1、第2节 动物细胞工程,1.简述动物细胞培养和动物细胞融合技术。 2.说出单克隆抗体技术和体细胞核移植技术的原理和过程。 3.举例说出动物细胞工程的应用。,一,二,一、动物细胞工程的主要技术 1.动物细胞工程的概念 动物细胞工程是应用细胞学的方法,按照我们人类的需要和 预定的设计,有目的、有计划地保存、改变动物细胞和创造新的动物细胞,进而培育成新的物种或者品种的一门科学技术。常用的技术有动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体和动物体细胞克隆等。,一,二,2.哺乳动物细胞培养技术 (1)动物细胞培养条件 培养基是液体培养基。 培养液的成分:葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。 适宜pH:7
2、.27.4。 气体环境:培养容器中必须有足够的氧气和一定的二氧化碳以保证细胞代谢活动的进行。进行动物细胞培养时,一般要用二氧化碳培养箱来控制二氧化碳的浓度,以保证培养环境中pH的稳定。 适宜温度:哺乳动物细胞培养的环境温度应控制在36.537.5 ;冷血动物细胞的环境温度则应控制在28 左右。,一,二,(2)动物细胞培养流程:无菌条件下,取动物组织块(动物胚胎或幼龄动物的组织或器官)剪碎用适量胰蛋白酶或胶原纤维酶处理分散成单个细胞制成细胞悬液转入培养瓶中进行原代培养贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原纤维酶处理分散成单个细胞继续传代培养。 (3)细胞贴壁和接触抑制:动物细胞在培养液中悬浮生长一段
3、时间后,大部分细胞会贴附到培养瓶的表面,称为细胞贴壁。细胞贴壁后,其数目以指数增长方式增多,当细胞铺满培养瓶表面而形成致密的单层细胞层时,细胞分裂停止,这种现象称为细胞的接触抑制。 思考： 为什么选择动物胚胎或幼龄动物的器官或组织进行动物细胞培养? 提示:动物胚胎或幼龄动物的细胞分化程度低,易于培养。,一,二,二、细胞融合与单克隆抗体技术 1.细胞融合 (1)概念:细胞融合就是在一些融合因子的作用下,将两个或两个以上的细胞合并成为一个细胞的技术。 (2)动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同,诱导动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙二醇、电流刺激或病毒等。在诱导因素作用下,细胞膜发生一定程度
4、的损伤,从而使细胞实现相互粘连而融合在一起。 (3)动物细胞融合的意义:克服了远缘杂交的不亲和性。,一,二,2.单克隆抗体 (1)概念:一种B淋巴细胞只产生一种特异的抗体,由一个B淋巴细胞增殖形成的细胞群所产生的单一型抗体分子就称为单克隆抗体。 (2)单克隆抗体的作用 作为诊断试剂:可以快捷、准确地诊断和治疗一些疾病。 如果将抗癌药物连接到专门识别某种肿瘤细胞的单克隆抗体上,单克隆抗体就可以像“生物导弹”一样携带抗癌药物准确地聚集到肿瘤细胞,专一地杀死肿瘤细胞。,一,二,(3)单克隆抗体的制备过程,一,二,3.动物体细胞克隆技术 克隆羊多莉的培育过程主要是利用细胞核移植技术,将饥饿处理过的羊乳
5、腺上皮细胞与去核卵细胞电脉冲融合后,实现体细胞的核转移到无核的卵细胞中。然后,融合细胞借助于卵的发育能力,由体细胞核主导而发育形成新的个体。 4.动物细胞工程的应用 快速繁殖优良品种,克隆转基因动物,拯救濒临灭绝的动物和培育人造器官。,1.动物细胞培养 (1)概念:从动物体中取出相关的组织,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)过程,(3)植物组织培养和动物细胞培养的比较,2.动物细胞融合技术 (1)原理:细胞膜的流动性、细胞增殖。(3)结果:获得杂种细胞。,(4)动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较,3.单克隆抗体的制备 (1)单克隆抗体制备原理 应用动物细
6、胞融合技术使骨髓瘤细胞与免疫的B淋巴细胞融合,得到杂交瘤细胞。这种杂交瘤细胞继承两种亲代细胞的遗传特性,既能像B淋巴细胞一样合成专一抗体,也能像骨髓瘤细胞一样在体外培养大量增殖,用这种来源于单个融合细胞培养增殖的细胞群,可制备特异的单克隆抗体。,(2)制备过程与操作技术,4.动物体细胞克隆 (1)动物体细胞克隆的原理是动物细胞核的全能性,而不是动物细胞的全能性。因动物体细胞的全能性受到限制,所以不能经培养直接发育成完整个体。用体细胞核移植技术能够得到克隆动物,说明动物体细胞的细胞核具有全能性。体细胞克隆的关键是细胞核移植技术。,(2)细胞核移植的过程因为控制生物性状的遗传物质主要存在于细胞核中
