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第2節(jié)動物細胞工程,1.簡述動物細胞培養(yǎng)和動物細胞融合技術(shù)。2.說出單克隆抗體技術(shù)和體細胞核移植技術(shù)的原理和過程。3.舉例說出動物細胞工程的應(yīng)用。,一,二,一、動物細胞工程的主要技術(shù)1.動物細胞工程的概念動物細胞工程是應(yīng)用細胞學的方法,按照我們?nèi)祟惖男枰皖A(yù)定的設(shè)計,有目的、有計劃地保存、改變動物細胞和創(chuàng)造新的動物細胞,進而培育成新的物種或者品種的一門科學技術(shù)。常用的技術(shù)有動物細胞培養(yǎng)、動物細胞融合、單克隆抗體和動物體細胞克隆等。,,,,,,,,,,,,一,二,2.哺乳動物細胞培養(yǎng)技術(shù)(1)動物細胞培養(yǎng)條件①培養(yǎng)基是液體培養(yǎng)基。②培養(yǎng)液的成分:葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等。③適宜pH:7.2~7.4。④氣體環(huán)境:培養(yǎng)容器中必須有足夠的氧氣和一定的二氧化碳以保證細胞代謝活動的進行。進行動物細胞培養(yǎng)時,一般要用二氧化碳培養(yǎng)箱來控制二氧化碳的濃度,以保證培養(yǎng)環(huán)境中pH的穩(wěn)定。⑤適宜溫度:哺乳動物細胞培養(yǎng)的環(huán)境溫度應(yīng)控制在36.5~37.5℃;冷血動物細胞的環(huán)境溫度則應(yīng)控制在28℃左右。,,,,,,,,,,,,,一,二,(2)動物細胞培養(yǎng)流程:無菌條件下,取動物組織塊(動物胚胎或幼齡動物的組織或器官)→剪碎→用適量胰蛋白酶或膠原纖維酶處理分散成單個細胞→制成細胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶或膠原纖維酶處理分散成單個細胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。(3)細胞貼壁和接觸抑制:動物細胞在培養(yǎng)液中懸浮生長一段時間后,大部分細胞會貼附到培養(yǎng)瓶的表面,稱為細胞貼壁。細胞貼壁后,其數(shù)目以指數(shù)增長方式增多,當細胞鋪滿培養(yǎng)瓶表面而形成致密的單層細胞層時,細胞分裂停止,這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。思考：為什么選擇動物胚胎或幼齡動物的器官或組織進行動物細胞培養(yǎng)?提示:動物胚胎或幼齡動物的細胞分化程度低,易于培養(yǎng)。,,,,,,一,二,二、細胞融合與單克隆抗體技術(shù)1.細胞融合(1)概念:細胞融合就是在一些融合因子的作用下,將兩個或兩個以上的細胞合并成為一個細胞的技術(shù)。(2)動物細胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同,誘導(dǎo)動物細胞融合常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、電流刺激或病毒等。在誘導(dǎo)因素作用下,細胞膜發(fā)生一定程度的損傷,從而使細胞實現(xiàn)相互粘連而融合在一起。(3)動物細胞融合的意義:克服了遠緣雜交的不親和性。,,,,,,,,一,二,2.單克隆抗體(1)概念:一種B淋巴細胞只產(chǎn)生一種特異的抗體,由一個B淋巴細胞增殖形成的細胞群所產(chǎn)生的單一型抗體分子就稱為單克隆抗體。(2)單克隆抗體的作用①作為診斷試劑:可以快捷、準確地診斷和治療一些疾病。②如果將抗癌藥物連接到專門識別某種腫瘤細胞的單克隆抗體上,單克隆抗體就可以像“生物導(dǎo)彈”一樣攜帶抗癌藥物準確地聚集到腫瘤細胞,專一地殺死腫瘤細胞。,,,,一,二,(3)單克隆抗體的制備過程,一,二,3.動物體細胞克隆技術(shù)克隆羊多莉的培育過程主要是利用細胞核移植技術(shù),將饑餓處理過的羊乳腺上皮細胞與去核卵細胞電脈沖融合后,實現(xiàn)體細胞的核轉(zhuǎn)移到無核的卵細胞中。