细胞融合技术.ppt
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1、细胞融合技术,第三节,细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法,通过细胞水平或细胞器水平上的操作,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。,什么叫细胞工程?,按操作对象分,植物细胞工程,动物细胞工程,概念:,回忆:,1、植物组织培养的大致过程包括哪几个阶段?,离体的器官、组织或细胞,脱分化 (又叫去分化),愈伤组织,根、芽,植物体,2、植物组织培养技术的理论基础是什么?,植物细胞具有全能性,一.细胞融合技术,概念:两个或两个以上的同种或异种细胞 融合成为一个细胞的过程 阅读课本第30-31页内容,回答问题: 1.什么叫细胞融合技术? 2.常用的人工诱导细
2、胞融合的方法有哪几种?哪一种重复性强,对原生质体伤害小,方法简单,可控性强?,用人工方法诱导细胞融合,并在一定条件下使融合细胞 分化再生,形成新物种或新品种的过程。,物理法:离心、振动、电刺激(伤害小,可控性强) 化学法:用聚乙二醇()诱导 灭活的病毒:仙台病毒、疱疹病毒等(适合动物),动物细胞融合(细胞杂交)2个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程,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,离心振动电激,聚乙二醇,融合后形成的单核细胞称为杂交细胞,用灭活的病毒诱导动物细胞融合过程,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
3、胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞互相凝聚,细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合。 灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力,但并不破坏这些病原体的抗原结构。,细胞电融合仪,二、植物体细胞杂交技术与作物育种,因为不同种生物之间存在着生殖隔离,所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。,于是,这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交,来实现这一美妙的设想。,这幅番茄马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗?为什么?,“Potamato”,1你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合,遇到的第一个障碍是什么? 2有没有一种温和的去壁方法呢? 3为什么两个原生质体能发生
4、融合,这与细胞膜的什么特性有关? 4、把原生质体放在一起能自然融合吗? 5如果两个来源不同的原生质体发生了融合,下一步该做何处理? 6如何将杂种细胞培育成杂种植株?,请思考:,杂交的两个细胞,再生细胞壁,杂种细胞,脱分化,再分化,(植物体细胞融合完成的标志),植物细胞融合,植物组织培养,白菜,甘蓝,白菜甘蓝,“白菜甘蓝”同普通白菜相比,具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。,植物体细胞杂交意义?p33,细胞融合技术可以避免受精过程,在亲缘关系较远的物种间实现基因转移,创造出自然界没有的新物种。,未解决的问题: 未能让杂种植物按照人们的需要 表现出亲代的优良。,为什么“番茄马铃薯”超级杂种植株
5、没有如科学家所想像的那样,地上长番茄、地下结马铃薯? 主要原因是:生物基因的表达不是孤立的,它们之间是相互调控、相互影响的,所以马铃薯番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质,但这些遗传物质的表达受到相互干扰,不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达,杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。,抗体是由何种细胞产生的? 2 . 抗体是如何产生的?,三.动物细胞融合与单克隆抗体,读下面一段文字资料,思考以下问题:,长期以来,为了获得抗体,采用的是把某种抗原反复注射到动物体内,然后从动物血清中分离出所需抗体的方法。用这种方法获得的抗体,不仅产量低,而且抗体的特异性差,纯度低
