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1、動物細胞工程,專題2 細胞工程,提問：,植物細胞工程常用的技術(shù)手段有哪些？,植物組織培養(yǎng),植物體細胞雜交,動物細胞工程：,植物細胞工程：,1.動物細胞培養(yǎng),3.動物細胞融合,4.單克隆抗體,5.胚胎移植,2.動物細胞核移植,動物細胞培養(yǎng),動物細胞融合,單克隆抗體技術(shù),核移植,動物細胞工程常用技術(shù),,,,,動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù),一、動物細胞培養(yǎng),1.發(fā)展歷史: 20世紀(jì)初，人們不知道神經(jīng)纖維是由神經(jīng)細胞的細胞質(zhì)向外突出形成的，還是由神經(jīng)細胞周圍的其他細胞融合而成的。生物學(xué)家們就這個問題展開了激烈的爭論。1907年，美國生物學(xué)家哈里森(Harrison)從蝌蚪的脊索中分離出神經(jīng)組織，把它放在

2、青蛙的凝固的淋巴液中培養(yǎng)。蝌蚪的神經(jīng)組織存活了好幾周，并且從神經(jīng)細胞中長出了神經(jīng)纖維。哈里森的實驗不僅解決了神經(jīng)纖維的起源問題，而且開創(chuàng)了動物組織培養(yǎng)的先河。此后，在許多科學(xué)家的不懈努力下，動物組織培養(yǎng)不斷改進并逐漸發(fā)展成為動物細胞培養(yǎng)。,2、動物細胞培養(yǎng)的應(yīng)用和概念：,動物細胞培養(yǎng)就是從動物有機體中取出相關(guān)的組織,將它分散成單個細胞,然后,放在適宜的培養(yǎng)基中,讓這些細胞生長和增殖.,1、動物細胞培養(yǎng)液的主要成分：,葡萄糖、氨基酸、無機鹽、微量元素、促生長因子和動物血清等。,（1）液體培養(yǎng)基,（2）含有動物血清,動物體細胞大都生活在液體的環(huán)境,動物細胞的培養(yǎng)過程,,幼齡動物,取動物器官 和組織

3、,剪碎組織,胰蛋白酶處理,細胞培養(yǎng),單個細胞,動物細胞培養(yǎng)技術(shù)是其他動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ),3、動物細胞培養(yǎng)過程：,動物胚胎或幼齡動物的組織、器官,,細胞懸浮液,胰蛋白酶,,10代細胞,原代培養(yǎng),傳代培養(yǎng),,無限傳代,,單個細胞,,加培養(yǎng)液,動物組織細胞間隙中含有一定量的彈性纖維等蛋白質(zhì)，將細胞網(wǎng)絡(luò)起來形成具有一定彈性和韌性的組織和器官。,（分解彈性纖維）,（剪碎）,有關(guān)概念,原代培養(yǎng)：用胰蛋白酶對剪碎的動物組織進行處理,分散后培養(yǎng),即為原代細胞。(培養(yǎng)的第1代細胞與傳10代以內(nèi)的細胞稱為原代細胞培養(yǎng)。) 傳代培養(yǎng)：細胞培養(yǎng)過程中出現(xiàn)接觸抑制,用胰蛋白酶使其從瓶壁上脫離下來,分散到多個培養(yǎng)瓶中

4、繼續(xù)培養(yǎng),即為傳代培養(yǎng)。,,有關(guān)概念,細胞株：原代細胞一般傳至10代左右細胞生長停滯，大部分細胞衰老死亡，少數(shù)細胞存活到4050代，這種傳代細胞為細胞株。 細胞系：細胞株傳代至50代后又出現(xiàn)細胞生長停滯狀態(tài)，只有部分細胞由于遺傳物質(zhì)的改變，使其在培養(yǎng)條件下可以無限制傳代，這種傳代細胞為細胞系。 細胞株和細胞系的區(qū)別： 細胞系的遺傳物質(zhì)改變，具有癌細胞的特點，失去接觸抑制，容易傳代培養(yǎng)。,思考討論：在動物細胞培養(yǎng)過程中，為什么要用胰蛋白酶對取出的動物組織進行處理？,胰蛋白酶處理動物組織，可以使動物組織細胞間的膠原纖維和細胞外的其他成分酶解，獲得單個細胞。,3.動物細胞培養(yǎng) 的條件,1.無菌無

