《细胞工程》课件(新人教版-选修3)

1、1专题专题细胞工程细胞工程 2.动物细胞工程22.2 动物细胞工程动物细胞工程单克隆抗体等等 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。是其他动物细胞工程技术的基础。3为什么要进行动物细胞培养?1.1.动物细胞培养动物细胞培养如何进行细胞培养?培养时又需要提供哪些必要条件呢？2.2.12.2.1动物细胞培养和核移植技术动物细胞培养和核移植技术 从动物机体中取出相关组织，将它们分散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。些细胞生长和增殖。1.1概念概念4动

2、物细胞的培养过程 幼龄动物幼龄动物取动物器官取动物器官和组织和组织剪碎组织剪碎组织胰蛋白酶处理胰蛋白酶处理细胞培细胞培养养单个细胞单个细胞动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础51.2 1.2 动物细胞培养过程动物细胞培养过程n胚胎或幼龄动物的组织器官胚胎或幼龄动物的组织器官细胞悬液细胞悬液10代细胞代细胞50代细胞代细胞剪碎胰蛋白酶洗涤、稀释、洗涤、稀释、分离分离原代培养原代培养用用胰蛋白酶胰蛋白酶分散分散细胞，说明细胞细胞，说明细胞间的物质主要是间的物质主要是蛋白质蛋白质。动物细。动物细胞培养适宜的胞培养适宜的PH为为7.27.4，此环境下胃蛋白此环境下胃蛋白酶（酶（2.0）没有）没

3、有活性，而胰蛋白活性，而胰蛋白酶酶(7.2-8.4)的活的活性较高。性较高。比老龄动比老龄动物的组织物的组织细胞增殖细胞增殖能力强，能力强，有丝分裂有丝分裂旺盛。分旺盛。分化程度越化程度越低，增殖低，增殖能力越强，能力越强，越容易培越容易培养。养。动物细胞培养动物细胞培养不能最终培养不能最终培养成生物体成生物体细胞增殖细胞增殖缓慢，核缓慢，核型可能变型可能变化化动物组织细胞间隙中含有一定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胞网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织和器官。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

4、体核型代以内，保持正常二倍体核型传代培养传代培养6有关概念n原代培养：原代培养：动物组织消化后的初次培动物组织消化后的初次培养称养称为原代细胞。为原代细胞。n传代培养：将传代培养：将贴满瓶壁的贴满瓶壁的细胞细胞需要重需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。这样的培养培养，让细胞继续增殖。这样的培养过程称为过程称为传代培养。传代培养。7 多细胞动物和人体的细胞都生活在内环境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，思考以下中，根据你所学的内环境的知识，思考以下问题：问题： 1.体外培养细胞时需要提供哪些物质？体外培养细胞

5、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？体外培养的细胞需要什么样的环境条件？ 讨讨 论论葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子和动物血清等。子和动物血清等。适宜温度、适宜温度、PH和气体环境；无菌无毒环境和气体环境；无菌无毒环境1 1）无菌、无毒：无菌、无毒： 2 2）全部的营养物质：全部的营养物质： 3 3）适宜的温度和适宜的温度和PHPH值：值： 4 4）必要的气体条件：必要的气体条件：（添加一定量的抗生素，定期更换培养液）（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。（葡萄糖、氨基酸、

6、无机盐、维生素、动物血清等。）保证细胞顺利的保证细胞顺利的生长增殖生长增殖36.5+36.5+（- -）0.50.5度度, 7.2-7.4, 7.2-7.4O O2 2和和COCO2 2（95%95%空气和空气和5% CO5% CO2 2 ）维持培养液的维持培养液的PH1.1.3 3 动物细胞培养的条件动物细胞培养的条件9获得细胞获得细胞细胞的全能性细胞的全能性细胞或细胞产品细胞或细胞产品新的个体或细胞新的个体或细胞产品产品培养结果培养结果或细胞产物或细胞产物快速繁殖、培育快速繁殖、培育无病毒植株等无病毒植株等培养目的培养目的葡萄糖、动物血清葡萄糖、动物血清促生长因子促生长因子蔗糖、植物激素蔗

7、糖、植物激素培养基特有成分培养基特有成分液体培养基液体培养基固体培养基固体培养基培养基性质培养基性质细胞增殖细胞增殖原原 理理动物细胞培动物细胞培养养植物组织培养植物组织培养比较项目比较项目植物细胞和动物细胞培养的比较植物细胞和动物细胞培养的比较10 1 1）大规模的生产有重要价值的生物制品大规模的生产有重要价值的生物制品 如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体 2 2）为基因工程技术提供受体细胞为基因工程技术提供受体细胞3 3）培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植4 4）有毒物质的检测有毒物质的检测5 5）细胞的生理、药理、病理研究细胞的生理

