z动物细胞工程12

动物细胞工程,提问：,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,这些技术的理论基础：,植物细胞的全能性,动物细胞全能性如何？动物细胞工程常用的技术有哪些？,动物细胞培养,动物细胞融合,单克隆抗体制备,细胞核移植,动物细胞工程技术,动物细胞工程的基础,2.2.1动物细胞培养和核移植技术,教学目标,简述动物细胞培养的过程、条件及应用。 简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景。,重点 动物细胞培养的过程及条件。 用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。 难点 用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。,重点难点,皮肤烧伤，如果创面很小（不大于硬币）只要保持清洁，甚至深度烧伤，也可能自愈。如果下层真皮受损面积较大，常常需要植皮。植皮需要的健康皮片。植皮需要的健康皮片，可以取自烧伤病人自身未烧伤的部位（自体植皮），也可取自其他活人或尸体（异体植皮）等。自体植皮是永久性的，取自其他人或动物的植皮是暂时性的，是在创面愈合过程中为保护创面而采取的措施，1014天后就要被身体排斥。,如果一个大面积烧伤的病人来说，自体皮肤有限，其他渠道的皮肤来源不足。如何才能获得大量的自体健康皮肤？,烧伤病人图片,异体皮肤移植图片,为什么要进行动物细胞培养?,人耳鼠,“人耳鼠”再出风头 2001年，一只特别的活老鼠在北京引起轰动这是有着一对红眼睛的、尾巴长长的、浑身没毛的小白鼠。值得一提的是，这只小白鼠的背上，竟长着一只几乎与身子一般大小的“人耳”。这只老鼠背上的“人耳”是由上海市第九人民医院副院长、整复外科主任曹谊林教授利用组织工程技术复制出来的。,在京展出的数天，尽管门票高达20元，但还是有将近20万人，心甘情愿地掏钱一睹“人耳鼠”的风采。,人耳鼠的出现，透露了怎样的信息？,1、概念,是指从动物机体内取出相关的组织，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,细胞分裂增殖,一、动物细胞培养,如何进行细胞培养?,（一）、动物细胞培养过程,幼龄动物,剪碎组织,原代细胞培养,细胞悬浮液,1、有关概念:,（1）、原代培养：将动物组织消化后的初次 培养。（分瓶前） （2）、传代培养：将贴满瓶壁的需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。这样的培养过程称为传代培养。（分瓶后）,在传代培养过程中 10代以前的细胞核型不变 1050代，增殖逐渐减慢，以至于完全停止，部分细胞的细胞核型可能发生改变 50代以后的部分细胞发生突变，获得不死性，朝着等同于癌细胞的方向发展。,应用：目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型。,有关概念,（3）、细胞株：10到40、50代的细胞，遗传物质没发生改变。 （4）、细胞系：超过50代的细胞，遗传物质发生改变，可无限增殖。 细胞株和细胞系的区别： 细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传代培养。,如何界定原代培养和传代培养；细胞株和细胞系？,遗传物质改变,取动物动的组织块,胰蛋白酶,单个细胞,加培养液,细胞悬液,接触 抑制,部分细胞“癌变”，无限传代,动物细胞培养不能 最终培养成动物体,10代细胞,原代培养,传代培养,细胞贴壁,胰蛋白酶处理、,细胞株,细胞,细胞系,2、动物细胞培养过程：,培养瓶适宜条件培养,分瓶培养,归纳 过程,取 的组织、器官,细胞悬浮液,酶,贴满瓶壁的细胞,单个细胞,加入 液,动物胚胎或幼龄动物,胰蛋白,培养,接触抑制,原代 培养,1-10代细胞,培养,加 液,4050代细胞(细胞株),未,无限传代（细胞系）,已,传代培养,胰蛋白,酶,强调一：细胞贴壁过程,细胞贴壁：在培养瓶悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。,培养瓶或培养皿壁要求：表面光滑、无毒、易于贴 附。