生物 2 细胞工程 2.2 动物细胞工程 新人教版选修3.ppt

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1、动物细胞工程动物细胞培养动物细胞培养动物细胞融合动物细胞融合单克隆抗体技术单克隆抗体技术核移植核移植动物动物细胞细胞工程工程常用常用技术技术一、教学目标：一、教学目标：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、简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程及应用前景的过程及应用前景3、举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原、举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用理和应用二、教学重点和难点：二、教学重点和难点：1.动物细胞培养的过程及条件动物细胞培养的过程及条件2.用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程用动物体细胞核移植技术

2、克隆动物的过程3.单克隆抗体的制备和应用单克隆抗体的制备和应用一、动物细胞培养一、动物细胞培养 1.1.发展历史发展历史:20 20世纪初，人们不知道神经纤维是由神经细胞的细世纪初，人们不知道神经纤维是由神经细胞的细胞质向外突出形成的，还是由神经细胞周围的其他细胞胞质向外突出形成的，还是由神经细胞周围的其他细胞融合而成的。生物学家们就这个问题展开了激烈的争论。融合而成的。生物学家们就这个问题展开了激烈的争论。19071907年，美国生物学家哈里森年，美国生物学家哈里森(Harrison)(Harrison)从蝌蚪的脊索从蝌蚪的脊索中分离出神经组织，把它放在青蛙的凝固的淋巴液中培中分离出神经组织

3、，把它放在青蛙的凝固的淋巴液中培养。蝌蚪的神经组织存活了好几周，并且从神经细胞中养。蝌蚪的神经组织存活了好几周，并且从神经细胞中长出了神经纤维。哈里森的实验不仅解决了神经纤维的长出了神经纤维。哈里森的实验不仅解决了神经纤维的起源问题，而且开创了动物组织培养的先河。此后，在起源问题，而且开创了动物组织培养的先河。此后，在许多科学家的不懈努力下，动物组织培养不断改进并逐许多科学家的不懈努力下，动物组织培养不断改进并逐渐发展成为动物细胞培养。渐发展成为动物细胞培养。2 2、动物细胞培养的应用和概念：、动物细胞培养的应用和概念：动物细胞培动物细胞培养就是从动物有养就是从动物有机体中取出相关机体中取出相

4、关的组织的组织,将它分将它分散成单个细胞散成单个细胞,然后然后,放在适宜放在适宜的培养基中的培养基中,让让这些细胞生长和这些细胞生长和增殖增殖.3、动物细胞培养过程：、动物细胞培养过程：动物胚胎或幼龄动动物胚胎或幼龄动物的组织、器官物的组织、器官细胞悬浮液细胞悬浮液胰蛋白酶胰蛋白酶10代细胞代细胞原代培养原代培养50代细胞代细胞传代培养传代培养细胞株细胞株无限传代无限传代细胞系细胞系单个细胞单个细胞加加培养液培养液遗传物质遗传物质未改变未改变遗传物质遗传物质已改变已改变动物组织细胞间隙中动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤含有一定量的弹性纤维等蛋白质，将细胞维等蛋白质，将细胞网络起来形成具有一

5、网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织定弹性和韧性的组织和器官。和器官。（分解弹性纤维）（分解弹性纤维）动物细胞的培养过程动物细胞的培养过程 幼龄动物幼龄动物取动物器官取动物器官和组织和组织剪碎组织剪碎组织胰蛋白酶处理胰蛋白酶处理细胞培细胞培养养单个细胞单个细胞动物细胞培养技术动物细胞培养技术动物细胞培养技术动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础是其他动物细胞工程技术的基础是其他动物细胞工程技术的基础是其他动物细胞工程技术的基础思考讨论：思考讨论：在动物细胞培养过程中，在动物细胞培养过程中，为什么要用胰蛋白酶对取出的动物为什么要用胰蛋白酶对取出的动物组织进行处理？组织进行处理？胰蛋白酶处理

6、动物组织，可以使动物组织细胞胰蛋白酶处理动物组织，可以使动物组织细胞间的胶原纤维和细胞外的其他成分酶解，获得单间的胶原纤维和细胞外的其他成分酶解，获得单个细胞。个细胞。有关概念有关概念:原代培养：原代培养：从机体取出后立即培养的细胞为从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞。培养的第原代细胞。培养的第1 1代细胞与传代细胞与传1010代以内代以内的细胞称为原代细胞培养。的细胞称为原代细胞培养。传代培养：传代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，配将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养，称为传代培养培养瓶中继续培养，称为传代

