1、2.2 動物細(xì)胞工程,桃源一中 單湘華,1,2.2 動物細(xì)胞工程,單克隆抗體等,動物細(xì)胞工程常用的技術(shù),動物細(xì)胞培養(yǎng),動物細(xì)胞核移植,動物細(xì)胞融合,是其他動物細(xì)胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)。,2,1.動物細(xì)胞培養(yǎng),如何進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)?培養(yǎng)時又需要提供哪些必要條件呢？,2.2.1動物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù),從動物機(jī)體中取出相關(guān)組織，將它們分散成單個細(xì)胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長和增殖。,1.1概念,閱讀課文44-46面相關(guān)內(nèi)容：,注意關(guān)鍵詞: 細(xì)胞貼壁 接觸抑制 原代培養(yǎng) 傳代培養(yǎng),3,動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程:,原代,4,1.2 動物細(xì)胞培養(yǎng)過程,胚胎或幼齡動物的組織器官,細(xì)胞懸液,10代細(xì)胞,50代

2、細(xì)胞,剪碎,胰蛋白酶,洗滌、稀釋、分離,原代培養(yǎng),用胰蛋白酶分散細(xì)胞，說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。動物細(xì)胞培養(yǎng)適宜的PH為7.27.4，此環(huán)境下胃蛋白酶（2.0）沒有活性，而胰蛋白酶(7.2-8.4)的活性較高。,比老齡動物的組織細(xì)胞增殖能力強(qiáng)，有絲分裂旺盛。分化程度越低，增殖能力越強(qiáng)，越容易培養(yǎng)。,動物細(xì)胞培養(yǎng)不能最終培養(yǎng)成生物體,貼壁生長 接觸抑制,10代以內(nèi)，保持正常二倍體核型,傳代培養(yǎng),原理？：,細(xì)胞增殖,5,多細(xì)胞動物和人體的細(xì)胞都生活在內(nèi)環(huán)境中，根據(jù)你所學(xué)的內(nèi)環(huán)境的知識，思考以下問題： 1.體外培養(yǎng)細(xì)胞時需要提供哪些物質(zhì)？ 2.體外培養(yǎng)的細(xì)胞需要什么樣的環(huán)境條件？,討 論,葡萄糖

3、、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素、促生長因子和 動物血清等。,適宜溫度、 PH和氣體環(huán)境； 無菌無毒環(huán)境,36.5 +0.5度,PH為7.2-7.4,O2和CO2（95%空氣和5% CO2 ）,6,無菌操作,培養(yǎng)箱,7,培養(yǎng)器皿,動物細(xì)胞培養(yǎng)瓶內(nèi)表面為什么 要光滑、無毒？,8,獲得細(xì)胞,細(xì)胞的全能性,細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)品,新的個體或細(xì)胞產(chǎn)品,培養(yǎng)結(jié)果,或細(xì)胞產(chǎn)物,快速繁殖、培育無病毒植株等,培養(yǎng)目的,葡萄糖、動物血清促生長因子,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,動物細(xì)胞培養(yǎng),植物組織培養(yǎng),比較項目,植物細(xì)胞和動物細(xì)胞培養(yǎng)的比較,9,大規(guī)模的生產(chǎn)有重要價值的

4、生物制品 如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體為基因工程技術(shù)提供受體細(xì)胞 有毒物質(zhì)的檢測細(xì)胞的生理、藥理、病理研究 如用于篩選抗癌藥物等，為治療和預(yù)防癌癥及其他疾病提供依據(jù),動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用,培養(yǎng)健康細(xì)胞用于燒傷病人皮膚移植,10,動物細(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,比較植物組織培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)（原理、培養(yǎng)結(jié)果） ？,11,2.動物細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物,將動物的一個細(xì)胞核，移入一

5、個已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成為一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體（克隆動物）,分 類,細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)全能性容易,細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)全能性不容易,2.1 動物細(xì)胞核移植概念：,12,2.2體細(xì)胞核移植的過程：,請看教材P48圖2-21,思考： 1.核移植的受體細(xì)胞是什么？處在什么時期？ 2.通過什么手段激活受體細(xì)胞，構(gòu)建重組胚胎？,M中期卵母細(xì)胞,誘導(dǎo)方法：物理或化學(xué)方法激活受體細(xì)胞，完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程。,3.原理：,4.為什么選擇卵母細(xì)胞作為核移植的受體細(xì)胞？,細(xì)胞核的全能性,卵母細(xì)胞體積大、易操作，含有促使細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件。,13,無性

