《动物细胞工程核移植.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《动物细胞工程核移植.ppt（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题二 细胞工程细胞工程概念原理和方法、操作水平、目的、分类 指应用指应用细胞生物学细胞生物学和和分子生物学分子生物学的原理和的原理和方法，通过方法，通过细胞水平细胞水平或或细胞器水平细胞器水平上上的操作的操作，按照按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质人的意愿来改变细胞内的遗传物质或或获得获得细胞产品细胞产品的一门综合科学技术。的一门综合科学技术。根据操作对象根据操作对象不同，可分为不同，可分为植物细胞工程植物细胞工程和和动物细胞工程动物细胞工程两两大领域。大领域。 细胞全能性1、概念2、为什么已经分化的细胞依然具有全能性？3、在生物发育过程中，为什么细胞没有表现 出全能性，而是分化成各种组织和
2、器官？4、细胞全能性大小比较细胞全能性大小比较受精卵受精卵 胚胎干细胞胚胎干细胞 生殖细胞生殖细胞 体细胞体细胞体细胞：体细胞：植物细胞植物细胞 动物细胞动物细胞分化分化程度低的细胞程度低的细胞 分化程度高的细胞分化程度高的细胞 分裂能力强的细胞分裂能力强的细胞 分裂能力弱的细胞分裂能力弱的细胞随着细胞分化的程度不断提高，细胞的全能随着细胞分化的程度不断提高，细胞的全能 性逐渐减小。性逐渐减小。即时应用有关细胞全能性的叙述，不正确的是（有关细胞全能性的叙述，不正确的是（ ）A.A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体， 因此其全能性最高因此其全
3、能性最高B.B.生物体内细胞由于进行分化，全能性不能表达生物体内细胞由于进行分化，全能性不能表达C. C. 卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高D.D.在一定条件下，植物细胞离体培养能表现出全能性在一定条件下，植物细胞离体培养能表现出全能性C动物细胞工程1、常用技术手段2、基础技术3、应用动动物物细细胞胞工工程程通通常常采采用用的的技技 术术 手手 段段 动物细胞融合单克隆抗体动物细胞核移植是其他动物细胞工程技术的基础。动物细胞培养 资料：烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人资料：烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤的
4、健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人？如何来治疗该病人？ 取该患者的皮肤进取该患者的皮肤进行细胞培养行细胞培养, ,获得足量获得足量的细胞后再移植。的细胞后再移植。一、动物细胞培养的概念 就是从动物机体中取出相关的组织就是从动物机体中取出相关的组织,将它将它分散成分散成单个细胞单个细胞，然后，放在，然后，放在适宜的适宜的培养基培养基中中,让这些细胞让这些细胞生长和增殖生长和增殖。想一想：动物细胞培养的基本原理是什么？想一想：动物细胞培养的基本原理是什么？原理：细胞增殖原理：细胞增殖（有丝分裂）（有
5、丝分裂） 二、动物细胞培养的操作过程二、动物细胞培养的操作过程思 考 1、选取什么样的组织材料？、选取什么样的组织材料？ 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织2、为什么选用上述组织材料？、为什么选用上述组织材料？ 增殖能力强，分化程度低，更容易培养增殖能力强，分化程度低，更容易培养思 考 3、为什么将组织材料分散成单个细胞？、为什么将组织材料分散成单个细胞？ 4、如何、如何将组织将组织分散成单个细胞？分散成单个细胞？剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间用胰蛋白酶处理，组织就会分散成单个细胞，说明？用胰蛋白酶