然后,融合細胞借助于卵的發(fā)育能力,由體細胞核主導(dǎo)而發(fā)育形成新的個體。4.動物細胞工程的應(yīng)用快速繁殖優(yōu)良品種,克隆轉(zhuǎn)基因動物,拯救瀕臨滅絕的動物和培育人造器官。,,,,,,,1.動物細胞培養(yǎng)(1)概念:從動物體中取出相關(guān)的組織,將它分散成單個細胞,然后放在適宜的培養(yǎng)基中,讓這些細胞生長和增殖。(2)過程,(3)植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較,2.動物細胞融合技術(shù)(1)原理:細胞膜的流動性、細胞增殖。(3)結(jié)果:獲得雜種細胞。,(4)動物細胞融合與植物體細胞雜交的比較,3.單克隆抗體的制備(1)單克隆抗體制備原理應(yīng)用動物細胞融合技術(shù)使骨髓瘤細胞與免疫的B淋巴細胞融合,得到雜交瘤細胞。這種雜交瘤細胞繼承兩種親代細胞的遺傳特性,既能像B淋巴細胞一樣合成專一抗體,也能像骨髓瘤細胞一樣在體外培養(yǎng)大量增殖,用這種來源于單個融合細胞培養(yǎng)增殖的細胞群,可制備特異的單克隆抗體。,(2)制備過程與操作技術(shù),4.動物體細胞克隆(1)動物體細胞克隆的原理是動物細胞核的全能性,而不是動物細胞的全能性。因動物體細胞的全能性受到限制,所以不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個體。用體細胞核移植技術(shù)能夠得到克隆動物,說明動物體細胞的細胞核具有全能性。體細胞克隆的關(guān)鍵是細胞核移植技術(shù)。,(2)細胞核移植的過程因為控制生物性狀的遺傳物質(zhì)主要存在于細胞核中,克隆動物的性狀更接近于核供體。但因為生物的性狀受細胞核基因和細胞質(zhì)基因的共同控制,同時,生物的性狀還受環(huán)境的影響,所以克隆動物的性狀與核供體的性狀不完全一致。從生殖方式來看,克隆動物屬于無性生殖。(3)克隆技術(shù)存在的問題克隆技術(shù)存在的問題主要是成功率低、健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。,題型一,題型二,題型三,題型四,題型五,動物細胞培養(yǎng)【典例1】下列關(guān)于動物細胞培養(yǎng)的敘述,正確的是()A.細胞的癌變發(fā)生于由原代培養(yǎng)向傳代培養(yǎng)過渡的過程中B.動物細胞培養(yǎng)液中通常含有葡萄糖、氨基酸、無機鹽、生長素和動物血清等C.動物細胞培養(yǎng)通常不會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象D.動物細胞培養(yǎng)前和培養(yǎng)過程中都要用胰蛋白酶或膠原纖維酶處理,題型一,題型二,題型三,題型四,題型五,解析:在動物細胞培養(yǎng)過程中,至少兩次用到胰蛋白酶或膠原纖維酶處理,第一次是使動物細胞分散開,制成細胞懸浮液;第二次是使細胞從培養(yǎng)瓶壁上分離下來,便于分瓶傳代培養(yǎng)。細胞傳代培養(yǎng)50代以后,一些細胞不能再傳代培養(yǎng),還有一些細胞的核型會發(fā)生變化,再繼續(xù)培養(yǎng),這些細胞會無限制地傳代下去。動物細胞培養(yǎng)液中含有葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素等,通常還需要加入血清、血漿等一些天然成分,不需要生長素而需要維生素。在培養(yǎng)過程中動物細胞會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象。答案:D,題型一,題型二,題型三,題型四,題型五,動物細胞融合【典例2】能使動物細胞融合的特有的誘導(dǎo)因子是()A.離心B.滅活的病毒C.電刺激D.振動解析:動物細胞融合常用的誘導(dǎo)因子是聚乙二醇和滅活的病毒。其中聚乙二醇既可用于誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合,又可用于誘導(dǎo)動物細胞融合,而滅活的病毒只能用于誘導(dǎo)動物細胞的融合。