2.2.1动物细胞工程

如何治疗烧伤 对烧伤患者来说 真皮移植类似拆东墙补西墙 医生需要从他们身体其他部位取下一块完好的皮肤 重新植入烧伤部位 尽管能治愈创面 但在取皮部位却留下了新的创伤 常常导致疤痕增生 甚至因取皮过深 供皮区难以自愈 形成水疱 反复溃疡 导致 好了旧伤又添新疤 遇到大面积严重烧伤的病人 如果其正常皮肤所剩无几 缺乏自体皮源及时封闭创面 常常引起创面及全身严重的感染等一系列并发症 有可能危机生命 因此 国际医学界一直试图在体外制造一种皮肤代用品 用来更换人体损坏的皮肤组织 皮肤移植 人造皮肤 人造皮肤是采用工程学和细胞生物学原理方法 在体外重建具有生物学活性的皮肤类似物 用来修复 替代缺损的皮肤组织 只需指甲大小的人类皮肤组织 便可培养出数亿倍的 活性皮肤 10天可以培养完成 可避免排斥反应 我国 人造皮肤 已经开始临床试验 2 2动物细胞工程 动物细胞工程常用的技术手段 动物细胞培养 基础 动物细胞核移植动物细胞融合生产单克隆抗体 一 动物细胞培养 1 概念 动物细胞培养就是从动物的机体中取出相关的组织 将他们分散成单个细胞 然后 放在适宜的培养基中 让这些细胞生长和增殖 2 2 1动物细胞培养和核移植技术 2 动物细胞培养的过程 1 通常应取哪些组织 为什么 2 为什么要用胰蛋白酶处理 胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗 为什么 用胃蛋白酶行吗 3 什么是细胞贴壁和接触抑制 4 什么是原代培养和传代培养 5 细胞培养一般培养几代 为什么 动物胚胎或幼龄动物的组织 器官 细胞悬浮液 10代细胞 50代细胞 无限传代 原代培养 传代培养 细胞株 细胞系 剪碎 胰蛋白酶处理 培养液培养 细胞贴壁 接触抑制 培养液培养 培养液培养 2 动物细胞培养的过程 取动物胚胎或幼龄动物的组织 器官的原因 因为成块组织不利培养 要用胰蛋白酶消化细胞间的蛋白质分散细胞 胰蛋白酶长时间作用也会消化细胞膜蛋白 对细胞有损伤作用 因此必须控制好胰蛋白酶的消化时间 动物细胞培养适宜的pH为7 2 7 4 此环境下胃蛋白酶 适宜pH2 0 没有活性 而胰蛋白酶 7 2 8 4 的活性较高 幼龄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 为什么要用胰蛋白酶处理 胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗 用胃蛋白酶行吗 原代培养指将动物组织消化后初次培养的过程 指培养的第1 10代以内的细胞 传代培养指将贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶等处理后 再分瓶继续培养的过程 细胞贴壁指细胞悬浮液中分散的细胞贴附在瓶壁上 要求培养瓶或培养皿内表面光滑 无毒 易于贴附 接触抑制指贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时 细胞就会停止分裂的现象 什么是细胞贴壁和接触抑制 什么是原代培养和传代培养 细胞株 原代细胞一般传至10代左右细胞生长停滞 大部分细胞衰老死亡 少数细胞存活到40 50代 这种传代细胞称为细胞株 细胞系 细胞株传代至50代后又出现细胞生长停滞状态 只有部分细胞由于遗传物质的改变 使其在培养条件下可以无限制传代 这种传代细胞为细胞系 细胞株和细胞系的区别 细胞株遗传物质未改变 细胞系遗传物质改变 具有癌细胞的特点 失去接触抑制 容易传代培养 3 动物细胞培养的条件 无菌 无毒环境 营养 温度和pH 气体环境 培养液和所有培养用具进行无菌处理 培养液中加抗生素 定期更换培养液 培养液的化学组成 糖 氨基酸 促生长因子 无机盐 微量元素等 此外通常还需添加血清 血浆等 哺乳动物多以36 5 0 5 为宜 多数细胞生存的适宜pH为7 2 7 4 95 空气 5 的CO2 O2是细胞代谢所必需的 CO2的主要作用是维持培养液的pH 4 植物组织培养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 细胞株 细胞系 快速繁殖 培育无病毒植株 获得细胞或细胞产物 5 动物细胞培养技术的应用 1 皮肤移植 2 大规模生产蛋白质生物制品 3 提供工程细胞 如基因工程的受体细胞 5 生理 医理 药理等方面的研究 4 检测有毒物质 判断细胞的毒性 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 下列有关动物细胞培养的叙述中正确的是 A 动物细胞培育的目的是获得大量的细胞分泌蛋白B 动物细胞培养前要用胰蛋白酶使细胞分散C 细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中D 培养至50代后的传代细胞称为细胞株 C B 3 下列关于动物细胞培养的叙述中 错误的是 A 用于培养的细胞大多取自胚胎或幼龄动物的器官或组织B 将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞C 在培养瓶中要定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离 制成悬浮液D 动物细胞培养只能传50代左右 所培养的细胞会衰老死亡 D 4 在动物细胞培养过程中遗传物质发生改变的细胞是 A 细胞系B 细胞株C 原代细胞D 传代细胞5 贴壁细胞的分裂方式属于 A 无丝分裂B 有丝分裂C 减数分裂D 增殖 A B 6 在动物细胞培养过程中 会发生遗传物质改变的细胞是 A 