6、处理，组织就会分散成单个细胞，说明？说明细胞与细胞间的主要物质是蛋白质说明细胞与细胞间的主要物质是蛋白质 胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？ 胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白外，长时间的作用也会胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白外，长时间的作用也会消化消化细胞膜蛋白细胞膜蛋白，因此必须控制好，因此必须控制好胰蛋白酶的处理时间胰蛋白酶的处理时间。5、动物细胞动物细胞培养中的两个显著培养中的两个显著特点特点：细胞贴壁：细胞贴壁： 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。称为细胞贴壁。 要求：要求： 培养瓶或培
7、养皿的内表面光滑、无毒、培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。易于贴附。细胞的接触抑制：细胞的接触抑制： 当贴壁细胞分裂生长到表面当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触相互接触时，时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。胞的接触抑制。细胞贴壁细胞贴壁过程过程细胞的接触抑制细胞的接触抑制接触抑制接触抑制单层细胞单层细胞思 考 6、什么是原代培养？什么是传代培养？、什么是原代培养？什么是传代培养？原代培养与传代培养的分界点？原代培养与传代培养的分界点？分瓶的继续培养分瓶的继续培养胰蛋白酶使用几次？胰蛋白酶使用几次？两次两次7 7、传代培养的三个阶段
8、传代培养的三个阶段、1010代代以内以内：容易传代，传代细胞正常的二倍体核型不会容易传代，传代细胞正常的二倍体核型不会改变。改变。 核型（染色体组型）：一个细胞内所有核型（染色体组型）：一个细胞内所有染色体染色体的大小、形状的大小、形状和数量特性的汇总。和数量特性的汇总。、10-5010-50代左右时代左右时：细胞增殖缓慢，以至于完全停止，细胞增殖缓慢，以至于完全停止，此时部分细胞的细胞核型此时部分细胞的细胞核型可能可能会发生变化。会发生变化。、5050代之后代之后：如果继续传代培养，少部分细胞会克服细胞如果继续传代培养，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这些细胞已经发生了寿命的
9、自然极限，获得不死性，这些细胞已经发生了突变突变，正，正在朝着等同于癌细胞的方向发展。在朝着等同于癌细胞的方向发展。遗传物质改变遗传物质改变细胞系细胞系接触抑制接触抑制50代以后代以后失去接触抑制失去接触抑制细胞膜表面糖蛋白减少，细细胞膜表面糖蛋白减少，细胞黏着性降低。胞黏着性降低。8、人们一般保存的是哪类细胞？为什么？、人们一般保存的是哪类细胞？为什么？思 考9、动物细胞培养的结果？、动物细胞培养的结果？获得细胞群获得细胞群是否体现出细胞的全能性？是否体现出细胞的全能性？没有没有 二、动物细胞培养的操作过程二、动物细胞培养的操作过程分离组织（幼龄动物）分离组织（幼龄动物）分散细胞（胰蛋白酶）