6、,反应不够灵敏。人们发现,在动物发生免疫反应的过程中,体内的B细胞可以产生多达百万种以上的特异性抗体,但是每个B细胞只分泌一种化学性质单一、特异性强的抗体。要想获得大量的单一抗体,必须用单个B细胞进行无性繁殖,即克隆。,1、请从以上文字资料中找出单克隆抗体的概念,2、怎样才能获得单克隆抗体?,提示1:仅用细胞培养技术可行吗?,提示2:我们所学的哪种细胞是可以无限增殖的?,提示3:有什么方法能使B细胞产生抗体的能力和肿瘤细胞无限增殖能力同时具备呢?,用单个B细胞进行克隆,得到的细胞群能够分泌一种化学性质单一、特异性强的抗体,这种抗体就叫做单克隆抗体。,(一)单克隆抗体概念,1、如何获得化学性质单
7、一、特异性强的抗体?,单克隆抗体,问题讨论,提示:,1 .什么样的细胞可以产生抗体? 2 . 什么样的细胞可以无限增殖?,2、瘤细胞和癌细胞有何区别?,共同点:两者都有无限增殖的能力 不同点:瘤细胞不能转移,设计方案: 一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体 小鼠骨髓瘤细胞能无限增殖,杂种细胞,单克隆抗体,实验目的:制备单克隆抗体. 实验原理:B淋巴细胞能产生抗体,骨髓瘤细胞能无限增殖,杂交瘤细胞既能产生抗体又能无限增殖。 实验材料:小白鼠 实验器材:培养皿、针筒等等。 实验过程:如下页,根据阿根廷科学家米尔斯坦和德国科学家柯勒设计的 实验方案:,B淋巴细胞,注射特定抗原蛋白,骨髓瘤细胞,培养骨髓
8、瘤细胞,融合,(只考虑两两融合)培养液中细胞有几种类型?融合细胞几种类型?,骨髓瘤细胞-骨髓瘤细胞 B淋巴细胞- B淋巴细胞 B淋巴细胞-骨髓瘤细胞,多种杂交细胞,在具有筛选作用的培养基上培养,专一抗体检验阳性,克隆上述杂交细胞,分开不同杂交细胞,克隆专一抗体, 检验阳性细胞,单克隆抗体,注射到小鼠体内,体外培养,(二)、单克隆抗体的制备过程,第1次筛选目的:得到杂交瘤细胞(多种)。,第2次筛选目的:在杂交瘤细胞中筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞。,该细胞继承双亲细胞的遗传特性,既能产生专一抗体又能无限增殖。,杂交瘤细胞有何特点?,特异性强,灵敏度高,腹腔注射法,免疫小鼠,培养骨髓瘤细胞,融合
9、,骨髓瘤细胞,B淋巴细胞,注射特定抗原蛋白,选择培养基上培养,专一抗体检验阳性,专一抗体检验阳性,注射到小鼠体内,体外培养,单克隆抗体,克隆杂交细胞,分开不同杂交细胞,克隆专一抗体,检验阳性细胞,多种杂交细胞,杂交瘤细胞有何特点?,本过程利用的那些技术?,动物细胞融合技术 动物细胞培养技术,是否注射抗原,(只考虑两两融合)培养液中细胞有几种类型?几种融合细胞?,两次筛选的目的分别是什么?,(二)、单克隆抗体制备过程,与传统制备的抗体相比具有什么特点?,诊断疾病(识别作用,如同位素标记单克隆抗体,可诊断肿瘤、心血管畸形等),(三)单克隆抗体的应用,优点:准确、高效、简易、快速,用于治疗疾病和运载
10、药物(主要用于癌症治疗,也可运载药物,如 “生物导弹”),(导向作用,作为载体,生物导弹=单克隆抗体+药物,治疗肿瘤) (位置准确、疗效高、副作用小),诊断乳腺癌单克隆抗体,小结,两个过程,动物细胞融合过程,动物细胞培养过程,“一二三”,二次筛选筛选杂交瘤细胞、能 产生所需抗体的杂交瘤细胞,一个新细胞杂交瘤细胞,三个优势产量大、特异性强、灵敏度高(理化性质单一)的优势,单克隆抗体,2、动植物细胞在结构上有何区别?这与它们杂交或融合过程有什么影响?,3、植物体细胞杂交诱导原生质体融合常用的方法有哪些?,离心、振动、电激等物理方法;PEG等化学方法,问题讨论,动物细胞无细胞壁,动物细胞融合过程中不
11、须去除细胞壁和再生出细胞壁。,、植物体细胞杂交最终得到的是完整的植物个体,动物细胞融合后能形成杂种动物个体吗? 不能,只能得到杂交细胞,4、动物细胞融合能利用上述两类方法吗?还有其他方法吗?,能 , 还可以利用灭活的病毒(生物方法)进行诱导,问题讨论,、动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理是否相同? 相同,都是细胞膜的流动性,问题讨论,7、动物细胞融合有什么意义?,6、为什么要用灭活的病毒?,病毒一般对生物体是有伤害的。,仙台病毒,物理或 化学方法,丧失感染活性,保留融合活性,突破了有性杂交方法的局限,使远源杂交成为可能。,有何同?不同?,动物细胞融合,动物细胞融合,植物体细胞杂交与动物细
12、胞融合的比较,1.下图为某同学根据杂交瘤技术的方法,设计的生产破伤风杆菌的抗体实验方案,制备单克隆抗体,B细胞,抗体,细胞融合,灭活病毒,双亲细胞,分泌抗体,无限增殖,原代,传代,50,B,足够数量的细胞群,A,体外培养,注射到 小鼠腹腔,C,不能,未对小鼠免疫处理,2.人CD20单克隆抗体是治疗一些恶性肿瘤的特效药物,目前主要是通过培养哺乳动物细胞的方式生产。我国科学家已 培育出世界上第一头转入了CD20抗体基因的转基因牛,可以从它产 的牛奶中直接提取CD20抗体。这项技术成熟后,有望使这一特效药 的生产成本降至现在的1/10。请回答: (1)单克隆抗体的制备过程需先将_和 _融合,这一过程
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