【课件】高三生物一轮复习课件细胞工程【动物】.pptx

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1、1.28 细胞工程【动物】细胞工程过程 意义 植物细胞工程动物细胞工程植物组织培养植物体细胞杂交动物细胞融合单克隆抗体的制备动物细胞核移植概念 原理 方法 结果动物细胞培养应用 一、植物细胞工程（一）技术1：植物组织培养1.概念 2.生殖、增殖方式 3.原理 4.过程 5.条件 6.结果（二）技术2：植物体细胞杂交1.概念 2.过程 3.原理 4.实例 5.意义二、动物细胞工程（一）动物细胞培养1.概念 2.原理 3.地位 4.条件 5.过程 6.实例（诱导多能干细胞）（二）动物细胞融合1.概念 2.原理 3.方法 4.过程 5.结果 6.意义（三）单克隆抗体的制备1.背景 2.过程【两种细胞

2、，两个技术，两个原理，两次筛选的原因、方法、目的，两种培养方法，两种获取方法，两个特点】3.应用（四）动物细胞核移植1.概念 2.分类 3.原理 4.过程 5.结构 6.应用三、胚胎工程1.28 细胞工程 在治疗大面积烧伤时，通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对这样的病人来说，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源又不足，而且会产生免疫排斥反应。那么，怎样才能获得大量的自体健康皮肤？能不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？通过细胞培养构建的人造皮肤 可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩增；目前，科学家还在研究对皮肤干细胞进行培养，以获得适合临床上使用

3、的人造皮肤；动物细胞培养l 概念：l 原理：l 地位：取出 组织 分散成单个细胞适宜的培养条件生长 增殖细胞增殖（有丝分裂）动物细胞工程的基础l 条件：营养 无菌、无毒 温度、pH 和渗透压 气体环境从动物体中_相关的_，将它，然后在 下，让这些细胞_和_的技术；动物细胞培养l 条件：营养l 概念 l 原理 l 地位血清中不仅含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等多种营养物质，还有激素及多种未知的促细胞生长因子、促贴附因子及其他活性物质，能促进细胞的生长、增殖和贴附。1.成分已知成分 将细胞所需的_（糖类、氨基酸、无机盐、维生素等）按其_和_严格配制而成的培养基，称为_未知成分 使用合成培养基时，

4、通常需加入_等一些天然成分 原因：。2.培养基的物理性质培养动物细胞一般使用，也称为_。营养物质种类 所需量 合成培养基血清血清中含有尚未全部研究清楚的细胞所需的营养物质液体培养基培养液葡萄糖、不包括淀粉、蔗糖等 能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。调节渗透压，维持细胞形态动物细胞培养l 条件：营养l 概念 l 原理 l 地位 无菌、无毒的环境对_和_进行_处理；在_下进行操作；还需要_。培养液 所有培养用具 灭菌无菌环境定期更换培养液在细胞培养液中添加一定量的抗生素目的：以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。如何防止培养过程中的微生物污染？适宜的温度哺乳动物细胞培养的

5、温度多以 为宜；适宜的pH多数动物细胞生存的适宜pH为_。适宜的渗透压维持适宜渗透压的目的。36.50.57.2-7.4维持细胞正常的形态和功能 温度、pH和渗透压课本P44动物细胞培养l 条件：营养l 概念 l 原理 l 地位 无菌、无毒的环境 温度、pH和渗透压 气体环境（1）组成动物细胞培养所需气体主要有_和_（2）不同气体的作用O2：_。CO2：。（3）培养容器通常采用_或_（4）培养仪器含有 和 的混合气体的。O2CO2O2是细胞代谢所必需的CO2的主要作用维持培养液的pH培养皿 松盖培养瓶95%空气 5%CO2CO2培养箱动物细胞培养l 过程：l 概念 l 原理 l 地位 l 条件

