人教版高中生物选修3 专题2 细胞工程 2.2.1 动物细胞培养和核移植技术

(共36张PPT)

导入新课
用离体的植物细胞可以培育出完整植株，那么，能否用高产奶牛的一个体细胞，培育出一头高产奶牛呢？

1996年7月5日，世界上第一只克隆羊“多利”在英国苏格兰卢斯林研究所的试验基地诞生。
克隆动物之家
专题2 细胞工程
2.2.1 动物细胞培养和核移植技术
2.2动物细胞工程

1、简述动物细胞培养的过程、条件。
搜集有关动物细胞工程前沿知识，辩证地看问题。
知识目标
能力目标
教学目标
2、简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景。
情感态度与价值观
1、讨论动物细胞工程的意义和应用。
2、关注动物细胞工程的发展前景。
用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。

重点
难点

教学重难点
动物细胞培养的过程及条件。
用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
动物细胞培养
动物细胞融合
单克隆抗体技术
核移植技术


动物细胞工程常用技术

(基础技术)

1、动物细胞培养

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。
如何进行细胞培养？
培养时需要提供哪些必要条件？
胚胎或幼龄动物的组织器官

细胞悬液
10代细胞
50代细胞



剪碎
胰蛋白酶
洗涤、稀释、分离
原代培养
动物细胞培养不能最终培养成生物体

细胞增殖缓慢，核型可能变化
贴壁生长
接触抑制
传代培养

1.1动物细胞培养的过程：





为什么要用动物胚胎或幼龄动物的器官组织？


因为动物胚胎或幼龄动物的器官组织比老龄动物的组织细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛。分化程度越低，增殖能力越强，越容易培养。
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。用胰蛋白酶分散细胞。动物细胞培养适宜的pH为7.2—7.4，此环境下胃蛋白酶（2.0）没有活性，而胰蛋白酶（7.2-8.4）的活性较高。
胰蛋白酶

左图显示了创面愈合过程中一个十分有趣的现象。当周边的上皮向创面中央爬行时,一旦上皮细胞互相接触,就停止分化和增殖。该现象就叫“接触抑制”。因此,创面上不会出现多余的皮赘。这是一种十分巧妙和“神秘”的调控现象。
细胞的接触抑制

细胞在贴壁生长过程中，随着细胞分裂，数量不断增加，最后形成一个单层，此时细胞间相互接触，细胞分裂和生长停止，数量不再增加。
细胞的接触抑制
当继续传代培养时，少部分细胞会克服细胞寿命的极限，获得不死性，这些细胞已经发生了突变，正在朝着同等于癌细胞的方向发展。

1.2动物细胞培养的条件：
无菌、无毒环境
全面的营养物质
适宜的温度和PH
气体环境
抗生素;定期更换培养液
合成培养基;血清
温度：36.5±0.5℃;
PH值：7.2~7.4
O2和CO2（95%空气和5% CO2 ）





1.3动物细胞培养技术的应用：
大规模的生产有重要价值的生物制品


获得大量自身的皮肤细胞，用于植皮
如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体



为基因工程技术提供受体细胞
培养的动物细胞还可以用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性
细胞的生理、药理、病理研究
如用于筛选抗癌药物等，为治疗和预防癌症及其他疾病提供依据。
2、动物细胞核移植技术和克隆动物


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，这个新胚胎最终发育成动物个体。
用核移植的方法得到的动物称为克隆动物
核移植

胚胎细胞核移植
体细胞核移植
中国首例异体克隆动物———克隆北山羊
世界首例胚胎克隆波尔山羊"津生"
从理论上说，细胞核具有基因组全套遗传信息，生物的体细胞有潜力发育成胚胎和形成与核供体完全相同的克隆个体。

