动物细胞工程
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(共45张PPT)
动物细胞工程
动物细胞培养
动物细胞融合
单克隆抗体技术
核移植
动物细胞工程常用技术
一、教学目标：
1、简述动物细胞培养的过程、条件及应用
2、简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程及应用前景
3、举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用
二、教学重点和难点：
1.动物细胞培养的过程及条件
2.用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程
3.单克隆抗体的制备和应用
一、动物细胞培养
1.发展历史:
20世纪初，人们不知道神经纤维是由神经细胞的细胞质向外突出形成的，还是由神经细胞周围的其他细胞融合而成的。生物学家们就这个问题展开了激烈的争论。1907年，美国生物学家哈里森(Harrison)从蝌蚪的脊索中分离出神经组织，把它放在青蛙的凝固的淋巴液中培养。蝌蚪的神经组织存活了好几周，并且从神经细胞中长出了神经纤维。哈里森的实验不仅解决了神经纤维的起源问题，而且开创了动物组织培养的先河。此后，在许多科学家的不懈努力下，动物组织培养不断改进并逐渐发展成为动物细胞培养。
2、动物细胞培养的应用和概念：
动物细胞培养就是从动物有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.
3、动物细胞培养过程：
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
细胞悬浮液
胰蛋白酶
10代细胞
原代培养
50代细胞
传代培养
细胞株
无限传代
细胞系
单个细胞
加培养液
遗传物质未改变
遗传物质已改变
动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质，将细胞网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织和器官。
（分解弹性纤维）
动物细胞的培养过程
幼龄动物
取动物器官
和组织
剪碎组织
胰蛋白酶处理
细胞培养
单个细胞
动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础
思考讨论：在动物细胞培养过程中，
为什么要用胰蛋白酶对取出的动物
组织进行处理？
胰蛋白酶处理动物组织，可以使动物组织细胞间的胶原纤维和细胞外的其他成分酶解，获得单个细胞。
有关概念:
原代培养：从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞。培养的第1代细胞与传10代以内的细胞称为原代细胞培养。
传代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养，称为传代培养。
有关概念
细胞株：原代细胞一般传至10代左右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到40~50代，这种传代细胞为细胞株。
细胞系：细胞株传代至50代后又出现细胞生长停滞状态，只有部分细胞由于遗传物质的改变，使其在培养条件下可以无限制传代，这种传代细胞为细胞系。
细胞株和细胞系的区别： 细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传代培养。
3.动物细胞培养的条件:
1.无菌无毒的环境
2.营养
3.温度和pH
4.气体环境
4.动物细胞培养技术的应用:
1.蛋白质生物制品的生产
如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体
2.健康细胞培养
培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植
3.细胞的生理、药理、病理研究
植物组织培养和动物细胞培养的比较
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养
原理 细胞的全能性 细胞增殖
培养基性质 固体培养基 液体培养基
培养基特有成分 蔗糖 植物激素 葡萄糖 动物血清
培养结果 植物体 细胞株、细胞系
培养目的 快速繁殖、培育无病毒植株 获得细胞或细胞分泌蛋白
思考：
2、为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？
1、动物细胞培养液的主要成分是什么？较植物组培培养基有何独特之处？
3、为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？
4、动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体？
主要成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。独特之处有：1、液体培养基 2、成分中有动物血清等
因为这些组织或器官上的细胞生命力旺盛，分裂能力强
成块组织不利培养，分散了做成细胞悬浮液利于培养
不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体
二、动物体细胞核移植技术和克隆动物
动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核,移如入一个已经去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为动物个体.
