人教版生物選修三專題--動物細胞工程-課件

1、12021/3/27單克隆抗體單克隆抗體等等 動物細胞工程常用的技術(shù)動物細胞工程常用的技術(shù): :動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)動物細胞核移植動物細胞核移植動物細胞融合動物細胞融合是其他動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)。是其他動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)。22021/3/27為什么要進行動物細胞培養(yǎng)為什么要進行動物細胞培養(yǎng)? ?1.1.動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)（目的（目的: :獲得細胞或其代謝產(chǎn)物）獲得細胞或其代謝產(chǎn)物）如何進行細胞培養(yǎng)如何進行細胞培養(yǎng)? ?2.2.1 2.2.1 動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)概念概念: :從動物機體中取出相關(guān)組織從動物機體中取出相關(guān)組織, ,將它們分散將它們分散成

2、單個細胞成單個細胞, ,然后放在適宜的培養(yǎng)基中然后放在適宜的培養(yǎng)基中, ,讓這些讓這些細胞生長和增殖。細胞生長和增殖。32021/3/27動物細胞培養(yǎng)過程動物細胞培養(yǎng)過程 胚胎或幼齡動物的組織器官胚胎或幼齡動物的組織器官細胞懸液細胞懸液1010代細胞代細胞5050代細胞代細胞剪碎剪碎胰蛋白酶胰蛋白酶洗滌、稀釋、分離洗滌、稀釋、分離原代培養(yǎng)原代培養(yǎng)比老齡動物比老齡動物的組織細胞的組織細胞增殖能力強增殖能力強, ,有絲分裂旺有絲分裂旺盛。分化程盛。分化程度越低度越低, ,增殖增殖能力越強能力越強, ,越越容易培養(yǎng)容易培養(yǎng)。動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)不能最終培養(yǎng)不能最終培養(yǎng)成生物體。成生物體。細胞增殖

3、緩細胞增殖緩慢，核型可慢，核型可能變化能變化動物組織細胞間隙中含有一定動物組織細胞間隙中含有一定量的彈性纖維等蛋白質(zhì)量的彈性纖維等蛋白質(zhì), ,將細胞將細胞網(wǎng)絡(luò)起來形成具有一定彈性和網(wǎng)絡(luò)起來形成具有一定彈性和韌性的組織和器官。韌性的組織和器官。貼壁生長貼壁生長接觸抑制接觸抑制1010代以內(nèi)代以內(nèi), ,保持正常二倍體核型保持正常二倍體核型傳代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)42021/3/27多細胞動物和人體的細胞都生活在內(nèi)環(huán)境中多細胞動物和人體的細胞都生活在內(nèi)環(huán)境中, ,根根據(jù)你所學的內(nèi)環(huán)境的知識據(jù)你所學的內(nèi)環(huán)境的知識, ,思考以下問題思考以下問題: : 1. 1.體外培養(yǎng)細胞時需要提供哪些物質(zhì)體外培養(yǎng)細胞時需要提

4、供哪些物質(zhì)? ? 2.2.體外培養(yǎng)的細胞需要什么樣的環(huán)境條件體外培養(yǎng)的細胞需要什么樣的環(huán)境條件? ?討討 論論52021/3/27其中含有適合細胞生長其中含有適合細胞生長增殖的各種營養(yǎng)物質(zhì)增殖的各種營養(yǎng)物質(zhì)1 1、無菌、無毒、無菌、無毒 2 2、營養(yǎng)、營養(yǎng) 3 3、適宜的溫度和、適宜的溫度和PHPH值值 4 4、氣體環(huán)境、氣體環(huán)境（無菌處理培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具（無菌處理培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具,添加一添加一定量的抗生素定量的抗生素,定期更換培養(yǎng)液）定期更換培養(yǎng)液）（葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、（葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、動物血清動物血清等。等。）（36.536.50.50.5, 7.2-7.4,

