1、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù),專題2 細(xì)胞工程,植物組織培養(yǎng),植物體細(xì)胞雜交,1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng),2.動(dòng)物細(xì)胞融合,3.單克隆抗體,4.胚胎移植,5.核移植,回顧：,動(dòng)物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段：,植物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段有哪些？,（一）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng),就是從動(dòng)物機(jī)體中取出相關(guān)組織，將它分散成單細(xì)胞，然后,放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖。,1、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的應(yīng)用和概念：,動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的組織、器官,胰蛋白酶,單個(gè)細(xì)胞,加培養(yǎng)液,制成,細(xì)胞懸浮液,10代 細(xì)胞,部分細(xì)胞“癌變”，無(wú)限傳代,動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)不能 最終培養(yǎng)成動(dòng)物體,50代細(xì)胞,原代培養(yǎng),傳代培養(yǎng),細(xì)胞貼壁,剝離、分瓶,細(xì)胞株,細(xì)胞

2、,細(xì)胞系,2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程：,增殖能力強(qiáng)，分裂旺盛，分化程度低，容易培養(yǎng),去掉組織間 蛋白,3、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中幾個(gè)重要的概念,1. 細(xì)胞貼壁： 懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上（單層）。要求：培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿的內(nèi)表面光滑、無(wú)毒、易于貼附。 2. 接觸抑制： 當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。,動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)特點(diǎn)：,貼壁生長(zhǎng)、接觸抑制：,3.原代培養(yǎng) (primary culture),定義：把第1代細(xì)胞的培養(yǎng)與傳10代以內(nèi)的細(xì)胞培養(yǎng)統(tǒng)稱為原代培養(yǎng)。,過(guò)程：從動(dòng)物機(jī)體中取出組織 剪碎 加胰蛋白酶 細(xì)胞游離 加培養(yǎng)液 將細(xì)胞接種到培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)

3、培養(yǎng)（1-2天換一次培養(yǎng)液） 細(xì)胞貼壁生長(zhǎng) 長(zhǎng)成單層細(xì)胞,定義：當(dāng)原代培養(yǎng)的細(xì)胞生長(zhǎng)停止，這時(shí)如果要使細(xì)胞繼續(xù)生長(zhǎng)，就要及時(shí)用胰蛋白酶等，使細(xì)胞從瓶壁上解離下來(lái)，然后加入新的培養(yǎng)液，將細(xì)胞分離稀釋，并從原培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)轉(zhuǎn)接到新的培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)，這個(gè)過(guò)程稱傳代培養(yǎng),4.傳代培養(yǎng) (subculture),細(xì)胞株： 從原代培養(yǎng)細(xì)胞群中篩選出進(jìn)行傳代培養(yǎng)的細(xì)胞，能傳到40-50代，其遺傳物質(zhì)沒(méi)有發(fā)生變化。,細(xì)胞系： 傳到40-50代后有部分細(xì)胞遺傳物質(zhì)發(fā)生了變化，帶有癌變的特點(diǎn)，可能在培養(yǎng)條件下無(wú)限制的傳代下去，這種傳代細(xì)胞稱為細(xì)胞系。,細(xì)胞株和細(xì)胞系的區(qū)別： 細(xì)胞系的遺傳物質(zhì)改變，具有癌細(xì)胞的特點(diǎn)，失去接觸抑

4、制，容易傳代培養(yǎng)。,知識(shí)點(diǎn)小結(jié)：各個(gè)新名詞之間的聯(lián)系,遺傳物質(zhì)改變,1、無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境 （添加一定量的抗生素，定期更換培養(yǎng)液） 2、營(yíng)養(yǎng) （葡萄糖、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、維生素、動(dòng)物血清、微量元素等） 3、溫度和PH 溫度36.5+0.5度，pH7.27.4 4、氣體環(huán)境 O2和CO2（95%空氣和5% CO2 ）,4、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)條件,保證細(xì)胞順利的生長(zhǎng)增殖,能否用胃蛋白酶代替胰蛋白酶？,5、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用,（1）生產(chǎn)蛋白生物制品：病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等。,（3）用于檢測(cè)有毒物質(zhì),（2）獲得大量自身的皮膚細(xì)胞，用于植皮。,（4）用于生理、病理、藥理等方面的研究，為治療和預(yù)防疾病提

