食品生物技术基础-动物细胞工程.ppt2.ppt
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1、第三章 细胞工程与食品产业 第一节 细胞工程概述 第二节 植物细胞工程 第三节 动物细胞工程 第四节 细胞工程在食品工业中的应用,第三节 动物细胞工程 一、动物细胞培养 二、核移植、胚胎移植 三、动物细胞融合技术 四、单克隆抗体,动物细胞培养,动物细胞融合,单克隆抗体技术,核、胚胎移植,动物细胞工程常用技术,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、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植等。其中,动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。,动物细胞培养 许多动物细胞能够分泌蛋白质,如抗体等。但是单个细胞分泌的蛋白质的量是很少的,要获得大量的分泌蛋白就要借助于大规模的动物细
2、胞培养了。 动物细胞培养液:通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生 素和动物血清等; 培养的动物细胞:大都取自动物胚胎或出生不久的幼龄动物 的器官或组织。 动物细胞培养方式:原代培养、传代培养,动物细胞培养,1.发展历史: 20世纪初,人们不知道神经纤维是由神经细胞的细胞质向外突出形成的,还是由神经细胞周围的其他细胞融合而成的。生物学家们就这个问题展开了激烈的争论。 1907年,美国生物学家哈里森(Harrison)从蝌蚪的脊索中分离出神经组织,把它放在青蛙的凝固的淋巴液中培养。蝌蚪的神经组织存活了好几周,并且从神经细胞中长出了神经纤维。哈里森的实验不仅解决了神经纤维的起源问题,而且开创了动物组
3、织培养的先河。 此后,在许多科学家的不懈努力下,动物组织培养不断改进并逐渐发展成为动物细胞培养。,2、动物细胞培养的应用和概念:,动物细胞培养: 指从动物有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。,3、动物细胞培养过程:,动物胚胎或幼龄动物的组织、器官,细胞悬浮液,胰蛋白酶,10代细胞,原代培养,传代培养,无限传代,单个细胞,加培养液,动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质,将细胞网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织和器官。,(分解弹性纤维),3、动物细胞培养过程:,动物胚胎或幼龄动物的组织、器官,细胞悬浮液,胰蛋白酶,10代细胞,原代
4、培养,传代培养,无限传代,单个细胞,加培养液,动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质,将细胞网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织和器官。,(分解弹性纤维),动物细胞的培养过程,幼龄动物,取动物器官 和组织,剪碎组织,胰蛋白酶处理,细胞培养,单个细胞,动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。,原代培养:初代培养亦称“原代培养”。指将欲待进行体 外无菌培养的组织或器官从母体取下后,经表面灭菌后,切成 合适的小块,置于培养基上进行培养的过程。由于外植体是直 接取自母体的,事前并未经过体外培养,因此将它们规定为第 一代培养物。通过继代培养,其体外繁殖体可供作第二、第三 乃至无数代的培养物
5、。 传代培养: 继代培养 亦称“传代培养”。将培养的动植物 细胞、组织或器官乃至植物小植株从原来的培养基上转移到一 种新鲜的培养基上继续培养的过程称为继代培养。它是培养物 连续传代的一种方法,每转移培养一次即称为一代。因此按转 移培养的次数确定继代培养的代数。通过继代培养可以使培养 的细胞、组织或植物小植株能不断获得新鲜补充的营养物质, 可以避免在原培养基中所积累的一些有毒物质对培养物的不利 影响,从而可以使培养物不断生长和增殖。,概念,原代培养:从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞。培养的第1代细胞与传10代以内的细胞称为原代细胞培养。 传代培养:将原代细胞从培养瓶中取出,配制成细胞悬浮液,
6、分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养,称为传代培养。,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4050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。,思考讨论:在动物细胞培养过程中,为什么要用胰蛋白酶对取出的动物组织进行处理?,胰蛋白酶处理动物组织,可以使动物组织 细胞间的胶原纤维和细胞外的其他成分酶 解,获得单个细胞。,3. 动物细胞培养