5、 7.2-7.4）O O2 2和和COCO2 2（95%95%空氣和空氣和5% CO5% CO2 2 ）動物細胞培養(yǎng)的條件動物細胞培養(yǎng)的條件: :維持培養(yǎng)液的維持培養(yǎng)液的PHPH62021/3/271 1、大規(guī)模的生產(chǎn)有重要價值的生物制品、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。如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體。2 2、為基因工程技術(shù)提供受體細胞、為基因工程技術(shù)提供受體細胞; ;3 3、有毒物質(zhì)的檢測、有毒物質(zhì)的檢測; ;4 4、細胞的生理、藥理、病理研究、細胞的生理、藥理、病理研究; ; 如用于篩選抗癌藥物等如用于篩選抗癌藥物等, ,為治療和預防癌癥為治療和預防

6、癌癥及其他疾病提供依據(jù)。及其他疾病提供依據(jù)。動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用72021/3/27獲得細胞獲得細胞或細胞產(chǎn)物或細胞產(chǎn)物細胞的全能性細胞的全能性細胞或細胞產(chǎn)品細胞或細胞產(chǎn)品新的個體新的個體或細胞產(chǎn)品或細胞產(chǎn)品培養(yǎng)目的培養(yǎng)目的快速繁殖、培育快速繁殖、培育無病毒植株等無病毒植株等培養(yǎng)結(jié)果培養(yǎng)結(jié)果葡萄糖、葡萄糖、動物血清、動物血清、蔗糖、蔗糖、植物激素植物激素培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)基特有成分液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基培養(yǎng)基性質(zhì)培養(yǎng)基性質(zhì)細胞增殖細胞增殖原原 理理動物細胞培動物細胞培養(yǎng)養(yǎng)植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)比較項目比較項目植物細胞和動物細胞培養(yǎng)的比較植物細胞和動物

7、細胞培養(yǎng)的比較82021/3/27二、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物二、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物 將動物的一個細胞核將動物的一個細胞核, ,移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中母細胞中, ,使其重組并發(fā)育成為一個新的胚胎使其重組并發(fā)育成為一個新的胚胎, ,這個新的這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體胚胎最終發(fā)育為動物個體（克隆動物）（克隆動物）。分分類類胚胎細胞核移植：胚胎細胞核移植：體細胞核移植：體細胞核移植：細胞分化程度低細胞分化程度低, ,恢復全能性容易?；謴腿苄匀菀?。 細胞分化程度高細胞分化程度高, ,恢復全能性不容易?；謴腿苄圆蝗菀住游锛毎艘浦哺拍顒游?/p>

8、細胞核移植概念: :92021/3/27體細胞核移植的過程體細胞核移植的過程細胞培養(yǎng)技術(shù)細胞培養(yǎng)技術(shù)細胞核移植技術(shù)細胞核移植技術(shù)體內(nèi)胚胎培養(yǎng)和體內(nèi)胚胎培養(yǎng)和胚胎移植技術(shù)胚胎移植技術(shù)思考思考1.1.上述過程運用了哪些技術(shù)上述過程運用了哪些技術(shù)? ?102021/3/27思考思考2.2.為何選用為何選用MM期卵母細胞期卵母細胞? ? 因為卵母細胞體積大因為卵母細胞體積大, ,易操作易操作, ,含有促使細胞含有促使細胞核全能性表達的物質(zhì)和營養(yǎng)條件核全能性表達的物質(zhì)和營養(yǎng)條件, ,且這些物質(zhì)活且這些物質(zhì)活性最高。性最高。MM期細胞質(zhì)未成熟期細胞質(zhì)未成熟, ,不能支持胚胎發(fā)育不能支持胚胎發(fā)育全過程。全過

9、程。112021/3/27討論討論: :1.1.在體細胞的細胞核移植到受體卵母細胞之在體細胞的細胞核移植到受體卵母細胞之前前, ,為什么必須先去掉受體卵母細胞的核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為使核移植的胚胎或動物的遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價值的動物物質(zhì)全部來自有重要利用價值的動物提供的體細胞。提供的體細胞。122021/3/27 培養(yǎng)的動物細胞一般當傳代至培養(yǎng)的動物細胞一般當傳代至10105050代代左右時左右時, ,部分細胞核型可能會發(fā)生變化部分細胞核型可能會發(fā)生變化, ,其細其細胞遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生突變胞遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生突變, ,而而1010代以

