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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,核移植,動物細胞工程常用技術,,,,,動物細胞培養(yǎng)和核移植技術,一、動物細胞培養(yǎng),1.發(fā)展歷史: 20世紀初，人們不知道神經(jīng)纖維是由神經(jīng)細胞的細胞質向外突出形成的，還是由神經(jīng)細胞周圍的其他細胞融合而成的。生物學家們就這個問題展開了激烈的爭論。1907年，美國生物學家哈里森(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)的應用和概念：,動物細胞培養(yǎng)就是從動物有機體中取出相關的組織,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)技術是其他動物細胞工程技術的基礎,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，將細胞網(wǎng)絡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)技術的應用,1.蛋白質生物制品的生產(chǎn) 如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體 2.檢測有毒物質，判斷某種物質的毒性 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,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.體細胞核移植技術的應用前景,（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.誘導融合的方法： （1）物理化學方法：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 化學法,仙臺病毒 皰疹病毒 新城雞瘟病毒,,思考討論：誘導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,去除細胞壁后誘導原生質體融合,使細胞分散后誘導細胞融合,物理（離心、振蕩、電刺激） 化學（聚乙二醇）,物理、化學方法（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,通過細胞融合技術獲得的雜交瘤細胞群產(chǎn)生的化學性質單一、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，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，因而可以獲得大量單克隆抗體,單克隆抗體的應用,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診斷，借以鑒別和定位體內“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,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.動物細胞工程技術的基礎是：（） 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,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，下圖為某同學根據(jù)雜交瘤技術的方法，設計的生產(chǎn)破傷風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,
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