《細胞工程》課件(新人教版-選修3)

1、1專題專題細胞工程細胞工程 2.動物細胞工程22.2 動物細胞工程動物細胞工程單克隆抗體等等 動物細胞工程常用的技術(shù)動物細胞培養(yǎng)動物細胞核移植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)。3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)如何進行細胞培養(yǎng)?培養(yǎng)時又需要提供哪些必要條件呢？2.2.12.2.1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) 從動物機體中取出相關(guān)組織，將它們分散從動物機體中取出相關(guān)組織，將它們分散成單個細胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這成單個細胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞生長和增殖。些細胞生長和增殖。1.1概念概念4動

2、物細胞的培養(yǎng)過程 幼齡動物幼齡動物取動物器官取動物器官和組織和組織剪碎組織剪碎組織胰蛋白酶處理胰蛋白酶處理細胞培細胞培養(yǎng)養(yǎng)單個細胞單個細胞動物細胞培養(yǎng)技術(shù)是其他動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)51.2 1.2 動物細胞培養(yǎng)過程動物細胞培養(yǎng)過程n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10代細胞代細胞50代細胞代細胞剪碎胰蛋白酶洗滌、稀釋、洗滌、稀釋、分離分離原代培養(yǎng)原代培養(yǎng)用用胰蛋白酶胰蛋白酶分散分散細胞，說明細胞細胞，說明細胞間的物質(zhì)主要是間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)。動物細。動物細胞培養(yǎng)適宜的胞培養(yǎng)適宜的PH為為7.27.4，此環(huán)境下胃蛋白此環(huán)境下胃蛋白酶（酶（2.0）沒有）沒

3、有活性，而胰蛋白活性，而胰蛋白酶酶(7.2-8.4)的活的活性較高。性較高。比老齡動比老齡動物的組織物的組織細胞增殖細胞增殖能力強，能力強，有絲分裂有絲分裂旺盛。分旺盛。分化程度越化程度越低，增殖低，增殖能力越強，能力越強，越容易培越容易培養(yǎng)。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細胞增殖緩慢，核緩慢，核型可能變型可能變化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)，將細量的彈性纖維等蛋白質(zhì)，將細胞網(wǎng)絡(luò)起來形成具有一定彈性胞網(wǎng)絡(luò)起來形成具有一定彈性和韌性的組織和器官。和韌性的組織和器官。貼壁生長接觸抑制10代以內(nèi)，保持正常二倍

4、體核型代以內(nèi)，保持正常二倍體核型傳代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)6有關(guān)概念n原代培養(yǎng)：原代培養(yǎng)：動物組織消化后的初次培動物組織消化后的初次培養(yǎng)稱養(yǎng)稱為原代細胞。為原代細胞。n傳代培養(yǎng)：將傳代培養(yǎng)：將貼滿瓶壁的貼滿瓶壁的細胞細胞需要重需要重新用胰蛋白酶等處理，然后分瓶繼續(xù)新用胰蛋白酶等處理，然后分瓶繼續(xù)培養(yǎng)，讓細胞繼續(xù)增殖。這樣的培養(yǎng)培養(yǎng)，讓細胞繼續(xù)增殖。這樣的培養(yǎng)過程稱為過程稱為傳代培養(yǎng)。傳代培養(yǎng)。7 多細胞動物和人體的細胞都生活在內(nèi)環(huán)境多細胞動物和人體的細胞都生活在內(nèi)環(huán)境中，根據(jù)你所學(xué)的內(nèi)環(huán)境的知識，思考以下中，根據(jù)你所學(xué)的內(nèi)環(huán)境的知識，思考以下問題：問題： 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

5、時需要提供哪些物質(zhì)？ 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 論論葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、促生長因葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、促生長因子和動物血清等。子和動物血清等。適宜溫度、適宜溫度、PH和氣體環(huán)境；無菌無毒環(huán)境和氣體環(huán)境；無菌無毒環(huán)境1 1）無菌、無毒：無菌、無毒： 2 2）全部的營養(yǎng)物質(zhì)：全部的營養(yǎng)物質(zhì)： 3 3）適宜的溫度和適宜的溫度和PHPH值：值： 4 4）必要的氣體條件：必要的氣體條件：（添加一定量的抗生素，定期更換培養(yǎng)液）（添加一定量的抗生素，定期更換培養(yǎng)液）（葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、動物血清等。（葡萄糖、氨基酸、