5、毒的環(huán)境 2.營養(yǎng) 3.溫度和pH 4.氣體環(huán)境,思考：,2、為什么選用動物胚胎或幼齡個體的器官或組織做動物細胞培養(yǎng)材料？,1、動物細胞培養(yǎng)液的主要成分是什么？較植物組培培養(yǎng)基有何獨特之處？,3、為什么培養(yǎng)前要將組織細胞分散成單個細胞？,4、動物細胞培養(yǎng)能否像綠色植物組織培養(yǎng)那樣最終培養(yǎng)成新個體？,主要成分：葡萄糖、氨基酸、無機鹽、促生長因子、微量元素和動物血清等。獨特之處有：1、液體培養(yǎng)基 2、成分中有動物血清等,因為這些組織或器官上的細胞生命力旺盛，分裂能力強,成塊組織不利培養(yǎng)，分散了做成細胞懸浮液利于培養(yǎng),不能，動物細胞培養(yǎng)只能使細胞數(shù)目增多，不能發(fā)育成新的動物個體,植物組織培養(yǎng)和動物細

6、胞培養(yǎng)的比較,細胞的全能性,細胞增殖,固體培養(yǎng)基,液體培養(yǎng)基,蔗糖 植物激素,葡萄糖 動物血清,植物體,細胞株、細胞系,快速繁殖、培育無病毒植株,獲得細胞或細胞分泌蛋白,4.動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用,1.蛋白質(zhì)生物制品的生產(chǎn) 如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體 2.檢測有毒物質(zhì)，判斷某種物質(zhì)的毒性 3.健康細胞培養(yǎng) 培養(yǎng)健康細胞用于燒傷病人皮膚移植 4.細胞的生理、藥理、病理研究,二、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物,動物核移植是將動物的一個細胞的細胞核,移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中.使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎,這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體.用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物.,胚胎移

7、植技術(shù),胚胎移植的基本程序如下（以牛胚胎移植為例）,動物的胚胎移植,解決某些妊娠時間長、每胎產(chǎn)子數(shù)量少的優(yōu)良種畜的繁殖速度問題。,核移植,,胚胎細胞核移植（易）,體細胞核移植（難）原因是分化程度高,細胞核移植,多莉羊的培育過程,多莉與“母親”,2.體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景,（1）加速家畜遺傳改良進程，促進優(yōu)良畜群繁殖； （2) 保護瀕危物種； （3）生產(chǎn)醫(yī)用蛋白； （4） 作為異種移植的供體； （5） 用于組織器官移植。,3.體細胞核移植技術(shù)存在的問題,,（1）成功率低； （2）克隆動物存在健康問題； （3）克隆動物食品的安全性問題存有爭議。,動物細胞融合與單克隆抗體,一、動物細胞融合,,細

8、胞融合是正常的生命活動,兩個細胞正在融合,受精作用,1.概念：動物細胞融合是指兩個或多個動物細胞 結(jié)合形成一個細胞的過程，也稱細胞雜交。,2.原理：細胞膜的流動性。,3.誘導(dǎo)融合的方法： （1）物理化學(xué)方法：與植物體細胞雜交相同，如聚乙二醇、電激等。 （2）生物方法：滅活的病毒。,4.過程,動物細胞融合,細胞A,細胞B,雜種細胞,滅活的病毒,物理法 化學(xué)法,仙臺病毒 皰疹病毒 新城雞瘟病毒,,思考討論：誘導(dǎo)細胞融合的病毒必須滅活，為什么細胞融合過程中使用的病毒需要滅活？,過程：,病毒顆粒黏附細胞表面,病毒顆粒穿透細胞膜,細胞膜連接,細胞融合,5，意義： （1）突破了有性雜交的局限，使

