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动物细胞工程动物细胞工程学习目标学习目标1.简述动物细胞培养的过程、条件及应用。简述动物细胞培养的过程、条件及应用。2.简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的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。过程和应用前景。3.举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原理举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用。和应用。一、动物细胞工程常用的技术手段：一、动物细胞工程常用的技术手段：动物细胞培养、动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞核移植、动动物细胞融合、物细胞融合、单克隆抗体单克隆抗体（动物细胞培养技术是其他动物细胞工程（动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础技术的基础二二.动物细胞培养动物细胞培养1、动物细胞培养的概念动物细胞培养的概念:是从动物机体中取出相关细胞是从动物机体中取出相关细胞,将它分散成单个细胞将它分散成单个细胞,放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖2 2、进行动物细胞的培养原理是、进行动物细胞的培养原理是？(和植物组织培养和植物组织培养比较比较)进行动物细胞的培养原理：细胞增殖进行动物细胞的培养原理：细胞增殖植物组织培养：全能性植物组织培养：全能性动物细胞培养的过程的酶酶:用用胰蛋白酶胰蛋白酶；或；或 胶原蛋白酶胶原蛋白酶(处理使细胞分散处理使细胞分散)动物细胞培养的过程的过程分以下几个阶段:1.1.原代培养原代培养:直接从有机体取得组织分散成细胞在培养直接从有机体取得组织分散成细胞在培养液中的培养（到接触抑制时止），这时培养称为原代培液中的培养（到接触抑制时止），这时培养称为原代培养；（从养；（从1 11010代）代）2.2.传代培养传代培养:分瓶后的培养（从分瓶后的培养（从10105050代）代）5050代以后细胞发生了代以后细胞发生了癌变癌变。动物细胞动物细胞单个细胞单个细胞细胞液细胞液原代培养接触抑制传代培养3 3、动物细胞培养的过程：、动物细胞培养的过程：动物细胞培养分四个阶段：原代培养（动物细胞培养分四个阶段：原代培养（1 11010代）代）传代培养（传代培养（1010代以后）代以后）细胞株细胞株（10105050代）代）细胞系（细胞系（5050代以后），代以后），问题：什么是细胞株和细胞系，他有什么区别？问题：什么是细胞株和细胞系，他有什么区别？细胞株：原代细胞一般传至细胞株：原代细胞一般传至1010代左右细胞生长停代左右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到40504050代，这种传代细胞为细胞株。代，这种传代细胞为细胞株。细胞系：细胞株传代至细胞系：细胞株传代至5050代后又出现细胞代后又出现细胞生长停滞状态，只有部分细胞由于遗传物质的改生长停滞状态，只有部分细胞由于遗传物质的改变，使其在培养条件下可以无限制传代，这种传变，使其在培养条件下可以无限制传代，这种传代细胞为细胞系。代细胞为细胞系。细胞株和细胞系的区别：细胞株和细胞系的区别：细胞系的遗传细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传代培养）。容易传代培养）。4 4、动物细胞培养的条件：、动物细胞培养的条件：（1)1)无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境 无菌处理无菌处理加抗生素：防止污染加抗生素：防止污染 更换培养液：防止细菌的细胞代谢更换培养液：防止细菌的细胞代谢产物对细胞体危害产物对细胞体危害（2 2）营养供给：）营养供给：（3 3）适宜的温度：）适宜的温度：适宜的适宜的pH:pH:（4 4）气体环境）气体环境:和体内基本相同，（葡萄糖、无机和体内基本相同，（葡萄糖、无机盐、氨基酸、维生素、核酸、嘌呤盐、氨基酸、维生素、核酸、嘌呤、嘧啶、激素和生长因子、嘧啶、激素和生长因子36.536.50.50.57.27.27.47.4O2O2供细胞代谢供细胞代谢 