【生物选修3】2.2 动物细胞工程

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知识梳理

一、动物细胞培养

1.动物细胞培养：从动物机体中取出相关组织，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。

2.关键词：分散、适宜的培养基、增殖

▲分散：剪刀+酶处理

▲培养基：液体培养基

▲增殖：有丝分裂

3.重要概念：

（1）细胞贴壁：悬液中分散的细胞很快贴在培养瓶壁上生长

（2）贴壁条件：培养瓶内光滑、无毒，易于贴附

（3）接触抑制：贴壁细胞分裂至表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖

（4）原代培养：动物组织消化后的初次培养

（5）传代培养：分瓶之后的培养，每分一次瓶，就传一代

（6）培养标准：10代以内。因为10~50代左右，细胞核型可能发生变化，继续培养，少数细胞会突破极限，获得不死性，朝着等同于癌细胞的方向发展。

4.动物细胞培养的条件：

（1）无菌、无毒的环境

①对培养液和所有的培养用具进行无菌处理。

②培养液中添加抗生素，防止杂菌污染。

③定期更换培养液，以便清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对自身造成危害。

（2）营养

成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素。同时加入血清血浆等天然成分。上述培养基为合成培养基。

（3）温度和pH

适宜温度一般与动物体温相近，哺乳动物多为36.5±0.5℃。多数细胞生存的pH为7.2-7.4。

（4）气体环境

所需的气体主要有O₂和CO₂，O₂是细胞代谢必需的，CO₂主要作用是维持培养液的pH。进行细胞培养时，通常用培养皿或松盖培养瓶，置于95%空气和5%CO₂混合气体的培养箱。

5.动物细胞培养的应用：

（1）生产生物医药制品

（2）用于检测有毒物质

（3）培养基因工程的受体细胞

（4）生理病理药理研究

二、动物细胞核移植技术

1.动物细胞核移植：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，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成动物个体。

2.关键词：去核卵母细胞、重组细胞、发育为动物

▲去核的卵母细胞：细胞体积大，易操作，含有使细胞核表达全能性的物质。处于减数第二次分裂中期。

▲重组细胞：细胞核移入去核卵母细胞之后形成的细胞。

▲发育为动物：称为克隆动物。

3.种类：体细胞核移植、胚胎细胞核移植。

4.原理：动物细胞核的全能性。

5.去核方法：显微操作去核法。

6.涉及技术：动物细胞培养、细胞核移植、胚胎移植。

7.克隆动物的亲本：体细胞核供体、细胞质供体、代孕母体。克隆动物的性状与核供体基本相同，与细胞质供体一些地方相同，与代孕母体没有性状上的联系。

8.克隆：从一个共同祖先，通过无性繁殖的方法生产出来的遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。

9.应用：

（1）畜牧业方面：

①加速家畜遗传改良进程

②保护濒危物种

（2）医药卫生：

①转基因动物作为生物反应器，生产珍贵医用蛋白

②转基因克隆动物作为器官移植的供体。

③核移植胚胎干细胞诱导分化用于组织器官的移植。

④克隆动物用于研究胚胎发育及衰老过程、追踪疾病的发展等。

知识梳理

一、动物细胞融合

1.定义：将两个或多个动物细胞结合成一个细胞的过程，又叫细胞杂交，融合后的细胞称为杂交细胞。

2.与植物体细胞杂交得比较：

（1）原理：

植物体细胞杂交：细胞膜的流动性、细胞全能性

动物细胞融合：细胞膜的流动性

（2）准备：

植物体细胞杂交：去掉细胞壁再融合

动物细胞融合：先分散再融合

（3）方法：

植物体细胞杂交：物理、化学方法

动物细胞融合：物理、化学、生物方法

（4）结果：

植物体细胞杂交：得到杂种植株

动物细胞融合：得到杂交细胞

○资料1：灭活病毒诱导细胞融合的原理：病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞相互凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞膜发生融合。

○ 资料2：灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。

二、制备单克隆抗体

1.单克隆抗体：由一个B淋巴细胞经多次无性繁殖形成的一个细胞群为单克隆，单克隆产生的化学性质单一、特异性强的抗体为单克隆抗体。

2.制备原理：一种淋巴细胞只产生一种特异性抗体但不能增殖，而瘤细胞可以无限增殖，通过融合则保持亲代双方的的特性。

3.细胞种类：筛选之前，培养基上有3种融合细胞，若包含未融合细胞则有5种。

4.两次筛选：第一次筛选淘汰未融合细胞、自身融合细胞，得到杂交瘤细胞；第二次筛选，淘汰其他杂交瘤细胞，得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。

三、单克隆抗体的应用

1.传统方式制备抗体：纯度低、产量低、特异性差

2.单克隆抗体：特异性强，灵敏度高，化学性质单一，能大量制备。

3.应用：

（1）作为诊断试剂：准确、高效、简易、快速

（2）治疗疾病和运载药物：作为生物导弹携带药物靶向攻击病灶

知识点汇总

1. 动物细胞培养

（1）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，让这些细胞生长和繁殖。

（2）动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。

（3）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抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。

（4）动物细胞培养需要满足以下条件

①无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。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。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。

②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清、血浆等天然成分。

③温度：适宜温度：哺乳动物多是36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。

④气体环境：95%空气＋5%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。

（5）动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。

2.动物体细胞核移植技术和克隆动物

（1）哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。

（2）选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富。

（3）体细胞核移植的大致过程是：

（4）体细胞核移植技术的应用：

①加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育；  ②保护濒危物种，增大存活数量；

③生产珍贵的医用蛋白；                    ④作为异种移植的供体；

⑤用于组织器官的移植等。

（5）体细胞核移植技术存在的问题：

克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。

3.动物细胞融合

（1）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。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。

（2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。

（3）动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新品种培育的重要手段。

（4）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：

比较项目	细胞融合的原理	细胞融合的方法	诱导手段	用法
植物体细胞杂交	细胞膜的流动性	去除细胞壁后诱导原生质体融合	离心、电刺激、振动，聚乙二醇等试剂诱导	克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株
动物细胞融合	细胞膜的流动性	使细胞分散后诱导细胞融合	除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的病毒诱导	制备单克隆抗体的技术之一

 4.单克隆抗体

（1）抗体：一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。

（2）单克隆抗体的制备过程：

（3）杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。

（4）单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。

（5）单克隆抗体的作用：

① 作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。

② 用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其它疾病。

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