6、無機鹽、維生素、動物血清等。）保證細胞順利的保證細胞順利的生長增殖生長增殖36.5+36.5+（- -）0.50.5度度, 7.2-7.4, 7.2-7.4O O2 2和和COCO2 2（95%95%空氣和空氣和5% CO5% CO2 2 ）維持培養(yǎng)液的維持培養(yǎng)液的PH1.1.3 3 動物細胞培養(yǎng)的條件動物細胞培養(yǎng)的條件9獲得細胞獲得細胞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)品新的個體或細胞新的個體或細胞產(chǎn)品產(chǎn)品培養(yǎng)結(jié)果培養(yǎng)結(jié)果或細胞產(chǎn)物或細胞產(chǎn)物快速繁殖、培育快速繁殖、培育無病毒植株等無病毒植株等培養(yǎng)目的培養(yǎng)目的葡萄糖、動物血清葡萄糖、動物血清促生長因子促生長因子蔗糖、植物激素蔗

7、糖、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細胞培養(yǎng)的比較10 1 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）培養(yǎng)健康細胞用于燒傷病人皮膚移植培養(yǎng)健康細胞用于燒傷病人皮膚移植4 4）有毒物質(zhì)的檢測有毒物質(zhì)的檢測5 5）細胞的生理、藥理、病理研究細胞的生理

8、、藥理、病理研究 如用于篩選抗癌藥物等，為治療和預(yù)如用于篩選抗癌藥物等，為治療和預(yù)防癌癥及其他疾病提供依據(jù)防癌癥及其他疾病提供依據(jù)1.4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11思考：思考：2、為什么選用動物胚胎或幼齡個體的器官或組織做動物、為什么選用動物胚胎或幼齡個體的器官或組織做動物細胞培養(yǎng)材料？細胞培養(yǎng)材料？1、動物細胞培養(yǎng)液的主要成分是什么？較植物組培培養(yǎng)、動物細胞培養(yǎng)液的主要成分是什么？較植物組培培養(yǎng)基有何獨特之處？基有何獨特之處？3、為什么培養(yǎng)前要將組織細胞分散成單個細胞？、為什么培養(yǎng)前要將組織細胞分散成單個細胞？4、動物細胞培養(yǎng)能否像綠色植物組織培養(yǎng)那樣最終培養(yǎng)成、動物細胞

9、培養(yǎng)能否像綠色植物組織培養(yǎng)那樣最終培養(yǎng)成新個體？新個體？主要成分：葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清主要成分：葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等。獨特之處有：等。獨特之處有：1、液體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基 2、成分中有動物血清等、成分中有動物血清等因為這些組織或器官上的細胞生命力旺盛，分裂能力強因為這些組織或器官上的細胞生命力旺盛，分裂能力強成塊組織不利培養(yǎng)，分散了做成細胞懸浮液利于培養(yǎng)成塊組織不利培養(yǎng)，分散了做成細胞懸浮液利于培養(yǎng)不能，動物細胞培養(yǎng)只能使細胞數(shù)目增多，不能發(fā)育不能，動物細胞培養(yǎng)只能使細胞數(shù)目增多，不能發(fā)育成新的動物個體成新的動物個體12有關(guān)概念細胞株：細胞株：原代細

10、胞一般傳至原代細胞一般傳至10-50代左代左右細胞生長停滯，大部分細胞衰老死亡，右細胞生長停滯，大部分細胞衰老死亡，少數(shù)細胞存活，這種傳代細胞為細胞株。少數(shù)細胞存活，這種傳代細胞為細胞株。 細胞系：細胞系：細胞株傳代至細胞株傳代至50代后又出現(xiàn)代后又出現(xiàn)細胞生長停滯狀態(tài)，只有部分細胞由于遺細胞生長停滯狀態(tài)，只有部分細胞由于遺傳物質(zhì)的改變，使其在培養(yǎng)條件下可以無傳物質(zhì)的改變，使其在培養(yǎng)條件下可以無限制傳代，這種傳代細胞為細胞系。限制傳代，這種傳代細胞為細胞系。 細胞株和細胞系的區(qū)別細胞株和細胞系的區(qū)別： 細胞系的遺細胞系的遺傳物質(zhì)改變，具有癌細胞的特點，失去接傳物質(zhì)改變，具有癌細胞的特點，失去接

11、觸抑制，容易傳代培養(yǎng)。觸抑制，容易傳代培養(yǎng)。132.2.動物細胞核移植技術(shù)和克隆動物動物細胞核移植技術(shù)和克隆動物 將動物的一個將動物的一個細胞核細胞核，移入一個已經(jīng)去掉細，移入一個已經(jīng)去掉細胞核的胞核的卵母細胞卵母細胞中，使其重組并發(fā)育成為一個新中，使其重組并發(fā)育成為一個新的的胚胎胚胎，這個新的胚胎最終發(fā)育為，這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體動物個體（克（克隆動物）隆動物）用核移植的方法得到的動物用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物稱為克隆動物。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，恢復(fù)全能細胞分化程度低，恢復(fù)全能性容易性容易 細胞分化程度高，恢復(fù)全

