Chapter22动物细胞工程.pptx

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1、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,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,生产单克隆抗体,其他动物细胞工程技术的基础,思考讨论,救治烧伤病人的有效方法是取其自身皮肤进行自体移植（若用他人的皮肤呢？），但这对大面积烧伤者来说做不到，有什么办法获取大量的自体皮肤呢？,将自身皮肤细胞培养成皮肤！,这叫“动物细胞培养”,1.概念：从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞， 然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。 2.原理：细胞增殖,取材？ 剪碎的目的？ 用胰蛋白酶分散细胞，说明？ 胰蛋白酶是否会把细胞消化掉？ 可以换用

2、胃蛋白酶吗？ 是么是原代培养和传代培养？ 原代培养的两个特点？ 传代培养的一般规律？,2.动物细胞培养技术的过程,取动物组织块,分散组织细胞,制成细胞悬液,原代培养,传代培养,取动物组织块,分散组织细胞,制成细胞悬液,原代培养,传代培养,2. 动物细胞培养技术的过程,取材：最宜选取_，原因是这些细胞、组织 。 剪碎组织的目的是 。 选用胰蛋白酶，说明细胞间的物质主要是 。胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？ 蛋白质 胰蛋白酶长时间作用会消化细胞膜蛋白。 改用胃蛋白酶行吗？为什么？ 胃蛋白酶在动物细胞生活的环境中失活。,增大酶与细胞的作用面积,增殖能力强,分化程度低,动物胚胎、幼龄动物组织细

3、胞、分化程度低,取动物组织块,分散组织细胞,制成细胞悬液,原代培养,传代培养,2. 动物细胞培养技术的过程,原代培养： 细胞贴壁： 接触抑制： 传代培养：,动物组织消化后初次培养,悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上。,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的现象。,贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等 处理，然后分瓶继续培养，让细胞增殖。,要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。,细胞贴壁：,细胞的接触抑制：,取动物组织块,分散组织细胞,制成细胞悬液,原代培养,传代培养,2. 动物细胞培养技术的过程,原代培养： 细胞贴壁： 接触抑制： 传代培养： 传代培养的细胞一般传至

4、 代后就不易传下去了， 通常以此使用或冷冻保存。 传代50代以内的细胞，遗传物质 (有、没有)改变， 称为细胞株。 传代50代以上的细胞，发生了突变，遗传物质 (有、没有) 改变，称为细胞系。,动物组织消化后初次培养,悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,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的现象。,贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等 处理，然后分瓶继续培养，让细胞增殖。,10,没有,有,动物胚胎或幼龄动物的组织、器官,细胞悬液,10代细胞,50代细胞,传代培养,无限传代,单个细胞,加培养液,2.动物细胞培养过程,去掉组织间蛋白,分瓶,【规律方法】区分原代培养和传代培养的方法

5、原代培养和传代培养一般均需对细胞进行胰蛋白酶分散处理,区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象。 (1)第一次:用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理,分散后培养,即为原代培养。 (2)第二次:细胞培养过程中出现接触抑制,用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来,分散到多个培养瓶中继续培养,即为传代培养。,3.动物细胞培养的条件:,培养液和培养用具,抗生素,代谢产物,无机盐、微量元素等,血清,血浆,36.50.5 ,7.27.4,细胞代谢,培养液的pH,O2和CO2（95%空气和5% CO2 ）,二氧化碳培养箱,液体合成培养基,4. 动物细胞培养的应用及实例:, 大规模培养生产生物制品, 作为基因工程

6、中的受体细胞, 检测有毒物质, 用于生理、病理、药理等研究,植物细胞的全能性,细胞株、细胞系,植物体,培养结果,获得细胞或细胞产物,快速繁殖、培育无病毒植株、细胞产物的工厂化生产、制作人工种子等,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,植物细胞和动物细胞培养的比较1.不同点,2. 相同点： 都需要人工条件下的无菌操作。 都是合成培养基。(但其性质和成分不同) 都需要适宜的温度、pH等条件。 都进行了有丝分裂,属于无性繁殖,都可称为克隆。,1. 概念： (1)供体：动物一个细胞的_。 (

