高二生物選修3 動物細(xì)胞工程 ppt

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1、2.2 動 物 細(xì) 胞 工 程單 克 隆 抗 體 等 動 物 細(xì) 胞 工 程 常 用 的 技 術(shù)動 物 細(xì) 胞 培 養(yǎng)動 物 細(xì) 胞 核 移 植動 物 細(xì) 胞 融 合是 其 他 動 物 細(xì) 胞 工 程 技 術(shù) 的 基 礎(chǔ) 。為 什 么 要 進 行 動 物 細(xì) 胞 培 養(yǎng) ?1.動 物 細(xì) 胞 培 養(yǎng)如 何 進 行 細(xì) 胞 培 養(yǎng) ?培 養(yǎng) 時 又 需 要 提 供 哪 些必 要 條 件 呢 ？2.2.1動 物 細(xì) 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(xì) 胞 ， 然 后 放 在 適 宜 的 培 養(yǎng) 基 中 ， 讓 這

2、些 細(xì) 胞 生 長 和 增 殖 。1.1概 念1.2 動 物 細(xì) 胞 培 養(yǎng) 過 程胚胎或幼齡動物的組織器官細(xì) 胞 懸 液10代細(xì)胞50代細(xì)胞剪 碎 胰 蛋 白 酶洗 滌 、 稀 釋 、分 離 原 代 培 養(yǎng) 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 。比 老 齡 動物 的 組 織細(xì) 胞 增 殖能 力 強 ，有 絲 分 裂旺 盛 。 分化 程 度 越低 ， 增 殖能 力 越

3、強 ，越 容 易 培養(yǎng) 。 動 物 細(xì) 胞 培 養(yǎng)不 能 最 終 培 養(yǎng)成 生 物 體 細(xì) 胞 增 殖緩 慢 ， 核型 可 能 變化動 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 。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) 多 細(xì) 胞 動 物 和 人 體 的 細(xì) 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(xì)

4、胞 時 需 要 提 供 哪 些 物 質(zhì) ？ 2.體 外 培 養(yǎng) 的 細(xì) 胞 需 要 什 么 樣 的 環(huán) 境 條 件 ？ 討 論葡 萄 糖 、 氨 基 酸 、 無 機 鹽 、 維 生 素 、 促 生 長 因 子 和動 物 血 清 等 。適 宜 溫 度 、 PH和 氣 體 環(huán) 境 ； 無 菌 無 毒 環(huán) 境獲 得 細(xì) 胞細(xì) 胞 的 全 能 性 細(xì) 胞 或 細(xì) 胞 產(chǎn) 品新 的 個 體 或 細(xì) 胞 產(chǎn) 品培 養(yǎng) 結(jié) 果 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 促生 長 因 子蔗 糖 、 植 物 激 素培 養(yǎng) 基 特 有 成 分

5、 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 目植 物 細(xì) 胞 和 動 物 細(xì) 胞 培 養(yǎng) 的 比 較 大 規(guī) 模 的 生 產(chǎn) 有 重 要 價 值 的 生 物 制 品 如 病 毒 疫 苗 、 干 擾 素 、 單 克 隆 抗 體為 基 因 工 程 技 術(shù) 提 供 受 體 細(xì) 胞 培 養(yǎng) 健 康 細(xì) 胞 用 于 燒 傷 病 人 皮 膚 移 植有 毒 物 質(zhì) 的 檢 測細(xì) 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(yù)防 癌 癥 及 其 他 疾 病

6、提 供 依 據(jù)動 物 細(xì) 胞 培 養(yǎng) 技 術(shù) 的 應(yīng) 用2.動 物 細(xì) 胞 核 移 植 技 術(shù) 和 克 隆 動 物 將 動 物 的 一 個 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 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 胚 胎 細(xì) 胞 核 移 植 ：體 細(xì) 胞 核 移 植 ： 細(xì) 胞 分 化 程 度 低 ， 恢 復(fù) 全 能 性 容 易 細(xì) 胞 分 化 程 度 高 ， 恢 復(fù) 全 能 性 不 容 易2.1 動 物 細(xì) 胞 核 移 植 概 念

7、：2.2體 細(xì) 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(xì) 胞 是 什 么 ？ 處 在 什 么 時 期 ？2.通 過 什 么 手 段 激 活 受 體 細(xì) 胞 ， 構(gòu) 建 重 組 胚 胎 ？ M 中 期 卵 母 細(xì) 胞誘 導(dǎo) 方 法 ： 物 理 或 化 學(xué) 方 法 激 活 受 體 細(xì) 胞 ， 完 成細(xì) 胞 分 裂 和 發(fā) 育 進 程 。主 要 用 于 制 備單 克 隆 抗 體獲 得 雜 種 植 株用 途 物 理 、 化 學(xué) 方 法（ 同 左 ）滅 活 的 病 毒物 理 （ 離 心 、 振蕩 、 電 刺 激 ）化 學(xué) （ 聚 乙 二 醇

8、 ）誘 導(dǎo) 方 法 使 細(xì) 胞 分 散 后 誘導(dǎo) 細(xì) 胞 融 合去 除 細(xì) 胞 壁 后 誘導(dǎo) 原 生 質(zhì) 體 融 合細(xì) 胞 融 合 的 方 法 細(xì) 胞 膜 的 流 動 性細(xì) 胞 膜 的 流 動 性 、植 物 細(xì) 胞 全 能 性原 理 動 物 細(xì) 胞 融 合植 物 體 細(xì) 胞 雜 交比 較 項 目植 物 、 動 物 細(xì) 胞 融 合 的 比較討 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