5、供理論依據(jù),（5）作為基因工程的受體細(xì)胞,獲得細(xì)胞,細(xì)胞的全能性,細(xì)胞株、細(xì)胞系,植物體,培養(yǎng)結(jié)果,或細(xì)胞分泌蛋白,快速繁殖、培育無(wú)病毒植株等,培養(yǎng)目的,葡萄糖、動(dòng)物血清 促生長(zhǎng)因子,蔗糖、植物激素,培養(yǎng)基特有成分,液體培養(yǎng)基,固體培養(yǎng)基,培養(yǎng)基性質(zhì),細(xì)胞增殖,原理,動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng),植物組織培養(yǎng),比較項(xiàng)目,6、植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較,本節(jié)內(nèi)容小結(jié),1、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程涉及的概念 細(xì)胞貼壁、細(xì)胞的接觸抑制、原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)、細(xì)胞株、細(xì)胞系,3、植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較,4、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用,2、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)條件,2、為什么選用動(dòng)物胚胎或幼齡個(gè)體的器官或組織做動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)材料？,1

6、、動(dòng)物細(xì)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(dú)特之處？,3、為什么培養(yǎng)前要將組織細(xì)胞分散成單個(gè)細(xì)胞？,4、動(dòng)物細(xì)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(gè)體？,主要成分：葡萄糖、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、維生素和動(dòng)物血清等。 獨(dú)特之處有：1、液體培養(yǎng)基 2、成分中有動(dòng)物血清等,因?yàn)檫@些組織或器官上的細(xì)胞生命力旺盛，分裂能力強(qiáng),成塊組織不利培養(yǎng)，分散了做成細(xì)胞懸浮液利于培養(yǎng),不能，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)只能使細(xì)胞數(shù)目增多，不能發(fā)育成新的動(dòng)物個(gè)體,練一練,1、在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中遺傳物質(zhì)發(fā)生改變的細(xì)胞是 -（ ） A細(xì)胞系 B細(xì)胞株 C原代細(xì)胞 D傳代細(xì)胞,2、動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)是 -（） A.動(dòng)物

7、細(xì)胞融合 B.單克隆抗體 C.胚胎移植 D.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng),A,D,3、用于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的組織和細(xì)胞大都取自胚胎或出生不久的幼齡動(dòng)物的器官或組織，其主要原因是這樣的組織細(xì)胞 （ ） A.容易產(chǎn)生各種變異 B具有更強(qiáng)的全能性 C.取材十分方便 D分裂增殖的能力強(qiáng),D,4.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物細(xì)胞培養(yǎng)的重要區(qū)別在于-（ ） A.培養(yǎng)基不同； B.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)不需要在無(wú)菌條件下進(jìn)行； C.動(dòng)物細(xì)胞可以傳代培養(yǎng)，而植物細(xì)胞不能； D.動(dòng)物細(xì)胞能夠大量培養(yǎng)，而植物細(xì)胞只能培 養(yǎng)成植株。,D,二、克隆技術(shù),1、概念：克隆就是無(wú)性繁殖，具體地說(shuō)，是指一個(gè)共同的祖先，通過(guò)無(wú)性繁殖的方法產(chǎn)生出來(lái)的一群遺傳特性相同的

8、DNA分子、細(xì)胞或個(gè)體。,a.分子水平上：一般指DNA克隆。,b.細(xì)胞水平上：指一個(gè)單一的細(xì)胞分裂所形成的細(xì)胞群體。,c.細(xì)胞水平上：指基因型完全相同的兩個(gè)或一個(gè)群體。,2、克隆的條件：,a.具有包含五種完整基因組的細(xì)胞核的活細(xì)胞（乳腺上臂細(xì)胞）,b.能有效調(diào)控細(xì)胞核發(fā)育的細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)（去核的卵細(xì)胞質(zhì)）。,c.完成胚胎發(fā)育的必要地環(huán)境條件（誘導(dǎo)核-質(zhì)重組細(xì)胞生長(zhǎng)、分化的實(shí)驗(yàn)條件和懷胎母體的子宮環(huán)境）。,3、技術(shù)基礎(chǔ)：,1.植物克隆的技術(shù)基礎(chǔ)是組織培養(yǎng) 2.動(dòng)物克隆的技術(shù)基礎(chǔ)是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng),動(dòng)物細(xì)胞特點(diǎn)？ 分化潛能變窄：隨著細(xì)胞分化程度的提高而逐漸受到限制，分化潛能變窄，這是指整體細(xì)胞而言。 細(xì)胞