卵细胞




Ａ母绵羊
Ｂ母绵羊
乳腺细胞









细胞质
细胞核
细胞核移植

早期胚胎
卵裂
C母绵羊子宫
胚胎移植


多莉羊
分娩
妊娠




融合后的卵细胞

2.1体细胞核移植的过程：
以克隆羊“多莉”为例
取供体细胞
取卵母细胞

供体细胞培养

卵母细胞去核


供体细胞注入去核的卵母细胞
供体核进入受体卵母细胞

重组胚胎

代孕母牛

生出与供体遗传物质基本相同的个体

以克隆高产奶牛牛为例
1、核在进行体细胞核移植之前，为何要去掉受体卵母细胞的核？

讨论
为使核移植动物的遗传物质全部来自有利用价值的动物提供的细胞。
2、细胞核移植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？
不是，克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，但核外还有少部分DNA（如线粒体DNA）来自受体卵母细胞。
对比多莉羊和课本高产奶牛的克隆过程，找出操作过程的不同点？
多莉克隆过程的受体细胞是去核卵细胞，而高产奶牛的克隆过程的受体细胞是去核卵母细胞；多莉克隆过程是将供体细胞核注入受体细胞，而高产奶牛的克隆过程是将供体细胞注入受体细胞。
想一想
卵母细胞当中的细胞周期蛋白含量、活性比卵细胞高，用它作受体更容易成功。
将供体细胞注入受体细胞，使克隆动物更像供体动物，操作也方便。
讨论分析上述哪一种措施更科学？并说明理由？
想一想

2.2体细胞核移植的应用前景：


在畜牧业中可以加速家畜遗传改良的进程
保护濒危物种
医药卫生领域生产医用蛋白质及组织器官的移植
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



小知识

目前核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作去核法。还有人采用其他方法，如梯度离心、紫外光短时间照射、化学物理处理等。这些方法是在没有刺破透明带或卵母细胞质膜的情况下，去除细胞核或使卵细胞核DNA变性，从而达到去核目的。

2.3体细胞核移植技术存在的问题：
成功率比较低
大多存在健康问题
克隆动物食品安全问题



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
培养基特有成分
培养结果
培养目的
植物体
细胞株、细胞系
快速繁殖、培育无病毒植株等
获得细胞或细胞产物
蔗糖、植物激素
葡萄糖、动物血清
固体培养基
液体培养基
细胞的全能性
细胞增殖

课堂小结
下列关于细胞工程的叙述中，错误的是 （ ）
A．植物细胞融合必须先制备原生质体
B．试管婴儿技术包括人工受精和胚胎移植两方面
C．经细胞核移植培育出的新个体只具有一个亲本
的遗传性状
D．用于培养的植物器官或组织属于外植体
C

针对性练习

课堂练习
1、细胞膜的主要成份是___________。
蛋白质和磷脂
先用剪刀剪碎,后用蛋白酶处理。
2、动物细胞培养取材时，一般是取胚胎组织 或幼龄动物的组织或器官，原因是：
将动物组织分散成单个的细胞的方法是：
胚胎组织或幼龄动物的组织或器官分裂、增殖旺盛
3、用于动物细胞培养的组织和细胞大都取自胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织，其主要原因是这样的组织细胞 （　 ）
D
A. 容易产生各种变异
B. 具有更强的全能性
C. 取材十分方便 　　
D. 分裂增殖的能力强


4、动物细胞培养与植物细胞培养的重要区 别在于 （ ）
A
A. 培养基不同
B. 动物细胞培养不需要在无菌条件下进行
C. 动物细胞可以传代培养，植物细胞不能
D. 动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株
5、简答：简述在动物细胞培养中原代培养、细胞株、细胞系的概念。
原代培养 ：
培养直接来自动物机体的细胞群，将细胞从一个培养瓶转移到另外一个培养瓶称为传代或传代培养。
从肿瘤组织培养建立的细胞群或培养过程中发生突变或转化的细胞，可无限繁殖。
细胞株：
从原代培养细胞群中筛选出的具有特定性质或标志的细胞群。
细胞系：
6、简答：培养瓶中的细胞培养到什么时候就不再分裂、增殖？如此时细胞数量并未达到人们的需求，应该怎样办？
当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞分裂就会停止分裂增殖，这种现象叫接触抑制。
如果细胞数目未达到需求，将贴满细胞壁的细胞用胰蛋白酶处理，然后继续增殖。这样的过程叫做传代培养。
提示：