CO2 2维持培养液的维持培养液的pHpH5 5、培养基的种类培养基的种类(1)(1)培养基化学成分：天然培养基、合成培培养基化学成分：天然培养基、合成培养基、半合成培养基养基、半合成培养基 （2)2)外观物理状态：液体培养基、半固态外观物理状态：液体培养基、半固态培养、固态培养基培养、固态培养基（3 3）功能：基础培养基、选择培养基、和）功能：基础培养基、选择培养基、和鉴别培养基鉴别培养基6、动物细胞培养技术的用（1 1）、）、许多有重要价值的蛋白质生物制品，如病毒疫苗、许多有重要价值的蛋白质生物制品，如病毒疫苗、干扰素、克隆抗体等，都可以借助于动物细胞的大规模培干扰素、克隆抗体等，都可以借助于动物细胞的大规模培养来生产。养来生产。（2 2）、用取自烧伤病人皮肤的健康细胞进行培养，可以）、用取自烧伤病人皮肤的健康细胞进行培养，可以获得大量自身的皮肤细胞，为大面积烧伤的病人移植。获得大量自身的皮肤细胞，为大面积烧伤的病人移植。（3 3）、培养的动物细胞用于检测有毒物质。许多致畸、）、培养的动物细胞用于检测有毒物质。许多致畸、致癌物质加入培养液后，培养细胞会发生染色体结构和数致癌物质加入培养液后，培养细胞会发生染色体结构和数目的变异。根据变异细胞占全部培养细胞的百分数，可以目的变异。根据变异细胞占全部培养细胞的百分数，可以判断某种物质的毒性。判断某种物质的毒性。（4 4）、医学家培养各种正常的或病变的细胞，用于生理、）、医学家培养各种正常的或病变的细胞，用于生理、病理、药理等方面的研究，为治疗和预防疾病提供理论依病理、药理等方面的研究，为治疗和预防疾病提供理论依据据 7 7、植物组织培养和动物细胞培养的比较、植物组织培养和动物细胞培养的比较比比较项较项目目原原 理理培养基培养基结结 果果培养目的培养目的植物植物组织组织培养培养动动物物细细胞培养胞培养细胞的细胞的全能性全能性细胞的细胞的增殖增殖固体；固体；营养物质；营养物质；激素激素液体；液体；营养物质营养物质动物血清动物血清等等培育成植培育成植株株培养成培养成细细胞株胞株或细或细胞系胞系快速繁殖，快速繁殖，培育无病毒培育无病毒植株等植株等获得细胞获得细胞的产物或的产物或细胞等细胞等8 8、回答下面的问题：、回答下面的问题：（1 1）为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器）为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？官或组织做动物细胞培养材料？（2 2）动物细胞培养能否像绿色植物组织）动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体？培养那样最终培养成新个体？（3 3）胰蛋白酶的作用）胰蛋白酶的作用？能用胃蛋白酶吗能用胃蛋白酶吗？（4 4）为什么培养前要将组织细胞分散成单）为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？个细胞？例例1 1科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆牛进行克隆(如下图所示如下图所示)，请结合图示回答下列问题：，请结合图示回答下列问题：(1)(1)在进行细胞培养时，要对取自转基因奶牛的组织细胞在进行细胞培养时，要对取自转基因奶牛的组织细胞 进行分散处理，形成单个细胞，这个过程中需要利进行分散处理，形成单个细胞，这个过程中需要利用用 _ _酶处理。酶处理。(2)(2)用于核移植的供体细胞，一般都选用传代用于核移植的供体细胞，一般都选用传代1010代以内的代以内的 细胞，原因是细胞，原因是_ (3)(3)在进行原代培养时，细胞增殖的方式是在进行原代培养时，细胞增殖的方式是_，此，此 外，细胞增殖还表现出外，细胞增殖还表现出_和接触抑制等特点。和接触抑制等特点。胰蛋白胰蛋白该种细胞代谢旺盛、分裂能力该种细胞代谢旺盛、分裂能力强，且遗传物质没有发生改变强，且遗传物质没有发生改变有丝分裂有丝分裂贴壁生长贴壁生长(4)(4)将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，去除卵将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，去除卵 母细胞细胞核的目的是母细胞细胞核的目的是_。