10、內(nèi)的細代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型。胞一般能保持正常的二倍體核型。2.2.用于核移植的供體細胞一般都選用傳代用于核移植的供體細胞一般都選用傳代1010代以內(nèi)的細胞代以內(nèi)的細胞, ,想一想想一想, ,這是為什么這是為什么? ?132021/3/273.3.你認為用上述體細胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物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是對體細胞供體動物進行了100%100%的復制嗎的復制嗎? ?為什么為什么? ?絕大部分絕大部分DNADNA來自于供體細胞核來自于供體細胞核, ,但其核外還有少量但其核外還有少量的的DNADNA, ,即線粒體中的即線粒體中

11、的DNADNA是來自于受體卵母細胞。是來自于受體卵母細胞。此外此外, ,即便動物的遺傳基礎(chǔ)完全相同即便動物的遺傳基礎(chǔ)完全相同, ,但動物的一些行為、習性但動物的一些行為、習性的形成與所處環(huán)境有很大關(guān)系的形成與所處環(huán)境有很大關(guān)系, ,核供體動物生活的環(huán)境與克隆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、習性也不可其形成的行為、習性也不可能和核供體動物完全相同能和核供體動物完全相同, ,從這一角度看從這一角度看, ,克隆動物不會是核供克隆動物不會是核供體動物體動物100%100%的復制。的復制。142021/3/27體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前

12、景體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景: :1 1、在畜牧業(yè)中可以加、在畜牧業(yè)中可以加速家畜遺傳改良的進程速家畜遺傳改良的進程; ;2 2、保護瀕危物種、保護瀕危物種; ;3 3、醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域生產(chǎn)醫(yī)用蛋白質(zhì)及組織器官醫(yī)用蛋白質(zhì)及組織器官的移植的移植; ;4 4、了解胚胎發(fā)育和衰老過程、了解胚胎發(fā)育和衰老過程; ;追蹤追蹤研究疾病的發(fā)展過程和治療疾病研究疾病的發(fā)展過程和治療疾病; ;152021/3/271 1、成功率比較低、成功率比較低（平均不到（平均不到10%10%）; ;2 2、大多存在健康問題、大多存在健康問題; ;3 3、克隆動物食品安全問題。、克隆動物食品安全問題。體細胞核移

13、植技術(shù)存在的問題體細胞核移植技術(shù)存在的問題: :此外此外, ,體細胞核移植后的重組細胞直接發(fā)育成新個體體細胞核移植后的重組細胞直接發(fā)育成新個體屬于無性繁殖屬于無性繁殖, ,產(chǎn)生的后代無更大變異性產(chǎn)生的后代無更大變異性, ,而環(huán)境是多而環(huán)境是多變的變的, ,易造成該個體適應(yīng)能力降低易造成該個體適應(yīng)能力降低, ,易被淘汰。易被淘汰。162021/3/27P50 P50 思考與探究思考與探究2.2.動物細胞培養(yǎng)要經(jīng)過脫分化的過程嗎動物細胞培養(yǎng)要經(jīng)過脫分化的過程嗎? ?為什么為什么? ?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)育潛能變窄的動物細胞

14、發(fā)育潛能變窄, ,失去了發(fā)育成完整個失去了發(fā)育成完整個體的能力體的能力, ,所以所以, ,動物細胞也就沒有類似植物組織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物細胞定向分化, ,通常采用定向誘導動物干細胞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。使其分化成所需要的組織或器官。172021/3/273.19973.1997年年, ,美國威斯康星州的一個奶牛場有一頭名叫盧辛達（美國威斯康星州的一個奶牛場有一頭名叫盧辛達（LucindaLucinda）的）的奶牛奶牛, ,年產(chǎn)奶量為年產(chǎn)奶量為30

15、.8 t30.8 t, ,創(chuàng)造了世界奶牛產(chǎn)奶量最高新紀錄。目前世界各創(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)奶牛場奶牛國高產(chǎn)奶牛場奶牛, ,年平均產(chǎn)奶量一般為十幾噸年平均產(chǎn)奶量一般為十幾噸, ,而我國奶牛產(chǎn)奶量年平均而我國奶牛產(chǎn)奶量年平均水平僅為水平僅為3 34 t4 t。（1 1）能利用體細胞核移植技術(shù)克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達嗎）能利用體細胞核移植技術(shù)克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達嗎? ?請說明理由。請說明理由。可以。盧辛達的產(chǎn)奶量很高可以。盧辛達的產(chǎn)奶量很高, ,有高產(chǎn)奶的遺傳基礎(chǔ)有高產(chǎn)奶的遺傳基礎(chǔ), ,利用盧辛達的體細胞克隆的奶牛其遺傳物質(zhì)基本上利用盧辛達的體細胞克隆的奶牛其遺傳物質(zhì)基本上全部來自