7、2)受体：去掉_的卵母细胞。 (3)结果：形成重组胚胎，最终发育成_。 2. 种类：,细胞核,细胞核,动物个体,受体细胞：M中期的卵母细胞,细胞分化程度低，恢复全能性容易,细胞分化程度高，恢复全能性不容易,克隆步骤上,克隆步骤下,3. 体细胞核移植的过程,卵母细胞,M期去核,胚胎移植,基本相同,1. 用动物细胞克隆动物实际上是通过 技术实现的（还有胚胎移植技术）。 2. 在动物体细胞核移植技术中，提供细胞核（供体细胞）的是优良动物的 （选：体细胞；生殖细胞），接受细胞核（受体细胞）的是另一动物的 细胞（此前应将该细胞的细胞核 ） 3. 受体细胞为什么选用卵母细胞（减）？,细胞核移植,体细胞,卵

8、母,去除,细胞大，易于操作； 卵黄多，营养丰富，为胚胎发育提供充足的营养； 此时具备受精能力，细胞质中含有能刺激重组细胞进 行分裂分化并形成重组胚胎的物质。,5. 重组细胞的遗传物质包括？ 6. 用于核移植的供体细胞一般都选用10代以内的细胞，为什么？ 7. 为了促使受体动物排卵，要给其注射？ 8. 促使细胞核和无核卵母细胞融合的方法有？,供体细胞的细胞核遗传物质和受体细胞的细胞质遗传物质,分裂能力强且遗传物质尚未改变,注射促性腺激素,电刺激,4. 将受体细胞去核的原因？ 保证克隆动物的遗传物质最大程度地来自有重要利用价值的动物。,9. 隆动物的遗传物质和性状与亲本的关系: 克隆羊多利的产生过

9、程如下: (1)多利的遗传物质是对母羊A的100%的复制吗？探究其原因。 提示：不是。克隆过程中细胞核只来自供体,因此克隆动物多利的核遗传物质是对供体核遗传物质的100%复制,而其细胞质中的遗传物质来自母羊B的细胞质。此外，生物性状受到环境的影响。,(2)从多利的产生过程可以看出多利有三个亲本，探究多利的性状表现与三个亲本的关系并分析原因。 提示：大多数与母羊A相同,因基因型与母羊A完全一样。 少数与母羊B相同，因细胞质中的基因来自母羊B，受质基因控制的性状与母羊B相同。 与母羊C无关，因母羊C没有为新个体提供遗传物质。,(3)动物体细胞核移植属于有性生殖还是无性生殖?并分析原因。 提示：无性

10、生殖。动物体细胞核移植最终得到的个体的细胞核中遗传物质完全来自一个个体，不是精卵受精得到的，因此属于无性生殖。,【归纳总结】核移植过程及分析 (1)核移植的过程:,(2)核移植过程的相关分析： 为了确保核移植形成的克隆动物的遗传物质全部来自有优良性状的动物提供的体细胞,在供体细胞的细胞核移植到受体细胞之前,必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏掉。 细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性。而克隆动物的形成则利用了动物细胞核的全能性。 细胞融合后构建重组胚胎,并移植到代孕母体内获得克隆动物,需要胚胎工程技术的支持。,(2)从培养细胞的种类上判断： 若组织培养中培养的是体细胞,则为无性生殖;若培养

11、的是有性配子或合子,则属于有性生殖。 植物体细胞杂交和动物细胞核移植都属于无性生殖。,【规律方法】判断有性生殖与无性生殖的方法 (1)从概念上判断： 有性生殖:经两性生殖细胞结合而成的合子或有性配子直接发育成个体的生殖方式。 无性生殖:不经过两性生殖细胞的结合由亲本直接产生子代的生殖方式。,4.体细胞核移植技术的应用,遗传改良,优良畜群繁育,存活数量,生物反应器,异种移植,非常低,遗传和生理,安全性,4. 2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。,据图分析，下列叙述错误的是( ) A. 该技术可避免母亲的线粒体遗

