221动物细胞培养和核移植技术.ppt

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1、2.2动物细胞工程动物细胞培养动物细胞培养动物细胞融合动物细胞融合单克隆抗体技术单克隆抗体技术动物细胞核移植动物细胞核移植动物动物细胞细胞工程工程常用常用技术技术动物细胞培养技术是动物细胞培养技术是 其他动物细胞工程技术的基础其他动物细胞工程技术的基础2.2.12.2.1动物细胞培养和核移植技术动物细胞培养和核移植技术一、动物细胞培养一、动物细胞培养 1. 1.发展历史发展历史: : 20 20世纪初，人们不知道神经纤维是由神经细胞的细世纪初，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

2、这个问题展开了激烈的胞融合而成的。生物学家们就这个问题展开了激烈的争论。争论。19071907年，美国生物学家哈里森从蝌蚪的脊索中年，美国生物学家哈里森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，动物组织培养不断后，在许多科学家的不

3、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。改进并逐渐发展成为动物细胞培养。2 2、动物、动物细胞培养细胞培养的应用和概念：的应用和概念： 动物细胞培养就动物细胞培养就是从动物有机体是从动物有机体中取出相关的组中取出相关的组织织, ,将它分散成单将它分散成单个细胞个细胞, ,然后然后, ,放放在适宜的培养基在适宜的培养基中中, ,让这些让这些细胞生细胞生长和增殖长和增殖. .有关概念有关概念 原代培养：从机体取出后立即培养的原代培养：从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞细胞为原代细胞。培养的第。培养的第1 1代细胞代细胞与传与传1010代以内的细胞称为原代细胞培代以内的细胞称为原

4、代细胞培养。养。 传代培养传代培养：将原代细胞从培养瓶中取：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，称或两个以上的培养瓶中继续培养，称为传代培养为传代培养。有关概念有关概念细胞株：细胞株：原代细胞一般传至原代细胞一般传至1010代左右细胞代左右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到活到40504050代，这种传代细胞为细胞株。代，这种传代细胞为细胞株。 细胞系：细胞系：细胞株传代至细胞株传代至5050代后又出现细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胞生长

5、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，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。这种传代细胞为细胞系。 细胞株和细胞系的区别细胞株和细胞系的区别： 细胞系的遗传细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传代培养。容易传代培养。3 3、动物、动物细胞培养细胞培养过程：过程：动物胚胎或幼龄动动物胚胎或幼龄动物的组织、器官物的组织、器官细胞悬浮液细胞悬浮液胰蛋白酶胰蛋白酶( 胶原蛋白酶）胶原蛋白酶） 1010代细胞代细胞原代培养原代培养5050代细胞代细胞传代培养传代培养细胞株细胞株无限

6、传代无限传代细胞系细胞系单个细胞单个细胞加培养液加培养液遗传物质遗传物质未改变未改变遗传物质遗传物质已改变已改变动物组织细胞间隙中动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤含有一定量的弹性纤维等蛋白质，将细胞维等蛋白质，将细胞网络起来形成具有一网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织定弹性和韧性的组织和器官。和器官。（分解弹性纤维）（分解弹性纤维） 思考讨论：在动物细胞培养过程中，为什么思考讨论：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？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

7、分酶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。解，获得单个细胞。 4.4.动物细胞培养的条件动物细胞培养的条件1.1.无菌无毒的环境无菌无毒的环境2.2.营养营养3.3.温度和温度和pHpH4.4.气体环境气体环境 动物细胞培养技术动物细胞培养技术 培养条件培养条件l无菌无毒环境无菌无毒环境l营养：糖、氨基酸、营养：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、促生长因子、无机盐、微量元素、动物血清等。微量元素、动物血清等。l温度：一般与动物体温度：一般与动物体温接近，哺乳动物多以温接近，哺乳动物多以36.5+0.536.5+0.5为宜。为宜。l适宜的适宜的pHpH：多数细胞：多数细胞的最适的最

8、适pHpH为为7.2-7.47.2-7.4，COCO2 2可以维持培养液可以维持培养液pHpH。一般为一般为95%+5%95%+5%混合气混合气体。体。思考：思考：2 2、为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或、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？组织做动物细胞培养材料？1 1、动物细胞培养液的主要成分是什么？较植、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？物组培培养基有何独特之处？主要成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素主要成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。独特之处有：和动物血清等。独特之处有：1 1、液体培养基、液体培养基 2 2、

9、成分中有动物血清等、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，分因为这些组织或器官上的细胞生命力旺盛，分裂能力强裂能力强思考：思考：3 3、为什么培养前要将组织细胞分散成单、为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？个细胞？4 4、动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样、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？最终培养成新个体？成块组织不利培养，分散了做成细胞悬浮成块组织不利培养，分散了做成细胞悬浮液利于培养液利于培养不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，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不能发育成新的动物个体植物组织培养和动物细胞培养的比