答案:B,題型一,題型二,題型三,題型四,題型五,單克隆抗體的制備【典例3】單克隆抗體技術(shù)在疾病診斷和治療以及生命科學研究中具有廣泛的應(yīng)用。下列關(guān)于單克隆抗體的敘述,錯誤的是()A.特異性強、靈敏度高B.與抗癌藥物結(jié)合可制成“生物導(dǎo)彈”C.體外培養(yǎng)B淋巴細胞可大量分泌單克隆抗體D.由B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合而成的雜交瘤細胞分泌解析:B淋巴細胞在體外培養(yǎng)液中不能無限增殖,因此也就不能分泌大量抗體。答案:C,題型一,題型二,題型三,題型四,題型五,反思領(lǐng)悟單克隆抗體與常規(guī)抗體的比較,題型一,題型二,題型三,題型四,題型五,動物細胞核移植【典例4】一只羊的卵細胞核被另一只羊的體細胞核置換后,這個卵細胞發(fā)育成早期胚胎后,再移植入第三只羊的子宮內(nèi)發(fā)育,結(jié)果產(chǎn)下一只羊羔。這種克隆技術(shù)具有多種用途,但是不能()A.有選擇地繁殖某一性別的家畜B.繁殖家畜中的優(yōu)良品種C.用于保存物種D.改變動物的基因解析:該技術(shù)完整地將一個細胞核移植入另一個細胞,并未破壞或改變細胞核中的遺傳基因。答案:D反思領(lǐng)悟由核移植技術(shù)產(chǎn)生的個體具備兩個生物的遺傳物質(zhì),但由于細胞核和細胞質(zhì)的作用不同,遺傳物質(zhì)主要來自細胞核,因此,后代的性狀基本與提供核的生物一致。,題型一,題型二,題型三,題型四,題型五,動物細胞工程的應(yīng)用【典例5】某研究小組利用成年豬的動脈血管細胞和能夠模擬胚胎環(huán)境的新型生物反應(yīng)器,成功地在實驗室里培育出新的動脈血管。這種血管的外形和功能都與真的血管一樣。這一研究成果是動物細胞工程領(lǐng)域的重大進展。下列關(guān)于以上技術(shù)的敘述,不正確的是()A.以上技術(shù)屬于“克隆”B.這項技術(shù)中可能要利用去核卵細胞C.這項技術(shù)的關(guān)鍵是激發(fā)血管細胞的全能性D.這項技術(shù)的關(guān)鍵是激發(fā)血管細胞發(fā)育成血管的潛能,題型一,題型二,題型三,題型四,題型五,解析:細胞的全能性是指具有某種生物全部遺傳信息的已經(jīng)分化的細胞,仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。但題干信息顯示,只是將動脈血管細胞培養(yǎng)成了新的動脈血管,即激發(fā)了細胞發(fā)育成某種器官的潛能。由于高度分化的動物細胞全能性受到了嚴格限制,因此,要表達其全能性,目前常用的方法是借助于去核卵細胞,故這項技術(shù)可能要利用去核卵細胞。這項技術(shù)是將動脈血管細胞再培育為動脈血管,屬于無性生殖范疇,所以屬于克隆。答案:C,1,2,3,4,1.下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較,敘述錯誤的是()A.所用的培養(yǎng)基的成分基本相同B.植物組織培養(yǎng)的結(jié)果是培育成植株,動物細胞培養(yǎng)的結(jié)果是培育成很多細胞C.植物組織培養(yǎng)的目的是快速繁殖和獲得無病毒的植株,動物細胞培養(yǎng)的目的是獲得細胞或細胞產(chǎn)物D.植物組織培養(yǎng)的原理是細胞的全能性,動物細胞培養(yǎng)的原理是細胞的增殖解析:植物組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基的成分主要是一些營養(yǎng)物質(zhì)、激素,而動物細胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基中還需要加入動物的血清等。答案:A,1,2,3,4,2.下列關(guān)于動物細胞融合的敘述,不正確的是()A.動物細胞融合時需人工誘導(dǎo)B.動物細胞融合時應(yīng)先用纖維素酶處理C.動物細胞融合時存在細胞核的融合D.