人教版教学课件人教版选修3动物细胞工程.ppt

动物细胞工程,多莉,克隆猴,动物细胞工程的常用技术有哪些？,1）动物细胞培养技术 2）动物细胞融合技术 3）单克隆抗体技术 4）胚胎移植技术（如试管婴儿） 5）核移植技术（如克隆动物）,以上技术的基础是什么?,动物细胞培养液的主要成分是什么？较植物组织培养基有什么特别的地方？ 为什么选用动物胚胎或幼龄动物个体的器官或组织做动物细胞培养的材料？ 为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？ 为什么选用胰蛋白酶做上述处理？ 培养的细胞为何贴壁生长？ 如何界定原代培养和传代培养？ 动物细胞培养能否像植物组织培养那样最终培养成为生物个体？,一、动物细胞培养,从动物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，让这些细胞生长和繁殖。,动物细胞培养过程,基本过程要从原代培养到传代培养,原代培养的细胞,细胞贴壁过程,两种贴壁的培养细胞,传代培养的细胞,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。,动物细胞培养过程,动物组织,分散成 单个细胞,细胞悬液,培养,（原代 传代 培养 培养）,胰蛋白酶 胶原蛋白酶,胰蛋白酶 胶原蛋白酶,原理： 细胞增殖（有丝分裂） 结果： 细胞群，细胞产物,培养条件,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 合成培养基：糖、氨基酸、生长因子、无机盐、微量元素（血清、血浆） 温度和pH 36.50.5，7.2-7.4 气体 95%空气，5%CO2,?,动物细胞培养技术的应用,（1）用于制造有重要价值的蛋白质生物制品：病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。 （2）获得大量自身的皮肤细胞，用于植皮。 （3）用于检测有毒物质 （4）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,植物细胞和动物细胞培养的比较,细胞的全能性,细胞增殖,固体培养基,液体培养基,蔗糖 植物激素,葡萄糖 动物血清,植物体,细胞或细胞产物,快速繁殖、培育无病毒植株,细胞群,无,有,有,无,问题讨论,1、某植物非常具有观赏价值，你采取什么方法来繁殖后代，使它们继承该植物的全部优良性状？ 、1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达的奶牛，年产奶量为30.8t，创造了世界奶牛产量的最高记录。目前世界各国高产牛奶场的奶牛，平均每年产量为十几吨，而我国平均水平仅有34吨。你能想办法繁殖卢辛达的后代，使年产奶量为30.8t吗？,1、什么是克隆?,2、以前学习过动物克隆的实例吗？,3、请简述多莉克隆的过程？,多莉羊,动物体细胞核移植技术和克隆,就是无性繁殖，具体的说，是指从一个共同的祖先，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。,二、动物体细胞核移植技术和克隆动物,概念：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为动物个体。 分类 胚胎细胞核移植、体细胞核移植,采用此方法可以将两个不同种、属的动物优点集中在一起，产生具有双亲优点的可繁殖的杂种动物。 此外，细胞核移植对动物优良杂交种的无性繁殖具有重大意义。这一技术的成功与完善对于优良家禽的无性繁殖和濒临绝迹的珍贵动物的传种意义重大,克隆羊多莉,黑面绵羊去核卵细胞,白面绵羊乳腺细胞核,重组细胞,早期胚胎,另一头绵羊的子宫,克隆羊多利,克隆步骤上,克隆步骤下,阅读与思考,以概念图的形式表示体细胞核移植过程？,取供体细胞,取卵母细胞,供体细胞培养,培养到 M中期,卵母细胞去核,供体细胞注入去核的卵母细胞,供体核进入受体卵母细胞,重组胚胎,代孕母牛,生出与供体遗传物质基本相同的个体,请归纳动物体细胞核移植概念:,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,核移植,胚胎细胞核移植,体细胞核移植（难度高）,受体细胞：M期的卵母细胞,思考题,1、在进行体细胞核移植之前，为何要去掉受体卵母细胞的核？,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，能为早期胚胎的形成提供营养。,2、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用价值的动物提供的体细胞。,3.用于核移植的供体细胞一般都选用传代10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核型，未突变.,思考题,二倍体的核型：是指染色体组在有丝分裂中期的表型，是染色体数目、大小、形态特征的总和,思考题,4.细胞核移植生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？,不是，克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，但核外还有少部分DNA（如线粒体DNA）来自受体卵母细胞.,目前已经成功的实例有：,克隆两栖类、克隆鱼、克隆牛、羊、兔、猴、小鼠等克隆哺乳动物。,克隆动物的研究意义,用于生物学和医学研究的实验动物 改良动物品种 治疗人类疾病 保护濒危动物,存在的问题？,成功率非常低 绝大多数克隆动物存在健康问题 对克隆动物食品的安全性问题也存在争议,概念： 动物细胞融合，也叫细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。 