8、、药理、病理研究 如用于筛选抗癌药物等，为治疗和预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防癌症及其他疾病提供依据1.4动物细胞培养技术的应用动物细胞培养技术的应用11思考：思考：2、为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物、为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？细胞培养材料？1、动物细胞培养液的主要成分是什么？较植物组培培养、动物细胞培养液的主要成分是什么？较植物组培培养基有何独特之处？基有何独特之处？3、为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？、为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？4、动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成、动物细胞

9、培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体？新个体？主要成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清主要成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。独特之处有：等。独特之处有：1、液体培养基、液体培养基 2、成分中有动物血清等、成分中有动物血清等因为这些组织或器官上的细胞生命力旺盛，分裂能力强因为这些组织或器官上的细胞生命力旺盛，分裂能力强成块组织不利培养，分散了做成细胞悬浮液利于培养成块组织不利培养，分散了做成细胞悬浮液利于培养不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体成新的动物个体12有关概念细胞株：细胞株：原代细

10、胞一般传至原代细胞一般传至10-50代左代左右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活，这种传代细胞为细胞株。少数细胞存活，这种传代细胞为细胞株。 细胞系：细胞系：细胞株传代至细胞株传代至50代后又出现代后又出现细胞生长停滞状态，只有部分细胞由于遗细胞生长停滞状态，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。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和细胞系的区别： 细胞系的遗细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接

11、触抑制，容易传代培养。触抑制，容易传代培养。132.2.动物细胞核移植技术和克隆动物动物细胞核移植技术和克隆动物 将动物的一个将动物的一个细胞核细胞核，移入一个已经去掉细，移入一个已经去掉细胞核的胞核的卵母细胞卵母细胞中，使其重组并发育成为一个新中，使其重组并发育成为一个新的的胚胎胚胎，这个新的胚胎最终发育为，这个新的胚胎最终发育为动物个体动物个体（克（克隆动物）隆动物）用核移植的方法得到的动物用核移植的方法得到的动物称为克隆动物称为克隆动物。分分类类胚胎细胞核移植：胚胎细胞核移植：体细胞核移植：体细胞核移植：细胞分化程度低，恢复全能细胞分化程度低，恢复全能性容易性容易 细胞分化程度高，恢复全

12、能细胞分化程度高，恢复全能性不容易性不容易2.1 动物细胞核移植概念：动物细胞核移植概念：14例：例：克隆羊培育过克隆羊培育过程程黑面绵羊去黑面绵羊去核卵细胞核卵细胞白面绵羊乳白面绵羊乳腺细胞核腺细胞核细胞核移植细胞核移植重组细胞重组细胞电脉冲刺激电脉冲刺激早期胚胎早期胚胎胚胎移植胚胎移植另一头绵羊的子宫另一头绵羊的子宫妊娠、出生妊娠、出生克隆羊多利克隆羊多利152.2体细胞核移植的过程：体细胞核移植的过程：请看教材请看教材P48图图2-21思考：思考：1.核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？2.通过什么手段激活受体细胞，构建重组胚胎？通过什么手段激活受

13、体细胞，构建重组胚胎？3.动物体细胞核移植的理论基础是什么？动物体细胞核移植的理论基础是什么？ M中期卵母细胞中期卵母细胞诱导方法：物理或化学方法激活受体细胞，诱导方法：物理或化学方法激活受体细胞，完成细胞分裂和发育进程。完成细胞分裂和发育进程。动物细胞核的全能性动物细胞核的全能性16 培养的动物细胞一般当传代至培养的动物细胞一般当传代至1050代左右时，部分细胞核型可能会发生代左右时，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，变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而而10代以内的细胞一般能保持正常的二代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，倍体核型。因此

14、，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代常采用传代10代以内的细胞。代以内的细胞。1.用于核移植的供体细胞一般用于核移植的供体细胞一般都选用传代都选用传代10代以内的细胞，代以内的细胞，想一想，这是为想一想，这是为什什么？么？讨论：讨论：172.3体细胞核移植技术的应用前景：体细胞核移植技术的应用前景：1、在畜牧业中可以加、在畜牧业中可以加速家畜遗传改良的进程速家畜遗传改良的进程2、保护濒危物种、保护濒危物种3、医药卫生领域生产、医药卫生领域生产医用蛋白质及组织器官医用蛋白质及组织器官的移植的移植4、了解胚胎发育和衰、了解胚胎发育和衰老

15、过程；追踪研究疾病老过程；追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病的发展过程和治疗疾病18 1、成功率比较低2、大多存在健康问题3、克隆动物食品安全问题2.4体细胞核移植技术存在的问题：体细胞核移植技术存在的问题：1920一、动物细胞融合一、动物细胞融合 细胞融合是正常的生命活动两个细胞正在融合两个细胞正在融合 受精作用受精作用211动物细胞融合的概念：动物细胞融合的概念： 动物细胞融合又称细胞杂交，是指动物细胞融合又称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有两个或多个的过程。融合后形成的具有两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细

