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1、 2 2动物细胞工程 动物细胞工程 动物细胞工程 动物细胞培养核移植技术动物细胞融合单克隆抗体 2 2 1动物细胞培养和核移植技术 一 动物细胞培养 从动物机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 原代培养 胚胎 幼龄动物 剪碎组织 胰蛋白酶处理 单个细胞 细胞悬浮液 培养瓶中贴壁生长 1 动物细胞培养的过程 动物组织块 细胞悬液 原代培养 传代培养 胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理 幼龄动物的器官组织 动物胚胎 动物细胞培养 接触抑制 成块的组织中 细胞与细胞靠在一起 限制了细胞的生长和增值 与糖蛋白的识别有关 原代培养 传代培养 定期用胰蛋白酶使细胞
2、从瓶壁上脱离下来 配制成细胞悬液 分装到两个或两个以上培养瓶中 分瓶 培养 让细胞继续增殖 这样的培养过程称为传代培养 1 动物细胞培养的过程 传代培养的细胞传至10代左右 生长停滞 大部分衰老死亡 10代 50代左右 增殖缓慢 至停止 部分细胞的核型突变 癌变 传代培养的细胞传至10代左右 大部分生长停滞 极少数克服细胞寿命的自然极限 获得不死性继续传下去 向癌细胞方向发展 无限传代 动物细胞培养过程 动物胚胎或幼龄动物的组织 器官 细胞悬液 10代细胞 50代细胞 遗传物质改变 原代培养 传代培养 接触抑制 目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内 以保持细胞正常的二倍体核型 动物细
3、胞培养 植物组织培养是在无菌的条件下 置于固体培养基上进行 培养基中要加入有机 无机营养物质和植物激素等 2 动物细胞培养条件 无菌 无毒的环境营养温度和pH气体环境 添加抗生素定期更换培养液 清除代谢产物 合成培养基 糖 氨基酸 促生长因子 无机盐 微量元素 血清和血浆 36 5 0 5 pH 7 2 7 4 O295 空气加5 CO2 维持pH 3 动物细胞培养的应用 通过动物细胞的大规模培养生产生物制品病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体基因工程技术离不开动物细胞培养 受体细胞 培养动物细胞 检测物质的毒性用于科学研究 生理 病理 药理 为烧伤病人植皮筛选抗癌药物 二 动物体细胞核移植技术和克隆
4、动物 动物细胞的全能性会随着动物细胞分化程度的提高而逐渐受到限制 分化潜能逐渐变弱 动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核 移入一个已经失掉细胞核的卵母细胞中 使其重组并发育成一个新的胚胎 这个新的胚胎最终发育成为动物个体 用核移植方法得到的动物称为克隆动物 哺乳动物核移植 胚胎细胞核移植体细胞核移植 难度大 胚胎移植 1 体细胞核移植的过程 2 体细胞核移植技术的应用前景 畜牧生产中 利用体细胞克隆技术可以加速家畜遗传改良进程 促进优良畜群繁育 保护濒危物种 利用体细胞核移植技术增加动物的存活数量 医药卫生领域 转基因克隆动物可以作为生物反应器 生产许多珍贵的医用蛋白 治疗人类疾病时 转基因克
5、隆动物细胞 组织和器官可以作为异种移植的供体 2 体细胞核移植技术的应用前景 人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化 形成相应的组织 器官后 可以用于组织器官的移植 研究克隆动物和克隆细胞可使人类更深入第了解胚胎发育及衰老过程 用克隆动物做疾病模型 能使人们更好的追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病 3 体细胞核移植技术存在的问题 成功率低 克隆动物的健康问题克隆动物食品的安全性问题 已知细胞合成DNA有D和S两条途径 其中D途径能被氨基嘌呤阻断 人体淋巴细胞以这两种途径 但一般不分裂增殖 鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径 但能不断分裂增殖 将这两种细胞在试管中混合 加聚乙二醇促融 获得杂种细胞 杂种细胞共
6、有三种 初级代谢产物是指微生物通过代谢活动产生的 自身生长和繁殖所必须的物质 如氨基酸 核苷酸 多糖 脂质 维生素等 在不同种类的微生物细胞中 初级代谢产物的种类基本相同 次级代谢产物是指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂 对该微生物无明显生理功能 或并非是微生物生长和繁殖所必须的物质 如抗生素 毒素 激素 色素等 不同种类的微生物所产生的次级代谢产物不相同 它们可能积累在细胞内 也可能排到外环境中 植物细胞工程动物细胞工程 植物体细胞培养 植物体细胞杂交纤维素酶和果胶酶外植体 愈伤组织 根芽 植物体矿质元素 蔗糖 维生素 植物激素 细胞培养 细胞融合 单克隆抗体 胚胎移植 核移植胰
7、蛋白酶原代培养 传代培养 细胞株 细胞系 葡萄糖 氨基酸 无机盐 维生素 动物血清 技术手段分离细胞的酶杂种细胞培养培养基成分 P50幼龄与老龄动物的组织细胞比较 分化程度低的与分化程度高的组织细胞比较 哪一种更易于培养 思考一下 这是什么道理 提示 细胞的衰老与动物机体的衰老有着密切的关系 细胞的增殖能力与供体的年龄有关 幼龄动物细胞增殖能力强 有丝分裂旺盛 老龄动物则相反 所以 一般来说幼年动物的组织细胞比老年动物的组织细胞易于培养 同样 组织细胞的分化程度越低 则增殖能力越强 所以更容易培养 P50 2动物细胞培养要经过脱分化的过程吗 为什么 动物细胞的培养有各种用途 一般而言 动物细胞
8、培养不需经过脱分化过程 因高度分化的动物细胞发育潜能变窄 失去了发育成完整个体的能力 所以 动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了 要想使培养的动物细胞定向分化 通常采用定向诱导动物干细胞 使其分化成所需要的组织或器官 P50 3 2019年 美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达 Lucinda 的奶牛 年产奶量为30 8t 创造了世界奶牛产奶量最高新纪录 目前世界各国高产奶牛场奶牛 年平均产奶量一般为十几吨 而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3 4t 1 能利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达吗 请说明理由 提示 可以用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达 卢辛达的产奶量很
9、高 说明它有高产奶的遗传基础 利用卢辛达的体细胞克隆的奶牛其遗传物质基本上全部来自该奶牛 其克隆牛具有高产的遗传基础 如果精心培育和饲养 有可能在世界范围内推广 克隆牛再与高产的公牛自然繁殖 可得到很多高产的后代 从而加快奶牛改良进程 但同时需注意 该克隆牛不能无限制地推广 其数量不宜过多 尤其是在小范围内不能无限的繁殖 以避免奶牛群出现近亲繁殖而引起种质衰退 P50 4 体细胞核移植技术在研究和应用上还存在什么问题 请你查阅资料 了解这方面的前沿动态 提示 在研究方面 克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚 克隆技术效率低 克隆动物畸形率高 死亡率高 易出现早衰等问题 这些问题尚在研究中 在应用上 生产克隆动物费用昂贵 距大规模应用还有一定距离 2 为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清 提示 血清中含有蛋白质 氨基酸 葡萄糖 激素等 其中蛋白质主要为白蛋白和球蛋白 氨基酸有多种 是细胞合成蛋白质的基本成分 其中有些氨基酸动物细胞本身不能合成 称为必需氨基酸 必须由培养液提供 血清激素有胰岛素 生长激素等及多种生长因子 如表皮生长因子 成纤维细胞生长因子 类胰岛素生长因子等 血清还含有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 因此 细胞培养时 要保证细胞能够顺利生长和增殖 一般需添加10 20 的血清
