动物细胞培养和核移植技术
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2.2 动物细胞工程动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等,其中动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。
2.2.1 动物细胞培养和核移植技术在治疗烧伤病人时,通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。
但对一个大面积烧伤的病人来说,自体健康皮肤非常有限,使用他人皮肤来源不足,而且会产生排异反应。
那么,怎样才能获得大量的自体健康皮肤呢?许多动物的细胞能够分泌蛋自质,如抗体等。
但是,单个细胞产生的蛋白质量是很少的,怎样才能获得大量的分泌蛋白呢?细胞工程中的动物细胞培养技术为解决这些问题找到了出路(图2-15)。
动物细胞培养动物细胞培养(animal cell culture)就是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。
那么,动物细胞培养的过程是怎样的?培养时又需要提供哪些必要的条件呢?动物细胞培养的过程成块的组织中细胞与细胞靠在一起,彼此限制了细胞的生长和增殖,因此,进行细胞培养时(图2-16),首先将组织分散成许多单个细胞。
方法是从健康动物体内取出组织块,剪碎,用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间,这样组织就会分散成单个细胞。
然后,用培养液将分散的细胞稀释制成细胞悬液,再将细胞悬液放入培养瓶内,置于适宜环境中培养。
悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。
培养贴附性细胞时,细胞要能够贴附于底物上才能生长增殖(图2-17),这就要求培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒,易于贴附。
以后,细胞进行有丝分裂,数量不断增多,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。
人们通常将动物组织消化后的初次培养称为原代培养。
贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理,然后分瓶继续培养,让细胞继续增殖。
这样的培养过程通常被称为传代培养。
传代培养的细胞一般传至10代后就不易传下去了。
动物细胞工程:动物细胞培养和核移植技术原创介绍动物细胞工程是指将器官、组织或细胞培养繁殖,并利用它们的代谢能力、功能特异性、遗传变异性等特性进行实验或者生产活动。
动物细胞工程是现代化生物工程的基础和核心。
动物细胞培养技术是动物细胞工程的重要组成部分。
它是在体外将动物细胞培养并增殖的技术。
动物细胞培养技术应用广泛,可以用于生产药品、生物材料等。
比如,利用动物细胞培养技术生产抗癌药物、生物仿制药等。
核移植技术是指将某个细胞核植入其他细胞中的一种技术。
它可以用于繁殖优良的动物和植物,实现人工繁殖和育种的效果。
同时,核移植技术在基因工程领域也起到了重要作用。
动物细胞培养技术细胞培养的定义细胞培养是指将组织、器官或个体细胞从组织中或其它来源中获得的原始细胞,在细胞培养基上培养,进行细胞生长及增殖。
细胞培养技术的应用细胞培养技术可应用于医学、药学、农学、生物学等多种领域。
在生物制药领域,细胞培养技术被广泛应用于生产重要的生物药品(如免疫抑制剂、血液制品、疫苗等)。
在研究领域,细胞培养技术可用于开拓疾病治疗新思路、筛选药物、分析细胞信号传导等。
动物细胞培养技术的原理和步骤动物细胞培养技术是将动物组织分离、培养至单细胞状态后,定期更换细胞培养基,以提供适宜的营养物质和维生素,协助细胞生长及增殖。
动物细胞培养技术的主要步骤包括:1.细胞分离和培养基制备:将组织断成小块,利用胶原酶或胰蛋白酶等酶类,分离出单个细胞。
同时将细胞培养基在无菌条件下制成培养基,以支持细胞的生长和增殖。
2.细胞摆放:使用细胞培养器等培养设备,將获得的细胞放置在上面,然后静置数小时,以便细胞附着于培养器的表面。
3.细胞的适应性:将晶体管中的初始培养基更换为所需培养基,使细胞能够适应不同的环境。
4.细胞处理和维护:定期给细胞更换培养基,控制细胞的数量,并进行细胞质染色或形态学检查,观察细胞形态和生长情况。
改进细胞培养技术的策略现代细胞培养技术的进步,对于提高细胞生产能力、分化、培养、利用和存储等方面均具有重要的意义。
