程利用了哪些原理？免疫原理，細胞融合原理和動物細胞培養(yǎng)原理免疫原理，細胞融合原理和動物細胞培養(yǎng)原
22、理2、為什么選用小鼠骨髓瘤細胞與、為什么選用小鼠骨髓瘤細胞與B細胞融合？細胞融合？這樣融合成的雜交瘤細胞，繼承了雙親細胞的遺傳物這樣融合成的雜交瘤細胞，繼承了雙親細胞的遺傳物質，不僅具有質，不僅具有B細胞分泌抗體的能力，而且還有無限增細胞分泌抗體的能力，而且還有無限增殖的本領，因而可以獲得大量單克隆抗體。殖的本領，因而可以獲得大量單克隆抗體。單克隆抗體的應用單克隆抗體的應用與與常規(guī)抗體相比，單克隆抗體產量高，特異性強，常規(guī)抗體相比，單克隆抗體產量高，特異性強，靈敏度高，優(yōu)越性十分明顯靈敏度高，優(yōu)越性十分明顯。應用主要有：應用主要有：1、臨床診斷、臨床診斷2、作為載體，運載抗癌藥物，形成、作為載
23、體，運載抗癌藥物，形成“生物導彈生物導彈”治療腫治療腫瘤瘤資料資料：目前世界各國已經研制出數以百計的單克隆抗目前世界各國已經研制出數以百計的單克隆抗體。許多缺乏良好診斷手段的傳染病、免疫性疾病、血液病、體。許多缺乏良好診斷手段的傳染病、免疫性疾病、血液病、內分泌疾病和遺傳病，用單克隆抗體作為診斷手段，是一個內分泌疾病和遺傳病，用單克隆抗體作為診斷手段，是一個必然趨勢。另外，用單克隆抗體做體內診斷，借以鑒別和定必然趨勢。另外，用單克隆抗體做體內診斷，借以鑒別和定位體內位體內“病灶病灶”也引起人們的注意，目前，主要用于腫瘤追也引起人們的注意，目前，主要用于腫瘤追蹤及心肌梗塞的診斷。蹤及心肌梗塞的診
24、斷。在動物細胞融合和植物體細胞雜交的比較中，正在動物細胞融合和植物體細胞雜交的比較中，正確的是（）確的是（）A結果是相同的結果是相同的B雜種細胞的形成過程基本相同雜種細胞的形成過程基本相同C操作過程中酶的作用相同操作過程中酶的作用相同D誘導融合的手段相同誘導融合的手段相同. 單克隆抗體制備過程中，骨髓瘤細胞和單克隆抗體制備過程中，骨髓瘤細胞和B淋巴細胞淋巴細胞誘導融合后，要用特定培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細胞，誘導融合后，要用特定培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細胞，在這種培養(yǎng)基上不能存活增殖的細胞是（在這種培養(yǎng)基上不能存活增殖的細胞是（ ） 淋巴細胞淋巴細胞 小鼠骨髓瘤細胞小鼠骨髓瘤細胞 B淋巴細胞自身融合細胞淋巴細胞自身融合細胞 小鼠骨髓瘤細胞自身融合細胞小鼠骨髓瘤細胞自身融合細胞 雜交瘤細胞雜交瘤細胞A BC D C
高二生物選修3 動物細胞工程 課件
