生物（人教版選修3）課件2.2.1動物細胞培養(yǎng)和核移植技術

專題二細胞工程2．2動物細胞工程2.2.1動物細胞培養(yǎng)和核移植技術1．簡述動物細胞培養(yǎng)的過程、條件。2．舉例說出動物細胞培養(yǎng)的應用。3．簡述通過動物體細胞核移植技術克隆動物的過程。4．了解體細胞核移植技術的應用前景。一、動物細胞工程1．常用的技術手段：

、動物細胞核移植、

、生產(chǎn)單克隆抗體等。2．技術基礎：

。動物細胞培養(yǎng)動物細胞融合動物細胞培養(yǎng)二、動物細胞培養(yǎng)1．概念：從動物機體中取出相關的組織，將它分散成

，然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞

和

。單個細胞生長增殖2．過程取動物組織塊↓分散組織細胞：

和用

或

處理一段時間↓配制細胞懸液↓剪碎胰蛋白酶膠原蛋白酶貼壁

接觸抑制

胰蛋白酶

細胞核型

緩慢

細胞核型

培養(yǎng)液

培養(yǎng)用具

4．應用連線表示動物細胞培養(yǎng)的應用及實例①生產(chǎn)生物制品a．篩選抗癌藥物②用于基因工程 b．干擾素、單克隆抗體③檢測有毒物質(zhì) c．培養(yǎng)受體細胞④用于生理、病理、 d．判斷物質(zhì)毒性藥理等研究答案：①－b

②－c

③－d

④－a1．在分散成單個細胞時能用胃蛋白酶嗎？提示：不能。因為培養(yǎng)液的pH為7.2～7.4，胃蛋白酶在此環(huán)境下失活。三、動物體細胞核移植技術和克隆動物1．動物核移植的概念(1)供體：

。(2)受體：

。(3)結(jié)果：形成重組胚胎，發(fā)育成

。2．種類：

和

。動物一個細胞的細胞核去掉細胞核的卵母細胞動物個體胚胎細胞核移植體細胞核移植3．完善體細胞核移植的過程4．體細胞核移植技術的應用前景(1)畜牧生產(chǎn)方面：加速家畜

進程，促進

。(2)保護瀕危物種方面：增加動物的

。(3)醫(yī)藥衛(wèi)生領域：轉(zhuǎn)基因動物作為

，生產(chǎn)醫(yī)用蛋白。(4)治療人類疾?。恨D(zhuǎn)基因克隆動物細胞、組織和器官作為

的供體等。遺傳改良優(yōu)良畜群繁育存活數(shù)量生物反應器異種移植2．若克隆動物與供核動物呈現(xiàn)性狀略有差異，則導致該差異的原因可能有哪些？提示：構(gòu)建重組細胞時，受體細胞的細胞質(zhì)基因及后天的環(huán)境因素均可能導致克隆動物與供核一方的動物出現(xiàn)性狀差異。一、動物細胞培養(yǎng)1．過程解讀(1)原理：細胞增殖。(2)選材：一般取自幼齡動物的器官或組織，因為這些組織或器官的生命力旺盛，分裂能力強。(3)將動物細胞分散成單個細胞培養(yǎng)的原因：①保證細胞所需要的營養(yǎng)供應；②保證細胞內(nèi)有害代謝產(chǎn)物的及時排出。2．相關概念的辨析(1)原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)：①含義不同：a．組織消化后的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)。b．細胞生長到貼滿瓶壁時用胰蛋白酶處理，繼續(xù)培養(yǎng)的過程稱為傳代培養(yǎng)。②細胞增殖特點不同：a．原代培養(yǎng)：細胞分裂旺盛，一般表現(xiàn)為細胞貼壁生長和接觸抑制。b．傳代培養(yǎng)：傳至10代～50代時，細胞增殖緩慢，甚至完全停止，此時細胞普遍表現(xiàn)為衰老和凋亡特征，但也有少部分細胞會發(fā)生突變，會朝著等同于癌細胞的方向發(fā)展。(2)細胞株與細胞系：①細胞株：能夠傳代到40代～50代的細胞。其遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變；②細胞系：當細胞株細胞傳到50代以后，有部分細胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變，能在培養(yǎng)條件下無限制地傳代下去的細胞。其遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變，具有癌細胞的特點。3．培養(yǎng)條件的分析(1)添加血清、血漿的作用：因血清和血漿中含有多種維持細胞正常代謝和生長的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、氨基酸、未知的促生長因子等。因此細胞培養(yǎng)時，為保證細胞能順利生長和繁殖，一般需添加10%～20%的血清或血漿。(2)氣體環(huán)境：CO2調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH；O2維持細胞有氧呼吸?！咎貏e提醒】(1)植物組織培養(yǎng)的結(jié)果是形成新的植株或組織，而動物細胞培養(yǎng)的目的是為了獲得細胞或細胞產(chǎn)物，不是獲取完整個體，其過程不能體現(xiàn)細胞的全能性。(2)動物細胞培養(yǎng)用的是液體培養(yǎng)基，特別添加一定量的動物血清或血漿，可以為細胞提供營養(yǎng)物質(zhì)和促生長因子。