6、生殖,例.在克隆多利羊的過程中，下列哪項技術(shù)沒有運(yùn)用到（ ） A.細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù) B.細(xì)胞核移植 C.胚胎移植技術(shù) D.基因工程技術(shù),D,14,供體細(xì)胞（供核）,細(xì)胞培養(yǎng),體細(xì)胞,卵巢卵母細(xì)胞（M中期：供質(zhì)）,去核,無核卵母細(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: 共分成兩大階段：核移植和胚胎移植。,核移植過程,你認(rèn)為用上述體細(xì)胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物，是對體細(xì)胞供體動物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎？為什么？,絕大部分DNA來自于供體細(xì)胞核，但其核外還有少量的DNA，即線粒體中的DNA是來自于受體卵母細(xì)胞。,克隆動物的性別取決于？,思

7、考：,15,討論：,1.在體細(xì)胞的細(xì)胞核移植到受體卵母細(xì)胞之前，為什么必須先去掉受體卵母細(xì)胞的核？,為使核移植的胚胎或動物的遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價值的動物提供的體細(xì)胞，在供體細(xì)胞的細(xì)胞核移至受體細(xì)胞之前，必須將受體細(xì)胞的遺傳物質(zhì)去掉或?qū)⑵淦茐摹?16,培養(yǎng)的動物細(xì)胞一般當(dāng)傳代至1050代左右時，部分細(xì)胞核型可能會發(fā)生變化，其細(xì)胞遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生突變，而10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型。因此，在體細(xì)胞核移植中，為了保證供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)，通常采用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞。,2.用于核移植的供體細(xì)胞一般都選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞，想一想，這是為什么？,17,3.你認(rèn)為用上述體細(xì)胞

8、核移植方法生產(chǎn)的克隆動物，是對體細(xì)胞供體動物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎？為什么？,絕大部分DNA來自于供體細(xì)胞核，但其核外還有少量的DNA，即線粒體中的DNA是來自于受體卵母細(xì)胞。,此外，即便動物的遺傳基礎(chǔ)完全相同，但動物的一些行為、習(xí)性的形成與所處環(huán)境有很大關(guān)系，核供體動物生活的環(huán)境與克隆動物所生活的環(huán)境不會完全相同，其形成的行為、習(xí)性也不可能和核供體動物完全相同，從這一角度看，克隆動物不會是核供體動物100%的復(fù)制。,18,例：一只羊的卵細(xì)胞核被另一只羊的體細(xì)胞核置換后，這個卵細(xì)胞經(jīng)過多次分裂，再植入第三只羊的子宮內(nèi)發(fā)育，結(jié)果產(chǎn)下一只羊羔。這種克隆技術(shù)具有多種用途，但是不能（ ） A.有選擇地

9、繁殖某一性別的家畜 B.繁殖家畜中的優(yōu)良品種 C.用于保存物種 D.改變動物的基因,D,19,2.3體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景：,1、在畜牧業(yè)中可以加速家畜遺傳改良的進(jìn)程,2、保護(hù)瀕危物種,3、醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域生產(chǎn)醫(yī)用蛋白質(zhì)及組織器官的移植，作為供體,4、了解胚胎發(fā)育和衰老過程；追蹤研究疾病的發(fā)展過程和治療疾病,20,1、成功率比較低2、大多存在健康問題，許多克隆動物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷，如體型過大，異常肥胖，發(fā)育困難，免疫失調(diào)等。 3、克隆動物食品安全問題,2.4體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題：,21,思考與探究,2.動物細(xì)胞培養(yǎng)要經(jīng)過脫分化的過程嗎？為什么？,動物細(xì)胞培養(yǎng)不需經(jīng)過脫分化過程。因高度

10、分化的動物細(xì)胞發(fā)育潛能變窄，失去了發(fā)育成完整個體的能力，所以，動物細(xì)胞也就沒有類似植物組織或細(xì)胞培養(yǎng)時的脫分化過程了。要想使培養(yǎng)的動物細(xì)胞定向分化，通常采用定向誘導(dǎo)動物干細(xì)胞，使其分化成所需要的組織或器官。,22,3.1997年，美國威斯康星州的一個奶牛場有一頭名叫盧辛達(dá)（Lucinda）的奶牛，年產(chǎn)奶量為30.8 t，創(chuàng)造了世界奶牛產(chǎn)奶量最高新紀(jì)錄。目前世界各國高產(chǎn)奶牛場奶牛，年平均產(chǎn)奶量一般為十幾噸，而我國奶牛產(chǎn)奶量年平均水平僅為34 t。 （1）能利用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達(dá)嗎？請說明理由。,可以。盧辛達(dá)的產(chǎn)奶量很高，有高產(chǎn)奶的遺傳基礎(chǔ)，利用盧辛達(dá)的體細(xì)胞克隆的奶牛其遺傳物質(zhì)基