胚胎移植技术
胚胎移植的基本程序如下（以牛胚胎移植为例）
核移植技术
1.克隆羊培育过程
黑面绵羊去核卵细胞
白面绵羊乳腺细胞核
细胞核移植
重组细胞
电脉冲刺激
早期胚胎
胚胎移植
另一头绵羊的子宫
妊娠、出生
克隆羊多利
多利羊
2.体细胞核移植技术的应用前景
3.体细胞核移植技术存在的问题
思考下列问题：
1、什么叫动物细胞融合？植物体杂交技术与动物细胞融合有什么不同呢？
2、动物细胞在结构上有何区别？这与它们杂交或融合过程有什么影响？
3、动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理是否相同？两者的融合过程是否也一样？
一、动物细胞融合
细胞融合是正常的生命活动
两个细胞正在融合
受精作用
动物细胞融合
细胞A
细胞B
杂种细胞
灭活的病毒
物理法
化学法
仙台病毒
疱疹病毒
新城鸡瘟病毒
用灭活的病毒诱导动物细胞融合过程
细胞核
病毒颗粒
细胞核
细胞融合与融合诱导细胞融合物质：
诱导剂：仙台病毒、聚乙二醇 诱导细胞融合的仙台病毒必须灭活。
思考讨论：为什么细胞融合过程中使用的病毒需要灭活？不灭活行吗？
因为灭活的病毒能使细胞膜上的蛋白质分子和脂
质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合，不灭
活的话会感染细胞，而不能诱导细胞融合。
细胞融合技术应用于哪些方面？
细胞学、遗传学、免疫学及制备单克隆抗体。
二、单克隆抗体
什么是抗体？
抗体是机体受抗原刺激后产生的、并能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。
B淋巴细胞产生抗体。
B淋巴细胞与抗体的关系：
１．B淋巴细胞受抗原刺激后，可以产生抗体。
２．动物体内的B淋巴细胞可以产生百万种以上的抗体，每种抗体对特定的抗原具有特异性免疫作用。
３．每一个淋巴细胞只能产生一种抗体。
所以传统的抗体的生产方法及缺陷是什么？
怎样解决这个问题？
单克隆抗体
由单个B淋巴细胞经过无性繁殖（克隆），形成基因型相同的细胞群，这一细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体称为单克隆抗体。
特点：
特异性强、灵敏度高
如何大量生产单克隆抗体？
利用淋巴细胞产生抗体的功能
利用肿瘤细胞无限增殖的特性
利用细胞融合的技术将两种细胞融合获得具有淋巴细胞和肿瘤细胞特性的杂交瘤细胞
利用动物细胞培养技术大量培养杂交瘤细胞
如何筛选？
融合方式？
单克隆抗体制备过程
注射抗原
B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
细胞融合、筛选
杂交瘤细胞
细胞培养
筛选，继续培养
足够数量的、能产生特定抗体的细胞群
体外培养
注射到小鼠腹腔
单克隆抗体
思考：
1、本过程利用了哪些原理？
免疫原理，细胞融合原理和动物细胞培养原理
2、为什么选用小鼠骨髓瘤细胞与B细胞融合？
这样融合成的杂交瘤细胞，继承了双亲细胞的遗传物质，不仅具有B细胞分泌抗体的能力，而且还有无限增殖的本领，因而可以获得大量单克隆抗体
单克隆抗体的应用
与常规抗体相比，单克隆抗体产量高，特异性强，灵敏度高，优越性十分明显。
应用主要有：
1、临床诊断
2、作为载体，运载抗癌药物，形成“生物导弹”治疗肿瘤
资料：目前世界各国已经研制出数以百计的单克隆抗体。许多缺乏良好诊断手段的传染病、免疫性疾病、血液病、内分泌疾病和遗传病，用单克隆抗体作为诊断手段，是一个必然趋势。另外，用单克隆抗体做体内诊断，借以鉴别和定位体内“病灶”也引起人们的注意，目前，主要用于肿瘤追踪及心肌梗塞的诊断。
植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
细胞融合原理 细胞膜的流动性、 细胞膜的流动性
细胞融合的方法 去除细胞壁后诱导原生质体融合 使细胞分散后诱导细胞融合
诱导方法 物理（离心、振荡、电刺激）
化学（聚乙二醇） 物理、化学方法（同左）
灭活的病毒
用途 获得杂种植株 制备单克隆抗体
小结
两个过程
动物细胞培养过程
单克隆抗体制备过程
三个“一”
一个诱导细胞融合的新方法－－灭活病毒
一个新细胞－－杂交瘤细胞
一个优势－－单克隆抗体特异性 强、灵敏度高的优势
下图为某同学根据杂交瘤技术的方法，设计的生产破伤风杆菌的实验方案
2、该方案能达到预期效果吗？为什么？
4、图中B为________过程，常用_________作为诱导剂，该细胞继承___________的遗传特性，既能__________,又能___________。
1、该实验方案的目的是__________
3、A是从小鼠的脾脏中取得_______,该细胞能够产生______
5、C过程指细胞培养，该过程包括_____培养和_____培养两个阶段，其中_____代以内的的细胞属于细胞株。
制备单克隆抗体
B细胞
抗体
细胞融合
灭活病毒
双亲细胞
分泌抗体
无限增殖
原代
传代
50
B
体外培养
骨髓瘤细胞
杂交瘤细胞
足够数量的细胞群
注射到
小鼠腹腔
A
C
1.动物细胞工程技术的基础是：（ ）
A．动物细胞融合
B．胚胎移植
C．动物细胞培养
D．核移植
Ｃ
２．在动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，正确的是（ ）
A．结果是相同的
B．杂种细胞的形成过程基本相同
C．操作过程中酶的作用相同
D．诱导融合的手段相同
Ｂ
３. 单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞
诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞，
在这种培养基上不能存活增殖的细胞是（ ）
①淋巴细胞
②小鼠骨髓瘤细胞
③B淋巴细胞自身融合细胞
④小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞
⑤杂交瘤细胞
A． ②④ B．①③⑤
C． ①②③④ D．②③
C
动物细胞工程
动物细胞培养
动物细胞融合
单克隆抗体技术
核移植
动物细胞工程常用技术
一、教学目标：
1、简述动物细胞培养的过程、条件及应用
2、简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程及应用前景
3、举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用
二、教学重点和难点：
1.动物细胞培养的过程及条件
2.用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程
3.单克隆抗体的制备和应用
一、动物细胞培养
1.发展历史:
20世纪初，人们不知道神经纤维是由神经细胞的细胞质向外突出形成的，还是由神经细胞周围的其他细胞融合而成的。生物学家们就这个问题展开了激烈的争论。1907年，美国生物学家哈里森(Harrison)从蝌蚪的脊索中分离出神经组织，把它放在青蛙的凝固的淋巴液中培养。蝌蚪的神经组织存活了好几周，并且从神经细胞中长出了神经纤维。哈里森的实验不仅解决了神经纤维的起源问题，而且开创了动物组织培养的先河。此后，在许多科学家的不懈努力下，动物组织培养不断改进并逐渐发展成为动物细胞培养。
2、动物细胞培养的应用和概念：
动物细胞培养就是从动物有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.