7、,克隆动物的性状更接近于核供体。但因为生物的性状受细胞核基因和细胞质基因的共同控制,同时,生物的性状还受环境的影响,所以克隆动物的性状与核供体的性状不完全一致。从生殖方式来看,克隆动物属于无性生殖。 (3)克隆技术存在的问题 克隆技术存在的问题主要是成功率低、健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。,题型一,题型二,题型三,题型四,题型五,动物细胞培养 【典例1】 下列关于动物细胞培养的叙述,正确的是 ( ) A.细胞的癌变发生于由原代培养向传代培养过渡的过程中 B.动物细胞培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、生长素和动物血清等 C.动物细胞培养通常不会出现接触抑制现象 D.动物细胞培养前和培养
8、过程中都要用胰蛋白酶或胶原纤维酶处理,题型一,题型二,题型三,题型四,题型五,解析:在动物细胞培养过程中,至少两次用到胰蛋白酶或胶原纤维酶处理,第一次是使动物细胞分散开,制成细胞悬浮液;第二次是使细胞从培养瓶壁上分离下来,便于分瓶传代培养。细胞传代培养50代以后,一些细胞不能再传代培养,还有一些细胞的核型会发生变化,再继续培养,这些细胞会无限制地传代下去。动物细胞培养液中含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素等,通常还需要加入血清、血浆等一些天然成分,不需要生长素而需要维生素。在培养过程中动物细胞会出现接触抑制现象。 答案:D,题型一,题型二,题型三,题型四,题型五,动物细胞融合 【典例2】 能使
9、动物细胞融合的特有的诱导因子是 ( ) A.离心 B.灭活的病毒 C.电刺激 D.振动 解析:动物细胞融合常用的诱导因子是聚乙二醇和灭活的病毒。其中聚乙二醇既可用于诱导植物原生质体融合,又可用于诱导动物细胞融合,而灭活的病毒只能用于诱导动物细胞的融合。 答案:B,题型一,题型二,题型三,题型四,题型五,单克隆抗体的制备 【典例3】 单克隆抗体技术在疾病诊断和治疗以及生命科学研究中具有广泛的应用。下列关于单克隆抗体的叙述,错误的是( ) A.特异性强、灵敏度高 B.与抗癌药物结合可制成“生物导弹” C.体外培养B淋巴细胞可大量分泌单克隆抗体 D.由B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合而成的杂交瘤细胞分泌
10、解析:B淋巴细胞在体外培养液中不能无限增殖,因此也就不能分泌大量抗体。 答案:C,题型一,题型二,题型三,题型四,题型五,反思领悟单克隆抗体与常规抗体的比较,题型一,题型二,题型三,题型四,题型五,动物细胞核移植 【典例4】 一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后,这个卵细胞发育成早期胚胎后,再移植入第三只羊的子宫内发育,结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途,但是不能( ) A.有选择地繁殖某一性别的家畜 B.繁殖家畜中的优良品种 C.用于保存物种 D.改变动物的基因 解析:该技术完整地将一个细胞核移植入另一个细胞,并未破坏或改变细胞核中的遗传基因。 答案:D 反思领悟由核移植技术产
11、生的个体具备两个生物的遗传物质,但由于细胞核和细胞质的作用不同,遗传物质主要来自细胞核,因此,后代的性状基本与提供核的生物一致。,题型一,题型二,题型三,题型四,题型五,动物细胞工程的应用 【典例5】 某研究小组利用成年猪的动脉血管细胞和能够模拟胚胎环境的新型生物反应器,成功地在实验室里培育出新的动脉血管。这种血管的外形和功能都与真的血管一样。这一研究成果是动物细胞工程领域的重大进展。下列关于以上技术的叙述,不正确的是( ) A.以上技术属于“克隆” B.这项技术中可能要利用去核卵细胞 C.这项技术的关键是激发血管细胞的全能性 D.这项技术的关键是激发血管细胞发育成血管的潜能,题型一,题型二,
12、题型三,题型四,题型五,解析:细胞的全能性是指具有某种生物全部遗传信息的已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能。但题干信息显示,只是将动脉血管细胞培养成了新的动脉血管,即激发了细胞发育成某种器官的潜能。由于高度分化的动物细胞全能性受到了严格限制,因此,要表达其全能性,目前常用的方法是借助于去核卵细胞,故这项技术可能要利用去核卵细胞。这项技术是将动脉血管细胞再培育为动脉血管,属于无性生殖范畴,所以属于克隆。 答案:C,1,2,3,4,1.下列有关植物组织培养和动物细胞培养的比较,叙述错误的是( ) A.所用的培养基的成分基本相同 B.植物组织培养的结果是培育成植株,动物细胞培养的结果是培育