12、能細胞分化程度高，恢復(fù)全能性不容易性不容易2.1 動物細胞核移植概念：動物細胞核移植概念：14例：例：克隆羊培育過克隆羊培育過程程黑面綿羊去黑面綿羊去核卵細胞核卵細胞白面綿羊乳白面綿羊乳腺細胞核腺細胞核細胞核移植細胞核移植重組細胞重組細胞電脈沖刺激電脈沖刺激早期胚胎早期胚胎胚胎移植胚胎移植另一頭綿羊的子宮另一頭綿羊的子宮妊娠、出生妊娠、出生克隆羊多利克隆羊多利152.2體細胞核移植的過程：體細胞核移植的過程：請看教材請看教材P48圖圖2-21思考：思考：1.核移植的受體細胞是什么？處在什么時期？核移植的受體細胞是什么？處在什么時期？2.通過什么手段激活受體細胞，構(gòu)建重組胚胎？通過什么手段激活受

13、體細胞，構(gòu)建重組胚胎？3.動物體細胞核移植的理論基礎(chǔ)是什么？動物體細胞核移植的理論基礎(chǔ)是什么？ M中期卵母細胞中期卵母細胞誘導(dǎo)方法：物理或化學(xué)方法激活受體細胞，誘導(dǎo)方法：物理或化學(xué)方法激活受體細胞，完成細胞分裂和發(fā)育進程。完成細胞分裂和發(fā)育進程。動物細胞核的全能性動物細胞核的全能性16 培養(yǎng)的動物細胞一般當(dāng)傳代至培養(yǎng)的動物細胞一般當(dāng)傳代至1050代左右時，部分細胞核型可能會發(fā)生代左右時，部分細胞核型可能會發(fā)生變化，其細胞遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生突變，變化，其細胞遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生突變，而而10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型。因此，在體細胞核移植中，倍體核型。因此

14、，在體細胞核移植中，為了保證供體細胞正常的遺傳基礎(chǔ)，通為了保證供體細胞正常的遺傳基礎(chǔ)，通常采用傳代常采用傳代10代以內(nèi)的細胞。代以內(nèi)的細胞。1.用于核移植的供體細胞一般用于核移植的供體細胞一般都選用傳代都選用傳代10代以內(nèi)的細胞，代以內(nèi)的細胞，想一想，這是為想一想，這是為什什么？么？討論：討論：172.3體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景：體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景：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、保護瀕危物種、保護瀕危物種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、了解胚胎發(fā)育和衰、了解胚胎發(fā)育和衰老

15、過程；追蹤研究疾病老過程；追蹤研究疾病的發(fā)展過程和治療疾病的發(fā)展過程和治療疾病18 1、成功率比較低2、大多存在健康問題3、克隆動物食品安全問題2.4體細胞核移植技術(shù)存在的問題：體細胞核移植技術(shù)存在的問題：1920一、動物細胞融合一、動物細胞融合 細胞融合是正常的生命活動兩個細胞正在融合兩個細胞正在融合 受精作用受精作用211動物細胞融合的概念：動物細胞融合的概念： 動物細胞融合又稱細胞雜交，是指動物細胞融合又稱細胞雜交，是指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。融合后形成的具有兩個或多個的過程。融合后形成的具有兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞，稱為雜交細

16、細胞遺傳信息的單核細胞，稱為雜交細胞。胞。22動物細胞融合232 2. .誘導(dǎo)融合方法誘導(dǎo)融合方法：誘導(dǎo)方式誘導(dǎo)方式物理法物理法化學(xué)法化學(xué)法生物法：生物法： 滅活的病毒滅活的病毒仙臺病毒仙臺病毒紫外線紫外線喪失感染性喪失感染性（不感染細胞）（不感染細胞）保留融合活性保留融合活性 （誘導(dǎo)細胞融合）（誘導(dǎo)細胞融合）24用滅活的病毒誘導(dǎo)動物細胞融合過程用滅活的病毒誘導(dǎo)動物細胞融合過程細胞核細胞核病毒顆粒病毒顆粒細胞核細胞核25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(xué)方法物理、化學(xué)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

17、刺激）蕩、電刺激）化學(xué)（聚乙二醇）化學(xué)（聚乙二醇）誘導(dǎo)方法誘導(dǎo)方法用胰蛋白酶用胰蛋白酶分散分散細胞細胞誘誘導(dǎo)融合導(dǎo)融合去除細胞壁后誘去除細胞壁后誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合導(dǎo)原生質(zhì)體融合融合融合前處理前處理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、動物細胞融合的比植物、動物細胞融合的比較較26二、單克隆抗體什么是抗體？什么是抗體？ 抗體是機體受抗原刺激后產(chǎn)生抗體是機體受抗原刺激后產(chǎn)生的、并能與該抗原發(fā)生特異性結(jié)合的的、并能與該抗原發(fā)生特異性結(jié)合的具有免疫功能的球蛋白。具有免疫功