3、动物细胞培养过程：
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
细胞悬浮液
胰蛋白酶
10代细胞
原代培养
50代细胞
传代培养
细胞株
无限传代
细胞系
单个细胞
加培养液
遗传物质未改变
遗传物质已改变
动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质，将细胞网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织和器官。
（分解弹性纤维）
动物细胞的培养过程
幼龄动物
取动物器官
和组织
剪碎组织
胰蛋白酶处理
细胞培养
单个细胞
动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础
思考讨论：在动物细胞培养过程中，
为什么要用胰蛋白酶对取出的动物
组织进行处理？
胰蛋白酶处理动物组织，可以使动物组织细胞间的胶原纤维和细胞外的其他成分酶解，获得单个细胞。
有关概念:
原代培养：从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞。培养的第1代细胞与传10代以内的细胞称为原代细胞培养。
传代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养，称为传代培养。
有关概念
细胞株：原代细胞一般传至10代左右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到40~50代，这种传代细胞为细胞株。
细胞系：细胞株传代至50代后又出现细胞生长停滞状态，只有部分细胞由于遗传物质的改变，使其在培养条件下可以无限制传代，这种传代细胞为细胞系。
细胞株和细胞系的区别： 细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传代培养。
3.动物细胞培养的条件:
1.无菌无毒的环境
2.营养
3.温度和pH
4.气体环境
4.动物细胞培养技术的应用:
1.蛋白质生物制品的生产
如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体
2.健康细胞培养
培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植
3.细胞的生理、药理、病理研究
植物组织培养和动物细胞培养的比较
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养
原理 细胞的全能性 细胞增殖
培养基性质 固体培养基 液体培养基
培养基特有成分 蔗糖 植物激素 葡萄糖 动物血清
培养结果 植物体 细胞株、细胞系
培养目的 快速繁殖、培育无病毒植株 获得细胞或细胞分泌蛋白
思考：
2、为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？
1、动物细胞培养液的主要成分是什么？较植物组培培养基有何独特之处？
3、为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？
4、动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体？
主要成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。独特之处有：1、液体培养基 2、成分中有动物血清等
因为这些组织或器官上的细胞生命力旺盛，分裂能力强
成块组织不利培养，分散了做成细胞悬浮液利于培养
不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体
二、动物体细胞核移植技术和克隆动物
动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核,移如入一个已经去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为动物个体.