12、传病基因传递给后代 B. 捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿 C. 三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核 D. 三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术,C,细胞融合是常见的生命现象：,受精作用,两个细胞正在融合,(1)物理法：例如_等。 (2)化学法：例如_。 (3)生物法：例如_。,动物细胞融合：是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，也称细胞杂交。 杂交细胞：融合后形成的具有原来两个或 多个细胞遗传信息的单核细胞。 2. 原理： 3. 诱导融合的三种方法:,细胞膜的流动性,电激,聚乙二醇,灭活的病毒，例如仙台病毒,灭活的病毒诱导融合： 病毒外壳上的某些糖蛋白和一

13、些酶能够与细胞上的糖蛋白发生作用，使细胞相互凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。,病毒颗粒黏 附细胞表面,细胞膜连接,细胞膜被 病毒颗粒穿通,细胞融合、形成杂种细胞,灭活：用物理或化学手段使病毒失去感染细胞的能力，但不破坏病毒的抗原结构。,丧失感染性，保留融合活性,1. 动物细胞融合的结构基础是什么? 细胞膜的流动性。 2. 融合处理后的细胞是否可以直接用于培养?为什么? 不可以,还需要筛选。因为诱导融合的手段只是促使细胞间的融合,但不能保证所有的细胞都发生融合，形成的融合细胞也有多种,因此需要筛选。,3. 若只考虑细胞间的两两融合，诱导后形成的融合细胞有几

14、种? 有三种,即同种细胞融合(两种)和不同种细胞融合(一种)。 4. 动物细胞完成融合的标志是什么? 动物细胞融合时,先是细胞膜发生融合,然后是细胞核的融合。当两个细胞核融合后形成具有单核的杂交细胞,则标志着动物细胞融合的完成。,5. 意义: (1)突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交（种间、属间、科间、动植物之间）成为可能。 (2)成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段。 特别是促使了杂交瘤技术的产生，为制造单克隆抗体开辟了新途径。,【归纳总结】动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较,细胞膜的流动性、细胞的全能性,细胞膜的流动性,物理法：离心、电激、振动 化学法：聚乙二醇等

15、试剂诱导,除物理法和化学法外 还可以用灭活的病毒诱导,杂种植株,杂交细胞,克服了远缘杂交的障碍，使远缘杂交成为可能,1. 传统抗体的制备:,2. 单克隆抗体的制备: (1) (2)解决思路：将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合为_。,特异性抗体,无限增殖,无限增殖,抗体,杂交瘤细胞,缺点：,抗原不纯,抗体不纯,产量低、纯度低、特异性差,如何持续获得化学性质单一、特异性强的抗体？,3. 单克隆抗体制备过程,注射 特定抗原,细胞融合,1.诱导其融合的方法有哪些？ 2.在混合细胞体系中有哪几类细胞？ 3.怎样筛选？,从脾脏细胞中获得,B BB B瘤 瘤瘤 瘤,细胞融合后培养液中有几种细胞？,已知细胞合成DN

16、A有D和S两条途径，其中D途径能被氨基蝶呤阻断。人淋巴细胞中有这两条DNA合成途径，但一般不分裂增殖。骨髓瘤细胞中只有D途径。,【思考】选择培养基中应该加入什么物质？ 在选择性培养基中最终能够存活下来的是？,3. 单克隆抗体制备过程,注射 特定抗原,细胞融合,多种杂交细胞,从脾脏细胞中获得,用选择性培养基进行筛选,（多种）,克隆化培养和抗体检测,多孔板,3. 单克隆抗体制备过程,注射 特定抗原,细胞融合,从脾脏细胞中获得,用选择性培养基进行筛选,克隆化培养和抗体检测,3. 单克隆抗体制备过程,注射 特定抗原,细胞融合,从脾脏细胞中获得,用选择性培养基进行筛选,从细胞培养液或小鼠腹水中提取单克隆