動物細胞融合最主要的用途是制備單克隆抗體解析:動物細胞融合時需要人工誘導(dǎo)完成;在融合過程中,既有細胞膜的融合,又有細胞核的融合;動物細胞融合的主要用途是制備單克隆抗體。動物細胞融合時不需用纖維素酶處理,而是用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理。答案:B,1,2,3,4,3.下列關(guān)于動物細胞培養(yǎng)的敘述,錯誤的是()A.用于培養(yǎng)的細胞大都取自胚胎或幼齡動物的器官或組織B.將所取的組織先用胰蛋白酶等進行處理使其分散成單個細胞C.在培養(yǎng)瓶中要定期用胰蛋白酶等處理使細胞從瓶壁上脫離,制成懸浮液D.動物細胞培養(yǎng)只能傳至50代左右,所培育的細胞會衰老死亡,1,2,3,4,解析:進行動物細胞培養(yǎng)時,用于培養(yǎng)的細胞取自于胚胎或幼齡動物的器官或組織。動物組織細胞間存在著一定量的膠原纖維等蛋白質(zhì),易被胰蛋白酶等催化分解,從而使細胞分散開來。當貼壁生長的細胞分裂生長到表面相互接觸時就會停止分裂增殖,因此需定期用胰蛋白酶等處理使細胞從瓶壁上脫離下來,制成細胞懸浮液,并進行傳代培養(yǎng)。動物細胞培養(yǎng)傳至50代左右時,部分細胞的遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生改變,并且?guī)в邪┳兊奶攸c,能在培養(yǎng)條件下無限地分裂增殖。答案:D,1,2,3,4,4.科學家通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得了含有人生長激素基因的奶牛,如果要加速轉(zhuǎn)基因奶牛的繁育,可以對此轉(zhuǎn)基因奶牛進行克隆(如下圖所示),請結(jié)合圖示回答下列問題。,1,2,3,4,(1)在進行細胞培養(yǎng)時,要對取自轉(zhuǎn)基因奶牛的組織細胞進行分散處理,形成單個細胞,這個過程中需要用酶處理。(2)用于核移植的供體細胞,一般都選用傳代10代以內(nèi)的細胞,原因是。(3)在進行原代培養(yǎng)時,細胞增殖的方式是。此外,細胞增殖還表現(xiàn)出和接觸抑制等特點。(4)將進行培養(yǎng)的供體細胞注入去核的卵細胞中,去除卵細胞細胞核的目的是。(5)將重組細胞在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成的重組胚胎移入受體母牛后,該母牛就會生出與供體奶牛核遺傳物質(zhì)相同的犢牛,但也不是100%的復(fù)制,原因最可能是。(6)上述動物細胞工程中涉及的技術(shù)有。轉(zhuǎn)基因奶牛的克隆成功,說明動物具有全能性。,1,2,3,4,解析:(1)常用胰蛋白酶或膠原纖維酶處理動物組織細胞使其分散成單個細胞。(2)傳代10代以內(nèi)的細胞代謝旺盛、分裂能力強,遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變,適于作核移植的供體細胞。(3)在進行原代培養(yǎng)時,細胞以有絲分裂的方式進行增殖,同時表現(xiàn)出貼壁生長和接觸抑制的現(xiàn)象。(4)去除卵細胞細胞核的目的是使克隆出的動物個體的核遺傳物質(zhì)全部來自供體細胞。(5)生物的性狀是細胞核基因和細胞質(zhì)基因共同作用的結(jié)果,同時,生物的性狀還受環(huán)境的影響,因此,克隆動物不可能是核供體100%的復(fù)制品。(6)該克隆動物的培育過程中涉及體細胞核移植、動物細胞培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù),轉(zhuǎn)基因奶牛的克隆成功說明高度分化的動物體細胞的細胞核具有全能性。,1,2,3,4,答案:(1)胰蛋白(或膠原纖維)(2)該種細胞代謝旺盛、分裂能力強,且遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變(3)有絲分裂貼壁生長(4)使克隆出的動物個體的核遺傳物質(zhì)全部來自供體細胞(5)①生物的性狀受細胞核基因和細胞質(zhì)基因的共同控制;②生物的性狀還受環(huán)境因素的影響(6)體細胞核移植、動物細胞培養(yǎng)、胚胎移植體細胞的細胞核,