胚胎移植技术
胚胎移植的基本程序如下（以牛胚胎移植为例）
核移植技术
1.克隆羊培育过程
黑面绵羊去核卵细胞
白面绵羊乳腺细胞核
细胞核移植
重组细胞
电脉冲刺激
早期胚胎
胚胎移植
另一头绵羊的子宫
妊娠、出生
克隆羊多利
多利羊
2.体细胞核移植技术的应用前景
3.体细胞核移植技术存在的问题
思考下列问题：
1、什么叫动物细胞融合？植物体杂交技术与动物细胞融合有什么不同呢？
2、动物细胞在结构上有何区别？这与它们杂交或融合过程有什么影响？
3、动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理是否相同？两者的融合过程是否也一样？
一、动物细胞融合
细胞融合是正常的生命活动
两个细胞正在融合
受精作用
动物细胞融合
细胞A
细胞B
杂种细胞
灭活的病毒
物理法
化学法
仙台病毒
疱疹病毒
新城鸡瘟病毒
用灭活的病毒诱导动物细胞融合过程
细胞核
病毒颗粒
细胞核
细胞融合与融合诱导细胞融合物质：
诱导剂：仙台病毒、聚乙二醇 诱导细胞融合的仙台病毒必须灭活。
思考讨论：为什么细胞融合过程中使用的病毒需要灭活？不灭活行吗？
因为灭活的病毒能使细胞膜上的蛋白质分子和脂
质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合，不灭
活的话会感染细胞，而不能诱导细胞融合。
细胞融合技术应用于哪些方面？
细胞学、遗传学、免疫学及制备单克隆抗体。
二、单克隆抗体
什么是抗体？
抗体是机体受抗原刺激后产生的、并能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。
B淋巴细胞产生抗体。
B淋巴细胞与抗体的关系：
１．B淋巴细胞受抗原刺激后，可以产生抗体。
２．动物体内的B淋巴细胞可以产生百万种以上的抗体，每种抗体对特定的抗原具有特异性免疫作用。
３．每一个淋巴细胞只能产生一种抗体。
所以传统的抗体的生产方法及缺陷是什么？
怎样解决这个问题？
单克隆抗体
由单个B淋巴细胞经过无性繁殖（克隆），形成基因型相同的细胞群，这一细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体称为单克隆抗体。
特点：
特异性强、灵敏度高
如何大量生产单克隆抗体？
利用淋巴细胞产生抗体的功能
利用肿瘤细胞无限增殖的特性
利用细胞融合的技术将两种细胞融合获得具有淋巴细胞和肿瘤细胞特性的杂交瘤细胞
利用动物细胞培养技术大量培养杂交瘤细胞
如何筛选？
融合方式？
单克隆抗体制备过程
注射抗原
B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
细胞融合、筛选
杂交瘤细胞
细胞培养
筛选，继续培养
足够数量的、能产生特定抗体的细胞群
体外培养
注射到小鼠腹腔
单克隆抗体
思考：
1、本过程利用了哪些原理？
免疫原理，细胞融合原理和动物细胞培养原理
2、为什么选用小鼠骨髓瘤细胞与B细胞融合？
这样融合成的杂交瘤细胞，继承了双亲细胞的遗传物质，不仅具有B细胞分泌抗体的能力，而且还有无限增殖的本领，因而可以获得大量单克隆抗体
单克隆抗体的应用
与常规抗体相比，单克隆抗体产量高，特异性强，灵敏度高，优越性十分明显。
应用主要有：
1、临床诊断
2、作为载体，运载抗癌药物，形成“生物导弹”治疗肿瘤
资料：目前世界各国已经研制出数以百计的单克隆抗体。许多缺乏良好诊断手段的传染病、免疫性疾病、血液病、内分泌疾病和遗传病，用单克隆抗体作为诊断手段，是一个必然趋势。另外，用单克隆抗体做体内诊断，借以鉴别和定位体内“病灶”也引起人们的注意，目前，主要用于肿瘤追踪及心肌梗塞的诊断。
植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
细胞融合原理 细胞膜的流动性、 细胞膜的流动性
细胞融合的方法 去除细胞壁后诱导原生质体融合 使细胞分散后诱导细胞融合
诱导方法 物理（离心、振荡、电刺激）
化学（聚乙二醇） 物理、化学方法（同左）
灭活的病毒
用途 获得杂种植株 制备单克隆抗体
小结
两个过程
动物细胞培养过程
单克隆抗体制备过程
三个“一”
一个诱导细胞融合的新方法－－灭活病毒
一个新细胞－－杂交瘤细胞
一个优势－－单克隆抗体特异性 强、灵敏度高的优势
下图为某同学根据杂交瘤技术的方法，设计的生产破伤风杆菌的实验方案
2、该方案能达到预期效果吗？为什么？
4、图中B为________过程，常用_________作为诱导剂，该细胞继承___________的遗传特性，既能__________,又能___________。
1、该实验方案的目的是__________
3、A是从小鼠的脾脏中取得_______,该细胞能够产生______
5、C过程指细胞培养，该过程包括_____培养和_____培养两个阶段，其中_____代以内的的细胞属于细胞株。
制备单克隆抗体
B细胞
抗体
细胞融合
灭活病毒
双亲细胞
分泌抗体
无限增殖
原代
传代
50
B
体外培养
骨髓瘤细胞
杂交瘤细胞
足够数量的细胞群
注射到
小鼠腹腔
A
C
1.动物细胞工程技术的基础是：（ ）
A．动物细胞融合
B．胚胎移植
C．动物细胞培养
D．核移植
Ｃ
２．在动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，正确的是（ ）
A．结果是相同的
B．杂种细胞的形成过程基本相同
C．操作过程中酶的作用相同
D．诱导融合的手段相同
Ｂ
３. 单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞
诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞，
在这种培养基上不能存活增殖的细胞是（ ）
①淋巴细胞
②小鼠骨髓瘤细胞
③B淋巴细胞自身融合细胞
④小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞
⑤杂交瘤细胞
A． ②④ B．①③⑤
C． ①②③④ D．②③
C