9、 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 將 其 破 壞 。 培 養(yǎng) 的 動 物 細(xì) 胞 一 般 當(dāng) 傳 代 至 10 50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

10、 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 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

11、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 。2.3體 細(xì) 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

12、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 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(xì) 胞 核 移 植 技 術(shù) 存 在 的 問 題 ：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

13、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 （ 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

14、 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 4 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 嗎 ？ 請 說 明 理 由 ?？?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(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

15、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

16、 一 小 塊 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 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

17、 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

18、 物 費 用 昂 貴 ， 距 大 規(guī) 模 應(yīng) 用 還有 一 定 距 離 。一 、 動 物 細(xì) 胞 融 合 細(xì) 胞 融 合 是 正 常 的 生 命 活 動兩 個 細(xì) 胞 正 在 融 合受 精 作 用動物細(xì)胞融合細(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 毒用 滅 活 的 病 毒 誘 導(dǎo) 動 物 細(xì) 胞 融 合 過 程細(xì) 胞 核病 毒 顆 粒細(xì) 胞 核二 、 單 克 隆 抗 體什 么 是 抗 體 ？ 抗 體 是 機 體 受 抗 原 刺 激 后 產(chǎn) 生的 、 并 能 與 該 抗 原 發(fā) 生 特 異 性 結(jié) 合 的具 有

19、免 疫 功 能 的 球 蛋 白 。B淋 巴 細(xì) 胞 產(chǎn) 生 抗 體 。B淋 巴 細(xì) 胞 與 抗 體 B淋 巴 細(xì) 胞 受 抗 原 刺 激 后 ， 可 以產(chǎn) 生 抗 體 。 動 物 體 內(nèi) 的 B淋 巴 細(xì) 胞 可 以 產(chǎn) 生百 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 。 每 一 個 淋 巴 細(xì) 胞 只 能 產(chǎn) 生 一 種 抗體 。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 、

20、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 單 克 隆 抗 體 制 備 過 程 注 射 抗 原 B淋 巴 細(xì) 胞 骨 髓 瘤 細(xì) 胞細(xì) 胞 融 合 、 篩 選雜 交 瘤

21、 細(xì) 胞細(xì) 胞 培 養(yǎng)篩 選 ， 繼 續(xù) 培 養(yǎng)足 夠 數(shù) 量 的 、 能 產(chǎn) 生特 定 抗 體 的 細(xì) 胞 群體 外 培 養(yǎng)注 射 到 小 鼠 腹 腔單 克 隆 抗 體思 考 ：1、 本 過 程 利 用 了 哪 些 原 理 ？免 疫 原 理 ， 細(xì) 胞 融 合 原 理 和 動 物 細(xì) 胞 培 養(yǎng) 原 理2、 為 什 么 選 用 小 鼠 骨 髓 瘤 細(xì) 胞 與 B細(xì) 胞 融 合 ？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

22、 獲 得 大 量 單 克 隆 抗 體 。單 克 隆 抗 體 的 應(yīng) 用與 常 規(guī) 抗 體 相 比 ， 單 克 隆 抗 體 產(chǎn) 量 高 ， 特 異 性 強 ，靈 敏 度 高 ， 優(yōu) 越 性 十 分 明 顯 。應(yīng) 用 主 要 有 ：1、 臨 床 診 斷2、 作 為 載 體 ， 運 載 抗 癌 藥 物 ， 形 成 “ 生 物 導(dǎo) 彈 ” 治 療 腫瘤 資 料 ： 目 前 世 界 各 國 已 經(jīng) 研 制 出 數(shù) 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 、內(nèi) 分 泌 疾 病 和 遺 傳 病 ， 用 單 克 隆

23、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(nèi) 診 斷 ， 借 以 鑒 別 和 定位 體 內(nèi) “ 病 灶 ” 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 。 在 動 物 細(xì) 胞 融 合 和 植 物 體 細(xì) 胞 雜 交 的 比 較 中 ， 正確 的 是 （ ）A 結(jié) 果 是 相 同 的B 雜 種 細(xì) 胞 的 形 成 過 程 基 本 相 同C 操 作 過 程 中 酶 的 作 用 相 同D 誘 導(dǎo) 融 合 的 手 段 相 同 . 單 克 隆 抗 體 制 備 過 程 中 ， 骨 髓 瘤 細(xì) 胞 和 B淋 巴 細(xì) 胞誘 導(dǎo) 融 合 后 ， 要 用 特 定 培 養(yǎng) 基 篩 選 出 雜 交 瘤 細(xì) 胞 ，在 這 種 培 養(yǎng) 基 上 不 能 存 活 增 殖 的 細(xì) 胞 是 （ ） 淋 巴 細(xì) 胞 小 鼠 骨 髓 瘤 細(xì) 胞 B淋 巴 細(xì) 胞 自 身 融 合 細(xì) 胞 小 鼠 骨 髓 瘤 細(xì) 胞 自 身 融 合 細(xì) 胞 雜 交 瘤 細(xì) 胞A B C D C