,当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，这种现象称为细胞的接触抑制。,强调二：接触抑制,思考题：,1、选用健康动物体内什么样的组织块做细胞培养材料？为什么？,因为这些组织或器官，分裂能力旺盛，易于培养。,动物胚胎或幼龄个体的器官或组织,拓展-动物组织或细胞培养的难易程度,幼体组织或细胞 老龄组织或细胞 分化程度低的组织或细胞 分化程度高的组织 或细胞 肿瘤组织或细胞 正常组织或细胞,3、胰蛋白酶的作用是什么呢？由此可说明细胞间的物质是什么成份？,催化蛋白质水解。细胞间的物质主要是蛋白质(胶原蛋白等)。,4、细胞膜的主要成份是什么？,蛋白质和磷脂,成块组织使细胞靠在一起限制了细胞的生长和增殖，且细胞不能与培养液充分接触，不利于培养。,2、为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？,6、既然胰蛋白酶能将细胞消化掉，那将动物组织分散成单个细胞要注意什么问题呢？,7、能够用胃蛋白酶代替胰蛋白酶吗？为什么？,注意时间的控制,不能，因为两者的最适PH不同，而正常组织细胞的生存环境与胰蛋白酶的最适PH较接近,5、胰蛋白酶能将细胞消化掉吗？,能,归纳 过程,取 的组织、器官,细胞悬浮液,酶,细胞贴壁、接触抑制,培养,培养,无限传代,单个细胞,加 液,动物胚胎或幼龄动物,胰蛋白,培养,原代,传代,未,已,50代细胞,多细胞动物和人体的细胞都生活在内环境中，根据你所学的知识，思考并讨论下列问题？ 1、体外培养细胞时需要哪些提供那些物质？ 2、体外培养的细胞需要什么样的环境条件？,1、无菌、无毒的环境（先对培养液、培养器具无菌处理；添加一定量的抗生素，防止污染；定期更换培养液，清除代谢产物) 2、营养 糖（葡萄糖）、氨基酸、促生长因子、无机盐和微 量元素等（合成培养基）；通常需加血清或血浆等天然成分。,（二） 动物细胞培养的条件,（1）液体培养基,（2）含有动物血清,动物体细胞大都生活在液体的环境,3、温度和PH 36.5+（-）0.5度, 7.2-7.4 4、气体环境： O2和CO2（95%空气和5% CO2 ）,提醒 CO2作用调节培养基pH; O2作用细胞有氧呼吸，细胞代谢必需 所用装置 培养皿或松盖培养瓶+培养箱。,植物组织培养和动物细胞培养的比较,全能性,增殖,蔗糖,动物血清,细胞株、细胞系,细胞,某些蛋白质,（三） 动物细胞培养技术的应用,1大规模培养生产生物制品（病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体） 2作为基因工程中的受体细胞 3培养的动物细胞可以用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性 4培养正常或各种病变的细胞，用于生理、病理、药理等研究，为治疗和预防癌症及其他疾病提供理论依据,二.动物细胞核移植技术和克隆动物,将动物的一个细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体（克隆动物）,2、分类,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,1 、动物细胞核移植概念：,（一）、体细胞核移植的过程：,2.核移植的受体细胞,M中期卵母细胞,用物理或化学方法激活受体细胞，完成细胞分裂和发育进程。,4.再激活受体细胞，构建重组胚胎方法,1.原理：动物 细胞核 的全能性(不能说动物细胞 全能性)。,3.核移植时，先用 电刺激 使供、受体细胞融合,5.选卵母细胞做受体细胞原因,体积大，易操作 ；含有促使细胞核全能性表达的物质和营养条件。,6.去掉受体卵母细胞的核的原因,保证核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自（有重要利用价值的动物提供的）供体细胞。,8.属无性生殖，基因型不变（与供核动物基因型一致）,7.核移植的供体细胞选用传代10代以内细胞的原因,因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型,保证了供体细胞正常的遗传基础。,9.