6、：取动物组织制成细胞悬液转入培养液进行原代培养分瓶进行传代培养取动物组织制成细胞悬液转入培养液进行原代培养放入CO2培养箱中培养传代培养放入CO2培养箱中培养细胞贴壁接触抑制动物细胞培养 l 过程：l 概念 l 原理 l 地位 l 条件：细胞悬液原代培养传代培养细胞贴壁接触抑制用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将组织分散成单个细胞后制成培养液。大多数体外培养的细胞需要_ _才能生长增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的 上的现象。贴附于某些基质表面瓶壁当_细胞生长到 时，细胞通常会_；贴壁 表面相互接触停止分裂增殖接触抑制通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的_称为原代培养；将 的细胞培养称为传代培养；

7、分瓶后初次培养失去接触抑制癌细胞单层多层动物细胞培养 l 过程：l 概念 l 原理 l 地位 l 条件：取动物组织制成细胞悬液原代培养分瓶传代培养细胞贴壁接触抑制l 注意事项 P45讨论1.一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。原因是细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养。将组织分散成单个细胞的原因：从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖；能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。将组织分散成单个细胞的方法包括机械法用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理。培养细胞的方法：悬浮生长类（因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻）贴壁生长类（除受密度

8、、有害代谢物、营养物质影响外，还会发生接触抑制现象）动物细胞培养 l 过程：l 概念 l 原理 l 地位 l 条件：取动物组织制成细胞悬液原代培养分瓶传代培养细胞贴壁接触抑制l 注意事项 为什么要传代培养：悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质等因素而分裂受阻，贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素影响外，还会发生接触抑制现象。细胞收集方法：悬浮生长类：直接用离心法收集 贴壁生长类：重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集 动物细胞培养技术没有体现动物细胞的全能性动物细胞培养 l 过程：l 概念 l 原理 l 地位 l 条件：植物组织培养 动物细胞培养

9、原理处理取材培养基培养基的成分特有成分特殊处理结果是否体现全能性相同点植物细胞的全能性细胞增殖离体、纤维素酶和果胶酶用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶将组织细胞分散开离体植物器官、组织、细胞 动物胚胎或幼龄动物的组织、器官固体培养基 液体培养基(又称培养液)有机营养成分、无机营养成分、植物激素糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养物质及一些天然成分植物激素血清脱分化无光、再分化需光气体环境一般获得新的植株获得大量细胞是 否培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件。动物细胞培养 l 过程：l 概念 l 原理 l 地位 l 条件：l 实例 干细胞培养1.分布

10、干细胞存在于_、_和_等多种组织和器官中；2.分类 干细胞包括 和 _等 胚胎干细胞（简称ES细胞）分布：存在于_中特点：应用实例早期胚胎骨髓脐带血胚胎干细胞成体干细胞早期胚胎具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能ES细胞在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等干细胞培养1.分布2.分类 胚胎干细胞（简称ES细胞）成体干细胞分布：存在于 中常见类别：包括_中的_ _、_中的_、_中的_等；特点发现最早、研究最多的、应用最成熟的实例成体组织或器官内骨髓造血干细胞 神经系统神经干细胞睾丸 精原干细胞一般认为，成体干细胞具有组织特异性，只能分

11、化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力造血干细胞，主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中有着 能力及_潜能的干细胞，与_的_等密切相关；干细胞培养1.分布2.分类3.特点4.应用 自我更新 分化 组织、器官发育、再生和修复类型 应用造血干细胞神经干细胞诱导多能干细胞（iPS细胞）治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病等）可治疗小鼠的镰状细胞贫血症，在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展导致肿瘤发生的风险 5.干细胞应用面临的问题存在_干细胞培养l 干细胞可以治疗某些顽症

12、的原理是什么？干细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞，经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。l 胚胎干细胞存在局限性：胚胎干细胞必须从胚胎中获取，涉及伦理问题，因而限制了它在医学上的应用。l 科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞（iPS细胞）诱导多能干细胞l概念：l方法：l来源：l优点：l应用实例：通过体外诱导成纤维细胞，获得类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞，简称iPS细胞。借助载体将特定基因导入细胞中诱导形成iPS细胞直接将特定蛋白导入受体细胞中诱导形成iPS细胞用小分子化合物来诱导形成iPS细胞诱导形成iPS细胞成纤维细胞以