10、较植物组织培养和动物细胞培养的比较比较项目比较项目植物组织培养植物组织培养动物细胞培养动物细胞培养原理原理细胞的全能性细胞的全能性细胞增殖细胞增殖培养基性质培养基性质固体培养基固体培养基液体培养基液体培养基培养基特有成分培养基特有成分蔗糖蔗糖 植物激素植物激素葡萄糖葡萄糖 动物血清动物血清培养结果培养结果植物体植物体细胞株、细胞系细胞株、细胞系培养目的培养目的快速繁殖、培育快速繁殖、培育无病毒植株无病毒植株获得细胞或细胞获得细胞或细胞分泌蛋白分泌蛋白5.5.动物细胞培养技术的应用动物细胞培养技术的应用 蛋白质生物制品的生产蛋白质生物制品的生产 如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体如病毒疫苗、干扰素、

11、单克隆抗体 健康细胞培养健康细胞培养 培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植 细胞的生理、药理、病理研究细胞的生理、药理、病理研究 小结小结问题讨论问题讨论 1 1、某植物非常具有观赏价值，你采取什么、某植物非常具有观赏价值，你采取什么方法来繁殖后代，使它们继承该植物的全部方法来繁殖后代，使它们继承该植物的全部优良性状？优良性状？、19971997年，美国威斯康星州的一个奶牛场年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达的奶牛，年产奶量为有一头名叫卢辛达的奶牛，年产奶量为30.8t30.8t，创造了世界奶牛产量的最高记录。，创造了世界奶牛产量的最高记录。目前世界各国

12、高产牛奶场的奶牛，平均每年目前世界各国高产牛奶场的奶牛，平均每年产量为十几吨，而我国平均水平仅有产量为十几吨，而我国平均水平仅有3 34 4吨。吨。你能想办法繁殖卢辛达的后代，使年产奶量你能想办法繁殖卢辛达的后代，使年产奶量为为30.8t30.8t吗？吗？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动物 动物核移植是将动物的一个细胞的动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核细胞核, ,移如入一个已经去掉细胞核移如入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中的卵母细胞中. .使其重组并发育成一使其重组并发育成一个新的胚胎个新的胚胎, ,这个新的胚胎最终发育这个新的胚胎最终发育为动物个体为动物

13、个体. .移植移植过程过程试管动物（婴儿）培养过程试管动物（婴儿）培养过程卵细胞卵细胞精子精子体外受精体外受精受精卵受精卵胚胎胚胎新个体新个体母体子宫内母体子宫内孕育、产出孕育、产出1 1、谁是、谁是“多莉多莉”的母亲？的母亲？2 2、“多莉羊多莉羊”是雄还是雌？是雄还是雌？3 3、是否符合孟德尔遗传？问问题题卵细胞卵细胞C母绵羊子宫母绵羊子宫母绵羊母绵羊母绵羊母绵羊乳腺细胞乳腺细胞细胞质细胞质细胞核细胞核细胞核移植细胞核移植胚胎移植胚胎移植早期胚胎早期胚胎多莉羊多莉羊分娩分娩卵裂卵裂重组细胞重组细胞细胞拆合技术细胞拆合技术妊娠妊娠1.1.体体细细胞胞核核移移植植的的过过程程1.1.克隆羊培育

14、过程克隆羊培育过程电融合方法进行体细胞核移植示意图电融合方法进行体细胞核移植示意图 277277次乳腺细胞核次乳腺细胞核移植实验；移植实验； 获得获得2929个发育为个发育为8 8细胞的细胞的“胚胚”； 1313头代孕母亲；头代孕母亲； 19961996年年7 7月月5 5日，日，羊羔羊羔6LL36LL3，被命，被命名为名为“多莉多莉”。多利多利的一生的一生姓名：姓名：多利多利性别：性别：雌雌种族：种族：哺乳纲、牛科、绵羊哺乳纲、牛科、绵羊生日：生日：19961996年年7 7月月5 5日日出生地：出生地：苏格兰苏格兰基因父亲：基因父亲：无无基因母亲：基因母亲：一只芬兰白绵羊一只芬兰白绵羊线粒

15、体母亲：线粒体母亲：一只苏格兰黑脸羊一只苏格兰黑脸羊生育母亲：生育母亲：另一只苏格兰黑脸羊另一只苏格兰黑脸羊进入社交圈时间：进入社交圈时间：19971997年年2 2月月2323日日子女：子女：生育生育6 6名，存活名，存活5 5名名死亡：死亡：20032003年年2 2月月1414日日动物细胞培养动物细胞培养动物体细胞核移植动物体细胞核移植过程过程结果结果获得细胞群获得细胞群获得与供体遗传物获得与供体遗传物质基本相同的个体质基本相同的个体 20002000年，美国科学家成功地克年，美国科学家成功地克隆出首例灵长类动物隆出首例灵长类动物一只一只恒河短尾猴恒河短尾猴“泰特拉泰特拉”。与其。与其它

16、动物克隆不同的是，它动物克隆不同的是，“泰特泰特拉拉”未用细胞核移植技术，而未用细胞核移植技术，而是采用胚胎分解的方法，将受是采用胚胎分解的方法，将受精卵培育卵裂至精卵培育卵裂至8 8个细胞时将个细胞时将其分离，每其分离，每2 2个细胞分为一部个细胞分为一部分，共分为分，共分为4 4部分，并分别植部分，并分别植入入4 4个个“代理母亲代理母亲”子宫中，子宫中，结果有一个结果有一个“代理母亲代理母亲”成功成功a a生下了生下了“泰特拉泰特拉”，这意味，这意味着克隆人类已没有技术障碍。着克隆人类已没有技术障碍。我国首例体细胞核移植猪我国首例体细胞核移植猪( (20052005年年8 8月月5 5日