18、能的球蛋白。漿漿細胞產(chǎn)生細胞產(chǎn)生抗體。抗體。27思考思考1.傳統(tǒng)生產(chǎn)抗體的方法和缺陷？傳統(tǒng)生產(chǎn)抗體的方法和缺陷？2.B淋巴細胞有什么特點？淋巴細胞有什么特點？方法：反復(fù)給動物注射某種抗原方法：反復(fù)給動物注射某種抗原缺陷：產(chǎn)量低，純度差，特異性差缺陷：產(chǎn)量低，純度差，特異性差28B淋巴細胞與抗體B淋巴細胞受抗原刺激后，淋巴細胞受抗原刺激后，可以產(chǎn)生抗體?？梢援a(chǎn)生抗體。動物體內(nèi)的動物體內(nèi)的B淋巴細胞可以淋巴細胞可以產(chǎn)生百萬種以上的抗體，每種抗體對產(chǎn)生百萬種以上的抗體，每種抗體對特定的抗原具有特異性免疫作用。特定的抗原具有特異性免疫作用。每一個淋巴細胞只能產(chǎn)生一每一個淋巴細胞只能產(chǎn)生一種抗體。種抗體

19、。29單克隆抗體概念 由由單個單個B淋巴細胞淋巴細胞經(jīng)過經(jīng)過無性繁無性繁殖殖（克?。?，形成基因型相同的（克?。?，形成基因型相同的細細胞群胞群，這一細胞群所產(chǎn)生的，這一細胞群所產(chǎn)生的化學(xué)性化學(xué)性質(zhì)單一、特異性強質(zhì)單一、特異性強的抗體稱為單克的抗體稱為單克隆抗體。隆抗體。 特點：特異性強、靈敏度高特點：特異性強、靈敏度高 、可大、可大量制備量制備30如何大量生產(chǎn)單克隆抗體？n利用淋巴細胞產(chǎn)生抗體的功能利用淋巴細胞產(chǎn)生抗體的功能n利用腫瘤細胞無限增殖的特性利用腫瘤細胞無限增殖的特性n利用細胞融合的技術(shù)將兩種細胞利用細胞融合的技術(shù)將兩種細胞融合獲得具有淋巴細胞和腫瘤細融合獲得具有淋巴細胞和腫瘤細胞特性

20、的雜交瘤細胞胞特性的雜交瘤細胞n利用動物細胞培養(yǎng)技術(shù)大量培養(yǎng)利用動物細胞培養(yǎng)技術(shù)大量培養(yǎng)雜交瘤細胞雜交瘤細胞31 單克隆抗體制備過程單克隆抗體制備過程 注射抗原注射抗原B淋巴細胞淋巴細胞骨髓瘤細胞骨髓瘤細胞細胞融合、篩選細胞融合、篩選雜交瘤細胞雜交瘤細胞細胞培養(yǎng)細胞培養(yǎng)篩選，繼續(xù)培養(yǎng)篩選，繼續(xù)培養(yǎng)足夠數(shù)量的、能產(chǎn)生足夠數(shù)量的、能產(chǎn)生特定抗體的細胞群特定抗體的細胞群體外培養(yǎng)體外培養(yǎng)注射到小鼠腹腔注射到小鼠腹腔單克隆抗體單克隆抗體3233思考：思考：1、本過程利用了哪些原理？、本過程利用了哪些原理？免疫原理，細胞融合原理和動物細胞培養(yǎng)免疫原理，細胞融合原理和動物細胞培養(yǎng)原理原理2、為什么選用小鼠骨髓瘤細胞與、為什么選用小鼠骨髓瘤細胞與B細胞融合？細胞融合？ 這樣融合成的雜交瘤細胞，繼承了雙親細胞這樣融合成的雜交瘤細胞，繼承了雙親細胞的遺傳物質(zhì)，不僅具有的遺傳物質(zhì)，不僅具有B細胞分泌抗體的能力，細胞分泌抗體的能力，而且還有無限增殖的本領(lǐng)，因而可以獲得大量單而且還有無限增殖的本領(lǐng)，因而可以獲得大量單克隆抗體?？寺】贵w。34單克隆抗體的應(yīng)用單克隆抗體的應(yīng)用與常規(guī)抗體相比，單克隆抗體產(chǎn)量高，特異性強，與常規(guī)抗體相比，單克隆抗體產(chǎn)量高，特異性強，靈敏度高，優(yōu)越性十分明顯靈敏度高，優(yōu)越性十分明顯。應(yīng)用主要有：應(yīng)用