11、本上全部來自該奶牛，其克隆牛具有高產(chǎn)的遺傳基礎(chǔ)，如果精心培育和飼養(yǎng)，有可能在世界范圍內(nèi)推廣，克隆牛再與高產(chǎn)的公牛自然繁殖，可得到很多高產(chǎn)的后代，從而加快奶牛改良進(jìn)程。,該克隆牛不能無限制地推廣，其數(shù)量不宜過多，尤其是在小范圍內(nèi)不能無限的繁殖，以避免奶牛群出現(xiàn)近親繁殖而引起種質(zhì)衰退。,23,（2）如果將克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達(dá)的任務(wù)交給你，你將如何對它進(jìn)行克??？,從盧辛達(dá)耳朵（也可用別的組織、器官，耳朵在活體上容易?。┥霞羧∫恍K組織，在體外培養(yǎng)獲得該組織（如軟骨組織）的細(xì)胞。從屠宰場取廢棄的牛卵巢，抽取卵母細(xì)胞體外培養(yǎng)成熟。用顯微針去除卵母細(xì)胞的核，再將耳細(xì)胞注入卵母細(xì)胞，用電刺激方法使卵母細(xì)胞與體

12、細(xì)胞融合，這時供體核就進(jìn)入了受體卵母細(xì)胞，再用電刺激或化學(xué)物質(zhì)激活注入了體細(xì)胞核的卵母細(xì)胞，使其完成減數(shù)分裂和發(fā)育過程。核移植胚胎在體外短時間培養(yǎng)后，挑選正常卵裂的胚胎植入經(jīng)同期發(fā)情處理的受體母牛體內(nèi)。,24,4.體細(xì)胞核移植技術(shù)在研究和應(yīng)用上還存在什么問題？請你查閱資料，了解這方面的前沿動態(tài)。,研究方面：克隆動物基因組重新編程的機(jī)制尚不清楚，克隆技術(shù)效率低，克隆動物畸形率高、死亡率高、易出現(xiàn)早衰等問題。這些問題尚在研究中。 應(yīng)用上：生產(chǎn)克隆動物費(fèi)用昂貴，距大規(guī)模應(yīng)用還有一定距離。,25,1、在動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中遺傳物質(zhì)發(fā)生改變的細(xì)胞（） A細(xì)胞系 B細(xì)胞株 C原代細(xì)胞 D傳代細(xì)胞,2、動物細(xì)

13、胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)是 - （ ） A.動物細(xì)胞融合 B.單克隆抗體 C.胚胎移植 D.動物細(xì)胞培養(yǎng),A,D,3.動物細(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.動物細(xì)胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進(jìn)行； C.動物細(xì)胞可以傳代培養(yǎng)，而植物細(xì)胞不能； D.動物細(xì)胞能夠大量培養(yǎng)，而植物細(xì)胞只能培 養(yǎng)成植株。,A,教學(xué)反饋,26,1.動物細(xì)胞培養(yǎng)要經(jīng)過脫分化嗎？為什么？ 2.體細(xì)胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物是對體細(xì)胞供體動物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎？為什么？,課后習(xí)題,27,教學(xué)參考,1.進(jìn)行動物細(xì)胞傳代培養(yǎng)時用胰蛋白酶分散細(xì)胞，說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是什么成分？用胃蛋白酶行嗎？ 細(xì)胞間的成

14、分主要是蛋白質(zhì)。胃蛋白酶適宜的PH約為2，當(dāng)PH6時，胃蛋白酶就會失去活性，而胰蛋白酶作用的適宜環(huán)境PH為7.2-8.4，多數(shù)動物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜PH為7.2-7.4，胃蛋白酶在此環(huán)境中沒有活性。胰蛋白酶在此環(huán)境中活性較高，因此胰蛋白酶適宜用于細(xì)胞培養(yǎng)時的消化。 2.胰蛋白酶真的不會把細(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，長時間的作用也會消化細(xì)胞膜蛋白，對細(xì)胞有損傷作用，因此必須控制好胰蛋白酶的消化時間。 3.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)，對細(xì)胞培養(yǎng)的發(fā)展起了很大的推動作用。,28,4.為什么對動物細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)時通常要添加血清？ 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，有些動物細(xì)胞不能合成，必須由培養(yǎng)液提供；激素有胰島素、生長激素等促進(jìn)細(xì)胞的生長、增殖、貼附。因此，細(xì)胞培養(yǎng)要保證細(xì)胞能順利生長和繁殖，一般要添加10%-20%的血清。 5.無血清