高二生物动物细胞工程——动物细胞培养和核移植技术苏教版【本讲教育信息】一、教学内容动物细胞工程——动物细胞培养和核移植技术二、良好开端本节重点:1)动物细胞培养的原理、过程及条件2)原代培养和传代培养、细胞株和细胞系3)用动物体细胞核移植克隆动物的过程本节难点:1)动物细胞培养的原理和过程及其与植物组织培养的区别2)用动物体细胞核移植克隆动物的过程三、成功之旅【知识点1】动物细胞培养(一)概念:动物细胞培养就是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。
(二)动物细胞培养的条件一般来说,动物细胞体外培养需要满足以下条件1、无菌、无毒的环境:首先应保证被培养的细胞处于无菌、无毒的环境,即对培养液和所有的培养用具进行无菌处理。
通常还要在培养液中添加一定量的抗生素以防培养过程中的污染。
2、营养物质:细胞体外培养所需营养物质与体内基本相同,需要有葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。
通常还需加入血清、血浆等一些天然成分。
3、温度和pH:细胞体外培养的适宜温度一般与动物的体温相近。
多数细胞生存的适宜pH为7.2~7.4。
4、气体环境:细胞培养所需气体主要有O2和CO2,O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH。
进行细胞培养时,通常采用培养皿或松盖培养瓶,将其置于含95%空气加5% CO2的混合气体的培养箱中进行培养。
(三)动物细胞培养的过程:1、贴壁生长现象及接触抑制①贴壁生长:动物细胞在液体培养基中悬浮生长一段时间之后,大部分细胞会贴附在培养瓶的表面生长。
也有一些细胞(如淋巴细胞)能够持续在悬浮状态下生长,这些能长期悬浮生长的细胞容易进行大规模细胞培养,生产大量的动物细胞及其产物。
②接触抑制:细胞有丝分裂,数目增加到表面相互接触时,停止分裂增殖,这种现象称为接触抑制。
2、原代培养:将组织取出来后,剪碎,用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间,使组织分散成单个细胞。
2. 2. 动物细胞工程2.2.1 动物细胞培养和核移植技术课标要求1、能力要求了解动物细胞培养的过程比较动物细胞培养与植物组织培养区别掌握动物体细胞核移植技术的过程和意义2、内容要求了解动物细胞培养的过程。
重难热点归纳12、动物细胞培养与植物组织培养的区别。
动物细胞培养与植物组织培养有许多相似之处,也有许多不同点。
一是它们用的培养基不同,植物组织培养用的一般是固体培养基,而动物细胞培养用的一般是液体培养基。
第二是它们的培养基的成分不同。
动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐和维生素,另外还有动物血清。
植物组织培养所需要的培养基包含植物生长和发育的全部营养成分,如矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加物,没有动物血清。
第三是植物组织培养最后一般得到新的植物个体,而动物细胞培养因为动物体细胞一般不能表达其全能性,因此得到的是同一种的细胞。
3、把握动物体细胞移植的特点动物体细胞移植依据的原理还是细胞的全能性,与植物组织培养一样属于无性生殖。
虽然细胞核内具有发展成为一个完整个体所需的全套基因,但动物体细胞分化程度较高,因此很难表达全能性。
卵细胞体积大,易于操作,含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。
将体细胞核移植入去核卵细胞内,既保证了重组细胞的完整性,又能刺激体细胞核表达其全能性,发展成为一个新的个体。
动物体细胞移植产生的新个体的亲本有三个:体细胞核供体、卵细胞细胞质供体、代孕母体。
新个体细胞核基因型与体细胞核供体完全一样,因此新个体性状与体细胞核供体基本相同。
卵细胞细胞质中也有少量的DNA ,新个体性状与卵动物胚胎或幼物器官、组织50代细胞 …… 细胞株 细胞系 传代培养细胞细胞质供体有一些地方相同。
代孕母体没有为新个体提供遗传物质,新个体性状与代孕母体基本没有联系。
经典例题剖析1.为了使用于培养的动物组织细胞分散开以便配制成一定浓度的细胞悬浮液,选取来的动物组织应选用下列哪种物质处理A.胃蛋白酶B.胰蛋白酶C.盐酸D.胰脂肪酶[解析]在动物组织细胞的间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质,它们将细胞网络起来形成具有一定的弹性和韧性的组织和器官,而弹性纤维易被胰蛋白酶在中性略偏碱性环境下催化分解,而胃蛋白酶在pH为1.8左右催化效率最高,此环境动物细胞被破坏。