10、分散细胞（胰蛋白酶）原代培养（细胞增殖）原代培养（细胞增殖）传代培养（细胞增殖）传代培养（细胞增殖）分装（胰蛋白酶）分装（胰蛋白酶）三三、动物细胞培养条件动物细胞培养条件能否用胃蛋白酶能否用胃蛋白酶代替胰蛋白酶？代替胰蛋白酶？1、无菌、无菌、无毒的环境无毒的环境对培养液和培养用具进行对培养液和培养用具进行无菌处理；无菌处理；在培养液中添加一定量的抗生素在培养液中添加一定量的抗生素; ;定期更换培养液；定期更换培养液；2、营养、营养葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素等葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素等动物血清、血浆动物血清、血浆3、温度和、温度和pH温度温度36.50.53
11、6.50.5度，度，pH7.2pH7.27.47.44、气体环境、气体环境培养皿或松盖培养瓶培养皿或松盖培养瓶，O O2 2和和COCO2 2（95%95%空气和空气和5% CO5% CO2 2 ）O O2 2是细胞代谢所必需的。是细胞代谢所必需的。 COCO2 2维持培养液的维持培养液的pHpH。合成培养基、液体培养；合成培养基、液体培养；回回 顾顾1、动物细胞培养概念、原理、动物细胞培养概念、原理2、动物细胞培养过程、动物细胞培养过程 细胞贴壁、细胞接触抑制、原代培养、传代培养细胞贴壁、细胞接触抑制、原代培养、传代培养3、动物细胞培养条件、动物细胞培养条件四四、动物细胞培养技术的应用动物细
12、胞培养技术的应用1、生产生物制品、生产生物制品 病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；等；3、用于检测有毒物质及毒性；、用于检测有毒物质及毒性；2、动物基因工程离不开动物细胞的培养；、动物基因工程离不开动物细胞的培养；4、培养正常或各种病变的细胞，用于生理、培养正常或各种病变的细胞，用于生理、病理、病理、 药理等方面的研究。药理等方面的研究。阅读阅读P46-47总结总结动物细胞培养与植物组织培养的比较动物细胞培养与植物组织培养的比较学习指导第学习指导第31页页资料：为什么体外培养的动物细胞会贴壁？资料：为什么体外培养的动物细胞会贴壁？ 贴附是有机体细胞在体内生存和生长发育
13、的基本方贴附是有机体细胞在体内生存和生长发育的基本方式，包括细胞与细胞之间的相互接触和细胞与细胞外基质式，包括细胞与细胞之间的相互接触和细胞与细胞外基质之间的相互接触两种方式。之间的相互接触两种方式。正是基于细胞的这种贴附生长正是基于细胞的这种贴附生长的特征，使得不同细胞之间结合而形成组织，也使细胞与的特征，使得不同细胞之间结合而形成组织，也使细胞与周围环境之间保持联系周围环境之间保持联系。因而有机体的绝大多数细胞必须。因而有机体的绝大多数细胞必须贴附在某一固相支持物上才能生长增殖。体外培养时多数贴附在某一固相支持物上才能生长增殖。体外培养时多数细胞仍然保持了这种特性，即必须贴附在培养瓶壁等支
14、持细胞仍然保持了这种特性，即必须贴附在培养瓶壁等支持物上才能生长增殖。物上才能生长增殖。资料：为什么贴壁的细胞会接触抑制？资料：为什么贴壁的细胞会接触抑制？细胞膜上有糖类和蛋白质共同构成的糖蛋白细胞膜上有糖类和蛋白质共同构成的糖蛋白, ,也叫做糖被也叫做糖被, ,他在细胞上起识别作用他在细胞上起识别作用. . 当细胞增殖到一定程度当细胞增殖到一定程度, ,也就是也就是互相挨在一起的时候互相挨在一起的时候, ,糖蛋白识别了这种信息糖蛋白识别了这种信息, ,就会使细胞就会使细胞停止继续繁殖停止继续繁殖, ,这种现象就叫做接触抑制这种现象就叫做接触抑制. . 在相同条件下培养的癌细胞，由于没有糖被，
15、对密度依赖在相同条件下培养的癌细胞，由于没有糖被，对密度依赖性生长抑制失去敏感性，因而不会在形成单层时停止生长，性生长抑制失去敏感性，因而不会在形成单层时停止生长，而是相互堆积形成多层生长的聚集体而是相互堆积形成多层生长的聚集体, ,这种现象也说明恶这种现象也说明恶性细胞的生长和分裂已经失去了控制，调节细胞正常生长性细胞的生长和分裂已经失去了控制，调节细胞正常生长和分裂的信号对于恶性细胞不再起作用。和分裂的信号对于恶性细胞不再起作用。 人工关节人工关节软骨再生软骨再生1.1.第一次手第一次手术术: : 从从病人病人关节软骨关节软骨中未中未受受损损的部分，取出一片的部分，取出一片约为约为葡萄葡萄