(5)(5)将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛牛 后，该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质相同的牛，后，该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质相同的牛，但也不是但也不是100%100%的复制，原因最可能是的复制，原因最可能是_ _ _。(6)(6)上述动物细胞工程中涉及的技术有上述动物细胞工程中涉及的技术有_。转基因奶牛的克隆成功，说明了动物的转基因奶牛的克隆成功，说明了动物的_ 具有全能性。具有全能性。使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；生物的性状还受环境因素的影响生物的性状还受环境因素的影响核移植、细胞培养、核移植、细胞培养、胚胎移植技术胚胎移植技术体细胞的细胞核体细胞的细胞核例例2 2(2011(2011上海高考上海高考)关于哺乳动物细胞体外培养的难易程关于哺乳动物细胞体外培养的难易程度，度，下列表述正确的是下列表述正确的是 ()A A乳腺癌细胞易于乳腺细胞；胚胎细胞易于脂肪细乳腺癌细胞易于乳腺细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞胞 B B乳腺细胞易于乳腺癌细胞；胚胎细胞易于脂肪细乳腺细胞易于乳腺癌细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞胞 C C乳腺细胞易于乳腺癌细胞；脂肪细胞易于胚胎细胞乳腺细胞易于乳腺癌细胞；脂肪细胞易于胚胎细胞 D D乳腺癌细胞易于乳腺细胞；脂肪细胞易于胚胎细胞乳腺癌细胞易于乳腺细胞；脂肪细胞易于胚胎细胞A A例例3 3(2010(2010浙江高考浙江高考)下列关于动物细胞培养的叙述，正确下列关于动物细胞培养的叙述，正确 的是的是 ()A A培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞胞 B B克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变 C C二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的 D D恶性细胞系的细胞可进行传代培养恶性细胞系的细胞可进行传代培养D D二细胞核移植和动物体细胞克隆二细胞核移植和动物体细胞克隆1、动物体细胞克隆的概念物体细胞克隆的概念?关键是什么？结果是什关键是什么？结果是什么？原理是什么？么？原理是什么？将供体体细胞的细胞核与受体去核卵细胞的细胞质进行人工组将供体体细胞的细胞核与受体去核卵细胞的细胞质进行人工组合，借助于卵细胞的的发育能力，经过培养发育成胚胎进而形合，借助于卵细胞的的发育能力，经过培养发育成胚胎进而形成个体的技术。成个体的技术。关键是细胞核移植技术。关键是细胞核移植技术。结果：得到克隆动物结果：得到克隆动物原理原理:动物细胞的全能动物细胞的全能性性思考思考根据动物细胞核仍具有全能性的特点根据动物细胞核仍具有全能性的特点,怎样将动物细胞的全能表达怎样将动物细胞的全能表达?把两种把两种动物的优良性状集合在一块儿动物的优良性状集合在一块儿?利用利用:动物体细胞核移植技术动物体细胞核移植技术THANK YOUSUCCESS2024/3/9 周六20可编辑2、你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了体细胞供体动物进行了100%100%的复制吗？为什么？的复制吗？为什么？克隆动物绝大部分克隆动物绝大部分DNADNA来自于供体细胞核，来自于供体细胞核，但其核外还有少量的但其核外还有少量的DNADNA，即线粒体中的，即线粒体中的DNADNA是来自于受体卵母细胞。所以，用教材是来自于受体卵母细胞。所以，用教材中所述的方法克隆的动物不是供核动物完中所述的方法克隆的动物不是供核动物完全相同的复制。全相同的复制。3 3、过程、过程供体细胞（供核）供体细胞（供核）细胞培养细胞培养体细胞体细胞卵巢母细胞（减中期：供质）卵巢母细胞（减中期：供质）去核去核无核母细胞无核母细胞注入注入细胞细胞融合融合杂种杂种细胞细胞构建重组胚胎构建重组胚胎胚胎移植胚胎移植代孕母体代孕母体新个体新个体(与母体相同与母体相同的个体的个体)归纳:1共分成两大阶段;核移植和胚胎移植核移植和胚胎移植2 2取卵细胞作受体细胞的原因是取卵细胞作受体细胞的原因是:它是最大的细胞它是最大的细胞,易操作易操作,它发育可直接表达它发育可直接表达性状性状3 3严格来说新个体有卵巢母细胞的细胞质所以有两个亲本的性状严格来说新个体有卵巢母细胞的细胞质所以有两个亲本的性状4、应用（1 1）.