[答案]B2.下列属于动物细胞培养与植物组织培养主要区别的是A.培养基成分不同B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行C.动物细胞可以传代培养,而植物细胞不能D.动物细胞能够大量培养,而植物细胞只能培养成植株[解析]考查动物细胞培养与植物组织培养的主要区别。
动物细胞培养与植物组织培养有许多相似之处,也有许多不同点。
其主要不同点是它们的培养基的成分不同。
动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐和维生素,另外还有动物血清。
植物组织培养所需要的培养基包含植物生长和发育的全部营养成分,如矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加物,没有动物血清。
[答案]A3.在克隆多利羊的过程中,下列哪项技术没有运用到A.细胞培养技术B.细胞核移植C.胚胎移植技术D.基因工程技术[解析]考查克隆羊产生的过程。
多利羊的培育过程是:将一只母羊(A羊)卵细胞的细胞核吸出,得到不含核的卵细胞。
然后,将实验室中培养的另一只母羊(B羊)的乳腺上皮细胞的细胞核注入到无细胞核的卵细胞中并进行电刺激,这样就通过核移植技术形成了一个同时含有A羊核遗传物质和B羊细胞质的重组卵细胞。
融合后的卵细胞经过体外细胞培养形成早期胚胎。
然后把这个胚胎移植到第三只羊(C羊)的子宫中,让C羊为胚胎发育提供发育场所和营养物质,这个过程利用了胚胎移植技术。
胚胎就在C羊子宫内发育成熟。
C 羊产下的羊就是克隆羊多利。
从以上分析可以看出,多利产生的过程中没有使用基因工程技术。
[答案]:D基础试题训练一、选择题1.下列与动物细胞培养有关的表述中,不正确的是()A.培养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清B.原代培养的细胞一般传至10代左右便会出现生长停滞C.动物细胞培养一般能够传到40~50代,但其遗传物质发生了改变D.动物细胞培养可用于检测有毒物质和获得大量自身健康细胞2.生物技术的发展速度很快,已灭绝生物的“复生”将不再是神话。
如果世界上最后一只野驴刚死亡,以下较易成功“复生”野驴的方法是()A.将野驴的体细胞取出,利用组织培养技术,经脱分化、再分化,培育成新个体B.将野驴的体细胞两两融合,再经组织培养培育成新个体C.取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵细胞中,经孕育培养成新个体D.将野驴的基因导入家驴的受精卵中,培育成新个体3.一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后,这个卵细胞经过多次分裂,再植入第三只羊的子宫内发育,结果产下一只羊羔。
这种克隆技术具有多种用途,但是不能()A.有选择地繁殖某一性别的家畜B.繁殖家畜中的优秀个体C.用于保存物种D.改变动物的基因型4.下列哪—项属于克隆()A.将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中B.将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内C.将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞D.将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系5.有关全能性的叙述,不正确的是()A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体,因此全能性最高B.生物体内细胞由于分化全能性不能表达C.卵细胞与受精卵一样,细胞未分化,全能性很高D.植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性6.下列属于组织培养但不是克隆的是()A.将花粉离体培养成单倍体植株B.芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区D.上皮细胞无性繁殖产生的细胞群7.动物细胞培养液和植物组织培养液的共有成分是()A.葡萄糖B.蔗糖C.动物血清D.维生素8.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()①B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.①②③④B.