高中选修三生物课件：2.2.1动物细胞培养和核移植技术(共23张PPT)

(共23张PPT)
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2.2　动物细胞工程
动物细胞培养
动物细胞核移植
动物细胞融合
生产单克隆抗体
动物细胞培养技术
常用的技术手段：
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2.2.1　动物细胞培养和核移植技术
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一、动物细胞培养
1.概念:从动物机体中取出相关的组织,将它分散成_________,然后,放在适宜的培养基中,让这些细胞___________
单个细胞
生长和增殖
2.相关概念:
(1)细胞贴壁:细胞悬液中分散的细胞___________上。
(2)细胞的接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到_____________时,
细胞_____________的现象。
(3)原代培养:指动物组织消化后的_________。
(4)传代培养:贴满瓶壁的细胞,出现_________后,需要重新用
_________等处理,然后分瓶继续培养,让细胞_________的培养过程。
贴附在瓶壁
表面相互接触
停止分裂增殖
初次培养
接触抑制
胰蛋白酶
继续增殖
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3.培养过程:
继续传代培养时，少部分细胞会获得不死性，遗传物质发生了_____，等同于________。
胰蛋白酶
胶原蛋白酶
贴壁生长
接触抑制
胰蛋白酶
10~50
转入培养液中
培养液相当于人体细胞生活的______
要求培养瓶的内表面__________
细胞分裂方式是____________
CO2培养箱的主要作用______________
内环境
光滑、无毒
有丝分裂
取材：动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
理由：______________________________
____________________
细胞代谢旺盛，分裂能力强，分化程度低，容易培养。
维持培养液的PH
细胞核型
突变
癌细胞
成单个细胞
整个培养过程中两次使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶：

第一次使用的目的是使组织细胞分散开，第二次使用的目的是使细胞从瓶壁上脱落下来，便于分装后继续培养。
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P44旁栏题
说明细胞间的物质主要是蛋白质。
不能。因为两者的最适pH不同，动物细胞培养适宜的pH为7.2—7.4，此环境下胃蛋白酶失去活性，而胰蛋白酶(7.2-8.4)的活性较高。
P44寻根问底
细胞膜的主要成分是蛋白质和磷脂。胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白质外，长时间的作用也会消化细胞膜蛋白，对细胞有损伤作用，因此必须控制好消化时间。
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问题1、为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？
组织细胞相互接触,彼此限制了细胞的生长和增殖；
扩大细胞与培养液的接触面积，利于细胞吸收营养和排出有害代谢产物。
问题5、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？
问题2、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？为什么？
主要成分：葡萄糖、氨基酸、促生长因子、水、无机盐、
微量元素和动物血清、血浆等。
独特之处有：①液体培养基 ②加入动物血清、血浆等
不能，因为动物细胞的全能性会随着动物细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能逐渐变弱。
问题3、动物细胞培养的目的和原理是什么？
细胞增殖。
问题4、目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常在10代以内，为什么？
10代以内的细胞能保持细胞正常的二倍体核型。
问题6、动物细胞培养需要什么样的环境条件？
无菌、无毒；充足的营养；适宜的温度和PH；适宜的气体环境。
动物细胞培养的目的是为了获得细胞或细胞产物。
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4．动物细胞培养的条件
微量元素
动物血清、血浆
培养液和培养用具
抗生素
代谢产物
P46旁栏题及小知识
补充合成培养基中所缺乏的营养物质及激素等。
36.5±0.5℃
7.2~7.4
细胞代谢
培养液的PH
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5.应用:
连线表示动物细胞培养的应用及实例
可根据变异细胞占细胞总数的比例来判断毒性的大小。
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植物组织培养和动物细胞培养的比较
细胞的全能性
细胞增殖
固体培养基
液体培养基
蔗糖、植物激素
葡萄糖、促生长因子、 动物血浆、血清
快速繁殖、培育无病毒植株等
获得细胞或细胞产物
植物分生区或花药等
动物胚胎或幼龄动物的器官、组织
无菌无毒，适宜的外界条件
无菌无毒，适宜的外界条件
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

培养目的
取材
其他条件
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【典例训练1】某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性,准备对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列有关说法正确的是 (　　)
A.在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时,可用胃蛋白酶处理
B.细胞培养应在CO2培养箱中进行,CO2的作用是作为细胞代谢原料
C.取甲细胞进行培养,传至10代～50代就会完全停止
D.乙细胞在原代培养过程中,最终会出现停止增殖的现象
D
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二、动物体细胞核移植技术和克隆动物
想一想：
1、动物细胞特点？
分化潜能变窄：随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能变窄，这是指整体细胞而言。
细胞核仍具有全能性：细胞核含有保持物种遗传性所需的全套基因，因此高度分化细胞的细胞核仍具有全能性。
2、根据动物细胞核仍具有全能性的特点,怎样将动物细胞核的全能性表达?
利用动物体细胞核移植技术。
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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、核移植类型：
胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性较容易。
二、动物体细胞核移植技术和克隆动物
1、概念：
用核移植的方法得到的动物称为_________
克隆动物
体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难。
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C母绵羊（代孕母体）子宫
早期胚胎
多莉羊
重组细胞
多莉羊的培育过程
世界上第一例经体细胞核移植出生的动物
细胞核移植
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思考题：
1、多莉羊培育成功说明了什么？属于什么繁殖方式？
动物细胞核具有全能性（动物体细胞核移植的原理）；
无性繁殖
2、克隆动物遗传物质的来源？
①细胞核遗传物质来源于供核细胞。
②细胞质遗传物质来源于受体卵（母）细胞。
3、多莉羊的性状与B绵羊是否完全一致？为什么？
否。因为B绵羊只提供细胞核，而细胞质中的遗传物质来自于受体卵细胞，而且生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境的影响。
4、若A绵羊的基因型为DD,B绵羊的基因型为ee，则多莉羊的基因型和性别是什么？