7、培养。有关概念有关概念细胞株：细胞株：原代细胞一般传至原代细胞一般传至1010代左右细胞代左右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到活到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：细胞系：细胞株传代至细胞株传代至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，这改变，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。种传代细胞为细胞系。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

8、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。3.3.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2.2.营养营养3.3.温度和温度和pHpH4.4.气体环境气体环境 4.4.动物细胞培养技术的应用动物细胞培养技术的应用:1.1.蛋白质生物制品的生产蛋白质生物制品的生产 如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体2.2.健康细胞培养健康细胞培养 培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植3.3.细胞的生理、药理、病理研究细胞的生理、药理、病理研究 植物组织培养和动

9、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较项目比较项目植物组织培养植物组织培养动物细胞培养动物细胞培养原理原理细胞的全能性细胞的全能性细胞增殖细胞增殖培养基性质培养基性质固体培养基固体培养基液体培养基液体培养基培养基特有成分培养基特有成分蔗糖蔗糖 植物激素植物激素葡萄糖葡萄糖 动物血清动物血清培养结果培养结果植物体植物体细胞株、细胞系细胞株、细胞系培养目的培养目的快速繁殖、培育快速繁殖、培育无病毒植株无病毒植株获得细胞或细胞获得细胞或细胞分泌蛋白分泌蛋白思考：思考：2、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、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？培养

10、材料？1、动物细胞培养液的主要成分是什么？较植物组培培养基有、动物细胞培养液的主要成分是什么？较植物组培培养基有何独特之处？何独特之处？3、为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？、为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？4、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、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？体？主要成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。主要成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。独特之处有：独特之处有：1、液体培养基、液体培养基 2、成分中有动物血清等、成分中有动物血清等因为这些组织或器官上的细胞生命力旺盛，分裂能力强因为这些组

11、织或器官上的细胞生命力旺盛，分裂能力强成块组织不利培养，分散了做成细胞悬浮液利于培养成块组织不利培养，分散了做成细胞悬浮液利于培养不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体动物个体二、动物体细胞核移植技术和克隆动物二、动物体细胞核移植技术和克隆动物 动物核移植是将动物的一个细胞的细胞动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核核,移如入一个已经去掉细胞核的卵母细胞移如入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中中.使其重组并发育成一个新的胚胎使其重组并发育成一个新的胚胎,这个这个新的胚胎最终发育为动物个体新的胚胎最终发育为动物个体.胚胎移植技术

12、胚胎移植技术胚胎移植的基本程序如下（以牛胚胎移植为例）核移植技术核移植技术1.克隆羊培育过程克隆羊培育过程黑面绵羊去黑面绵羊去核卵细胞核卵细胞白面绵羊乳白面绵羊乳腺细胞核腺细胞核细胞核移植细胞核移植重组细胞重组细胞电脉冲刺激电脉冲刺激早期胚胎早期胚胎胚胎移植胚胎移植另另一头绵羊的子宫一头绵羊的子宫妊娠、出生妊娠、出生克隆羊多利克隆羊多利多利羊多利羊2.体细胞核移植技术的应用前景体细胞核移植技术的应用前景3.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思考下列问题：思考下列问题：1、什么叫动物细胞融合？植物体杂交技术与动物细胞、什么叫动物细胞融合？植物体杂交技术与动物细胞融合有什么不同呢

13、？融合有什么不同呢？2、动物细胞在结构上有何区别？这与它们杂交或融合、动物细胞在结构上有何区别？这与它们杂交或融合过程有什么影响？过程有什么影响？3、动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理是否、动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理是否相同？两者的融合过程是否也一样？相同？两者的融合过程是否也一样？一、动物细胞融合一、动物细胞融合 细胞融合是正常的生命活动细胞融合是正常的生命活动两个细胞正在融合两个细胞正在融合 受精作用受精作用动物动物细胞细胞融合融合细胞细胞A细胞细胞B杂种细胞杂种细胞灭活的病毒灭活的病毒物理法物理法化学法化学法仙台病毒仙台病毒疱疹病毒疱疹病毒新城鸡瘟病毒新城鸡瘟病毒用灭