16、干干大大小的健康小的健康软软骨骨组织组织。2.2.分分离软离软骨骨细胞并经细胞并经三星期的三星期的体体外外 培培养养，使，使细胞数细胞数增加增加约约10102020倍。倍。3.3.第二次手第二次手术术: : 清理清理软软骨受骨受损损的部分，的部分，从从下方骨下方骨头头部位取出一片部位取出一片约与伤约与伤口口大大小相同的骨膜，小相同的骨膜，缝缝在在伤伤口上方，再口上方，再将将软软骨骨细胞细胞注射到骨膜下方。注射到骨膜下方。资料三：资料三：结果结果: : 经过复健经过复健一年一年后后即可即可恢复恢复正常的生活。正常的生活。自体皮肤移植二、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
17、动物 克隆就是克隆就是无性繁殖无性繁殖，具体地说，是指，具体地说，是指 一个共一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体分子、细胞或个体。a.分子水平上：分子水平上：b.细胞水平上：细胞水平上：c.个体水平上：个体水平上：1. 1. 什么是克隆？什么是克隆？一般指一般指DNA克隆。克隆。指一个单一的细胞分裂所形成的细胞群体。指一个单一的细胞分裂所形成的细胞群体。 指基因型完全相同的两个或一个群体。指基因型完全相同的两个或一个群体。2 2、克隆动物能否用类似植物组织培、克隆动物能否用类似植物组织培养
18、的方法获得？为什么？养的方法获得？为什么？目前不能。目前不能。 因为动物细胞的全能性随着分化程度因为动物细胞的全能性随着分化程度的提高逐渐受到限制的提高逐渐受到限制,分化潜能逐渐变弱分化潜能逐渐变弱。目前，用动物体细胞克隆的动物，实际上是目前，用动物体细胞克隆的动物，实际上是通过通过核移植核移植来实现的。来实现的。 胚胎移植细胞核移植动物细胞培养体积大，易操作，而且含有促使体积大，易操作，而且含有促使细胞核全能性细胞核全能性表达表达的物质和营养的物质和营养条件条件。 操作简便，操作简便，损伤较小损伤较小体现出细胞膜具有一体现出细胞膜具有一定的流动性定的流动性1 14 43 32 2、在体细胞的
19、细胞核移植到受体卵母细胞之前，、在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？ 为使核移植动物的核遗传物质全部来自有为使核移植动物的核遗传物质全部来自有利用价值的动物提供的细胞。利用价值的动物提供的细胞。、用于核移植的供体细胞一般都选用传代、用于核移植的供体细胞一般都选用传代1010代以代以内的细胞，为什么？内的细胞，为什么？ 10 10代以内的细胞一般保持正常二倍体的核型，代以内的细胞一般保持正常二倍体的核型， 从而保证供体细胞正常遗传基础从而保证供体细胞正常遗传基础。讨讨 论：论：讨讨 论：论：3 3、体细胞核移植方法生产的克隆
20、动物是对体细胞、体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行了供体动物进行了100%100%的复制吗？为什么？的复制吗？为什么？ 克隆动物绝大部分克隆动物绝大部分DNADNA来自供体细胞核，但核外还有来自供体细胞核，但核外还有少部分少部分DNADNA（如线粒体（如线粒体DNADNA）来自受体卵母细胞。）来自受体卵母细胞。不是不是 性状是基因与环境共同作用的结果。性状是基因与环境共同作用的结果。克隆克隆动物生活动物生活的环境与供核动物生活的环境不会完全相同，其性状也的环境与供核动物生活的环境不会完全相同，其性状也不可能和供核动物完全相同。不可能和供核动物完全相同。动物核移植动物核移植 是
