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动物细胞培养和核移植技术


动物细胞培养与核移植技术

山西省高平市第一中学校

2013-12-24

植物细胞工程常用的技术手段:
1 植物组织培养技术

2 植物体细胞杂交技术

动物细胞工程常用的技术手段:
1 动物细胞培养技术 3 动物细胞融合技术 2 动物细胞核移植技术 4

生产单克隆抗体技术

动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。

2001年11月3日下午6点零 5分,在莱阳农学院动物 胚胎工程中心实验场,一 头名叫“桂花”的黑白花 奶牛,只用了15分钟,就 顺利产出一头全身黑色的 雌性肉牛,专家们给它起 了一个吉祥的名字“康 康”。经过现场公证,这 是到目前为止我国唯一健 康存活的体细胞克隆牛, 它体重30公斤,体长64厘 米,心跳、呼吸都很正常。 出生后55分钟,康康经过 几番努力,终于稳稳地站 了起来,赢得了现场专家 们的热烈掌声。

“康康”和“双双”的合 影

“康康”有 三个母亲, 它更象哪一 个呢?

高产肉牛(供体)
胚胎皮肤细胞 供体细胞培养
细胞融合

采集卵母细胞(屠宰场)
体外培养减二中期卵母细胞
卵母细胞去核

去核卵母细胞 重组细胞

诱导分裂和发育

重组胚胎
胚胎移植

康康

代孕母牛

(克隆高产肉牛)

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?

为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部 来自有重要利用价值的动物提供的体细胞, 在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前,必 须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。

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,想一想,这是为什么? 培养的动物细胞一般当传代至10~50代 左右时,部分细胞核型可能会发生变化,其 细胞遗传物质可能会发生突变,而10代以 内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因 此,在体细胞核移植中,为了保证供体细胞 正常的遗传基础,通常采用传代10代以内 的细胞。

3.你认为用上述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?
绝大部分DNA来自于供体细胞核,但其核外还有少 量的DNA,即线粒体中的DNA是来自于受体卵母 细胞。 此外,即便动物的遗传基础完全相同,但动物的一些 行为、习性的形成与所处环境有很大关系,核供体动 物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同, 其形成的行为、习性也不可能和核供体动物完全相同, 从这一角度看,克隆动物不会是核供体动物100% 的复制。

动物细胞核移植概念:
将动物的一个细胞核,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) 胚胎细胞核移植: 细胞分化程度低,恢复全能性容易 体细胞核移植: 细胞分化程度高,恢复全能性不容易

为什么要进行动物细胞培养? 动物细胞培养的概念
从动物机体中取出相关组织,将它们分散 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。

动物细胞培 养过程:

原代培养

传代培养

动物细胞培养过程
胚胎或幼龄动物的组织器官

胰蛋白酶真的 不会把细胞消 化掉吗?
用胃蛋白酶可 以吗?

剪碎
细胞悬液
贴壁生长 接触抑制

胰蛋白酶 原代培养

10代细胞 洗涤、稀释、分离 传代培养 50细胞

分散细胞的目的:单个细胞容易摄取所需 的营养,排出代谢废物;而用大块组织培养时, 内部细胞的营养供应和代谢废物的排出都较困 难。 细胞生长的基本过程: 细胞贴壁——贴壁生长——接触抑制

1 体外培养动物时需要哪些物质?
2 体外培养动物细胞时需要什么样的环境条件?

动物细胞培养条件:
1、无菌、无毒的环境: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、促生长因子、无机盐、 维生素、动物血清等。 3、温度和PH:36.5±0.5度, 7.2-7.4 4、气体环境: O2和CO2(95%空气和5% CO2 )

植物组织培养和动物细胞培养的比较
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养

原理
培养基性质

细胞的全能性
固体培养基

细胞增殖
液体培养基 细胞株、细胞系 获得细胞或细胞 分泌蛋白

培养基特有成分
培养结果 培养目的

蔗糖

植物激素 葡萄糖 动物血清

植物体 快速繁殖、培育 无病毒植株

在董雅娟博士、柏 学进教授等科研人 员的主持下,2001 年11月3日、6日, 我国首例和第二例 健康成活体细胞克 隆牛“康康”和 “双双”先后在莱 阳农学院降生。 “双双”于2003年 10月29日生下了 “健健”,“康康” 于2003年10月31日 生下了“壮壮”。 目前“康康”和 “双双”已经两周 岁多了,都健康良 好。

多 莉 羊 的 培 育 过 程

A母绵羊
卵细胞 细胞拆合技术

B母绵羊
乳腺细胞

细胞质 细胞核移植

细胞核 融合后的卵细胞 卵裂 早期胚胎

胚胎移植

证明动物细胞 核具有全能性

C母绵羊子宫 妊娠 分娩

多莉羊

体细胞核移植技术的应用前景:
1、在畜牧业中可以加 速家畜遗传改良的进程 2、保护濒危物种 3、医药卫生领域生产 医用蛋白质及组织器官 的移植 4、了解胚胎发育和衰老 过程;追踪研究疾病的发 展过程和治疗疾病

4.体细胞核移植技术在研究和应用上还存 在什么问题?请你查阅资料,了解这方面 的前沿动态。 研究方面:克隆动物基因组重新编程的 机制尚不清楚,克隆技术效率低,克隆动物 畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题。 这些问题尚在研究中。 应用上:生产克隆动物费用昂贵,距大 规模应用还有一定距离。

3.1997年,美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达(Lucinda) 的奶牛,年产奶量为30.8 t,创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前 世界各国高产奶牛场奶牛,年平均产奶量一般为十几吨,而我国奶牛产奶 量年平均水平仅为3~4 t。 (1)能利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达吗?请说明理由。

可以。卢辛达的产奶量很高,有高产奶的遗传基础, 利用卢辛达的体细胞克隆的奶牛其遗传物质基本上 全部来自该奶牛,其克隆牛具有高产的遗传基础, 如果精心培育和饲养,有可能在世界范围内推广, 克隆牛再与高产的公牛自然繁殖,可得到很多高产 的后代,从而加快奶牛改良进程。

该克隆牛不能无限制地推广,其数量不宜过多,尤 其是在小范围内不能无限的繁殖,以避免奶牛群出 现近亲繁殖而引起种质衰退。

(2)如果将克隆高产奶牛卢辛达的任务交给你,你将如何 对它进行克隆?

从卢辛达耳朵(也可用别的组织、器官,耳朵在活体 上容易取)上剪取一小块组织,在体外培养获得该组 织(如软骨组织)的细胞。从屠宰场取废弃的牛卵巢, 抽取卵母细胞体外培养成熟。用显微针去除卵母细胞 的核,再将耳细胞注入卵母细胞,用电刺激方法使卵 母细胞与体细胞融合,这时供体核就进入了受体卵母 细胞,再用电刺激或化学物质激活注入了体细胞核的 卵母细胞,使其完成减数分裂和发育过程。核移植胚 胎在体外短时间培养后,挑选正常卵裂的胚胎植入经 同期发情处理的受体母牛体内。


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