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1、,教学目的与要求:掌握细胞的分裂、衰老与死亡的一般规律。了解细胞培养和单克隆抗体技术等细胞工程的内容。 教学重点与难点:细胞的分裂、衰老与死亡的一般规律。,主要内容,细胞的分裂、分化、衰老和死亡 细胞工程 癌细胞,细胞工程,细胞培养 微生物细胞培养 植物细胞培养 动物细胞培养 细胞融合 单克隆抗体技术 核移植技术 克隆动物 细胞分化控制技术 干细胞 组织培养 胚胎技术 试管婴儿,细胞培养,大规模培养细胞获得发酵产品（细胞产物） 部分微生物发酵产物,部分植物细胞培养产生的次生物质,动物细胞产生的物质,病毒疫苗：乙肝疫苗、脊髓灰质炎疫苗、狂犬疫苗 细胞因子：干扰素、白细胞介素、B细胞生长因子、神经
2、细胞生长因子、表皮生长因子 激素：促红细胞生成素、促黄体生成素 单克隆抗体,细胞融合示意图,亲本选择 原生质体化 融合 筛选融合子,几种细胞融合成功的例子,单克隆抗体技术,1975年，美国两位科学家，Milstein和Kohler，发明了单克隆抗体技术，被认为是细胞工程技术发展的一项典范。 给小鼠注射抗原培养的 骨髓瘤细胞 从脾脏取B细胞 骨髓瘤细胞 每个杂交瘤细胞单独培养 产生单抗,B细胞特征： 能产生抗体 不能体外培养 骨髓瘤细胞特征： 不能产生抗体 能体外培养 能无限增殖 杂交瘤细胞的特征： 产生抗体 体外培养,克隆,克隆的定义是独立细胞繁殖系，指后代完全由一个细胞复制，具有完全相同的遗
3、传物质。 克隆是无性繁殖，但无性繁殖不一定就是克隆。 为什么说英国罗斯林研究所克隆的多利羊是突破？ 过去的看法认为，高等动物的成熟个体的细胞已经高度分化，已经不能够再像最开始的胚胎细胞那样继续分化。但是多利羊的获得改变了这一看法。当然，他们采取了一定技术措施使分化后的体细胞核休眠。,克隆有什么实际意义？ 克隆出来的动物个体具有完全相同的遗传结构，他的意义在于： A生物学和医药研究。 B获得更多的优秀动物个体用于生产。 C成体细胞核移植的意义在于，他可以复制生产高价药物的动物。这也是克隆技术发展动力所在。 英国科学家找到了羊、牛、兔子等动物产的奶中含有非常值钱的药物的方法。但是他们的后代却不在有
4、这样的能力，因为遗传物质发生了变化。现在看来，克隆-成体细胞的核移植是一个很好的解决问题的方法。 可以克隆人吗？,clone大事记,1996年7月5日 第一个用成年体细胞克隆产生的哺乳动物-绵羊多莉（Dolly）诞生 1997年3月4日 鉴于多莉诞生引起的对人类克隆问题的争论，克林顿政府宣布美国联邦政府在5年内将不会投资与人类克隆相关的研究，同时要求国家生物伦理顾问委员会对相关的研究项目作出评估。 1997年12月5日 哈佛大学Richard Seed宣布他将在禁止克隆人类的联邦法律出台以前完成人类的克隆。此举对于已呈白热化的有关人类克隆和伦理的讨论无异火上浇油。,1998年7月 夏威夷大学R
5、yuzo Yanagimachi, Toni Perry, 和Teruhiko Wakayama 宣布自 1997年10以来他们已经成功运用成年体细胞克隆出了50只小鼠。他们运用的由Wakayama业余时间发明的Honolulu技术比用于克隆多莉的技术更加先进和有效。 1999年9月 美国A&M大学研究人员用来自一头21岁公牛的体细胞作为供体克隆出一头小牛 1999年 英国PPL公司获得批准在新西兰培育含有人类基因的克隆羊 2000年3月 PPL公司宣布成功培育只克隆猪 2000年8月 英国政府允许克隆人类胚胎供医学研究 2000年8月 日本科学家宣布培育出克隆猪Xena,dolly,434