17、抗体,克隆化培养和抗体检测,注射特定的抗原蛋白,免疫小鼠产生相应B淋巴细胞,分离B淋巴细胞（多种）,小鼠骨髓瘤细胞,融合细胞/未融细胞,在选择培养基中筛选,杂交瘤细胞（多种）,克隆化培养（多孔培养板 单个）,大量杂交瘤细胞（多种）,抗体检验,产生专一抗体的杂交瘤细胞,体外培养,注射到小鼠腹腔内增殖,从细胞培养液或小鼠腹水中提取单克隆抗体,单克隆抗体技术,5. 单克隆抗体的应用：,作为诊断试剂,用于治疗疾病和运载药物,4. 单克隆抗体的优点：,特异性强，灵敏度高，并可大量制备,生物导弹 原理：抗原抗体的特异性结合 组成：单克隆抗体+化学药物 (或放射性同位素或细胞毒素)； 优点：疗效高、毒副作用

18、小。,1. 制备单克隆抗体过程中出现的细胞分别具有什么样的特点? 免疫过的B淋巴细胞：_; 骨髓瘤细胞：_; 杂交瘤细胞：_。,能产生单一抗体，但不能无限增殖,能无限增殖但不能产生抗体,既能无限增殖，又能产生单一抗体,【小结】用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的原因： a.每一种B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体，不同种类的B淋巴细胞分泌的抗体不同。 b.B淋巴细胞在体外培养时不能无限增殖，骨髓瘤细胞能够无限增殖。,2. 单克隆抗体制备过程中用到了哪些技术手段? 动物细胞培养、动物细胞融合。,3. 选择杂交瘤细胞的两步筛选的目的各是什么? 第一步筛选的目的：_。 第二步筛选的目的：_。,获得杂交瘤细胞

19、,获得能产生所需单一抗体的杂交瘤细胞,【小结】单克隆抗体制备过程中的筛选及原因： 第一次筛选是在B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，筛选出杂交瘤细胞，淘汰未融合细胞和同种细胞融合而成的细胞。 第二次筛选需先在多孔培养板上培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始培养，然后再筛选出能产生特异性抗体的细胞群。由于该细胞群是由单个杂交瘤细胞克隆来的，所以产生的抗体一定是化学性质单一、特异性强的单克隆抗体。,【追问】 （1）体外培养骨髓瘤细胞，会不会 出现接触抑制现象？为什么? 不会。骨髓瘤细胞是一种癌细胞， 细胞表面糖蛋白减少，失去了接触抑制作用。 （2）体外培养时，应提供什么条件？ 无菌、无毒的环境

20、； 必要的营养物质，如葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、维生素等； 适宜的温度和pH；提供氧气和二氧化碳。,3. 用a表示骨髓瘤细胞，b表示B淋巴细胞，则细胞融合过程中两次筛选的目的分别为( ) A. a、aa、ab、bb、ba、aa、abab培养 B. a、aa、ab、bb、bab、bb、bab培养 C. a、aa、ab、bb、bab产生特定抗体的ab培养 D. a、aa、ab、bb、baa能无限增殖的aa培养,C,细胞工程知识框架,植物细胞工程,作物新品种的培育,细胞的全能性 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术,实际应用,植物繁殖的新途径,微型繁殖 作物脱毒 人工种子,基本技术,单倍体育种 突变体的利用,细胞产物的工厂化生产,动物细胞工程,动物细胞培养技术,概念、过程、条件、应用,动物体细胞核移植技术,概念、过程、应用前景、存在问题,动物细胞融合技术,概念、过程、应用,单克隆抗体的制备,概念、制备过程、应用,别忘记作业： 微课程,