克隆动物作为生物反应器，生产医克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白用蛋白（2 2）.改良动物品种改良动物品种 （3 3）.治疗人类疾病，作为供体治疗人类疾病，作为供体（4 4）.保护濒危动物保护濒危动物5 5、体细胞核移植技术存在的问题、体细胞核移植技术存在的问题许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过大，异常肥胖，发育困难，脏器缺体型过大，异常肥胖，发育困难，脏器缺陷，免疫失调等。陷，免疫失调等。6 6、注意点、注意点（1 1）.在体细胞的细胞核移植到受体卵母在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？胞的核？提示：为使核移植的胚胎或动物的遗传物提示：为使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质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉胞之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。或将其破坏。（2 2）.用于核移植的供体细胞一般都选用传代用于核移植的供体细胞一般都选用传代1010代代以内的细胞，想一想，这是为什么？以内的细胞，想一想，这是为什么？提示：培养的动物细胞一般当传代至提示：培养的动物细胞一般当传代至10105050代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而其细胞遗传物质可能会发生突变，而1010代代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代细胞正常的遗传基础，通常采用传代1010代代以内的细胞。以内的细胞。（3 3）.你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了动物，是对体细胞供体动物进行了100%100%的复制吗？的复制吗？为什么？为什么？提示：克隆动物绝大部分提示：克隆动物绝大部分DNADNA来自于供体细胞核，来自于供体细胞核，但其核外还有少量的但其核外还有少量的DNADNA，即线粒体中的，即线粒体中的DNADNA是来是来自于受体卵母细胞。所以，用教材中所述的方法自于受体卵母细胞。所以，用教材中所述的方法克隆的动物不是供核动物完全相同的复制。克隆的动物不是供核动物完全相同的复制。此外，即便动物的遗传基础完全相同，但动物的此外，即便动物的遗传基础完全相同，但动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和核供体动物完全相同，从这一角度看，克隆动物核供体动物完全相同，从这一角度看，克隆动物不会是核供体动物不会是核供体动物100%100%的复制。的复制。例例4 4生物技术的发展速度很快，已灭绝生生物技术的发展速度很快，已灭绝生物的物的“复生复生”将不再是神话。如果世界上最将不再是神话。如果世界上最后一只野驴刚死亡，以下提供的后一只野驴刚死亡，以下提供的“复生复生”野野驴个体的方法中能够成功的是驴个体的方法中能够成功的是 ()A A将野驴的体细胞取出，利用细胞培养技将野驴的体细胞取出，利用细胞培养技术，可培育成新个体术，可培育成新个体B B将野驴的体细胞两两融合，再经组织培将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育成新个体养培育成新个体C C取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵细胞中，经孕育培养成新个体核卵细胞中，经孕育培养成新个体D D将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，培育成新个体培育成新个体C C例例5 5下列有关克隆人的说法，错误的是下列有关克隆人的说法，错误的是 ()A