6、277 29 1 成功率：0.23%,dolly and bonnie,Xena,洋洋和它的孩子：欢欢和庆庆,干细胞相关术语,体细胞： 除卵子或精子之外的细胞。 体细胞核转移： 将体细胞的细胞核转移到去核卵细胞的过程。 干细胞: 一种经培养可进行不定期分化并产生特化细胞的细胞。 多能性：可分化出一种器官的多种组织的潜能 全能性：具有无限分化潜能。全能细胞能够专门化外胚膜和组织，胚胎和所有胚后期组织和器官。 专能干细胞:多能干细胞进一步分化成专能干细胞，专能干细胞只能分化成某一类型的细胞，比如神经干细胞，可以分化成各类神经细胞；造血干细胞，可以分化成红细胞、白细胞等各类血细胞。,四代“试管婴儿”
7、,第一代“试管婴儿” 是体外受精和胚胎移植，“试管婴儿”只是俗称。是将卵子和精子先分别在玻璃器皿中培育两天，让卵子受精，待受精卵分裂成有4-8个细胞的早期胚胎，再移植入子宫内继续生长发育直至分娩。第一代“试管婴儿”应用最多，目前全球已诞生了数十万“试管婴儿”。第一例“试管婴儿”是1978年英国专家定制了世界上第一个试管婴儿名叫露易丝-布朗，第一代“试管婴儿”主要适合于输卵管堵塞，子宫内膜异位症等引起的不孕症患者。,第二代“试管婴儿”正确的称呼是胞质内单精子注射。这是一种精确而细巧的技术，需要在显微镜下操作。1992年由比利时Palermo医师及刘家恩博士等首次在人体成功应用卵浆内单精子注射（I
8、CSI），使试管婴儿技术的成功率得到很大的提高。国内医学界将ICSI称为第二代试管婴儿技术。ICSI不仅提高了成功率，而且使试管婴儿技术适应症大为扩大.,第三代“试管婴儿”实际上侧重于胚胎着床前的遗传诊断。当胚胎发育到4-8个细胞的小胚胎时，在显微镜下取出1或2个细胞（医学上通常称为分裂球）进行遗传学检查，并保持其完整性。如果明确胚胎没有遗传病，再将它移植到人的子宫内，使之继续生长发育。此法在1989年已取得成功。人群中有1/5-1/4患有遗传性疾病，平均每人携带5-6个隐性基因，若能够在胚胎移植前就明确有无遗传性疾病，将会大大提高出生后婴儿的质量。,第四代“试管婴儿”是卵浆置换技术的简称。2
9、003年6月5日，武汉大学人民医院生殖医学中心为40岁的李女士成功进行卵浆置换手术，标志第四代“试管婴儿”首次在我国成功运用。手术中医生通过显微镜将李女士卵子内的卵浆与另一健康女性的卵浆置换，增强其卵子活力，与其丈夫的精子体外结合，受精卵再移入体内。 此项技术在国内外已有100余例。,癌细胞,癌细胞的主要特征 致癌因子 致癌病毒、癌基因和抑癌基因 癌症 抑制和消灭癌细胞,癌症,癌症是一组疾病，其病变的最基本单位是癌细胞，癌细胞的特征有三点： 癌细胞丧失原有的功能和形态特征，细胞的大小、形态很不一致； 癌细胞本身无休止无秩序的分裂和繁殖，过度增生，形成肿块。它的增生既不在机体的控制之下进行，又不
10、按机体的需要进行，还消耗机体的营养，产生有害物质； 癌细胞具有向周围组织侵袭和向远处组织转移的能力，并在这些脏器继续生长繁殖，破坏脏器的功能，引起衰竭，最后导致死亡。,肿瘤,肿瘤是一种细胞异常增生而形成的新生物。肿瘤细胞在结构和功能上与正常细胞不同，它们具有超过正常的增生能力。 根据肿瘤对人体的危害程度将其分成两大类： 良性肿瘤 恶性肿瘤,良性肿瘤,良性肿瘤的瘤细胞在形态和功能上接近于相应组织的正常细胞。肿瘤多呈缓慢、膨胀性生长，压迫周围的正常组织，形成包膜，分界清楚。肿瘤在局部生长，产生压迫和阻塞等症状，但瘤细胞不会从原发部位脱落、转移到其他部位而形成新的转移瘤。良性肿瘤大多数可被完全切除而