16、细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。胞。22动物细胞融合232 2. .诱导融合方法诱导融合方法：诱导方式诱导方式物理法物理法化学法化学法生物法：生物法： 灭活的病毒灭活的病毒仙台病毒仙台病毒紫外线紫外线丧失感染性丧失感染性（不感染细胞）（不感染细胞）保留融合活性保留融合活性 （诱导细胞融合）（诱导细胞融合）24用灭活的病毒诱导动物细胞融合过程用灭活的病毒诱导动物细胞融合过程细胞核细胞核病毒颗粒病毒颗粒细胞核细胞核25主要用于制备主要用于制备单克隆抗体单克隆抗体获得杂种植株获得杂种植株用用 途途物理、化学方法物理、化学方法（同左）（同左）灭活的病毒灭活的病毒物理（离心、振物理（离心、振荡、电

17、刺激）荡、电刺激）化学（聚乙二醇）化学（聚乙二醇）诱导方法诱导方法用胰蛋白酶用胰蛋白酶分散分散细胞细胞诱诱导融合导融合去除细胞壁后诱去除细胞壁后诱导原生质体融合导原生质体融合融合融合前处理前处理细胞膜的流动性细胞膜的流动性细胞膜的流动性、细胞膜的流动性、植物细胞全能性植物细胞全能性原原 理理动物细胞融合动物细胞融合植物体细胞杂交植物体细胞杂交比较项目比较项目植物、动物细胞融合的比植物、动物细胞融合的比较较26二、单克隆抗体什么是抗体？什么是抗体？ 抗体是机体受抗原刺激后产生抗体是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。具有免疫功

18、能的球蛋白。浆浆细胞产生细胞产生抗体。抗体。27思考思考1.传统生产抗体的方法和缺陷？传统生产抗体的方法和缺陷？2.B淋巴细胞有什么特点？淋巴细胞有什么特点？方法：反复给动物注射某种抗原方法：反复给动物注射某种抗原缺陷：产量低，纯度差，特异性差缺陷：产量低，纯度差，特异性差28B淋巴细胞与抗体B淋巴细胞受抗原刺激后，淋巴细胞受抗原刺激后，可以产生抗体。可以产生抗体。动物体内的动物体内的B淋巴细胞可以淋巴细胞可以产生百万种以上的抗体，每种抗体对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。特定的抗原具有特异性免疫作用。每一个淋巴细胞只能产生一每一个淋巴细胞只能产生一种抗体。种抗体

19、。29单克隆抗体概念 由由单个单个B淋巴细胞淋巴细胞经过经过无性繁无性繁殖殖（克隆），形成基因型相同的（克隆），形成基因型相同的细细胞群胞群，这一细胞群所产生的，这一细胞群所产生的化学性化学性质单一、特异性强质单一、特异性强的抗体称为单克的抗体称为单克隆抗体。隆抗体。 特点：特异性强、灵敏度高特点：特异性强、灵敏度高 、可大、可大量制备量制备30如何大量生产单克隆抗体？n利用淋巴细胞产生抗体的功能利用淋巴细胞产生抗体的功能n利用肿瘤细胞无限增殖的特性利用肿瘤细胞无限增殖的特性n利用细胞融合的技术将两种细胞利用细胞融合的技术将两种细胞融合获得具有淋巴细胞和肿瘤细融合获得具有淋巴细胞和肿瘤细胞特性

20、的杂交瘤细胞胞特性的杂交瘤细胞n利用动物细胞培养技术大量培养利用动物细胞培养技术大量培养杂交瘤细胞杂交瘤细胞31 单克隆抗体制备过程单克隆抗体制备过程 注射抗原注射抗原B淋巴细胞淋巴细胞骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞细胞融合、筛选细胞融合、筛选杂交瘤细胞杂交瘤细胞细胞培养细胞培养筛选，继续培养筛选，继续培养足够数量的、能产生足够数量的、能产生特定抗体的细胞群特定抗体的细胞群体外培养体外培养注射到小鼠腹腔注射到小鼠腹腔单克隆抗体单克隆抗体3233思考：思考：1、本过程利用了哪些原理？、本过程利用了哪些原理？免疫原理，细胞融合原理和动物细胞培养免疫原理，细胞融合原理和动物细胞培养原理原理2、为什么选用小鼠骨髓瘤细胞与、为什么选用小鼠骨髓瘤细胞与B细胞融合？细胞融合？ 这样融合成的杂交瘤细胞，继承了双亲细胞这样融合成的杂交瘤细胞，继承了双亲细胞的遗传物质，不仅具有的遗传物质，不仅具有B细胞分泌抗体的能力，细胞分泌抗体的能力，而且还有无限增殖的本领，因而可以获得大量单而且还有无限增殖的本领，因而可以获得大量单克隆抗体。克隆抗体。34单克隆抗体的应用单克隆抗体的应用与常规抗体相比，单克隆抗体产量高，特异性强，与常规抗体相比，单克隆抗体产量高，特异性强，灵敏度高，优越性十分明显灵敏度高，优越性十分明显。应用主要有：应用