14、活的病毒诱导动物细胞融合过程用灭活的病毒诱导动物细胞融合过程细胞核细胞核病毒颗粒病毒颗粒细胞核细胞核细胞融合与融合诱导细胞融合物质：细胞融合与融合诱导细胞融合物质：诱导剂：仙台病毒、聚乙二醇诱导剂：仙台病毒、聚乙二醇诱导细胞融合的仙台病毒必须诱导细胞融合的仙台病毒必须灭活灭活。思考讨论：思考讨论：为什么细胞融合过程中使用的为什么细胞融合过程中使用的病毒需要灭活？不灭活行吗？病毒需要灭活？不灭活行吗？因为灭活的病毒能使细胞膜上的蛋白质分子和脂因为灭活的病毒能使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，不灭质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合，不灭活的话会感染细胞，而不

15、能诱导细胞融合。活的话会感染细胞，而不能诱导细胞融合。细胞融合技术应用于哪些方面？细胞融合技术应用于哪些方面？细胞学、遗传学、免疫学及制备单克隆抗体。细胞学、遗传学、免疫学及制备单克隆抗体。二、单克隆抗体二、单克隆抗体什么是抗体？什么是抗体？抗体是机体受抗原刺激后产生的、抗体是机体受抗原刺激后产生的、并能与该抗原发生特异性结合的具有免并能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。疫功能的球蛋白。B B淋巴细胞产生抗体。淋巴细胞产生抗体。B B淋巴细胞与抗体的关系：淋巴细胞与抗体的关系：B B淋巴细胞受抗原刺激后，可以产淋巴细胞受抗原刺激后，可以产生抗体。生抗体。动物体内的动物体内的B B淋

16、巴细胞可以产生百淋巴细胞可以产生百万种以上的抗体，每种抗体对特定的抗原万种以上的抗体，每种抗体对特定的抗原具有特异性免疫作用。具有特异性免疫作用。每一个淋巴细胞只能产生一种抗每一个淋巴细胞只能产生一种抗体。体。所以传统的抗体的生产方法及缺陷是什么？所以传统的抗体的生产方法及缺陷是什么？怎样解决这个问题？怎样解决这个问题？单克隆抗体单克隆抗体 由单个由单个B B淋巴细胞经过无性繁殖淋巴细胞经过无性繁殖（克隆），形成基因型相同的细胞群，（克隆），形成基因型相同的细胞群，这一细胞群所产生的化学性质单一、特这一细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体称为单克隆抗体。异性强的抗体称为单克隆抗体。特点：

17、特点：特异性强、灵敏度高特异性强、灵敏度高 如何大量生产单克隆抗体？如何大量生产单克隆抗体？利用淋巴细胞产生抗体的功能利用淋巴细胞产生抗体的功能利用肿瘤细胞无限增殖的特性利用肿瘤细胞无限增殖的特性利用细胞融合的技术将利用细胞融合的技术将两种细胞融两种细胞融合合获得具有淋巴细胞和肿瘤细胞特获得具有淋巴细胞和肿瘤细胞特性的性的杂交瘤细胞杂交瘤细胞利用动物细胞培养技术大量培养杂利用动物细胞培养技术大量培养杂交瘤细胞交瘤细胞如何筛选？如何筛选？融融合合方方式式？单克隆抗体制备过程单克隆抗体制备过程 注射抗原注射抗原B淋巴细胞淋巴细胞骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞细胞融合、筛选细胞融合、筛选杂交瘤细胞杂交瘤细胞细

18、胞培养细胞培养筛选，继续培养筛选，继续培养足够数量的、能产生足够数量的、能产生特定抗体的细胞群特定抗体的细胞群体外培养体外培养注射到小鼠腹腔注射到小鼠腹腔单克隆抗体单克隆抗体思考：思考：1 1、本过程利用了哪些原理？、本过程利用了哪些原理？免疫原理，细胞融合原理和动物细胞培养原理免疫原理，细胞融合原理和动物细胞培养原理2 2、为什么选用小鼠骨髓瘤细胞与、为什么选用小鼠骨髓瘤细胞与B B细胞融合？细胞融合？这样融合成的杂交瘤细胞，继承了双亲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，不仅具有的遗传物质，不仅具有B B细胞分泌抗体的能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