如圖是動物細胞培養(yǎng)的基本過程示意圖。請據(jù)圖回答：(1)容器A中放置的是動物器官或組織。它一般取自_____________________________________________。(2)容器A中的動物器官或組織首先要進行的處理是________，然后用________酶處理，這是為了使細胞分散開來，這樣做的目的是_______________________________。(3)培養(yǎng)首先在B瓶中進行，瓶中的培養(yǎng)基成分有____________________等。在此瓶中培養(yǎng)一段時間后，有許多細胞衰老死亡，這是培養(yǎng)到第______代左右，這之前的培養(yǎng)稱為___________________________________________。(4)為了把B瓶中的細胞分裝到C瓶中，用________處理，然后配制成________，再分裝。(5)在C瓶中正常培養(yǎng)了一段時間后，發(fā)現(xiàn)細胞全部死亡，原因是____________________________________________。解析：(1)動物細胞培養(yǎng)一般取材于動物胚胎或幼齡動物的器官或組織，這部分細胞的分裂能力強。(2)在進行培養(yǎng)時應盡量使細胞分散開，便于與培養(yǎng)液充分接觸進行物質(zhì)交換，使其分散需要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理。(3)動物細胞培養(yǎng)過程中應盡量使培養(yǎng)基成分與體內(nèi)基本相同，所以需要添加糖、氨基酸、無機鹽、動物血清等。培養(yǎng)的過程分為原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)兩大階段，B瓶中的培養(yǎng)為原代培養(yǎng)。(4)到第10代左右需要用胰蛋白酶處理，使細胞分散，從玻璃瓶壁上脫離下來，配制成細胞懸液繼續(xù)培養(yǎng)。(5)在C瓶中的培養(yǎng)屬于傳代培養(yǎng)，在傳代培養(yǎng)過程中到10～50代細胞死亡，有些細胞可能發(fā)生遺傳物質(zhì)的改變還能繼續(xù)增殖，如果無此現(xiàn)象則說明細胞遺傳物質(zhì)沒有改變，無癌變特點。答案：(1)動物胚胎或幼齡動物的器官或組織(2)剪碎胰蛋白使細胞與培養(yǎng)液充分接觸(3)葡萄糖、氨基酸、無機鹽、動物血清、維生素10原代培養(yǎng)(4)胰蛋白酶細胞懸液(5)細胞沒有發(fā)生癌變【名師點睛】植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的區(qū)別(1)不同點比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)生物學原理細胞全能性細胞增殖培養(yǎng)基性質(zhì)固體液體成分蔗糖、氨基酸、水、礦物質(zhì)、生長素、細胞分裂素、瓊脂等葡萄糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、水、血清、血漿等取材植物器官、組織或細胞動物早期胚胎、幼齡動物器官或組織培養(yǎng)結(jié)果可以獲得植株，也可以獲得大量細胞只能獲得大量細胞，不能得到生物個體(2)相同點①都需要人工條件下的無菌操作。②都是合成培養(yǎng)基。(但其性質(zhì)和成分不同)③都需要適宜的溫度、pH等條件。④都進行了有絲分裂，屬于無性繁殖，都可稱為克隆。1．現(xiàn)將“細胞工程”中動、植物細胞培養(yǎng)技術列表比較如下，你認為哪一項比較有錯誤(

