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專題2 2動物細胞工程 動物細胞培養(yǎng) 動物細胞融合 生產單克隆抗體 細胞核移植 動物細胞工程技術 動物細胞工程的基礎 2 2 1動物細胞培養(yǎng)和核移植技術 動物細胞培養(yǎng) 一 概念 是指從動物機體內取出相關的組織 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 二 原理 細胞分裂增殖 三 過程 幼齡動物 剪碎組織 原代細胞培養(yǎng) 細胞懸浮液 細胞貼壁 培養(yǎng)貼附性細胞時 細胞要能貼附于底物上才能生長繁殖 細胞接觸抑制 細胞在貼壁生長過程中 隨著細胞分裂 數量不斷增加 最后形成一個單層 此時細胞間相互接觸 細胞分裂和生長停止 數量不再增加 有關概念 原代培養(yǎng) 從機體取出后立即培養(yǎng)的細胞為原代細胞 一般培養(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) 將原代細胞從培養(yǎng)瓶中取出 配制成細胞懸浮液 分裝到兩個或兩個以上的培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng) 稱為傳代培養(yǎng) 歸納過程 取的組織 器官 細胞懸浮液 酶 貼滿瓶壁的細胞 單個細胞 加入液 動物胚胎或幼齡動物 胰蛋白 培養(yǎng) 接觸抑制 原代培養(yǎng) 分裝前 1 10代細胞 培養(yǎng) 加液 40 50代細胞 細胞株 未 無限傳代 細胞系 已 傳代培養(yǎng) 胰蛋白 酶 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 少數細胞存活到40 50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) 思考題 1 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 2 為什么培養(yǎng)前要將組織細胞分散成單個細胞 因為這些組織或器官 分裂能力旺盛 易于培養(yǎng) 成塊組織使細胞靠在一起限制了細胞的生長和增殖 且細胞不能與培養(yǎng)液充分接觸 不利于培養(yǎng) 3 胰蛋白酶的作用是什么呢 由此可說明細胞間的物質是什么成份 催化蛋白質水解 細胞間的物質主要是蛋白質 膠原蛋白等 4 細胞膜的主要成份是什么 蛋白質和磷脂 5 胰蛋白酶能將細胞消化掉嗎 能 6 既然胰蛋白酶能將細胞消化掉 那將動物組織分散成單個細胞要注意什么問題呢 7 能夠用胃蛋白酶代替胰蛋白酶嗎 為什么 注意時間的控制 不能 因為兩者的最適PH不同 而正常組織細胞的生存環(huán)境與胰蛋白酶的最適PH較接近 1 無菌 無毒的環(huán)境 保證細胞順利的生長增殖 添加一定量的抗生素 定期更換培養(yǎng)液 添加 糖 葡萄糖 氨基酸 促生長因子 無機鹽 微量元素 動物血清等 四 動物細胞培養(yǎng)的條件 2 營養(yǎng) 3 溫度和PH 培養(yǎng)室中控制 使之達到36 5 0 5 7 2 7 4 培養(yǎng)箱中提供O2和CO2 95 空氣和5 CO2 4 氣體環(huán)境 五 動物細胞培養(yǎng)技術的應用 3 細胞的生理 藥理 病理研究 1 培養(yǎng)健康細胞用于燒傷病人皮膚移植 2 基因工程的受體細胞 植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較 全能性 增殖 蔗糖 動物血清 細胞株 細胞系 細胞 某些蛋白質 前景展望 資料一 培養(yǎng)的動物細胞可以用于檢測有毒物質 許多致畸 致癌物質加入培養(yǎng)液后 培養(yǎng)細胞會發(fā)生染色體結構和數目的變異 根據變異細胞占全部培養(yǎng)細胞的百分數 可以判斷某種物質的毒性 現在動物細胞培養(yǎng)已經成為檢測有毒物質的快速而靈敏的有效手段 資料二 人工關節(jié) 軟骨再生 1 第一次手術 從病人關節(jié)軟骨中未受力的部分 取出一片約為葡萄干大小的健康軟骨組織 2 分離軟骨細胞并經三星期的體外培養(yǎng) 使細胞數增加約10 20倍 3 第二次手術 清理軟骨受損的部分 從下方骨頭部位取出一片約與傷口大小相同的骨膜 縫在傷口上方 再將軟骨細胞注射到骨膜下方 資料三 結果 經過復健一年后即可恢復正常的生活 動物體細胞核移植技術和克隆動物 一 動物細胞核移植的概念 動物核移植是將動物的一個細胞的細胞核 移入一個已經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 克隆動物 用核移植的方法得到的動物 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 二 分類 細胞分化程度低 恢復全能性容易 細胞分化程度高 恢復全能性困難 克隆動物 用核移植方法得到的動物 克隆 clone 是指通過無性生殖而產生的遺傳上均一的生物群 