动物细胞工程

《动物细胞工程》讲义一、动物细胞工程的概念动物细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，在细胞水平上进行的操作，以获得人们所需要的生物产品或细胞本身。

它是现代生物技术的重要组成部分，涵盖了细胞培养、细胞融合、细胞核移植、胚胎移植等多个方面。

二、动物细胞培养（一）基本原理细胞培养的基本原理是细胞的增殖。

细胞在适宜的环境中，能够吸收营养物质，进行新陈代谢，并通过分裂增加数量。

（二）培养条件1、无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理，通常还会添加一定量的抗生素，以防止培养过程中的污染。

2、营养物质：包括糖、氨基酸、无机盐、维生素等，这些物质要按照细胞所需的种类和量进行精确配置。

3、适宜的温度和 pH：哺乳动物细胞的培养温度一般在 365℃左右，pH 则在 72 74 之间。

4、气体环境：细胞培养所需的气体主要有氧气和二氧化碳，氧气用于细胞呼吸，二氧化碳则用于维持培养液的 pH。

（三）培养过程1、取材：通常从动物的组织或器官中获取细胞，如从胚胎或幼龄动物的器官组织中获取细胞，其分裂能力更强。

2、原代培养：将取得的组织用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，使其分散成单个细胞，然后制成细胞悬液，放入培养瓶中培养。

3、传代培养：当细胞贴满瓶壁时，需要用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱落下来，然后分瓶继续培养。

三、动物细胞融合（一）概念动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。

（二）诱导融合的方法1、物理法：如电激融合法。

2、化学法：常用的诱导剂是聚乙二醇（PEG）。

3、生物法：如灭活的病毒。

（三）应用1、制备单克隆抗体：这是动物细胞融合技术最突出的应用。

2、用于基因定位和染色体转移等研究。

四、单克隆抗体（一）概念单克隆抗体是由单个 B 淋巴细胞经过无性繁殖形成的细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体。

（二）制备过程1、给小鼠注射特定的抗原，使其发生免疫反应，产生能分泌特定抗体的 B 淋巴细胞。

第45讲动物细胞工程课标内容(1)阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。

动物细胞培养是动物细胞工程的基础。

(2)阐明动物细胞核移植一般是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程。

(3)阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。

(4)概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。

(5)简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。

考点一动物细胞培养1.动物细胞培养原理：细胞增殖(1)地位：动物细胞工程常用的技术有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等。

其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础。

(2)培养条件一般用液体培养基(3)培养过程(1)区分原代培养和传代培养的关键是看用胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶。

①分瓶前，第一次用胰蛋白酶对动物组织进行处理后的培养是原代培养。

②第二次用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱离下来，分瓶后的细胞培养为传代培养。

(2)细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。

细胞数目不断增多，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。

2.干细胞培养及其应用【情境推理·探究】1.进行动物传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，可以用胃蛋白酶替代胰蛋白酶吗？说明原因。

提示不可以，胃蛋白酶作用的适宜pH约为1.5，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失活。

胰蛋白酶作用的适宜pH为7.2～8.4。

多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此环境中失活，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适宜用于传代培养时分散细胞。

