高中生物 专题2 第2节 动物细胞工程课件 新人教版选修3.ppt

2 2动物细胞工程 植物细胞工程常用的技术手段有哪些 植物组织培养 植物体细胞杂交 知识回顾 单克隆抗体等 动物细胞工程常用的技术 动物细胞培养 动物细胞核移植 动物细胞融合 是其他动物细胞工程技术的基础 为什么要进行动物细胞培养 1 动物细胞培养 目的 获得细胞或其代谢产物 如何进行细胞培养 2 2 1动物细胞培养和核移植技术 概念 从动物机体中取出相关组织 将它们分散成单个细胞 然后放在适宜的培养基中 让这些细胞生长和增殖 动物细胞培养过程 胚胎或幼龄动物的组织器官 细胞悬液 10代细胞 50代细胞 剪碎 胰蛋白酶 洗涤 稀释 分离 原代培养 比老龄动物的组织细胞增殖能力强 有丝分裂旺盛 分化程度越低 增殖能力越强 越容易培养 动物细胞培养不能最终培养成生物体 动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质 将细胞网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织和器官 贴壁生长接触抑制 10代以内 保持正常二倍体核型 传代培养 多细胞动物和人体的细胞都生活在内环境中 根据你所学的内环境的知识 思考以下问题 1 体外培养细胞时需要提供哪些物质 2 体外培养的细胞需要什么样的环境条件 讨论 其中含有适合细胞生长增殖的各种营养物质 1 无菌 无毒 2 营养 3 适宜的温度和ph值 4 气体环境 无菌处理培养液和培养用具 添加一定量的抗生素 定期更换培养液 葡萄糖 氨基酸 无机盐 维生素 动物血清等 36 5 0 5 7 2 7 4 o2和co2 95 空气和5 co2 动物细胞培养的条件 维持培养液的ph 1 大规模的生产有重要价值的生物制品 如病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体 2 为基因工程技术提供受体细胞 3 有毒物质的检测 4 细胞的生理 药理 病理研究 如用于筛选抗癌药物等 为治疗和预防癌症及其他疾病提供依据 动物细胞培养技术的应用 获得细胞或细胞产物 细胞的全能性 细胞或细胞产品 新的个体或细胞产品 培养目的 快速繁殖 培育无病毒植株等 培养结果 葡萄糖 动物血清 蔗糖 植物激素 培养基特有成分 液体培养基 固体培养基 培养基性质 细胞增殖 原理 动物细胞培养 植物组织培养 比较项目 植物细胞和动物细胞培养的比较 二 动物体细胞核移植技术和克隆动物 将动物的一个细胞核 移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中 使其重组并发育成为一个新的胚胎 这个新的胚胎最终发育为动物个体 克隆动物 分类 细胞分化程度低 恢复全能性容易 细胞分化程度高 恢复全能性不容易 动物细胞核移植概念 体细胞核移植的过程 细胞培养技术 细胞核移植技术 体内胚胎培养和胚胎移植技术 思考1 上述过程运用了哪些技术 思考2 为何选用m 期卵母细胞 因为卵母细胞体积大 易操作 含有促使细胞核全能性表达的物质和营养条件 且这些物质活性最高 m 期细胞质未成熟 不能支持胚胎发育全过程 讨论 1 在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前 为什么必须先去掉受体卵母细胞的核 为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞 培养的动物细胞一般当传代至10 50代左右时 部分细胞核型可能会发生变化 其细胞遗传物质可能会发生突变 而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型 2 用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞 想一想 这是为什么 3 你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物 是对体细胞供体动物进行了100 的复制吗 为什么 绝大部分dna来自于供体细胞核 但其核外还有少量的dna 即线粒体中的dna是来自于受体卵母细胞 此外 即便动物的遗传基础完全相同 但动物的一些行为 习性的形成与所处环境有很大关系 核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同 其形成的行为 习性也不可能和核供体动物完全相同 从这一角度看 克隆动物不会是核供体动物100 的复制 体细胞核移植技术的应用前景 1 在畜牧业中可以加速家畜遗传改良的进程 2 保护濒危物种 3 医药卫生领域生产医用蛋白质及组织器官的移植 4 了解胚胎发育和衰老过程 追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病 1 成功率比较低 平均不到10 2 大多存在健康问题 3 克隆动物食品安全问题 体细胞核移植技术存在的问题 此外 体细胞核移植后的重组细胞直接发育成新个体属于无性繁殖 产生的后代无更大变异性 而环境是多变的 易造成该个体适应能力降低 易被淘汰 p50思考与探究 2 动物细胞培养要经过脱分化的过程吗 为什么 动物细胞培养不需经过脱分化过程 