9、遠緣雜交成為可能。 （2）制造單克隆抗體。,植物體細胞雜交和動物細胞融合的比較,細胞膜的流動性,細胞膜的流動性,去除細胞壁后誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合,使細胞分散后誘導(dǎo)細胞融合,物理（離心、振蕩、電刺激） 化學(xué)（聚乙二醇）,物理、化學(xué)方法（同左） 滅活的病毒,獲得雜種植株,制備單克隆抗體,二、單克隆抗體,什么是抗體？ 抗體是機體受抗原刺激后產(chǎn)生的、并能與該抗原發(fā)生特異性結(jié)合的具有免疫功能的球蛋白。 B淋巴細胞產(chǎn)生抗體。,單克隆抗體,通過細胞融合技術(shù)獲得的雜交瘤細胞群產(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì)單一、特異性強的抗體稱為單克隆抗體。 特點： 特異性強、靈敏度高,B淋巴細胞與抗體,B淋巴細胞受抗原刺激后，可以產(chǎn)生抗體。

10、 2每一個淋巴細胞只能產(chǎn)生一種抗體。 3動物體內(nèi)的B淋巴細胞可以產(chǎn)生百萬種以上的抗體，每種抗體對特定的抗原具有特異性免疫作用。,如何大量生產(chǎn)單克隆抗體？,利用淋巴細胞產(chǎn)生抗體的功能 利用腫瘤細胞無限增殖的特性 利用細胞融合的技術(shù)將兩種細胞融合獲得具有淋巴細胞和腫瘤細胞特性的雜交瘤細胞 利用動物細胞培養(yǎng)技術(shù)大量培養(yǎng)雜交瘤細胞,單克隆抗體制備過程,,細胞融合、篩選,足夠數(shù)量的、能產(chǎn)生特定抗體的細胞群,,,單克隆抗體,思考：,1、本過程利用了哪些原理？,免疫原理，細胞融合原理和動物細胞培養(yǎng)原理,2、為什么選用小鼠骨髓瘤細胞與B細胞融合？,這樣融合成的雜交瘤細胞，繼承了雙親細胞的遺傳物質(zhì)，不僅具

11、有B細胞分泌抗體的能力，而且還有無限增殖的本領(lǐng)，因而可以獲得大量單克隆抗體,單克隆抗體的應(yīng)用,與常規(guī)抗體相比，單克隆抗體產(chǎn)量高，特異性強，靈敏度高，優(yōu)越性十分明顯。,應(yīng)用主要有：,1、臨床診斷,2、作為載體，運載抗癌藥物，形成“生物導(dǎo)彈”治療腫瘤,資料：目前世界各國已經(jīng)研制出數(shù)以百計的單克隆抗體。許多缺乏良好診斷手段的傳染病、免疫性疾病、血液病、內(nèi)分泌疾病和遺傳病，用單克隆抗體作為診斷手段，是一個必然趨勢。另外，用單克隆抗體做體內(nèi)診斷，借以鑒別和定位體內(nèi)“病灶”也引起人們的注意，目前，主要用于腫瘤追蹤及心肌梗塞的診斷。,小結(jié),兩個過程,,動物細胞培養(yǎng)過程,單克隆抗體制備過程,三個“一”,,一個

12、誘導(dǎo)細胞融合的新方法 滅活病毒,一個新細胞雜交瘤細胞,一個優(yōu)勢單克隆抗體特異性 強、靈敏度高的優(yōu)勢,1.動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)是：（） A動物細胞融合 B胚胎移植 C動物細胞培養(yǎng) D核移植,,,練習(xí),在動物細胞融合和植物體細胞雜交的比較中，正確的是（） A結(jié)果是相同的 B雜種細胞的形成過程基本相同 C操作過程中酶的作用相同 D誘導(dǎo)融合的手段相同,,. 單克隆抗體制備過程中，骨髓瘤細胞和B淋巴細胞 誘導(dǎo)融合后，要用特定培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細胞， 在這種培養(yǎng)基上不能存活增殖的細胞是（ ） 淋巴細胞 小鼠骨髓瘤細胞 B淋巴細胞自身融合細胞 小鼠骨髓瘤細胞自身融合細胞 雜交瘤細胞 A B C D,C,,,,練習(xí)，下圖為某同學(xué)根據(jù)雜交瘤技術(shù)的方法，設(shè)計的生產(chǎn)破傷風(fēng)桿菌抗體的實驗方案,,,制備單克隆抗體,B細胞,抗體,細胞融合,滅活病毒,雙親細胞,分泌抗體,無限增殖,原代,傳代,50,再見,