13、及已分化的T细胞、B细胞诱导过程无需破坏胚胎iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应；*因此，普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞诱导多能干细胞 l概念：l方法：l来源：l优点：l应用实例：取成纤维细胞转入相关因子细胞转化为iPS细胞诱导iPS细胞定向分化为多种组织细胞移植回病人体内可治疗小鼠的镰状细胞贫血症，在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展课本P47 一、概念检测1.判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。(1)培养环境中需要O2，不需要CO2。()(2)细胞要经过脱分化形成愈伤组织。()(3)培养液中通常含有糖类、

14、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清。(4)培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理，分瓶后才能继续增殖。2.干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是()A.干细胞是从胚胎中分离提取的细胞 B.造血干细胞可以分化为各种血细胞 C.不同类型的干细胞，它们的分化潜能是有差别的 D.由iPS细胞产生的特定细胞，可以在新药的测试中发挥重要作用A动物细胞融合1.概念：使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。2.结果：形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。3.原理：细胞膜具有一定的流动性4.诱导融合的常用方法：PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法。动物细胞融合特有的诱导融合方法5.动物细胞融合

15、的过程：细胞膜融合 细胞核融合 细胞质融合细胞融合的实质6.动物细胞融合完成的标志：两个或多个细胞核融合为一个细胞核7.意义：突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能 8.应用：细胞融合技术已经成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。灭活病毒诱导法 原理：病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。病毒的不同“身份”：在免疫调节中病毒属于抗原；在基因工程中可作为载体；在细胞工程中可作为诱导剂灭活是指用物理

16、或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。植物体细胞杂交 动物细胞融合原理细胞融合前的处理方法诱导细胞融合的方法细胞融合成功的标志主要用途意义细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性用果胶酶和纤维素酶去除细胞壁用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散成单个细胞电融合法、离心法；聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法再生出细胞壁细胞核的融合获得完整的杂种植株主要用于制造单克隆抗体打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较单克隆抗

17、体的制备l 研究背景早期获得抗体的方法：产量低、纯度低、特异性差缺点：抗原 反复注射从动物的血清中分离抗体1.抗体是由何种细胞产生的？B淋巴细胞 浆细胞2.一个B淋巴细胞能产生多种抗体吗?每一个被激活的B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。3.如何获得大量的单一抗体呢？每一个被激活的B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体单一B淋巴细胞细胞群选择克隆产生大量纯度高特异性强的抗体u 在体外培养条件下一个B淋巴细胞不可能无限增殖u 有能无限增殖的细胞吗？“单”：一种【特异性强】；“克隆”：无性生殖单克隆抗体的制备l 研究背景l 设想1975年英国科学家米尔斯坦和德国科学家科勒的设想：B淋巴细胞骨髓瘤细胞（能产生抗

18、体）（能大量增殖）融合细胞（既能产生抗体，又能大量增殖）米尔斯坦科勒 由于发明了单克隆抗体的制备技术，米尔斯坦和科勒于1984年获得了诺贝尔生理学或医学奖单克隆抗体的概念：化学性质单一、特异性强的抗体单克隆抗体的制备l 过程（课本P48）B淋巴细胞 多种骨髓瘤细胞诱导融合将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合能产生抗体，但不能大量增殖不能产生抗体，但能大量增殖PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法注射特定的抗原 培养骨髓瘤细胞从脾中提取目的：获得产生特定抗体的B细胞诱导融合之后，一定会得到杂交瘤细胞吗？单克隆抗体的制备l 过程多种杂交细胞：未融合的细胞 B-骨 骨-骨、B-B、第一次筛选：用特定的选择培