19、力，而且还有无限增殖的本领，因而可以获得大量单克隆抗体得大量单克隆抗体单克隆抗体的应用单克隆抗体的应用与与常规抗体相比，单克隆抗体产量高，特异常规抗体相比，单克隆抗体产量高，特异性强，灵敏度高，优越性十分明显。性强，灵敏度高，优越性十分明显。应用主要有：应用主要有：1 1、临床诊断、临床诊断2 2、作为载体，运载抗癌药物，形成、作为载体，运载抗癌药物，形成“生物导弹生物导弹”治疗肿瘤治疗肿瘤资料资料：目前世界各国已经研制出数以百计的单克隆抗：目前世界各国已经研制出数以百计的单克隆抗体。许多缺乏良好诊断手段的传染病、免疫性疾病、血液病、体。许多缺乏良好诊断手段的传染病、免疫性疾病、血液病、内分泌

20、疾病和遗传病，用单克隆抗体作为诊断手段，是一个内分泌疾病和遗传病，用单克隆抗体作为诊断手段，是一个必然趋势。另外，用单克隆抗体做体内诊断，借以鉴别和定必然趋势。另外，用单克隆抗体做体内诊断，借以鉴别和定位体内位体内“病灶病灶”也引起人们的注意，目前，主要用于肿瘤追也引起人们的注意，目前，主要用于肿瘤追踪及心肌梗塞的诊断。踪及心肌梗塞的诊断。植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较比较项目比较项目植物体细胞杂交植物体细胞杂交动物细胞融合动物细胞融合细胞融合原理细胞融合原理细胞膜的流动性、细胞膜的流动性、细胞膜的流动性细胞膜的流动性细胞融合的方法细胞融合的方法 去去除细

21、胞壁后诱导除细胞壁后诱导原生质体融合原生质体融合使细胞分散后诱使细胞分散后诱导细胞融合导细胞融合诱导方法诱导方法物理（离心、振荡、物理（离心、振荡、电刺激）电刺激）化学（聚乙二醇）化学（聚乙二醇）物理、化学方法物理、化学方法（同左）（同左）灭活的病毒灭活的病毒用途用途获得杂种植株获得杂种植株制备单克隆抗体制备单克隆抗体小结小结两个过程两个过程动物细胞培养过程动物细胞培养过程单克隆抗体制备过程单克隆抗体制备过程三三个个“一一”一个诱导细胞融合的新方法灭活一个诱导细胞融合的新方法灭活病毒病毒一个新细胞杂交瘤细胞一个新细胞杂交瘤细胞一个优势单克隆抗体特异性一个优势单克隆抗体特异性 强、灵敏度高的优势

22、强、灵敏度高的优势 下图为某同学根据杂交瘤技术的方法，设计的生产破伤下图为某同学根据杂交瘤技术的方法，设计的生产破伤风杆菌的实验方案风杆菌的实验方案2、该方案能达到预期效果吗？为什么？、该方案能达到预期效果吗？为什么？4、图中、图中B为为_过程，常用过程，常用_作为诱导剂，该细胞继作为诱导剂，该细胞继承承_的遗传特性，既能的遗传特性，既能_,又能又能_。1、该实验方案的目的是、该实验方案的目的是_3、A是从小鼠的脾脏中取得是从小鼠的脾脏中取得_,该细胞能够产生该细胞能够产生_5、C过程指细胞培养，该过程包括过程指细胞培养，该过程包括_培养和培养和_培养两个阶段，其培养两个阶段，其中中_代以内的

23、的细胞属于细胞株。代以内的的细胞属于细胞株。制备单克隆抗体制备单克隆抗体B细胞细胞抗体抗体细胞融合细胞融合灭活病毒灭活病毒双亲细胞双亲细胞分泌抗体分泌抗体无限增殖无限增殖原代原代传代传代50B体外培养体外培养骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞杂交瘤细胞杂交瘤细胞足够数量的细胞群足够数量的细胞群注射到注射到小鼠腹腔小鼠腹腔AC1.动物细胞工程技术的基础是：（）动物细胞工程技术的基础是：（）A动物细胞融合动物细胞融合B胚胎移植胚胎移植C动物细胞培养动物细胞培养D核移植核移植在动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，正在动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，正确的是（）确的是（）A结果是相同的结果是相同的B杂种细胞的形成过程基本相同杂种细胞的形成过程基本相同C操作过程中酶的作用相同操作过程中酶的作用相同D诱导融合的手段相同诱导融合的手段相同.单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞淋巴细胞诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞，诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞，在这种培养基上不能存活增殖的细胞是（在这种培养基上不能存活增殖的细胞是（）淋巴细胞淋巴细胞小鼠骨髓瘤细胞小鼠骨髓瘤细胞B淋巴细胞自身融合细胞淋巴细胞自身融合细胞小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞杂交瘤细胞杂交瘤细胞A BC D C