A克隆人是一种无性生殖方式克隆人是一种无性生殖方式B B克隆人证明了人体的体细胞核具有全能克隆人证明了人体的体细胞核具有全能性性C C在现有克隆技术条件下，成功率为在现有克隆技术条件下，成功率为100%100%D D克隆人和供体并不完全一致克隆人和供体并不完全一致C C四、动物细胞融合四、动物细胞融合 1 1、概念：、概念：也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合成一个细胞的过程合成一个细胞的过程2 2、原理、原理：细胞膜的流动性细胞膜的流动性3 3、方法：、方法：物理法物理法化学法化学法生物法：生物法：灭活的病毒灭活的病毒仙台病毒仙台病毒 紫外线紫外线丧失感染性丧失感染性（不感染细胞）（不感染细胞）保留融合活性保留融合活性（诱导细胞融合）（诱导细胞融合）灭活的病毒颗粒黏附于细胞表面灭活的病毒颗粒黏附于细胞表面细胞膜被病毒颗粒穿通细胞膜被病毒颗粒穿通细胞膜连接细胞膜连接细胞融合，形成杂种细胞细胞融合，形成杂种细胞（细胞膜具有一定的流动性）（细胞膜具有一定的流动性）4.4.过程：过程：5 5、应用：、应用：6 6、植物细胞融合与动物细胞融合技术的异同：、植物细胞融合与动物细胞融合技术的异同：植物细胞融合与动物细胞融合过程基本相同，原理相同植物细胞融合与动物细胞融合过程基本相同，原理相同（生物膜（生物膜 流动性），不同的是植物体细胞融合前需去掉流动性），不同的是植物体细胞融合前需去掉细胞壁，然后再融合；动物细胞融合是两个体细胞直接细胞壁，然后再融合；动物细胞融合是两个体细胞直接融合。诱导剂不同（植物不能用灭活的病毒）融合。诱导剂不同（植物不能用灭活的病毒）制备单克隆抗体制备单克隆抗体例例6 6、动物细胞融合和植物原生质体融合比、动物细胞融合和植物原生质体融合比较，在动物细胞融合中有特殊性的是较，在动物细胞融合中有特殊性的是（）A A、融合的原理、融合的原理 B B、融合的优点、融合的优点 C C、融合的诱导手段、融合的诱导手段 D D、融合的过、融合的过程程 C C五、单克隆抗体单克隆抗体 1 1、概念、概念2 2、特点、特点3 3、原理、原理4 4、制备过程、制备过程5 5、单克隆抗体制备需要的条件、单克隆抗体制备需要的条件 一是能产生单一抗体的效应一是能产生单一抗体的效应B B细胞（每一个细胞（每一个淋巴细胞只能产生一种抗体）。二是能够淋巴细胞只能产生一种抗体）。二是能够无限增殖的骨髓瘤细胞。（这样融合成的无限增殖的骨髓瘤细胞。（这样融合成的杂交瘤细胞，继承了双亲细胞的遗传物质，杂交瘤细胞，继承了双亲细胞的遗传物质，不仅具有不仅具有B B细胞分泌抗体的能力，而且还有细胞分泌抗体的能力，而且还有无限增殖的本领，因而可以获得大量单克无限增殖的本领，因而可以获得大量单克隆抗体）隆抗体）6 6、应用：、应用：（）可用于作为诊断试剂：有准确，高（）可用于作为诊断试剂：有准确，高效，快速的优点效，快速的优点（）可用于疾病治疗（）可用于疾病治疗（）可用于运载药物（作为运载对应疾（）可用于运载药物（作为运载对应疾病的药物的病的药物的 “生物导弹生物导弹“。）。）（“生物导弹生物导弹”单克隆抗体药物）单克隆抗体药物）7 7、注意：（、注意：（1 1）骨髓瘤细胞是癌细胞吗）骨髓瘤细胞是癌细胞吗?（有无限增殖能（有无限增殖能力的细胞是肿瘤细胞，具有转移能力的肿瘤细胞，称为癌力的细胞是肿瘤细胞，具有转移能力的肿瘤细胞，称为癌细胞，所以说，瘤细胞不能等于癌细胞。）细胞，所以说，瘤细胞不能等于癌细胞。）（2 2）整个制备过程为何要经过两次筛选）整个制备过程为何要经过两次筛选?（第一次筛选（第一次筛选得到杂交瘤细胞（多种），得到杂交瘤细胞（多种），第二次需先在多孔培养板上，在每孔只有一个杂交瘤细胞第二次需先在多孔培养板上，在每孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始培养，然后再筛选出能产生特异性抗体的细的情况下开始培养，然后再筛选出能产生特异性抗体的细胞群。胞群。由于该细胞群是单个杂交瘤细胞克隆得来的，由于该细胞群是单个杂交瘤细胞克隆得来的，所以产生的抗体必然是化学性质单一的，特异性强的单克所以产生的抗体必然是化学性质单一的，特异性强的单克隆抗体。这里的单克隆确有单个细胞克隆的含义，只不过隆抗体。这里的单克隆确有单个细胞克隆的含义，只不过克隆的不是克隆的不是B B淋巴细胞，而是杂交瘤细胞。）淋巴细胞，而是杂交瘤细胞。）THANK YOUSUCCESS2024/3/9 周六39可编辑