5、多莉羊培育过程运用了哪些技术手段？
核移植、动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植
基因型是ee；性别是雌性（性别是由性染色体决定的，而性染色体只存在于细胞核内）
归纳：克隆动物的基因型、性别、主要性状、染色体组成均与供核个体相同。
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供体：优质高产奶牛
为什么用去核的MⅡ中期卵母细胞作受体细胞？
①体积大，易操作；②营养物质丰富；③含有促进细胞核全能性表达的物质条件。
动物细胞培养
一般选用供体细胞传代培养10代以内的细胞，为什么？


10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型。
激活方法和目的？
促融方法？
供核个体的要求？
遗传性能和生产性能优秀的个体。
代孕母体的要求？
具有健康的体质和正常繁殖能力的个体。
培养到 MⅡ中期
显微操作去核法
显微注射法
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3、体细胞核移植的过程:
①供体细胞的采集与培养
②受体卵母细胞的采集与培养
③显微操作去除卵母细胞中的核
④将供体细胞注入去核卵母细胞
⑤用物理或化学方法激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育
⑥电刺激促融使供体核进入受体卵母细胞，构建重组胚胎
⑦胚胎移植入代孕母体子宫
⑧妊娠分娩与供体遗传物质基本相同的克隆动物
P49生物技术资料卡
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P49讨论：
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？


3、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？
为使核移植动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞（使克隆动物的性状主要由供体细胞核决定）
不是。克隆动物的DNA绝大部分来自供体细胞核，但还有少量DNA（如线粒体DNA）来自受体卵母细胞的细胞质。此外，生物的性状还受环境的影响。
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1、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，而高产奶牛克隆过程是将供体细胞注入受体细胞。
2、讨论分析上述哪一种措施更科学？说明理由。
卵母细胞当中的细胞周期蛋白含量、活性均比卵细胞高，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。
思考题
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4、体细胞核移植技术的应用前景
1）加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
2）保护濒危物种，增加其存活数量
3）转基因克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白
4）转基因克隆动物的细胞、组织和器官可以作为异种移植的供体
5）人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化形成的组织器官，可以用于组织器官的移植
诱导细胞分化
胚胎干细胞分化成何种细胞取决于_____________________________
培养基中加入的不同的分化诱导因子
6）研究克隆动物和克隆细胞可使人类更深入地了解胚胎及衰老过程
7）用克隆动物做疾病模型，能使人们更好的追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病
8）选择性地繁殖所需性别的动物
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5、体细胞核移植技术存在的问题
1）成功率低；
2）存在健康问题，许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷；
3）安全性问题
P50思考与探究：
4、在研究方面，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。
在应用上，生产克隆动物费用高，距大规模应用还有一定距离。
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【典例训练2】科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛,如果要加速转基因奶牛的繁殖速度,可以对此转基因奶牛进行克隆(如下图所示)。
1)在进行细胞培养之前,要对取自转基因奶牛的组织进行分离,形成单个细胞,这一过程中需要利用　　 　 　酶处理,不能用纤维素酶与果胶酶的原因是　　　　　　　　。
2)转基因奶牛的克隆成功,说明动物细胞的　　　具有全能性。
3)将进行细胞培养的供体细胞核注入去核的卵母细胞中,去掉卵母细胞核的目的是____________________________________
胰蛋白酶或胶原蛋白
酶具有专一性
细胞核
使犊牛的性状主要由供体细胞核决定
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4)重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛体内会生出与供体奶牛遗传性状基本相同的犊牛,但也有可能出现性状上的某些差异,原因可能是______________________ ___________________________________________
5)体细胞核移植技术得到的克隆牛从生殖方式上看属于
　　　　 (选填“有性生殖”或“无性生殖”)。
①生物的性状受细胞核和细胞质共同控制;②生物的性状还受环境因素的影响
无性生殖
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【典例训练3】下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病的过程图解。请据图回答下列问题：
(1)图中①所示的结构名称是________
(2)图中③④所示的生物技术名称分别是___________、___________________________________________。
(3)过程③通常用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因除了它体积大、易操作、营养物质丰富外，还因为它____________
______________________________。
(4)过程④通常用②作为受体细胞的原因是_______________
___________________________________________________
(5)图示方法与一般的异体核移植相比最大的优点是______，该种基因治疗所属类型为___________
细胞核
核移植技术
基因工程(或DNA重组技术、基因拼接技术)
含有促进细胞
核全能性表达的物质
这些细胞分化程度极低，具有很高的全能性，可以定向地诱导分化为各类细胞
没有免疫排斥反应
体外基因治疗