①③⑤C.②④D.①③9.动物细胞培养的细胞来自于()A.任何个体的细胞B.只能取自动物胚胎细胞C.只能取自幼龄动物的组织细胞D.胚胎或幼龄动物的器官和组织细胞10.(2005,广东)关于单克隆抗体,下列叙述不正确的是()A、可以制成诊断盒.用于疾病的珍断B、可以与药物结合,用于病变细胞的定向治疗C、可以利用基因工程技术生产D、可以在生物体内生产,不能体外生产11.动物细胞工程常用的技术手段中,最基础的是()A.动物细胞培养B.动物细胞融合C.单克隆杭体D.胚胎、核移植12.细胞株的特点是()A.遗传物质没有改变,可以无限传代B.遗传物质发生改变,不可无限传代C.遗传物质没有改变,不可无限传代D.遗传物质发生改变,且有癌变特点,可以无限传代13.关于杂交瘤细胞的不正确叙述是()A.有双亲细胞的遗传物质B.不能无限增殖C.可分泌特异性抗体D.体外培养条件下可大量增殖14.动物细胞融合技术最重要的用途是()A.克服远源杂交不亲和B.制各单克隆抗体C.培育新品种D.生产杂种细胞15.“生物导弹”是指()A.单克隆抗体B.杂交瘤细胞C.产生特定抗体的B淋巴细胞D.在单抗上连接抗癌药物16.在动物细胞培养中有部分细胞可能在培养条件下无限制地传代下去,这种传代细胞称之为:A.原代培养B.传代培养C.细胞株D.细胞系17.如果用动物的细胞进行克隆实验应该选择的细胞核不能是()A、乳腺细胞的B、卵细胞的C、胃腺细胞的D、囊胚时期的胚胎细胞的18.(多选)美国杜克大学医疗中心的一个研究小组利用成年猪的动脉血管细胞和模拟胚胎环境的新型生物反应器,成功地在实验室里培育出新的动脉血管.这种血管的外形和功能都与真的血管一样,这一研究成果是生物组织培养领域的重大进展.下列关于以上技术的叙述中,正确的是:A.属于“克隆” B.可能要利用去核卵细胞C.关键是激发血管细胞的全能性 D.关键是激发血管细胞发育成血管的潜能二、非选择题1.中国科学院动物研究所陈大元研究员带领的科研小组,首先选择了兔子卵细胞作为受体卵。
他们采用了两种核移植方法,即电融合法和核直接注射法,把大熊猫的体细胞核移入兔的去核卵细胞质中。
经过精心的实验,他们已得到了大熊猫的重构胚。
实验结果显示,大熊猫的3种体细胞移植到兔去核卵母细胞中均可以卵裂,并进行早期发育,3种供体细胞核移植的融合率在55%~59%之间;融合后的重构卵进行培养后,囊胚率以乳腺细胞最高,而骨骼肌细胞的最低;重构囊胚细胞的染色体数目为42条,与供体(大熊猫)细胞染色体数目相同,与受体动物家兔的染色体数(44条)不同。
经DNA指纹分析,也证明了重构囊胚细胞的遗传特性为大熊猫的遗传特性。
实验还证明,卵细胞质使体细胞核去分化不具有特异性。
大熊猫异种重构胚能否在寄母子宫着床乃至进行全程发育还是道难题,现正在深入实验。
根据以上材料,回答下列问题:(1)下面叙述除哪项外都是动物克隆技术的益处?_____________。
A.探索异种克隆技术,拯救濒危物种B.克隆技术与转基因技术结合,使异种器官移植成为可能C.克隆技术的重要性在于复制出一个动物或一批生物D.克隆技术的研究将帮助人类认识衰老过程(2)“去分化”是指____________。
(3)细胞分化为囊胚,囊胚由许多细胞构成,其细胞增殖方式为_____________。
(4)科技预测:请预测大熊猫异种重构胚如果着床成功并顺利产生发育,其表现性状可能是_____________。
A.大熊猫的特点B.兔子的特点C.兼有大熊猫与兔子的特点D.不具生殖能力2.1952~1953年,美国科学家斯提瓦用胡萝卜根的悬浮培养细胞进行人工培养,发现单个细胞能像受精卵发育成胚一样的途径,发育成完整植株。
1997年英国维尔穆特等人从白面母绵羊体内取出乳腺上皮细胞静息培养,然后把它的核移入黑面母绵羊去核的卵细胞中形成重组细胞,并将重组细胞培养成胚胎,将胚胎植入另一母羊的子宫内后获得了克隆羊多利。
阅读这段材料后,回答下列问题:(1)文中的悬浮培养细胞和乳腺上皮细胞均为____________。
(2)斯提瓦的实验证明了____________。
维尔穆特的实验证明了_____________。
从细胞结构和遗传角度分析,两位科学家实验结论的得出,根本原因在于____________。
(3)斯提瓦和维尔穆特实验的差别在于____________。
(4)维尔穆特的实验技术又称为_____________________技术。
该技术的经济意义在于:①_____________;②____________。
创新应用训练1.(2006,广雅中学考题)CCTV一2于2005年4月7日报道,卫生部4月6日发布了《苏丹红危险性报告评估》,报道中提到苏丹红一号是一种人工色素(工业染料),它在人体内代谢生成相应的胺类。