高二生物選修3 動物細胞工程 ppt.ppt

2 2動物細胞工程 單克隆抗體等 動物細胞工程常用的技術 動物細胞培養(yǎng) 動物細胞核移植 動物細胞融合 是其他動物細胞工程技術的基礎 為什么要進行動物細胞培養(yǎng) 1 動物細胞培養(yǎng) 如何進行細胞培養(yǎng) 培養(yǎng)時又需要提供哪些必要條件呢 2 2 1動物細胞培養(yǎng)和核移植技術 從動物機體中取出相關組織 將它們分散成單個細胞 然后放在適宜的培養(yǎng)基中 讓這些細胞生長和增殖 1 1概念 1 2動物細胞培養(yǎng)過程 胚胎或幼齡動物的組織器官 細胞懸液 10代細胞 50代細胞 剪碎 胰蛋白酶 洗滌 稀釋 分離 原代培養(yǎng) 用胰蛋白酶分散細胞 說明細胞間的物質主要是蛋白質 動物細胞培養(yǎng)適宜的PH為7 2 7 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胞增殖能力強 有絲分裂旺盛 分化程度越低 增殖能力越強 越容易培養(yǎng) 動物細胞培養(yǎng)不能最終培養(yǎng)成生物體 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 貼壁生長接觸抑制 10代以內 保持正常二倍體核型 傳代培養(yǎng) 多細胞動物和人體的細胞都生活在內環(huán)境中 根據(jù)你所學的內環(huán)境的知識 思考以下問題 1 體外培養(yǎng)細胞時需要提供哪些物質 2 體外培養(yǎng)的細胞需要什么樣的環(huán)境條件 討論 葡萄糖 氨基酸 無機鹽 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 獲得細胞 細胞的全能性 細胞或細胞產(chǎn)品 新的個體或細胞產(chǎn)品 培養(yǎng)結果 或細胞產(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 細胞增殖 原理 動物細胞培養(yǎng) 植物組織培養(yǎng) 比較項目 植物細胞和動物細胞培養(yǎng)的比較 大規(guī)模的生產(chǎn)有重要價值的生物制品如病毒疫苗 干擾素 單克隆抗體為基因工程技術提供受體細胞培養(yǎng)健康細胞用于燒傷病人皮膚移植有毒物質的檢測細胞的生理 藥理 病理研究如用于篩選抗癌藥物等 為治療和預防癌癥及其他疾病提供依據(jù) 動物細胞培養(yǎng)技術的應用 2 動物細胞核移植技術和克隆動物 將動物的一個細胞核 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 細胞分化程度低 恢復全能性容易 細胞分化程度高 恢復全能性不容易 2 1動物細胞核移植概念 2 2體細胞核移植的過程 請看教材P48圖2 21 思考 1 核移植的受體細胞是什么 處在什么時期 2 通過什么手段激活受體細胞 構建重組胚胎 M 中期卵母細胞 誘導方法 物理或化學方法激活受體細胞 完成細胞分裂和發(fā)育進程 主要用于制備 單克隆抗體 獲得雜種植株 用途 物理 化學方法 同左 滅活的病毒 物理 離心 振蕩 電刺激 化學 聚乙二醇 誘導方法 使細胞分散后誘 導細胞融合 去除細胞壁后誘 導原生質體融合 細胞融合的方法 細胞膜的流動性 細胞膜的流動性 植物細胞全能性 原理 動物細胞融合 植物體細胞雜交 比較項目 植物 動物細胞融合的比較 討論 1 在體細胞的細胞核移植到受體卵母細胞之前 為什么必須先去掉受體卵母細胞的核 為使核移植的胚胎或動物的遺傳物質全部來自有重要利用價值的動物提供的體細胞 在供體細胞的細胞核移至受體細胞之前 必須將受體細胞的遺傳物質去掉或將其破壞 培養(yǎng)的動物細胞一般當傳代至10 50代左右時 部分細胞核型可能會發(fā)生變化 其細胞遺傳物質可能會發(fā)生突變 而10代以內的細胞一般能保持正常的二倍體核型 因此 在體細胞核移植中 為了保證供體細胞正常的遺傳基礎 通常采用傳代10代以內的細胞 2 用于核移植的供體細胞一般都選用傳代10代以內的細胞 想一想 這是為什么 3 你認為用上述體細胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物 是對體細胞供體動物進行了100 的復制嗎 為什么 絕大部分DNA來自于供體細胞核 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胞 此外 即便動物的遺傳基礎完全相同 但動物的一些行為 習性的形成與所處環(huán)境有很大關系 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 的復制 2 3體細胞核移植技術的應用前景 1 在畜牧業(yè)中可以加速家畜遺傳改良的進程 2 保護瀕危物種 3 醫(yī)藥衛(wèi)生領域生產(chǎn)醫(yī)用蛋白質及組織器官的移植 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 1 成功率比較低2 大多存在健康問題3 克隆動物食品安全問題 2 4體細胞核移植技術存在的問題 思考與探究 2 動物細胞培養(yǎng)要經(jīng)過脫分化的過程嗎 為什么 動物細胞培養(yǎng)不需經(jīng)過脫分化過程 因高度分化的動物細胞發(fā)育潛能變窄 失去了發(fā)育成完整個體的能力 所以 動物細胞也就沒有類似植物組織或細胞培養(yǎng)時的脫分化過程了 要想使培養(yǎng)的動物細胞定向分化 通常采用定向誘導動物干細胞 使其分化成所需要的組織或器官 3 1997年 美國威斯康星州的一個奶牛場有一頭名叫盧辛達 Lucinda 的奶牛 年產(chǎn)奶量為30 8t 創(chuàng)造了世界奶牛產(chǎn)奶量最高新紀錄 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3 4t 1 能利用體細胞核移植技術克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達嗎 請說明理由 可以 盧辛達的產(chǎn)奶量很高 有高產(chǎn)奶的遺傳基礎 利用盧辛達的體細胞克隆的奶牛其遺傳物質基本上全部來自該奶牛 其克隆牛具有高產(chǎn)的遺傳基礎 如果精心培育和飼養(yǎng) 有可能在世界范圍內推廣 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衰退 2 如果將克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達的任務交給你 你將如何對它進行克隆 從盧辛達耳朵 也可用別的組織 器官 耳朵在活體上容易取 上剪取一小塊組織 在體外培養(yǎng)獲得該組織 如軟骨組織 的細胞 從屠宰場取廢棄的牛卵巢 抽取卵母細胞體外培養(yǎng)成熟 用顯微針去除卵母細胞的核 再將耳細胞注入卵母細胞 用電刺激方法使卵母細胞與體細胞融合 這時供體核就進入了受體卵母細胞 再用電刺激或化學物質激活注入了體細胞核的卵母細胞 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 4 體細胞核移植技術在研究和應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制尚不清楚 克隆技術效率低 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 應用上 生產(chǎn)克隆動物費用昂貴 距大規(guī)模應用還有一定距離 動物細胞融合與單克隆抗體 一 動物細胞融合 細胞融合是正常的生命活動 兩個細胞正在融合 受精作用 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 用滅活的病毒誘導動物細胞融合過程 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 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 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 每一個淋巴細胞只能產(chǎn)生一種抗體 單克隆抗體 由單個B淋巴細胞經(jīng)過無性繁殖 克隆 形成基因型相同的細胞群 這一細胞群所產(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 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