11、不复发，能完全治愈，对人体危害较小。,恶性肿瘤,恶性肿瘤是一种细胞性疾病，其主要特点是遗传基因突发变异，致使细胞持续性异常过度增生形成肿块。向周围组织侵犯和向其他脏器转移是它危害人体的主要形式。它的临床表现是以局部肿块为特征的一组全身性疾病。 恶性肿瘤生长的速度快，常侵入周围的正常组织，分界不清。瘤细胞很容易从瘤体上脱落下来，通过淋巴管、血管或其他腔道运行他处形成新的转移瘤。 恶性肿瘤除了引起压迫和阻塞症状外， 还可能合并出血、坏死、发热等。 由于恶性肿瘤呈浸润性生长，难以完全切除，术后容易复发，而且肿瘤常常转移到局部淋巴结或向全身播散，难以彻底治愈，最终往往可导致患者死亡。,常见而又严重威胁
12、着人类生命健康的恶性肿瘤有：肺癌、胃癌、食管癌、肠癌、肝癌、宫颈癌、乳腺癌、白血病、恶性淋巴瘤、鼻咽癌等十大肿瘤。 估计，80%-90%的人类肿瘤是外界环境因素引起的。这里的环境是泛指直接接触某些特定的致癌物质（化学性、物理性、生物性）和不良生活方式（饮食、吸烟、生育）对致癌的影响。因此，避免接触致癌物质和改变不良生活方式，就可能有效地预防癌症的发生。,癌细胞的主要特征,脱分化 无限增殖 失去接触抑制现象 对生长因子需求降低 细胞骨架紊乱 细胞表面和黏附性质改变,致癌因子：引起细胞癌变的因素,物理致癌因子 辐射致癌。紫外线、电离射线。大气中臭氧层的破坏使照到地面的紫外线增强，增加全球皮肤癌的病
13、人。 化学致癌因子 无机物，石棉、砷化物、铬化物、镉化物；有机物，亚硝胺、黄曲霉素。烟雾中20多种为化学致癌物。 病毒致癌因子 致癌病毒,致癌因子：引起细胞癌变的因素,物理致癌因子 辐射致癌。紫外线、电离射线。大气中臭氧层的破坏使照到地面的紫外线增强，增加全球皮肤癌的病人。 化学致癌因子 无机物，石棉、砷化物、铬化物、镉化物；有机物，亚硝胺、黄曲霉素。烟雾中20多种为化学致癌物。 病毒致癌因子 致癌病毒,致癌病毒、癌基因和抑癌基因,致癌病毒 1911年发现RSV，劳氏肉瘤病毒，使鸟类结缔组织长出肿瘤的病毒 病毒癌基因和细胞癌基因 与致癌直接相关的基因癌基因，来自病毒的癌基因为病毒癌基因。 寄主
14、细胞中与病毒癌基因相近的核苷酸序列为细胞癌基因。,癌基因及其编码蛋白质 细胞癌基因正常表达产物是细胞正常发育必不可少的，因此称为原癌基因。 原癌基因突变、扩增或重排等原因造成过度表达或表达出来的蛋白质产物活性失控，导致细胞癌化。 癌基因的表达产物：生长因子或生长因子受体；细胞信号传递中的一些物质；转录调节因子。 抑癌基因 RB，编码视网膜母细胞瘤蛋白的基因。,抑制和消灭癌细胞,放射疗法 化学疗法，使药物直接送到癌细胞周围。 提高免疫力，使化放疗减少的细胞得以提升。 手术 对细胞凋亡的研究寻求促使癌细胞凋亡的办法 端粒酶的研究 抑癌基因的研究,手术治疗手术治疗是癌症治疗中最古老的方法，目前仍是对
15、许多癌症的最有效的治疗方法，约60%的癌症以手术为主要治疗手段。 放射治疗用高能量粒子或射线，例如x射线或射线，来杀伤癌细胞。 化学治疗化学治疗指运用化学药物来治疗癌症。 激素治疗激素治疗指用药物抑制激素生成和激素反应，或用手术切除产生激素的腺来杀死癌细胞或抑制癌细胞的生长。 生物治疗基因治疗,癌症能否自然消退？,癌症的自然消退必须符合三个条件： 经病理诊断确诊为恶性肿瘤； 确诊后未给予特效治疗； 癌症病灶确实缩小或消失。迄今为止，符合自然消退的癌症病例很少。据估计，发生自然消退的癌症患者仅占全部癌症患者的1/10万，犹如抽奖中大奖那样机会极小。因此，得了癌症的患者和家属切不可期望癌症自然消退