9、核仍具有全能性：細(xì)胞核，它含有保持物種遺傳性所需的全套基因，而且并沒(méi)有因細(xì)胞分化而丟失基因，因此高度分化細(xì)胞的細(xì)胞核仍具有全能性,想一想,根據(jù)動(dòng)物細(xì)胞核仍具有全能性的特點(diǎn),怎樣將動(dòng)物細(xì)胞的全能性表達(dá)?,再想一想,利用動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù),1. 概念：將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎，這個(gè)新的胚胎最終發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體。,核移植,（難度高）,受體細(xì)胞：M期的卵母細(xì)胞,三、動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù),細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)全能性容易,用核移植的方法得到的動(dòng)物稱為克隆動(dòng)物,細(xì)胞核移植,2.體細(xì)胞核移植過(guò)程,供體細(xì)胞（供核）,細(xì)胞培養(yǎng),體細(xì)胞,卵巢卵母細(xì)胞

10、（M中期：供質(zhì)）,去核,無(wú)核卵母細(xì)胞,注入,細(xì)胞融合,重組細(xì)胞,構(gòu)建重組胚胎,胚胎移植,代孕母體,生出與供體奶牛遺傳基礎(chǔ)相同的犢牛,歸納: 1.共分成兩大階段：核移植和胚胎移植 2.取卵母細(xì)胞作受體細(xì)胞的原因是:它是最大的細(xì)胞,易操作；含有激發(fā)細(xì)胞核全能性的物質(zhì) 3.嚴(yán)格來(lái)說(shuō)新個(gè)體有卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)所以有兩個(gè)親本的性狀,2.體細(xì)胞核移植過(guò)程,供體細(xì)胞培養(yǎng),（M卵母細(xì)胞）,減數(shù)第二次分裂中期,去核的卵母細(xì)胞,供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞,受體細(xì)胞激活，完成減數(shù)分裂、發(fā)育,胚胎移植,核移植圖片,多莉與“母親”,(1)遺傳素質(zhì)完全一致的克隆動(dòng)物將更有利于開(kāi)展對(duì)動(dòng)物(人)生長(zhǎng)、發(fā)育、衰老和健康等機(jī)理的研究

11、； (2)有利于大量培養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)良的家畜; (3) 經(jīng)轉(zhuǎn)基因的克隆哺乳動(dòng)物，將能為人類提供源源不斷的廉價(jià)的藥品、保健品以及較易被人體接受的移植器官； (4)科學(xué)家將很快地從目前的同種克隆技術(shù)推進(jìn)到異種克隆,即借腹懷胎的新領(lǐng)域,這無(wú)疑將大大促進(jìn)對(duì)瀕臨滅種的哺乳動(dòng)物的保護(hù)工作。,克隆技術(shù)將對(duì)21世紀(jì)產(chǎn)生的重大影響,四、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景,1、加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育,2、保護(hù)瀕危物種，增加存活數(shù)量,3、克隆動(dòng)物作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)醫(yī)用蛋白,4、可以作為異種移植的供體，可以用于組織器官的移植,五、體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問(wèn)題,胚胎移植動(dòng)物幼體產(chǎn)出 概率10 克隆動(dòng)物存在著健康問(wèn)題

12、克隆動(dòng)物的食品安全性問(wèn)題存在爭(zhēng)議,知識(shí)點(diǎn)小結(jié),動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物,1. 克隆動(dòng)物的概念,2.體細(xì)胞核移植技術(shù)的過(guò)程,3.體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景,4.體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問(wèn)題,1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)要經(jīng)過(guò)脫分化嗎？為什么？ 2.體細(xì)胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動(dòng)物是對(duì)體細(xì)胞供體動(dòng)物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎？為什么？,課后習(xí)題,3. 胰蛋白酶真的不會(huì)把細(xì)胞消化掉嗎？為什么？ 胰蛋白酶除了可以消化細(xì)胞間的蛋白質(zhì)外，長(zhǎng)時(shí)間的作用也會(huì)消化細(xì)胞膜蛋白，對(duì)細(xì)胞有損傷作用，因此必須控制好胰蛋白酶的消化時(shí)間。,5.什么叫單層細(xì)胞培養(yǎng) 1957年，科學(xué)家采用胰蛋白酶消化處理和應(yīng)用液體培養(yǎng)基的方法，獲得了單層細(xì)胞培養(yǎng)。單層培養(yǎng)法的出現(xiàn)，對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用。,4.為什么對(duì)動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)通常要添加血清？ 血清中含有蛋白質(zhì)、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中蛋白質(zhì)為白蛋白和球蛋白；氨基酸有多種，是細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的基本成分，有些動(dòng)物細(xì)胞不能合成，必