16、該奶牛全部來自該奶牛, ,其克隆牛具有高產(chǎn)的遺傳基礎(chǔ)其克隆牛具有高產(chǎn)的遺傳基礎(chǔ), ,如如果精心培育和飼養(yǎng)果精心培育和飼養(yǎng), ,有可能在世界范圍內(nèi)推廣有可能在世界范圍內(nèi)推廣, ,克隆克隆牛再與高產(chǎn)的公牛自然繁殖牛再與高產(chǎn)的公牛自然繁殖, ,可得到很多高產(chǎn)的后代可得到很多高產(chǎn)的后代, ,從而加快奶牛改良進程。從而加快奶牛改良進程。該克隆牛不能無限制地推廣該克隆牛不能無限制地推廣, ,其數(shù)量不宜過多其數(shù)量不宜過多, ,尤其尤其是在小范圍內(nèi)不能無限的繁殖是在小范圍內(nèi)不能無限的繁殖, ,以避免奶牛群出現(xiàn)近以避免奶牛群出現(xiàn)近親繁殖而引起種質(zhì)衰退。親繁殖而引起種質(zhì)衰退。182021/3/27（2）如果將克隆

17、高產(chǎn)奶牛盧辛達的任務(wù)交給你）如果將克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達的任務(wù)交給你,你將如何你將如何對它進行克隆對它進行克隆?從盧辛達耳朵（也可用別的組織、器官從盧辛達耳朵（也可用別的組織、器官, ,耳朵在活體耳朵在活體上容易?。┥霞羧∫恍K組織上容易?。┥霞羧∫恍K組織, ,在體外培養(yǎng)獲得該組在體外培養(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的核, ,再將耳細胞注入卵母細胞再將耳細胞注入卵母細胞, ,用電刺激方法使卵母用電刺激方法使卵母細胞與體細胞融

18、合細胞與體細胞融合, ,這時供體核就進入了受體卵母細這時供體核就進入了受體卵母細胞胞, ,再用電刺激或化學物質(zhì)激活注入了體細胞核的卵再用電刺激或化學物質(zhì)激活注入了體細胞核的卵母細胞母細胞, ,使其完成減數(shù)分裂和發(fā)育過程。核移植胚胎使其完成減數(shù)分裂和發(fā)育過程。核移植胚胎在體外短時間培養(yǎng)后在體外短時間培養(yǎng)后, ,挑選正常卵裂的胚胎植入經(jīng)同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(nèi)。期發(fā)情處理的受體母牛體內(nèi)。192021/3/274.4.體細胞核移植技術(shù)在研究和應(yīng)用上還存在什么體細胞核移植技術(shù)在研究和應(yīng)用上還存在什么問題問題? ?請你查閱資料請你查閱資料, ,了解這方面的前沿動態(tài)。了解這方面

19、的前沿動態(tài)。研究方面研究方面: :克隆動物基因組重新編程的機制尚不清克隆動物基因組重新編程的機制尚不清楚楚, ,克隆技術(shù)效率低克隆技術(shù)效率低, ,克隆動物畸形率高、死亡率高、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。易出現(xiàn)早衰等問題。這些問題尚在研究中。應(yīng)用上應(yīng)用上: :生產(chǎn)克隆動物費用昂貴生產(chǎn)克隆動物費用昂貴, ,距大規(guī)模應(yīng)用還有距大規(guī)模應(yīng)用還有一定距離。一定距離。202021/3/272.2.2 2.2.2 動物細胞融合與單克隆抗體動物細胞融合與單克隆抗體 正在融合的細胞正在融合的細胞 受精作用受精作用212021/3/27動物細胞融合技術(shù)的發(fā)展簡史動物細胞融合技術(shù)