7、的条件,1.无菌无毒的环境 2.营养 3.温度和pH 4.气体环境,(1)生产蛋白质生物制品 如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体,(2)检测有毒物质,(许多致畸、致癌物质加入培养液后,培养细胞会发生染色体结构和数目的变异。根据变异细胞占全部培养细胞的百分数,可以判断某种物质的毒性。),(3)为烧伤病人植皮 如何利用动物细胞培养技术,解决为烧伤病人植皮问题?,(利用动物细胞培养技术中细胞的贴壁生长和接触抑制特点,可以用烧伤病人自己的健康皮肤细胞培养出大量的自身薄层皮肤细胞供植皮所需。),(4)用于科学研究 (生理、病理、药理),4. 动物细胞培养技术的应用,Vero细胞和狂犬病毒的培养工艺,DMEM
8、培养基,胎牛血清,其他成分,锥形瓶逐级放大培养,加碱(碳酸氢钠),加糖(葡萄糖),灌注培养液,微载体,5L种子罐培养,培养液,50L 生 物 反 应 器,接种狂犬 病毒,出液口,收获病毒,植物组织培养和动物细胞培养的比较,原理,细胞的全能性,细胞增殖,植物组织培养和动物细胞培养的比较,培养基性质,固、液体培养基,液体培养基,植物组织培养和动物细胞培养的比较,培养基特有成分,蔗糖 植物激素,葡萄糖 动物血清,植物组织培养和动物细胞培养的比较,培养结果,植物体,细胞株、细胞系,植物组织培养和动物细胞培养的比较,培养目的,快速繁殖、培育无病毒植株,获得细胞或细胞分泌蛋白等,植物组织培养和动物细胞培养
9、的比较,思考:,2、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?,1、动物细胞培养液的主要成分是什么?较植物组培培养基有何独特之处?,3、为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞?,4、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?,主要成分:葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。独特之处有:1、液体培养基 2、成分中有动物血清等,因为这些组织或器官上的细胞生命力旺盛,分裂能力强。,成块组织不利培养,分散了做成细胞悬浮液利于培养。,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。,二、动物体细胞核、胚胎移植技术和克隆动物,动物核移植: 指将动物的一个
10、细胞的细胞核,移如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为动物个体。,胚胎移植技术,胚胎移植技术 指将一个生物体内的胚胎移植到另一个生物体内繁殖的技术,这样可能大量繁殖优良的品种。先注射雌性激素在一雌性动物的体内,促使其大量排卵,然后在体外人工受精后发育成为胚胎后再植入其它同类动物的子宫内使其发育成为个体。大大提高了繁殖率。,胚胎移植技术,胚胎移植的基本程序如下(以牛胚胎移植为例),克隆技术,克隆羊培育过程,另一头绵羊的子宫,多莉,克隆猴,克隆牛,体细胞核移植技术的应用前景,(1) 遗传素质完全一致的克隆动物将更有利于开展对动物 (人)生长、发育、
11、衰老和健康等机理的研究; 有利于大量培养品质优良的家畜; 经转基因的克隆哺乳动物,将能为人类提供源源不断的廉价的药品、保健品以及较易被人体接受的移植器官; (4) 科学家将很快地从目前的同种克隆技术推进到异种克隆,即借腹怀胎的新领域,这无疑将大大促进对濒临灭种的哺乳动物的保护工作。,克隆技术将对21世纪产生的重大影响,三、动物细胞融合 动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理是相同的,诱导融合的方法也相类似,动物细胞的融合还常常用到灭活的病毒作为诱导剂。 很多不同种类的动物细胞之间或动物与人的细胞之间都能进行融合,形成杂种细胞,例如人鼠、人兔、人鸡、人蛙、鼠鸡、鼠兔、鼠猴等的细胞都能进行融合。
12、 动物细胞融合技术最重要的用途,是制备单克隆抗体。,细胞融合是用自然或人工方法,使两个或更多个不同的细胞融合成一个细胞的过程。 植物细胞由于具有细胞壁,在进行人工诱导融合之前,必须先脱除其细胞壁释放出原生质体才能进行融合。 动物细胞可直接用于融合。 人工诱导动物细胞融合的方法有病毒诱融法、化学诱融法和电刺激诱融法等。 植物原生质体人工诱融法见“原生质体融合”。细胞融合过程应包括核基因和胞质基因(如线粒体和叶绿体基因)的融合。,动物细胞融合,细胞融合是正常的生命活动,两个细胞正在融合,受精作用,动物细胞融合,细胞A,细胞B,杂种细胞,灭活的病毒,物理法 化学法,仙台病毒 疱疹病毒 新城鸡瘟病毒,
13、用灭活的病毒诱导动物细胞融合过程,细胞融合与融合诱导细胞融合物质,诱导剂:仙台病毒、聚乙二醇 诱导细胞融合的仙台病毒必须灭活。 思考讨论:为什么细胞融合过程中使用的病毒需要灭活?,动物细胞融合,(1)基本原理: 细胞膜的流动性。 (2)诱导剂: 灭活的仙台病毒、PEG等。 (3)用途: 制备单克隆抗体。,动物细胞融合(总结),2.诱导融合的方法:,1.自然条件下的细胞融合现象,3.融合的具体过程:,先是细胞质融合,细胞核的融合是在第一次有丝 分裂时完成的。,动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中,正确的有 ( ) A诱导融合的方法完全相同 B所用的技术手段完全相同 C所采用的原理完全相同 D都能
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