16、而放弃积极治疗，以免自吞苦果。,细胞的分化,定义：一个或一种细胞其分裂增殖的后代细胞，在形态、结构和功能上相互间不同并与亲代细胞也不同，这个过程就称为细胞分化。 细胞分化的内涵： 细胞分化起始于基因表达的调控，一部分基因关闭，另一部分基因打开。 分化细胞之间的差异归根到底在于不同蛋白质的表达。 分化过程通常是不可逆的。 一般认为达到成年阶段，个体发育完成。,细胞分化发育潜能 随着发育过程向前推进，细胞的分化发育潜能愈来愈窄。达到分化终端的成熟细胞，已没有分化发育潜能可言。 全能性，具有使后代细胞分化出各种组织细胞并建成完整个体的潜能。受精卵 多能性，具有使后代细胞分化出多种组织或细胞的潜能，但
17、已不能建成完整个体。多能造血干细胞。 单能性，只能使后代细胞发育成为一种细胞。单能造血干细胞。 举例，血细胞的分化过程简图,多能造血干细胞 单能干细胞 单能干细胞 单能干细胞 单能干细胞 原始巨核细胞 原红细胞 原淋巴细胞 原粒细胞 血小板 红细胞 淋巴细胞 粒细胞,细胞分化过程中细胞质的作用,高度分化的植物细胞仍具有全能性 核移植实验说明： 动物细胞分化发育过程中，发育潜能的变窄并不是由于细胞核中基因的丢失 决定潜能能否发挥出来的因子在细胞质中。细胞质中决定细胞分化发育的因子是RNA。,细胞的衰老,个体衰老：人体衰老过程具有以下特征： 衰老受遗传控制，个体衰老快慢不同 衰老受中枢神经系统影响
18、 衰老受环境条件的影响 运动使身体机制的衰老减慢 个体各部分组织的衰老、机能的减退不是均衡的。 细胞的衰老是个体衰老的基础。,细胞衰老的特征： 细胞核体积增大，核膜呈现内折，染色质凝集程度增加。 线粒体数量减少，线粒体体积膨胀 细胞膜结构从液晶变为凝胶相或固相，膜的渗透增加。 细胞骨架体系改变。 蛋白质合成发生改变。,细胞衰老的原因： 细胞核的遗传控制在细胞衰老中起决定作用 自由基危害细胞 攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子 攻击生物膜时，产物是自由基引发雪崩式的反应。 攻击DNA引起基因突变 攻击蛋白质，使蛋白质活性下降等。 细胞内有消灭自由基的机制：过氧化物酶、vE、vC、过氧化氢
19、酶。 端粒DNA序列的缩短可能是细胞衰老重要原因,细胞死亡,个体死亡不等于细胞死亡 多细胞生物体细胞死亡的方式： 坏死，因微生物感染、有毒物侵袭或辐射伤害； 凋亡：因整体生长发育的需要，规定细胞在一定时期内死亡。-细胞程序性死亡（PCD） 细胞凋亡是一种普遍地自然发生的生命现象，清除多余无用细胞、清除完成正常使命的衰老细胞。 特征：有控制、有秩序 细胞凋亡与细胞坏死的比较 细胞凋亡的基因控制 与细胞凋亡关系明显的疾病,细胞凋亡与细胞坏死的比较,细胞的分裂,细胞分裂带来双重好处： 解决细胞生长带来表面积与体积之比值下降带来的困境 细胞繁衍的方式 细胞分裂周期 细胞分裂周期,细胞分裂周期,分裂期，细胞处于分裂过程，时间短。 分裂间期，看不到细胞形态上的变化，时间长从DNA到染色体,与凋亡关系明显的疾病,关系凋亡抑制 关系凋亡激活 肿瘤 艾滋病 自身免疫病 神经退行性疾病 病毒感染 再生障碍性贫血 缺血性损伤,