因高度分化的动物细胞发育潜能变窄 失去了发育成完整个体的能力 所以 动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了 要想使培养的动物细胞定向分化 通常采用定向诱导动物干细胞 使其分化成所需要的组织或器官 3 1997年 美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达 lucinda 的奶牛 年产奶量为30 8t 创造了世界奶牛产奶量最高新纪录 目前世界各国高产奶牛场奶牛 年平均产奶量一般为十几吨 而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3 4t 1 能利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达吗 请说明理由 可以 卢辛达的产奶量很高 有高产奶的遗传基础 利用卢辛达的体细胞克隆的奶牛其遗传物质基本上全部来自该奶牛 其克隆牛具有高产的遗传基础 如果精心培育和饲养 有可能在世界范围内推广 克隆牛再与高产的公牛自然繁殖 可得到很多高产的后代 从而加快奶牛改良进程 该克隆牛不能无限制地推广 其数量不宜过多 尤其是在小范围内不能无限的繁殖 以避免奶牛群出现近亲繁殖而引起种质衰退 2 如果将克隆高产奶牛卢辛达的任务交给你 你将如何对它进行克隆 从卢辛达耳朵 也可用别的组织 器官 耳朵在活体上容易取 上剪取一小块组织 在体外培养获得该组织 如软骨组织 的细胞 从屠宰场取废弃的牛卵巢 抽取卵母细胞体外培养成熟 用显微针去除卵母细胞的核 再将耳细胞注入卵母细胞 用电刺激方法使卵母细胞与体细胞融合 这时供体核就进入了受体卵母细胞 再用电刺激或化学物质激活注入了体细胞核的卵母细胞 使其完成减数分裂和发育过程 核移植胚胎在体外短时间培养后 挑选正常卵裂的胚胎植入经同期发情处理的受体母牛体内 4 体细胞核移植技术在研究和应用上还存在什么问题 请你查阅资料 了解这方面的前沿动态 研究方面 克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚 克隆技术效率低 克隆动物畸形率高 死亡率高 易出现早衰等问题 这些问题尚在研究中 应用上 生产克隆动物费用昂贵 距大规模应用还有一定距离 2 2 2动物细胞融合与单克隆抗体 正在融合的细胞 受精作用 动物细胞融合技术的发展简史 1 20世纪30年代 在肺结核 天花等病理组织中观察到多核细胞 2 20世纪70年代 在蛙的红细胞中观察到多核细胞 3 1962年 发现日本血凝性病毒能引起艾氏腹水瘤细胞融合成多核细胞 4 1965年 证实了灭活的病毒在适当条件下可以诱发动物体细胞融合 已成功的动物细胞融合实例 生物种类细胞来源成功年代酵母菌 鸡原生质体 血红细胞1975年人 胡萝卜腹水癌细胞 原生质体1976年人 小鼠纤维肉瘤细胞 畸胎瘤细胞1978年 一 动物细胞融合 1 概念 2 原理 3 方法 4 意义 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 细胞膜的流动性 与植物原生质体融合的方法相似 常用聚乙二醇 电激 灭活的病毒等 突破了有性杂交方法的局限 使远缘杂交成为可能 细胞膜融合 细胞质融合 细胞核融合 标志着细胞融合的完成 诱导融合的原理 病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用 使细胞相互凝聚 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 物理法化学法灭活的病毒 仙台病毒疱疹病毒新城鸡瘟病毒 为什么细胞融合过程中使用的病毒需要灭活 主要用于制备单克隆抗体 获得杂种植株 用途 物理 化学方法 同左 灭活的病毒 物理 离心 振荡 电刺激 化学 聚乙二醇 诱导的方法 使细胞分散后诱导细胞融合 去除细胞壁后诱导原生质体融合 融合的方法 细胞膜的流动性 细胞膜的流动性 植物细胞全能性 原理 动物细胞融合 植物体细胞杂交 比较项目 植物体细胞杂交技术和动物细胞融合的比较 二 单克隆抗体 抗体 机体受抗原刺激后产生的 并能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白 来源 由效应b细胞 浆细胞 产生 传统的抗体生产方法缺陷是什么 怎样解决这个问题 抗原不纯 抗体不纯 产量低特异性差 解决方法 体外培养单个 淋巴细胞 提取分泌的抗体 b淋巴细胞与抗体 1 b淋巴细胞受抗原刺激后 可以产生抗体 2 动物体内的b淋巴细胞可以产生百万种以上的抗体 每种抗体对特定的抗原具有特异性免疫作用 3 每一个b淋巴细胞只能产生一种抗体 单克隆抗体 由单个b淋巴细胞经无性繁殖 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 一个b淋巴细胞 只分泌一种特异性抗体小鼠骨髓瘤细胞 能够无限增殖 细胞融合技术 动物细胞培养技术大量培养 免疫小鼠 培养骨髓瘤细胞 融合 骨髓瘤细胞 b淋巴细胞 注射特定抗原蛋白 选择培养基上培养 专一抗体检验阳性 专一抗体检验阳性 注射到小鼠体内 体外培养 单克隆抗体 克隆杂交细胞 分开不同杂交细胞 克隆 专一抗体 检验