17、中国农业大学日中国农业大学李宁李宁) )2006年年12月月26日，东北农业大学生命科学学院，日，东北农业大学生命科学学院，绿色荧光蛋白转基因的克隆猪。绿色荧光蛋白转基因的克隆猪。 2.2.体细胞核移植技术的应用前景体细胞核移植技术的应用前景家畜品种改良家畜品种改良保护濒危动物保护濒危动物种间克隆白肢野牛种间克隆白肢野牛种间克隆摩弗伦野羊种间克隆摩弗伦野羊3.3.体细胞核移植技术存在的问题体细胞核移植技术存在的问题威尔穆特统计过的各种体细胞克隆动物的克隆效率：威尔穆特统计过的各种体细胞克隆动物的克隆效率：多利多利-这批羊的体细胞克隆成功率为这批羊的体细胞克隆成功率为0.36%0.36%，牛的体

18、细胞克隆成功率为牛的体细胞克隆成功率为0.9%5.0% 0.9%5.0% 山羊的体细胞克隆成功率为山羊的体细胞克隆成功率为0.454.3% 0.454.3% 绵羊的体细胞克隆成功率为绵羊的体细胞克隆成功率为0.8% 3.1% 0.8% 3.1% 猪的体细胞克隆成功率为猪的体细胞克隆成功率为0.1% 0.9% 0.1% 0.9% 兔子的体细胞克隆成功率为兔子的体细胞克隆成功率为0.3% 0.3% 小鼠的体细胞克隆成功率为小鼠的体细胞克隆成功率为0.3%5.8%0.3%5.8%动物体细胞克隆技术存在的问题动物体细胞克隆技术存在的问题（1 1）成功率低。）成功率低。（2 2）克隆技术各环节有待于改进

19、。）克隆技术各环节有待于改进。（3 3）许多克隆动物存在健康问题和遗传生理缺陷。）许多克隆动物存在健康问题和遗传生理缺陷。（4 4）对克隆动物食品的安全性问题存在争议。）对克隆动物食品的安全性问题存在争议。练习：练习：1.1.动物细胞工程技术的基础动物细胞工程技术的基础 A.A.动物细胞融合动物细胞融合 B.B.单克隆抗体单克隆抗体C.C.胚胎移植胚胎移植 D.D.动物细胞培养动物细胞培养D2. 2. 用于动物细胞培养的组织和细胞大都用于动物细胞培养的组织和细胞大都取自胚胎或出生不久的幼龄动物的器官取自胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织，其主要原因是这样的组织细胞或组织，其主要原因是这样的组

20、织细胞 A.A.容易产生各种变异容易产生各种变异 B B具有更强的全能性具有更强的全能性 C.C.取材十分方便取材十分方便 DD分裂增殖的能力强分裂增殖的能力强D3. 3. 下列属于动物细胞培养与植物组织培下列属于动物细胞培养与植物组织培养主要区别的是养主要区别的是A.A.培养基成分不同培养基成分不同B.B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行动物细胞培养不需要在无菌条件下进行C.C.动物细胞可以传代培养，而植物细胞不动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能能D.D.动物细胞能够大量培养，而植物细胞只动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株能培养成植株A4.4.在克隆多利羊的过程中，下列哪在克

21、隆多利羊的过程中，下列哪项技术没有运用到项技术没有运用到A.A.细胞培养技术细胞培养技术 B.B.细胞核移植细胞核移植C.C.胚胎移植技术胚胎移植技术 D.D.基因工程技术基因工程技术D5.5.世界上第一只克隆绵羊世界上第一只克隆绵羊“多莉多莉”的培育等程序如的培育等程序如图所示。请仔细看图后回答问题：图所示。请仔细看图后回答问题：黑面绵羊去黑面绵羊去核卵细胞核卵细胞白面绵羊乳白面绵羊乳腺细胞核腺细胞核重组细胞重组细胞早期胚胎早期胚胎另一头母绵羊子宫另一头母绵羊子宫克隆绵羊多莉克隆绵羊多莉ab电脉冲处理电脉冲处理妊娠、出生妊娠、出生写出写出 、所指的细胞工程各称：、所指的细胞工程各称：。实施细胞工程时，所需的受体实施细胞工程时，所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是细胞大多采用动物卵细胞的原因是： 。多莉面部的毛色是多莉面部的毛色是 ，判断依据：判断依据： 。继植物组织培养之后，克隆绵羊继植物组织培养之后，克隆绵羊培育成功，证明动物细胞也具有培育成功，证明动物细胞也具有 。 核移植核移植胚胎移植胚胎移植 卵细胞全能性较卵细胞全能性较高高白色白色遗传物质主要来自遗传物质主要来自白面绵羊白面绵羊全能性全能性再见再见