50代后的传代细胞B 10 50代内的传代细胞C 原代细胞D 10代内的传代细胞 A 7 动物细胞培养和植物组织培养最主要的相同点和不同点是 A 理论基础相同 培养基成分不同B 理论基础相同 最终目的不同C 均需无菌条件 最终结果不同D 均需无菌条件 培养基不同 D 美成功克隆猴的胚胎 克隆羊和其缔造者 我国首批自主克隆牛怀孕 二 动物体细胞核移植技术和克隆动物 动物核移植是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 1 动物核移植的概念 胚胎细胞核移植 体细胞核移植 哺乳动物的核移植 用核移植方法得到的动物称为克隆动物 克隆羊培育过程 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 观看克隆羊培养过程录像 写出克隆羊培养过程流程图 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 受体细胞激活 完成细胞分裂 发育成重组胚胎 胚胎移植 2 体细胞核移植的过程 取体细胞 采集卵母细胞 供体细胞注入去核卵母细胞 1 为什么要对卵母细胞去核 卵母细胞起何作用 为使核移植的胚胎或动物的细胞核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞 提供胚胎发育的细胞质环境 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 这是为什么 10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型 3 克隆动物和核供体生物完全一致吗 克隆动物细胞核基因型与体细胞核供体完全一样 与卵母细胞细胞质供体有一些地方相同 发育会受到代孕母体影响 P49讨论 3 体细胞核移植技术的应用前景 加速家畜良种繁育 保护濒危动物 生殖性克隆 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 成功率低 克隆技术有待完善 克隆动物健康与早衰问题 克隆动物食品安全性存在争议等 患关节炎时的多利 生产克隆动物费用昂贵 2 动物细胞培养要经过脱分化的过程吗 为什么 动物细胞培养结果是得到细胞而不是完整个体 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 所以动物细胞培养不需经过脱分化过程 P50思考与探究 P50思考与探究3 1 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 P50思考与探究3 2 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 P50思考与探究4 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 在动物细胞培养过程中遗传物质发生改变的细胞是A 细胞系B 细胞株C 原代细胞D 传代细胞 1 动物细胞工程技术的基础是 A 动物细胞融合B 单克隆抗体C 胚胎移植D 动物细胞培养 D A 练习题 3 用于动物细胞培养的组织和细胞大都取自胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 其主要原因是这样的组织细胞 A 容易产生各种变异B 具有更强的全能性C 取材十分方便D 分裂增殖的能力强 D 4 下列关于动物细胞培养的叙述中 正确的是A 动物细胞培养选用的培养材料大多是动物的受精卵细胞B 动物细胞培养液中通常含有葡萄糖 氨基酸 无机盐 生长素和动物血清等C 动物细胞培养过程中要用胰蛋白酶处理使细胞分散D 海拉 细胞系在实验室中被广泛传代使用是因为其遗传物质保持了长时间的稳定 C 5 1996年世界上第一只体细胞克隆动物 多利羊的培育成功 说明 A 体细胞具有全能性B 体细胞核具有全能性C 卵细胞具有全能性D 卵细胞核具有全能性 B 6 在克隆多利羊的过程中 下列被使用到的生物工程技术 使用顺序排列正确的是 细胞核移植技术 基因工程技术 细胞培养技术 胚胎移植技术A B C D B 7 动物细胞培养的细胞来自于 A 任何个体的细胞B 只能取自动物胚胎细胞C 只能取自幼龄动物的组织细胞D 胚胎或幼龄动物的器官和组织细胞 D 8 一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后 这个卵细胞经过多次分裂 再植入第三只羊的子宫内发育 结果产下一只羊羔 这种克隆技术具有多种用途 但是不能 A 有选择地繁殖某一性别的家畜B 繁殖家畜中的优良品种C 用于保存物种D 改变动物的基因 D 9 下列有关克隆的叙述 不正确的是 A 生物体通过体细胞进行的无性繁殖B 可将某种肿瘤细胞体外培养成一个细胞系C 扦插和嫁接实质上也是克隆D 可将鸡的某个DNA片断整合到小鼠的DNA上 D 克隆的含义是无性繁殖 10 生物技术的发展速度很快 已灭绝生物的 复生 将不再是神话 如果世界上最后一只野驴刚死亡 以下较易成功 复生 野驴的方法是 A 将野驴的体细胞取出 利用组织培养技术 经脱分化 再分化 培育成新个体B 将野驴的体细胞两两融合 再经组织培养培育成新个体C 取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵细胞中 经孕育培养成新个体D 将野驴的基因导入家驴的受精卵中 培育成新个体 C 11 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