2.2动物细胞工程.ppt

1、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、 动物细胞核移植、 动物细胞融合、 生产单克隆抗体,思考：,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,强调：,动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。,动物细胞培养发展历史,20世纪初，人们不知道神经纤维是由神经细胞的细胞质向外突出形成的，还是由神经细胞周围的其他细胞融合而成的。生物学家们就这个问题展开了激烈的争论。1907年，美国生物学家哈里森(Harrison)从蝌蚪的脊索中分离出神经组织，把它放在青蛙的凝固的淋巴液中培养。蝌蚪的神经组织存活了好几周，并且从神经细胞中长出了神经纤维。哈里森的实

2、验不仅解决了神经纤维的起源问题，而且开创了动物组织培养的先河。此后，在许多科学家的不懈努力下，动物组织培养不断改进并逐渐发展成为动物细胞培养。,补充：,问题讨论:,烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人？,取该患者的皮肤进行细胞培养,获得足量的细胞后再移植,2.2.1动物细胞培养和核移植技术,一.动物细胞培养,1.动物细胞培养概念及原理,2. 过程,动物细胞生长特性,相关概念：1)原代培养 2)传代培养3）细胞株 4）细胞系： 5）细胞株和细胞系的区别,3 条件,从动物机体内取出相关的组织，将它分散成单个细

3、胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。,1.概念：,2.2.1动物细胞培养和核移植技术,一.动物细胞培养,原理:,细胞增殖,2. 过程,取动物组织块,剪碎,分散成单个细胞,胰蛋白酶,细胞悬液,用培养液稀释,原代培养,装入培养瓶,放在培养箱中,细胞贴壁,生长增殖,接触抑制,传代培养,分瓶,传十代后,一般失去停止增殖,保持增殖能力 （ 突变）,胰蛋白酶,贴壁生长： 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上 要求： 培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。 细胞的接触抑制 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。,动物细胞生长特性,有关概念,

4、1)原代培养：动物组织通过酶或机械方法分散成单个细胞后进行的初次培养。 2)传代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，用胰蛋白酶等处理后配制成细胞悬浮液，分瓶扩大培养。,3）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，这种能够传到40-50代的细胞为细胞株。 4）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，能够无限制传代下去的细胞为细胞系。 5）细胞株和细胞系的区别： 细胞系的遗传物质已改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传代培养。,探究：,多细胞动物和人体的细胞都生活在

5、内环境中，根据你所学的知识，认为体外培养细胞应该模拟内环境的哪些内容呢？,3 条件,营养,成分,糖 氨基酸 促生长因子无机盐 核酸 碱基等,动物血清 血浆,无菌 无毒的环境,培养液体和用具进行无菌处理,加入一定量抗生素,定期更换培养液,温度,36.5 0.5,PH,7.27.4,气体环境,95%空气和5 CO2,保证细胞顺利的生长增殖,维持培养液的pH,细胞的全能性,细胞株、细胞系,植株,培养结果,获得细胞或细胞产物,快速繁殖、培育无病毒植株等,培养目的,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

6、,特殊处理,激素诱导再分化,胰蛋白酶,4应用：,（1）生产蛋白质生物制品,（2）检测有毒物质,（许多致畸、致癌物质加入培养液后，培养细胞会发生染色体结构和数目的变异。根据变异细胞占全部培养细胞的百分数，可以判断某种物质的毒性。）,（3）为烧伤病人植皮,（利用动物细胞培养技术中细胞的贴壁生长和接触抑制特点，可以用烧伤病人自己的健康皮肤细胞培养出大量的自身薄层皮肤细胞供植皮所需。）,（4）用于科学研究 （生理、病理、药理）,二.动物体细胞核移植和克隆动物,1 概念,2 类型,3 过程,1).用卵母细胞的原因？,2).受体卵母细胞为什么要去核？,3).供体细胞选用10代以内的？,4).克隆是100%

7、的复制吗？,二.动物体细胞核移植和克隆动物,1 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胚胎，这个新的胚胎最终发育成为动物个体。-克隆动物,2 类型,胚胎细胞核移植,体细胞核移植,难度大,3 过程,供体动物的组织,体细胞,卵母细胞,MII,去核,无核卵母细胞,注入,重组细胞,分裂,重组胚胎,胚胎移植,代孕母牛,新个体,1).用卵母细胞的原因？,减数第二次分裂中期细胞已经发育成熟：体积大，细胞核较易取出；含有促核全能性表达的物质和营养，便于发育成胚胎,2).受体卵母细胞为什么要去核？,为了使克隆动物的遗传物质(核内)全部来自供体动物的细胞；保证获得