2.若将病人的皮肤成纤维细胞诱导成iPS细胞，再使它转化为需要的细胞，用这些细胞给病人治病，不会产生免疫排斥反应，尝试解释其中的原因。

提示iPS细胞来源于病人自身的体细胞。

动物细胞工程四个技术动物细胞工程是利用生物技术手段对动物细胞进行改造和利用，以满足各种需求和目的。

在动物细胞工程中，有四个核心技术，分别是基因工程、细胞培养、细胞凋亡及体外受精。

一、基因工程技术基因工程技术是指通过改变生物体遗传物质中的基因结构和组成，以创造新型生物材料及功能，为动物细胞工程提供了重要的基础。

基因工程技术主要包括基因克隆、基因敲除及基因编辑等技术。

利用基因工程技术可以改变动物细胞的内部环境，使其具备更强或更有特殊功能的相关基因，从而实现用于人类治疗或生产上的目的。

二、细胞培养技术细胞培养技术是指在体外，通过一系列特定的培养条件和媒介，将动物细胞进行繁殖并生长的过程。

细胞培养技术包括细胞的贴壁培养、悬浮培养、半悬浮培养等，并且在不同类型的细胞培养中会使用到不同功能的培养生物介质。

细胞培养技术的应用范围广泛，可以用于生产生物制品、代替动物实验甚至遗传疾病的研究。

细胞凋亡技术也称细胞程序性死亡技术，是利用人工方法，使细胞在一定条件下触发内部信号和同步调控机制，达到自身死亡的目的。

细胞凋亡技术在基因治疗、癌症治疗、免疫抑制和生物材料研究中有广泛的应用，如利用细胞凋亡技术制备新型生物材料、使用细胞凋亡技术恢复生物环境平衡。

四、体外受精技术体外受精技术是指将人或动物体中的卵子和精子在体外培养培养的技术。

体外受精技术广泛应用于人类生殖医学、动物繁殖及营养因子筛选等领域。

目前，体外受精技术已经成为解决某些不孕症和遗传病以及生殖妇女年龄早期显著降低等问题的重要手段。

总之，四种技术对动物细胞工程的发展产生了重大的影响和推动作用。

这些技术的发展和应用必将推动动物细胞工程向更为广阔的领域和更高的水平推进。

动物细胞工程第一章动物细胞工程概论一、动物细胞工程的概念1.动物细胞工程的定义动物细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学的技术方法对动物细胞进展各种操作并使其在体外生长、增殖、分化以生产有用产品或引向成体化〔产生型生物个体〕的技术体系，是生物技术〔生物工程〕的重要组成局部。

狭义细胞工程指对细胞个体进展的各种操作，广义的细胞工程包括对细胞、组织、器官所进展的各种操作。

2.动物细胞工程争论的主要内容以狭义细胞工程为主，兼顾组织、器官工程等内容的争论。

(1)狭义细胞工程：争论体外分别、培育、增殖、分化动物细胞的条件以及保存、操作及利用动物细胞的工艺技术体系。

(2)组织工程：争论体外培育、增殖动物组织的条件以及保存、操作及利用动物组织的工艺技术体系。

(3)器官工程：争论体外培育、增殖器官的条件以及保存、操作及利用动物器官的工艺技术体系。

(4)动物胚胎工程：争论动物胚胎生产、保存、操作及移植的工艺技术体系。

3.动物细胞工程争论的意义(1)是动物生殖的重要技术手段加快动物生殖速度：A.体外受精生产胚胎 B.胚胎移植生产动物 (2)是人类关心生殖技术的重要组成局部体外受精—胚胎移植技术，可以抑制雄性不育和雌性不孕；(3)是动物遗传育种的重要技术手段对精子或卵子进展遗传操作，或利用细胞融合、胚胎嵌合技术可以使假设干个动物性状进展有机组合，产生的生物个体；(4)生产药物直接培育细胞或组织，从细胞或组织代谢物中直接获得药物;对细胞进展遗传操作，生产转基因动物，利用转基因动物生产药物〔生物反响器〕；(5)保存珍惜动物资源由于动物克隆技术的成功，保存细胞、组织、胚胎，就意味着保存一个生命个体，保存细胞、组织、胚胎，就意味着保存一个生物种群(6)供给人类器官移植的材料人类器官移植进展很快，目前可以进展心脏、肝、肾脏移植，可以进展皮肤、角膜、骨髓细胞移植。

三、动物细胞工程讲授的主要内容1.动物细胞、组织培育2.动物细胞融合3.动物细胞重组4.向细胞内引入高分子物质5.动物细胞冷冻保存6.动物胚胎工程四、动物细胞工程试验〔实习〕内容1.试验仪器设备的识别与使用2.动物细胞培育用液的制备3.动物胎儿成纤维细胞分别与培育4.动物细胞常规检查和生物学检测5.培育细胞的冻存与复苏五、动物细胞工程争论取得的重要进展1.采集、冷冻与人工授精技术的成熟和进展，为充分发挥利用雄性动物生殖潜力奠定了根底；2.雌性动物卵母细胞体外成熟培育技术的成功，使人们在体外完成动物生殖过程成为可能；3.体外受精与胚胎移植技术的成功，产生了试管婴儿，试管牛，试管猪，试管山羊，试管兔；4.细胞核移植技术的成功，使人们克隆高等哺乳动物的梦想得以实现体细胞核移植、胚胎细胞核移植、胚胎干细胞核移植技术的成功，为克隆动物和转基因动物生产供给了技术支撑；5.胚胎干细胞与组织干细胞成功分别、体外扩增与诱导分化争论的成功，为人类医学进展供给了贵重的材料；胚胎干细胞，胰腺干细胞，神经干细胞，骨髓干细胞，皮肤干细胞，角膜干细胞6.转基因细胞〔细胞转染基因〕技术的成功，为转基因动物的生产制造了条件；7.胚胎嵌合技术一种或两种动物胚胎共同生长发育形成一个生物个体的技术，即在一个生物体内，含有来源于两个不同胚胎的细胞和组织；8.细胞融合技术将两种或两种以上的细胞融合，形成一个具有性状的细胞，这种技术称为细胞融合技术。