21、将动物的一个细胞的是将动物的一个细胞的细胞核细胞核，移入一个，移入一个已经已经去掉细胞核的卵母细胞去掉细胞核的卵母细胞中，使其中，使其重组重组并发并发育成为一个育成为一个新的胚胎新的胚胎，这个新的胚胎最终发育，这个新的胚胎最终发育为为动物个体。动物个体。（克隆动物）（克隆动物）动物动物核移植核移植胚胎细胞核移植胚胎细胞核移植体细胞核移植体细胞核移植细胞分化程度低，恢复全能性容易细胞分化程度低，恢复全能性容易细胞分化程度高，恢复全能性困难细胞分化程度高，恢复全能性困难（三）体细胞核移植技术的应用前景（三）体细胞核移植技术的应用前景阅读阅读P49-501、畜牧业方面：、畜牧业方面：2、医药卫生方面
22、：、医药卫生方面：可以加速家畜遗传改良的进程，促进优良畜群繁育。可以加速家畜遗传改良的进程，促进优良畜群繁育。 保护濒危物种，增加其存活数量保护濒危物种，增加其存活数量生产医用蛋白质生产医用蛋白质组织器官的移植组织器官的移植3、其他领域、其他领域了解胚胎发育及衰老过程了解胚胎发育及衰老过程更好追踪研究疾病的发展过程、治疗疾病更好追踪研究疾病的发展过程、治疗疾病（四）体细胞核移植技术存在的问题（四）体细胞核移植技术存在的问题1、成功率低、成功率低2、克隆动物存在健康问题、克隆动物存在健康问题3、对、对克隆动物克隆动物食品安全问题也存有争议食品安全问题也存有争议供体细胞供体细胞（供核）（供核）细胞
23、培养细胞培养体细胞体细胞 卵巢卵母细胞卵巢卵母细胞（MM中期：供质）中期：供质）去核去核无核卵无核卵母细胞母细胞注入注入细胞细胞融合融合重重组组细细胞胞构建重组构建重组胚胎胚胎胚胎胚胎移植移植代孕代孕母体母体生出与供体奶生出与供体奶牛遗传基牛遗传基本本相相同的犊牛同的犊牛发育发育动物体细胞核移植技术和克隆动物动物体细胞核移植技术和克隆动物1、概念、概念2、原理、原理3、种类、种类4、过程（重难点）、过程（重难点）5、应用、应用6、存在问题、存在问题为什么为什么“将将供体细胞供体细胞注入去核卵母细胞注入去核卵母细胞”而不是而不是“将将供体供体细胞的细胞核细胞的细胞核注入去核卵母细胞注入去核卵母细
24、胞”？ 体细胞核移植技术最初是用玻璃微型吸管将供体细胞的细体细胞核移植技术最初是用玻璃微型吸管将供体细胞的细胞核吸出，再注入到去核卵母细胞内，后来发展出了另外胞核吸出，再注入到去核卵母细胞内，后来发展出了另外一种方法，即直接将供体细胞注入到去核卵母细胞透明质一种方法，即直接将供体细胞注入到去核卵母细胞透明质内，然后用病毒介导或者电脉冲等方式使两个细胞融合，内，然后用病毒介导或者电脉冲等方式使两个细胞融合，因为因为这种方法操作简便，对卵母细胞损伤较小，这种方法操作简便，对卵母细胞损伤较小，现在较为现在较为常用，多莉羊的产生就是用的这种方法常用，多莉羊的产生就是用的这种方法. . 如注入的是供体细
25、胞，为什么叫如注入的是供体细胞，为什么叫“核移植技术核移植技术”？ 因为供体细胞的细胞核拥有完整的遗传信息，对后代的性因为供体细胞的细胞核拥有完整的遗传信息，对后代的性状表达起决定性的作用，线粒体状表达起决定性的作用，线粒体DNADNA编码的基因很少，表编码的基因很少，表达的蛋白主要存在于线粒体中，与线粒体自身氧化磷酸化达的蛋白主要存在于线粒体中，与线粒体自身氧化磷酸化产生能量的功能相关，与后代的性状表达并没有很大的关产生能量的功能相关，与后代的性状表达并没有很大的关系。系。 供体细胞的细胞质中的遗传物质是否也能表达出相应性状供体细胞的细胞质中的遗传物质是否也能表达出相应性状？核移植后的细胞质中同时存在供体细胞和受体细胞的线粒核移植后的细胞质中同时存在供体细胞和受体细胞的线粒体，到底这些线粒体是可以共存，还是一种消失一种保留，体，到底这些线粒体是可以共存，还是一种消失一种保留，这个还处于研究阶段。这个还处于研究阶段。