20、的發(fā)展簡史: :1 1、2020世紀世紀3030年代年代, ,在肺結(jié)核、天花等病理組織中觀察在肺結(jié)核、天花等病理組織中觀察到多核細胞到多核細胞; ;2 2、2020世紀世紀7070年代年代, ,在蛙的紅細胞中觀察到多核細胞在蛙的紅細胞中觀察到多核細胞; ;3 3、19621962年年, ,發(fā)現(xiàn)日本血凝性病毒能引起艾氏腹水瘤細發(fā)現(xiàn)日本血凝性病毒能引起艾氏腹水瘤細胞融合成多核細胞胞融合成多核細胞; ;4 4、19651965年年, ,證實了滅活的病毒在適當條件下可以誘發(fā)證實了滅活的病毒在適當條件下可以誘發(fā)動物體細胞融合。動物體細胞融合。222021/3/27已成功的動物細胞融合實例已成功的動物細胞

21、融合實例: : 生物種類生物種類 細胞來源細胞來源 成功年代成功年代 酵母菌酵母菌雞雞 原生質(zhì)體原生質(zhì)體血紅細胞血紅細胞 1975年年人人胡蘿卜胡蘿卜 腹水癌細胞腹水癌細胞原生質(zhì)體原生質(zhì)體 1976年年人人小鼠小鼠 纖維肉瘤細胞纖維肉瘤細胞畸胎瘤細胞畸胎瘤細胞 1978年年232021/3/27一、動物細胞融合一、動物細胞融合1 1、概念、概念2 2、原理、原理3 3、方法、方法4 4、意義、意義也稱細胞雜交也稱細胞雜交, ,是指兩個或多個動物是指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。細胞膜的流動性。細胞膜的流動性。與植物原生質(zhì)體融合的方法相似與植物原生質(zhì)體融合

22、的方法相似, ,常用常用聚乙二醇、電激、聚乙二醇、電激、滅活的病毒滅活的病毒等。等。突破了有性雜交方法的局限突破了有性雜交方法的局限, ,使遠緣雜交成使遠緣雜交成為可能。為可能。242021/3/27細胞膜融合細胞膜融合細胞質(zhì)融合細胞質(zhì)融合細胞核融合（標志著細胞融合的完成）細胞核融合（標志著細胞融合的完成）誘導融合的原理誘導融合的原理: :病毒表面病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠含有的糖蛋白和一些酶能夠與細胞膜上的糖蛋白發(fā)生作與細胞膜上的糖蛋白發(fā)生作用用, ,使細胞相互凝聚使細胞相互凝聚, ,細胞膜細胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子重新排布重新排布, ,細胞膜打開細胞膜打開

23、, ,細胞細胞發(fā)生融合。發(fā)生融合。252021/3/27細胞細胞A A細胞細胞B B雜種細胞雜種細胞物理法物理法化學法化學法滅活的病毒滅活的病毒仙臺病毒仙臺病毒皰疹病毒皰疹病毒新城雞瘟病毒新城雞瘟病毒為什么細胞融合為什么細胞融合過程中使用的病過程中使用的病毒需要滅活毒需要滅活? ?因為滅活的病毒失去因為滅活的病毒失去了感染的能力，但其了感染的能力，但其病原體的抗原結(jié)構(gòu)并病原體的抗原結(jié)構(gòu)并沒有被破壞。沒有被破壞。262021/3/27主要用于制備主要用于制備單克隆抗體單克隆抗體獲得雜種植株獲得雜種植株用用 途途物理、化學方法物理、化學方法（同左）（同左）滅活的病毒滅活的病毒物理（離心、振物理（離心、振蕩、電刺激）蕩、電刺激）; ;化學（聚乙二醇）化學（聚乙二醇）誘導的方法誘導的方法使細胞分散后使細胞分散后誘導細胞融合誘導細胞融合去除細胞壁后誘去除細胞壁后誘導原生質(zhì)體融合導原生質(zhì)體融合融合的方法融合的方法細胞膜的流動性細胞膜的流動性細胞膜的流動性、細胞膜的流動性、植物細胞全能性植物細胞全能性原原 理理動物細胞融合動物細胞融合植物體細胞雜交植物體細胞雜交比較項目比較項目植物體細胞雜交技術(shù)和動物細胞融合的比較植物體細胞雜交技術(shù)和動物細胞融合的比較: :272021/3/27二、單克隆抗體二、單克隆抗體抗體