移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本不100%相同的原因,1)绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA（细胞质遗传）是来自于受体卵母细胞。,2)外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。,3)在发育过程中可能发生 基因突变,染色体变异 导 致性状改变。,10.该过程用到的技术手段：动物细胞培养、 动物细胞融合、早期胚胎培养 和 胚胎移植。,（二）、体细胞核移植技术的应用前景：,1、在畜牧业中可以加速家畜遗传改良的进程,2、保护濒危物种,3、医药卫生领域生产医用蛋白质及组织器官的移植,4、了解胚胎发育和衰老过程；追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病,（三）、体细胞核移植技术存在的问题：,1、成活率低; 2、克隆动物的健康问题; 3、克隆动物食品的安全性问题。 4、克隆人的伦理问题,思考与探究,2.动物细胞培养要经过脱分化的过程吗？ 为什么？,动物细胞培养不需经过脱分化过程。因高度分化的动物细胞发育潜能变窄，失去了发育成完整个体的能力，所以，动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了。要想使培养的动物细胞定向分化，通常采用定向诱导动物干细胞，使其分化成所需要的组织或器官。,3.1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达（Lucinda）的奶牛，年产奶量为30.8 t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为34 t。 （1）能利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达吗？请说明理由。,可以。卢辛达的产奶量很高，有高产奶的遗传基础，利用卢辛达的体细胞克隆的奶牛其遗传物质基本上全部来自该奶牛，其克隆牛具有高产的遗传基础，如果精心培育和饲养，有可能在世界范围内推广，克隆牛再与高产的公牛自然繁殖，可得到很多高产的后代，从而加快奶牛改良进程。,该克隆牛不能无限制地推广，其数量不宜过多，尤其是在小范围内不能无限的繁殖，以避免奶牛群出现近亲繁殖而引起种质衰退。,（2）如果将克隆高产奶牛卢辛达的任务交给你，你将如何对它进行克隆？,从卢辛达耳朵（也可用别的组织、器官，耳朵在活体上容易取）上剪取一小块组织，在体外培养获得该组织（如软骨组织）的细胞。从屠宰场取废弃的牛卵巢，抽取卵母细胞体外培养成熟。用显微针去除卵母细胞的核，再将耳细胞注入卵母细胞，用电刺激方法使卵母细胞与体细胞融合，这时供体核就进入了受体卵母细胞，再用电刺激或化学物质激活注入了体细胞核的卵母细胞，使其完成减数分裂和发育过程。核移植胚胎在体外短时间培养后，挑选正常卵裂的胚胎植入经同期发情处理的受体母牛体内。,4.体细胞核移植技术在研究和应用上还存在什么问题？请你查阅资料，了解这方面的前沿动态。,研究方面：克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动物畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题。这些问题尚在研究中。 应用上：生产克隆动物费用昂贵，距大规模应用还有一定距离。,2、在动物细胞培养过程中遗传物质发生改变的细胞是 （ ） A获得不死性的细胞 B10代以内细胞 C原代细胞 D传代细胞,1、动物细胞工程技术的基础是 （ ） A.动物细胞融合 B.单克隆抗体 C.胚胎移植 D.动物细胞培养,A,D,课堂反馈练习,3、在动物细胞培养的有关叙述中正确的是：（ ） A、动物细胞培养的目的只是为了获得大量的细胞 分泌蛋白 B、动物细胞培养前要用胰蛋白酶使细胞分散 C、细胞的癌变发生在原代培养向传代培养的过渡 过程中 D、培养至50代后传代细胞遗传物质没有发生改变,B,4、一般说来，动物细胞体外培养需要满足以下条件（ ）,无毒的环境 无菌的环境 培养基需要加入血清 温度与动物体温相似 需要O2，不需要CO2 CO2能调节培养液PH,A、 B、 C、 D、 ,D,5、动物细胞培养的特点 （ ） 细胞贴壁 有丝分裂 细胞分化 接触抑制 减数分裂 原代