8、其遗传特性。,思考：,3).供体细胞选用10代以内的？,传代10代以上的细胞可能发生突变;其细胞核型也可能改变。为了保证供体细胞的正常的遗传物质基础。,4).克隆是100%的复制吗？,不是，克隆动物的核内DNA跟供体动物的体细胞一样，但其细胞质的DNA则来源于受体卵母细胞。此外，动物的行为，习性受还环境的影响，可能与供体动物不同。,4 应用前景,广泛,加速家畜遗传改良进程，促进良畜群的繁殖,保护濒危物种,生产医用蛋白,用于组织器官的移植,皮肤移植,5 问题,成功率不高,克隆动物存在健康、生理缺陷、遗传缺陷等,2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体,一. 动物细胞融合,1 概念,指两个或多个动物细

9、胞融合形成一个细胞的过程，融合后形成的具有原来两个或多个细胞的遗传信息的单核细胞。,也称细胞杂交,3 过程,不同DNA的两个细胞,灭活病毒,或PEG,杂交细胞,4 意义,克服远缘杂交的不亲和性,成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和 生物新品种培育的重要手段,2 原理,细胞膜的流动性,观看示意图简述融合过程？,5.诱导动物细胞融合的方法,6.动物细胞融合的用途,制备单克隆抗体,：灭活病毒,紫外线,丧失感染活性（不感染细胞）,保留融合活性 （诱导细胞融合）,物理法 化学法 生物法,：电激,：聚乙二醇,1. 抗体,由B淋巴细胞产生的，主要成分是球蛋白,一种B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体,传统方法获得抗

10、体的难题？,单克隆 抗体,单：单个细胞 克隆:无性繁殖,单克隆抗体: 化学性质单一、特异性强,二、单克隆抗体,产量低，纯度低，制备的抗体特异性差,如何大量生产单克隆抗体？,1.利用淋巴细胞产生抗体的功能 2.利用肿瘤细胞无限增殖的特性 3.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胞特性的杂交瘤细胞 4.利用动物细胞培养技术大量培养杂交瘤细胞,2 单克隆抗体的制备过程,小鼠,注射特定抗原蛋白,小鼠脾脏,分离,B淋巴细胞,培养骨髓瘤细胞,骨髓瘤细胞,获得,诱导融合,杂交瘤细胞,未融合细胞,同种融合细胞,选择培养基，筛选,杂交瘤细胞,克隆，检测，分离,所需杂交瘤细胞,体外细胞培养,小

11、鼠体内培养,单克隆抗体,原 理 ？,3 杂交瘤细胞的特点,4 单克隆抗体的优点,既能大量繁殖；又能产生单一抗体,5 应用,作为诊断试剂,用于治疗疾病和运载药物,生物导弹,单克隆抗体产量高，特异性强， 灵敏度高，优越性十分明显。,最终目的,诱导方法,融合的方法,原理,比较项目,获得杂种植株,物理（离心、振荡、 电刺激） 化学（聚乙二醇）,去除细胞壁后诱导原生质体融合,细胞膜的流动性、植物细胞全能性,植物体细胞杂交,主要用于制备 单克隆抗体,物理、化学方法生物方法：（灭活的病毒）,使细胞分散后诱导细胞融合,细胞膜的流动性 细胞增殖,动物细胞融合,基因突变,基因重组,植物细胞的全能性 染色体变异,染

12、色体变异,提高变异频率，大幅改良 性状，缩短育种进程,不同优良性状 集中于一个个体,获得个体均为纯种， 明显缩短育种年限,器官大，提高 产量和营养成分,打破物种界限，定 向改造生物遗传性状,远缘杂交，定向改造 生物遗传性状,盲目性大， 需大量处理 供试材料,周期长， 难远缘杂交,技术复杂,结实率低， 发育延迟,技术要求高、 培养条件严格 技术复杂，难度大,考虑安全性 技术难度大,基因重组,植物细胞的全能性 动物细胞核的全能性 细胞膜的流动性,1、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、有选择的繁殖某一性别的家畜 B、繁殖家畜中的优秀个体 C、用于保存物种 D、改变动物的基因型,D,2、下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是（ ） A培养中的人效应T细胞能产生单克隆抗体 B培养中的人B细胞能够无限地增殖 C人的成熟红细胞经过培养能形成细胞株 D用胰蛋白酶处理肝组织可获得单个肝细胞,D,3、单克隆抗体技术在疾病诊断和治疗以及生命科学研究中具有广泛的应用。下列关