原理： 细胞膜的流动性,三、动物细胞融合,动物细胞融合与植物体细胞杂交过程有什么不同？它相当于植物体细胞杂交的那一过程？,动物细胞融合技术的基本方法和主要用途是什么？,1）诱导剂除PEG外还常用灭活的病毒 2）主要用途是生产单克隆抗体,动物细胞融合技术的意义,突破有性杂交的局限，使远源杂交成为可能。用这种体细胞融合的技术，如今已在动物间实现了小鼠和田鼠，小鼠和小鸡，甚至于小鼠和人等许多远缘和超远缘的体细胞杂交。,植物体细胞杂交和动物细胞融合得比较,细胞膜的流动性,细胞膜的流动性,去处细胞壁后诱导原生质体融合,使细胞分散后诱导细胞融合,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,获得杂种植株,制备单克隆抗体,解决远源杂交不亲和的问题,四、单克隆抗体,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。,1、请从以上文字资料中找出单克隆抗体的概念,2、怎样才能获得单克隆抗体？,提示1：仅用细胞培养技术可行吗？,提示2：我们所学的哪种细胞是可以无限增殖的？,提示3：有什么方法能使B细胞产生抗体的能力和肿瘤细胞无限增殖能力同时具备呢？,用单个B细胞进行克隆，得到的细胞群能够分泌一种化学性质单一、特异性强的抗体，这种抗体就叫做单克隆抗体。,实验目的:制备单克隆抗体. 实验原理：B淋巴细胞能产生抗体，骨髓瘤细胞能无限增殖，杂交瘤细胞既能产生抗体又能无限增殖。 实验材料：小白鼠 实验器材：培养皿、针筒等等。 实验过程：如下页,根据阿根廷科学家米尔斯坦和德国科学家柯勒设计的 实验方案:,单克隆抗体制备过程,细胞融合、筛选,足够数量的、能产生特定抗体的细胞群,单克隆抗体,（1）为什么选用小鼠骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合?,小鼠骨髓瘤细胞可以在体外培养条件下大量增殖， B淋巴细胞能够产生抗体。 细胞的同源性越近，融合形成的杂种细胞越易成活。,（2）骨髓瘤细胞是癌细胞吗?,有无限增殖能力的细胞是肿瘤细胞， 具有转移能力的肿瘤细胞，称为癌细胞， 所以说，瘤细胞不能等于癌细胞。,（3）聚乙二醇处理后，培养液中存在哪几种细胞？,（4）整个制备过程为何要经过两次筛选?,（第一次筛选得到杂交瘤细胞（多种）， 第二次需先在多孔培养板上，在每孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始培养，然后再筛选出能产生特异性抗体的细胞群。） 由于该细胞群是单个杂交瘤细胞克隆得来的，所以产生的抗体必然是化学性质单一的，特异性强的单克隆抗体。这里的单克隆确有单个细胞克隆的含义，只不过克隆的不是B淋巴细胞，而是杂交瘤细胞。） （5）应用了什么技术：,动物细胞融合、动物细胞培养,基本过程,原理：杂交瘤细胞已具有“双亲细胞”的特性既能分泌抗体，又能无限增殖,单抗的主要用途是：,诊断单抗试剂盒 治疗抗癌“生物导弹” 预防传染病易感者,单抗的突出特点特异性强、灵敏度高,骨髓瘤细胞是特殊选择的代谢缺陷型细胞株！,DNA合成,已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径，但能不断分裂增殖，将这两种细胞在试管中混合，加聚乙二醇促融，获得杂种细胞。请回答： （1）试管中除融合的杂种细胞外，还有 种融合细胞。 （2）设计一方法（不考虑机械方法），从培养液中分离出杂种细胞，并说原理。 方法： 原理：,（1）2（2）培养液中加入氨基嘌呤，收集增殖的细胞 加入氨基嘌呤后，使D合成途径阻断，仅有D合成途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞就不能增殖，但人淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞中可以利用淋巴细胞中的S途径合成DNA而增殖,总结：,（1）不同细胞工程技术间的关系 植物组织培养是植物细胞工程技术的基础。 动物细胞培养是各种动物细胞工程技术的基础。 为达到特定的目的，许多细胞工程技术往往需要同时运用。 例如：克隆动物,克隆动物的负面影响,克隆动物用于挽救濒危动物可行性不够明朗，因为挽救濒危动物需要提高它们的繁殖能力，而克隆技术却是一个降低繁殖力的方法；此外，克隆动物在遗传上是全等的，一种特定的病毒或其它疾病的感染，将会带来灾难；如果无计划地克隆动物，会扰乱物种的进化规律，干扰性别比例。,（2）细胞工程的优势,细胞工程的优势在于避免了分离、提纯、剪切、拼接等基因操作，只需将细胞遗传物质直接转移到受体细胞中就能够形成杂交细胞，因而能够提高基因的转移效率。 此外，细胞工程不仅可以在植物与植物之间、 动物与动物之间、微生物与微生物之间进行杂交，甚至可以在动物与植物与微生物之间进行融合，形成前所未有的杂交物种。,（3）细胞工程技术与其他生物技术之间的关系,在生物技术的研究、开发和产业化过程中，生物工程的各分支领域基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程等有着错综复杂的联系，通常是由彼此合作来实现的。随着生物工程的迅猛发展，生物工程各分支领域的界限趋于模糊，相互交叉渗透，高度综合的趋势越来越明显。,植物细胞工程与动物细胞工程的主要区别,世界上第一只克隆绵羊“多利”和我国第一只转基因牛“滔滔”的培育程序分别如下图1和图2所示，请读图后回答问题：,(1)请写出图1中a、b所指的细胞工程名称： a_b_ (2)图1中实施细胞工程a时，所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是 。 (3)图2中所示过程中的关键环节是( ) A.a B