13、成很多细胞 C.植物组织培养的目的是快速繁殖和获得无病毒的植株,动物细胞培养的目的是获得细胞或细胞产物 D.植物组织培养的原理是细胞的全能性,动物细胞培养的原理是细胞的增殖 解析:植物组织培养所用培养基的成分主要是一些营养物质、激素,而动物细胞培养所用的培养基中还需要加入动物的血清等。 答案:A,1,2,3,4,2.下列关于动物细胞融合的叙述,不正确的是( ) A.动物细胞融合时需人工诱导 B.动物细胞融合时应先用纤维素酶处理 C.动物细胞融合时存在细胞核的融合 D.动物细胞融合最主要的用途是制备单克隆抗体 解析:动物细胞融合时需要人工诱导完成;在融合过程中,既有细胞膜的融合,又有细胞核的融合
14、;动物细胞融合的主要用途是制备单克隆抗体。动物细胞融合时不需用纤维素酶处理,而是用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。 答案:B,1,2,3,4,3.下列关于动物细胞培养的叙述,错误的是( ) A.用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织 B.将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞 C.在培养瓶中要定期用胰蛋白酶等处理使细胞从瓶壁上脱离,制成悬浮液 D.动物细胞培养只能传至50代左右,所培育的细胞会衰老死亡,1,2,3,4,解析:进行动物细胞培养时,用于培养的细胞取自于胚胎或幼龄动物的器官或组织。动物组织细胞间存在着一定量的胶原纤维等蛋白质,易被胰蛋白酶等催化分解,从而使细胞分散开
15、来。当贴壁生长的细胞分裂生长到表面相互接触时就会停止分裂增殖,因此需定期用胰蛋白酶等处理使细胞从瓶壁上脱离下来,制成细胞悬浮液,并进行传代培养。动物细胞培养传至50代左右时,部分细胞的遗传物质可能会发生改变,并且带有癌变的特点,能在培养条件下无限地分裂增殖。 答案:D,1,2,3,4,4.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,可以对此转基因奶牛进行克隆(如下图所示),请结合图示回答下列问题。,1,2,3,4,(1)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,这个过程中需要用 酶处理。 (2)用于核移植的供体细胞,一般都选用
16、传代10代以内的细胞,原因是 。 (3)在进行原代培养时,细胞增殖的方式是 。此外,细胞增殖还表现出 和接触抑制等特点。 (4)将进行培养的供体细胞注入去核的卵细胞中,去除卵细胞细胞核的目的是 。 (5)将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛后,该母牛就会生出与供体奶牛核遗传物质相同的犊牛,但也不是100%的复制,原因最可能是 。 (6)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,说明动物 具有全能性。,1,2,3,4,解析:(1)常用胰蛋白酶或胶原纤维酶处理动物组织细胞使其分散成单个细胞。(2)传代10代以内的细胞代谢旺盛、分裂能力强,遗传物质没有发生改变,适于作核移植
17、的供体细胞。(3)在进行原代培养时,细胞以有丝分裂的方式进行增殖,同时表现出贴壁生长和接触抑制的现象。(4)去除卵细胞细胞核的目的是使克隆出的动物个体的核遗传物质全部来自供体细胞。(5)生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果,同时,生物的性状还受环境的影响,因此,克隆动物不可能是核供体100%的复制品。(6)该克隆动物的培育过程中涉及体细胞核移植、动物细胞培养和胚胎移植等技术,转基因奶牛的克隆成功说明高度分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。,1,2,3,4,答案:(1)胰蛋白(或胶原纤维) (2)该种细胞代谢旺盛、分裂能力强,且遗传物质没有发生改变 (3)有丝分裂 贴壁生长 (4)使克隆出的动物个体的核遗传物质全部来自供体细胞 (5)生物的性状受细胞核基因和细胞质基因的共同控制;生物的性状还受环境因素的影响 (6)体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植 体细胞的细胞核,
