动物细胞培养和核移植技术上课

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？取该患者的皮肤进行细胞培养,获得足量的细胞后再移植。动物细胞工程通常采用的技术手段动物细胞培养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。注意关键词:细胞贴壁接触抑制原代培养传代培养1、动物细胞培养的概念是什么？该技术实施的原理是什么？从动物机体中取出相关组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。原理:细胞增殖（有丝分裂）。聚焦一、动物细胞培养过程动物细胞培养过程：原代培养传代培养简述动物细胞培养的操作过程分离组织（低幼动物）分散细胞（胰蛋白酶）原代培养（细胞增殖）传代培养（细胞增殖）分装聚焦一、动物细胞培养过程动物细胞生长特点：细胞贴壁：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。细胞的接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。接触抑制：细胞在贴壁生长过程中，随着细胞分裂，数量不断增加，最后形成一个单层，此时细胞间相互接触，细胞分裂和生长停止，数量不再增加。50代以后失去接触抑制接触抑制动物细胞生长特性部分细胞突变，获得不死性，向癌细胞方向发展，糖蛋白减少。1、为何动物细胞培养过程将组织分散成单个细胞的呢？2、如何将动物组织分散成单个的细胞呢？成块的组织细胞靠在一起,彼此限制了细胞的生长和增殖，也不利于细胞营养物质的吸收和代谢废物的排出。先用剪刀剪碎,后用蛋白酶处理。思考题3、胰蛋白酶的作用是什么呢？由此可说明细胞间的物质是什么成份？能够用胃蛋白酶代替胰蛋白酶吗？为什么？胰蛋白酶水解蛋白质细胞间的成份是蛋白质不能，因为两者的最适pH不同，4、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？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，所以更容易培养思考题5、动物细胞培养瓶内表面为何要光滑、无毒？6、培养瓶中的细胞培养到什么时候就不再分裂、增殖？7、如此时细胞数量并未达到人们的需求，应该怎样办？易于培养细胞贴壁，进行生长增殖当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞分裂就会停止分裂增殖，这种现象叫接触抑制。将贴满细胞壁的细胞用胰蛋白酶处理，然后继续增殖。这样的过程叫做传代培养思考题8、如何理解原代培养和传代培养？9、传代培养的细胞能一直传代下去吗？10、有些为何能一直传下去？11、动物细胞培养就是为了得到这些细胞吗？上述过程中，在第一培养瓶中培养就是原代培养，之后转移到其它培养瓶中培养就是传代培养不都能发生突变，朝着癌细胞方向发展不全是思考题12、人类一般保存的是哪类细胞呢？为什么？保存10代以内的细胞，因为10－50部分细胞的细胞核型可能发生变化，有少部分还发生突变向癌细胞方向发展思考题13、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？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动物胚胎或幼龄动物的组织、器官细胞悬浮液10代细胞50代细胞传代培养无限传代单个细胞加培养液原代培养胰蛋白酶剪碎细胞株细胞系遗传物质未改变遗传物质已改变细胞株：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。多细胞动物和人体的细胞都生活在内环境中，根据你所学的内环境的知识，思考并讨论以下问题：讨论1.体外培养细胞时需要提供哪些物质2.体外培养的细胞需要什么样的环境条件？充足的营养供给、适宜的温度、适宜的pH和气体环境无菌、无毒的环境。（三）动物细胞培养条件能否用胃蛋白酶代替胰蛋白酶？1、无菌、无毒的环境对培养液和培养用具进行无菌处理；在培养液中添加一定量的抗生素;定期更换培养液；2、营养葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素等动物血清、血浆3、温度和pH温度36.5±0.5度，pH7.2～7.44、气体环境O2和CO2（95%空气和5%CO2）O2是细胞代谢所必需的。CO2维持培养液的pH。思考：动物血清的作用？主要是：提供有利于细胞生长增殖所需的激素、生长因子或提供合成培养基所缺乏的营养物质等。动物细胞培养液的主要成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。与植物培养基相比其特点是：（1）液体培养基（2）含有动物血清动物体细胞大都生活在液体的环境植物组织培养呢？无机盐、蔗糖、维生素、生长调节物质、植物激素成分比较：获得细胞或细胞产物细胞的全能性细胞数目增多植物体或组织培养结果快速繁殖、培育脱毒作物等培养目的葡萄糖、动物血清促生长因子蔗糖、植物激素培养基特有成分液体培养基固体培养基培养基性质细胞增殖原理动物细胞培养植物组织培养比较项目植物组织和动物细胞培养的比较三、动物细胞培养的应用1、获得细胞产物，如蛋白质生物制品－病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等2、获得烧伤病人植皮所需的细胞3、获得细胞用于检测有毒物质4、为治疗及预防疾病提供理论依据。复习：2、叙述动物细胞培养的过程。5、动物细胞培养的条件。1、动物细胞工程常用的技术手段有哪些？3、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？