即具有完全相同的遺傳組成的一群細胞或者生物的個體 克隆在希臘語中是 小樹枝葉 的意思 用以指無性增殖物 去核卵細胞 供體細胞 重組細胞 代孕母牛C 無性生殖 三 體細胞的核移植過程 四 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 生產醫(yī)用蛋白質及組織器官的移植的供體 五 體細胞核移植技術存在的問題 1 克隆動物基因組重新編程的機制尚不清楚 2 克隆技術效率低 畸形率高 死亡率高 易出現早衰等問題 3 生產克隆動物費用昂貴 2 在動物細胞培養(yǎng)過程中遺傳物質發(fā)生改變的細胞是 A 獲得不死性的細胞B 10代以內細胞C 原代細胞D 傳代細胞 1 動物細胞工程技術的基礎是 A 動物細胞融合B 單克隆抗體C 胚胎移植D 動物細胞培養(yǎng) A D 課堂反饋練習 3 在動物細胞培養(yǎng)的有關敘述中正確的是 A 動物細胞培養(yǎng)的目的只是為了獲得大量的細胞分泌蛋白B 動物細胞培養(yǎng)前要用胰蛋白酶使細胞分散C 細胞的癌變發(fā)生在原代培養(yǎng)向傳代培養(yǎng)的過渡過程中D 培養(yǎng)至50代后傳代細胞遺傳物質沒有發(fā)生改變 B 4 一般說來 動物細胞體外培養(yǎng)需要滿足以下條件 無毒的環(huán)境 無菌的環(huán)境 培養(yǎng)基需要加入血清 溫度與動物體溫相似 需要O2 不需要CO2 CO2能調節(jié)培養(yǎng)液PH A B C D D 5 動物細胞培養(yǎng)的特點 細胞貼壁 有絲分裂 細胞分化 接觸抑制 減數分裂 原代培養(yǎng)一般傳1 10代A B C D A 6 下圖是動物細胞培養(yǎng)的基本過程示意圖 請據此回答 1 容器A中放置的是動物器官或組織 它一般取自 2 容器A中的動物器官或組織首先要進行的處理是 然后用酶處理 這是為了使細胞分散開來 這樣做的目的是 動物胚胎或幼齡動物 剪碎 胰蛋白 使細胞與培養(yǎng)液充分接觸 便于培養(yǎng) 3 培養(yǎng)首先在B瓶中進行 瓶中的培養(yǎng)基成分有 等 在此瓶中培養(yǎng)一段時間后 有許多細胞衰老死亡 這是培養(yǎng)到第代 到這時的培養(yǎng)稱為 4 為了把B瓶中的細胞分裝到C瓶中 用處理 然后配置成 再分裝 動物血清 10 原代培養(yǎng) 胰蛋白酶 細胞懸浮液 動物細胞融合與單克隆抗體 一 動物細胞融合 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 用滅活的病毒誘導動物細胞融合過程 細胞融合與融合誘導細胞融合物質 誘導劑 病毒 聚乙二醇誘導細胞融合的病毒必須滅活 思考討論 為什么細胞融合過程中使用的病毒需要滅活 二 單克隆抗體 什么是抗體 抗體是機體受抗原刺激后產生的 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淋巴細胞產生抗體 單克隆抗體 由單個B淋巴細胞經過無性繁殖 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 單克隆抗體制備過程 細胞融合 篩選 足夠數量的 能產生特定抗體的細胞群 單克隆抗體 如何大量生產單克隆抗體 利用淋巴細胞產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 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 單克隆抗體產量高 特異性強 靈敏度高 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 目前世界各國已經研制出數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 植物體細胞雜交和動物細胞融合的比較 下圖為某同學根據雜交瘤技術的方法 設計的生產破傷風桿菌的實驗方案 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 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 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 2006年北京卷1題 以下不能說明細胞全能性的實驗是A 胡蘿卜韌皮部細胞培育出植株B 紫色糯性王米種子培育出植株C 轉入抗蟲基因的棉花細胞培育出植株D 番茄與馬鈴薯體細胞雜交后培育出植株 2006年全國卷 3題 下列關于動物細胞培養(yǎng)的敘述 正確的是A 培養(yǎng)中的人效應T細胞能產生單克隆抗體B 培養(yǎng)中的人B細胞能夠無限地增殖C 人的成熟紅細胞經過培養(yǎng)能形成細胞株D 用胰蛋白酶處理肝組織可獲得單個肝細胞 動物細胞工程技術的基礎是 A 動物細胞融合B 單克隆抗體C 胚胎移植D 動物細胞培養(yǎng) 右圖是某種淋巴細胞 膜外顆粒狀物質為抗體 據圖回答 1 這是細胞 它是由分化而來 2 抗體從開始合成到分泌出細胞 經過的細胞結構順序是 填標號