)比較項目原理培養(yǎng)基區(qū)別結(jié)果培養(yǎng)目的動物細胞培養(yǎng)細胞的全能性需加動物血清培養(yǎng)成細胞株或細胞系獲得細胞或細胞的產(chǎn)物等植物組織培養(yǎng)細胞的全能性需加植物激素培育成植株快速繁殖，培育無病毒植株等A.原理 B．培養(yǎng)基區(qū)別C．結(jié)果 D．培養(yǎng)目的解析：動物細胞培養(yǎng)的原理是細胞增殖，并非細胞全能性。答案：A二、動物體細胞核移植技術和克隆動物1．過程分析(1)原理：動物細胞核的全能性，而不是動物細胞的全能性。因動物體細胞的全能性受到限制，不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個體。所以用體細胞核移植技術能夠得到克隆動物，說明動物體細胞的細胞核具有全能性。(2)供體和受體的選擇：①供體：一般選用傳代10代以內(nèi)的細胞，因為10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細胞正常的遺傳基礎。②受體：去核的減Ⅱ中期的卵母細胞。a．選取減Ⅱ中期的卵母細胞的原因：一方面細胞大，易于操作；卵黃多，營養(yǎng)豐富，為發(fā)育提供充足的營養(yǎng)。另一方面此時具備受精能力，細胞質(zhì)中含有能刺激融合后重組細胞進行分裂分化并形成重組胚胎的物質(zhì)。b．去核的原因：保證克隆動物的遺傳物質(zhì)最大程度的來自有重要利用價值的動物。2．克隆動物(1)性狀與供體基本相同的原因：①克隆動物的細胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自受體卵母細胞的細胞質(zhì)。②生物的性狀不僅與遺傳物質(zhì)有關，還受環(huán)境的影響。(2)基因型與供體相同：核移植過程中細胞核只來自供體，因此核遺傳物質(zhì)是對供體核遺傳物質(zhì)的100%復制，其基因型與供體相同?！咎貏e提醒】(1)核移植時，一般不選擇生殖細胞作為供核細胞，因為生殖細胞與正常體細胞相比遺傳物質(zhì)減半。(2)克隆動物具備兩個生物的遺傳特性。核遺傳物質(zhì)來源于供核細胞，質(zhì)遺傳物質(zhì)來源于提供細胞質(zhì)的細胞。 (2016·全國甲卷)下圖表示通過核移植等技術獲得某種克隆哺乳動物(二倍體)的流程?；卮鹣铝袉栴}：(1)圖中A表示正常細胞核，染色體數(shù)為2n，則其性染色體的組成可為____________。過程①表示去除細胞核，該過程一般要在卵母細胞培養(yǎng)至適當時期再進行，去核時常采用____________的方法。(2)經(jīng)過多次傳代后，供體細胞中________的穩(wěn)定性會降低。因此，選材時必須關注傳代次數(shù)。(3)若獲得的克隆動物與供體動物性狀不完全相同，從遺傳物質(zhì)的角度分析其原因是__________________。(4)與克隆羊“多莉(利)”培育成功一樣，其他克隆動物的成功獲得也證明了__________________。解析：(1)哺乳動物的正常細胞核中性染色體的組成為XX(雌性)或XY(雄性)。卵母細胞在培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂的中期時，常采用顯微操作法去除細胞核。(2)一般來說，動物細胞在傳代培養(yǎng)到10～50代時，部分細胞的細胞核型可能會發(fā)生變化，即遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性會降低。因此，選材時一般選10代以內(nèi)的細胞，以保證細胞正常的二倍體核型。(3)獲得的克隆動物性狀與供體動物基本相同，但不完全相同，從遺傳物質(zhì)的角度分析，性狀不完全相同的原因是：克隆動物細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)來自去核卵母細胞的細胞質(zhì)，細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響。(4)高度分化的動物體細胞的全能性受到限制，但其細胞核的全能性在卵母細胞細胞質(zhì)中的物質(zhì)的作用下仍能得以表達。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆動物的培育成功，證明了高度分化的動物體細胞的細胞核仍具有全能性。【名師點睛】動物體細胞核移植中應注意的問題總結(jié)(1)受體細胞為減數(shù)第二次分裂中期的次級卵母細胞。(2)該技術形成重組細胞發(fā)育成一個新個體，體現(xiàn)了細胞核的全能性而非動物細胞的全能性。(3)用卵母細胞做受體細胞原因：①卵母細胞體積大，便于操作；②卵黃多，營養(yǎng)物質(zhì)豐富；③含有促使細胞核全能性表達的物質(zhì)。A．由于細胞核基因完全來自甲羊，所以克隆羊“多利”的性狀與甲羊完全一致B．克隆羊“多利”的培育過程中采用的生物技術有核移植C．乙羊的去核卵細胞為重組細胞基因表達提供了細胞內(nèi)的環(huán)境條件D．此過程說明高度分化的動物細胞核也具有全能性解析：生物的性狀是由細胞核基因和細胞質(zhì)基因共同控制的，還要受環(huán)境的影響。題中“多利”的細胞核基因來自甲羊，而細胞質(zhì)基因主要來自乙羊，所以“多利”羊的性狀應與甲羊基本相同，同時受乙羊和環(huán)境的影響。答案：A3．治療心臟病的藥物tPA可以利用生物工程技術來生產(chǎn)，下列示意圖中①、②、③、④、⑤表示部分生產(chǎn)過程。下列相關敘述錯誤的是(

)A．若需在短時間內(nèi)獲得較多的目的基因，通常采用PCR技術B．過程①通常需要用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割運載體和目的基因C．若進行細胞核移植，受體細胞宜采用MⅠ期的卵母細胞D．在③過程培養(yǎng)重組細胞時需添加動物血清解析：PCR技術是一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術，A正確；①過程是構(gòu)建重組DNA分子，通常需要用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和運載體，B正確；細胞核移植時，受體細胞宜采用MⅡ期的卵母細胞，C錯誤。答案：C一、旁欄思考1．進行動物細胞傳代培養(yǎng)時用胰蛋白酶分散細胞