4、为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？二、动物体细胞核移植技术和克隆动物克隆就是无性繁殖，具体地说，是指一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。a.分子水平上：b.细胞水平上：c.个体水平上：1.什么是克隆？一般指DNA克隆。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。2、克隆动物能否用类似植物组织培养的方法获得？为什么？目前不能。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。目前，用动物体细胞克隆的动物，实际上是通过核移植来实现的。动物体细胞核移植技术1.回忆克隆羊“多莉”的培育过程卵细胞Ａ母绵羊Ｂ母绵羊乳腺细胞核移植早期胚胎卵裂C母绵羊子宫胚胎移植多莉羊分娩妊娠融合后的卵细胞（MⅡ卵母细胞）减数第二次分裂中期2.结合P48图2-21，叙述克隆高产奶牛的培育过程。将供体细胞注入去核卵母细胞核移植胚胎移植供体细胞培养供体细胞（供核）细胞培养体细胞卵巢卵母细胞（MⅡ中期：供质）去核无核卵母细胞注入细胞融合重组细胞构建重组胚胎胚胎移植代孕母体生出与供体奶牛遗传基础相同的犊牛归纳:1.共分成两大阶段：核移植和胚胎移植2.取卵细胞作受体细胞的原因是:它是最大的细胞,易操作,它发育可直接表达性状3.严格来说新个体有卵巢母细胞的细胞质所以有两个亲本的性状1、对比多莉羊和课本高产奶牛的克隆过程，找出操作过程的不同点？2、讨论分析上述哪一种措施更科学？并说明理由？MⅡ卵母细胞细胞质中含有的物质更易支持胚胎的全程发育，用它作受体更容易成功。将供体细胞注入受体细胞，使克隆动物更像供体动物，操作也方便。思考与讨论：（1）多莉克隆过程中受体细胞是去核卵细胞，高产奶牛克隆过程中受体细胞是去核卵母细胞。（2）多莉克隆过程是将供体细胞核注入受体细胞，而高产奶牛的克隆过程是将供体细胞注入受体细胞。１、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。２、用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，为什么？10代以内的细胞一般保持正常二倍体的核型，未发生突变。讨论：3、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100%的复制吗？为什么？克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，但核外还有少部分DNA（如线粒体DNA）来自受体卵母细胞。不是动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成为一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。（克隆动物）动物核移植胚胎细胞核移植体细胞核移植（三）体细胞核移植技术的应用前景阅读P49-501、畜牧业方面：2、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。保护濒危物种，增加其存活数量生产医用蛋白质组织器官的移植3、其他领域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（四）体细胞核移植技术存在的问题1.许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过大，异常肥胖，发育困难，免疫失调等。2.成功率非常低3.克隆动物食品的安全性问题。1.动物细胞培养要经过脱分化吗？为什么？课后习题动物细胞特点？•分化潜能变窄：随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能变窄，这是指整体细胞而言。•细胞核仍具有全能性：细胞核，它含有保持物种遗传性所需的全套基因，而且并没有因细胞分化而丢失基因，因此高度分化细胞的细胞核仍具有全能性根据动物细胞核仍具有全能性的特点,怎样将动物细胞的全能性表达?利用动物体细胞核移植技术动物核移植：将动物的一个细胞的，移入一个已经去掉细胞核的中，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。用核移植的方法得到的动物。克隆动物：细胞核卵母细胞胚胎移植细胞核移植供体细胞（供核）细胞培养体细胞卵巢卵母细胞（MⅡ中期：供质）去核无核卵母细胞注入细胞融合重组细胞构建重组胚胎胚胎移植代孕母体生出与供体奶牛遗传基础相同的犊牛归纳:1.共分成两大阶段：核移植和胚胎移植2.取卵细胞作受体细胞的原因是:它是最大的细胞,易操作,它发育可直接表达性状3.严格来说新个体有卵巢母细胞的细胞质所以有两个亲本的性状卵细胞C母绵羊子宫Ａ母绵羊Ｂ母绵羊乳腺细胞细胞质细胞核细胞核移植胚胎移植早期胚胎多莉羊分娩卵裂融合后的卵细胞细胞拆合技术妊娠多莉羊的培育过程2.体细胞核移植技术的应用前景克隆动物的研究意义1.克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白2.加速改良动物品种3.治疗人类疾病，提供供体（器官、细胞、组织）4.保护濒危动物体细胞核移植技术存在的问题1.许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过大，异常肥胖，发育困难，免疫失调等。2.成功率非常低3.克隆动物食品的安全性问题。2.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100%的复制吗？为什么？课后习题