19、养基杂交瘤细胞：（既能迅速大量增殖，又能产生抗体）第二次筛选：克隆化培养、抗体检测（多次）抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞（分泌的抗体能与特定抗原特异性结合）每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞克隆化培养多孔细胞培养板（获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞）得到的杂交瘤细胞一定是所需的吗？原因：杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞2步筛选的原因、方法、目的和结果？单克隆抗体的制备 l 过程注射到小鼠腹腔内体外培养单克隆抗体从细胞培养液中提取 从小鼠腹水中提取2种培养方法2种获取方法抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞（分泌的抗体能与特定抗原特异性结合）（获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞）单克隆抗体的制

20、备 第一次筛选 第二次筛选原因方法结果诱导融合后得到的细胞中，除杂交瘤细胞之外，还有未融合的亲本细胞，也有融合的具有同种核的细胞由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经第一次筛选之后获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞用特定的选择培养基进行筛选对经选择性培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能分泌所需抗体的细胞群筛选获得杂交瘤细胞获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞两次筛选的比较单克隆抗体的制备l 研究背景 l 设想 l 过程l 单克隆抗体的优点：课本P50能准确地识别抗原的细微差异。与特定抗原发生特异性结合。可以大量制备。l 2.单克隆抗体的应用：广泛用作诊断试

21、剂运载药物：直接用于治疗疾病。l 应用 P课本50抗体药物接头ADC被细胞吞噬释放药物溶酶体裂解细胞凋亡1.ADC的抗体和药物各具有什么作用？抗体主要发挥靶向运输作用，即通过特异性结合靶细胞表面的抗原，将连接的药物输送到靶细胞；细胞毒素类药物发挥治疗效应，如杀伤靶细胞讨论抗体-药物偶联物讨论2.除了细胞毒素，还有哪些物质理论上可以作为ADC偶联的药物？可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗；一些作用于细胞信号转导通路的药物可以通过阻断肿瘤细胞的信号通路来抑制其生长，理论上也可以将这些药物与单克隆抗体结合进行治疗l 应用 P课本50抗体药物接头ADC被细胞吞噬释放药物溶酶体裂解细胞凋亡抗体

22、-药物偶联物讨论3.单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应用上各具有什么优势？单克隆抗体诊断试剂盒中的单克隆抗体只与特定的抗原反应，因此检测的特异性和灵敏度大大提高；生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可以传代培养、冷冻保存和复苏利用，有利于控制产品的质量和标准化生产诊断试剂盒；ADC能够协同发挥抗体特异性识别的靶向作用和细胞毒素对肿瘤细胞的杀伤作用，因此它在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点l 应用 P课本50抗体药物接头ADC被细胞吞噬释放药物溶酶体裂解细胞凋亡抗体-药物偶联物单克隆抗体的制备l 该过程中应用到的2个技术_l 2个原理_l 注射特定抗原的目的_l 诱导融合的方法_ 动物细胞特有的诱导

23、融合方法为_l 杂交瘤细胞的特点_l 单克隆抗体的优点:动物细胞融合、动物细胞培养细胞膜具有一定的流动性、细胞增殖 用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法灭活病毒诱导法常考点整理笔记既能迅速大量增殖，又能产生抗体 能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备单克隆抗体的制备常考点整理笔记l 第一次筛选的目的和结果_原因_方法_原理_ _ l 第二次筛选的目的和结果_原因_方法_原理_ 选择抗体检测呈_性的杂交瘤细胞l 如何获取大量所需杂交瘤细胞_l 如何获取单克隆抗体体外培养_小鼠腹腔内培养_获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测（进行多次筛选）分泌的抗体能与特定的抗原特异性结合注射到小鼠腹腔内增殖 或在体外条件下大规模培养（接种于培养液中）从细胞培养液中获取从小鼠腹水中获取阳诱导融合后细胞包含骨、B、骨骨、BB、骨B等多种细胞用特定的选择培养基进行筛选在选择培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长筛选获得杂交瘤细胞从脾中获得的能产生特定抗体的B淋巴细胞有多种