高中生物 动物的克隆课件 浙科版选修3

1、多莉多莉克隆猴克隆猴动物克隆的技术基础是动物的细动物克隆的技术基础是动物的细胞和组织培养胞和组织培养 动物细胞培养动物细胞培养: :就是从动物机体中就是从动物机体中取出相关的组织取出相关的组织, ,将它分散成单个将它分散成单个细胞，然后细胞，然后, ,放在适宜的培养基中放在适宜的培养基中, ,让这些细胞得以生存，并保持生让这些细胞得以生存，并保持生长，分裂（繁殖），有规律的衰长，分裂（繁殖），有规律的衰老，死亡等生命活动现象老，死亡等生命活动现象（1 1）离体的动物细胞能否正常的生活、表现）离体的动物细胞能否正常的生活、表现出正常的生命活动？出正常的生命活动？只要条件适合就能表现出正常的生命活

2、动，如只要条件适合就能表现出正常的生命活动，如细胞的分裂、生长等细胞的分裂、生长等（2 2）是不是所有的动物细胞都能在离体的情）是不是所有的动物细胞都能在离体的情况下表现出生命活动？况下表现出生命活动？不是，越是幼嫩的细胞越容易培养并表现出正不是，越是幼嫩的细胞越容易培养并表现出正常的生命活动，因此在细胞培养时一般选择幼常的生命活动，因此在细胞培养时一般选择幼嫩的细胞嫩的细胞（3 3）细胞离体培养时，表现出什么样的生）细胞离体培养时，表现出什么样的生命活动？命活动？生长、分裂（繁殖）至接触抑制生长、分裂（繁殖）至接触抑制（4 4）离体的动物组织能否像离体的动物细胞）离体的动物组织能否像离体的动

3、物细胞一样表现出体外培养的特征？一样表现出体外培养的特征？动物组织在离体的情况下，也能培养并表现动物组织在离体的情况下，也能培养并表现出正常的生命活动；但与细胞培养也有不同出正常的生命活动；但与细胞培养也有不同的地方：在得到离体的组织后，需要机械处的地方：在得到离体的组织后，需要机械处理或胰蛋白酶处理得到分散的细胞再进行细理或胰蛋白酶处理得到分散的细胞再进行细胞培养，同时动物组织培养过程中可以伴随胞培养，同时动物组织培养过程中可以伴随组织分化。组织分化。动物组织培养，长期进行，一般都只有动物组织培养，长期进行，一般都只有单一类型细胞保存、增殖，因此成了细单一类型细胞保存、增殖，因此成了细胞培养

4、。胞培养。动物组织培养和细胞培养可统称为动物组织培养和细胞培养可统称为组组织织培养培养 动物细胞培养动物细胞培养过程过程 胚胎或幼龄动物的组织器官胚胎或幼龄动物的组织器官细胞悬液细胞悬液10代细胞代细胞50细胞细胞剪碎胰蛋白酶洗涤、稀释、分离原代培养原代培养用用胰蛋白酶胰蛋白酶分散分散细胞，说明细胞细胞，说明细胞间的物质主要是间的物质主要是蛋白质蛋白质。动物细。动物细胞培养适宜的胞培养适宜的PHPH为为7.27.47.27.4，此，此环境下胃蛋白酶环境下胃蛋白酶（2.02.0）没有活）没有活性，而胰蛋白酶性，而胰蛋白酶(7.2-8.4)(7.2-8.4)的活的活性较高。性较高。比老比老龄动龄动

5、物的组织物的组织细胞增殖细胞增殖能力强，能力强，有丝有丝分裂分裂旺盛旺盛。分分化程度化程度越越低，低，繁殖繁殖能力越强，能力越强，越越容易培容易培养。养。动物细胞培养动物细胞培养不能最终培养不能最终培养成生物体成生物体细胞增殖细胞增殖缓慢，核缓慢，核型可能变型可能变化化动物组织细胞间隙中含有一定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胞网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织和器官。和韧性的组织和器官。贴壁生长接触抑制10代以内，保持正常二倍体核型代以内，保持正常二倍体核型传代培养传代培养 细胞贴壁：细胞贴壁： 悬液中分散的细胞很快就

6、贴附在瓶壁悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。上，称为细胞贴壁。 要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。毒、易于贴附。 细胞的接触抑制细胞的接触抑制： 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。细胞的接触抑制。 动物细胞生长特性：动物细胞生长特性：1 1、无菌、无毒、无菌、无毒 （消毒、灭菌（消毒、灭菌 ；定期更换培养液，清除代谢；定期更换培养液，清除代谢废物废物 ）2 2、营养、营养 （合成培养基：（合成培养基：葡萄糖

7、、氨基酸、无机盐、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等维生素和动物血清等） 3 3、温度和、温度和pH pH （36.536.50.50.5，PH7.2-7.4 PH7.2-7.4 ）4 4、气体环境气体环境 O O2 2和和COCO2 2（95%95%空气和空气和5% CO5% CO2 2 ）动物细胞培养的条件动物细胞培养的条件: :动物机体组织动物机体组织单个细胞单个细胞原代培养原代培养胰蛋白胰蛋白酶酶 机械消化机械消化传代培养传代培养培养过程：培养过程：原代培养原代培养细胞株或细胞系细胞株或细胞系 原代培养：原代培养：从机体取出后立即进行的细胞、组从机体取出后立即进行的细胞、组织培

8、养织培养 ( (一般繁殖到一定代数后停止生长，一般繁殖到一定代数后停止生长，需要重新更换培养基）需要重新更换培养基） 传代培养：传代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，配制将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的培养成细胞悬浮液，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。瓶中继续培养，称为传代培养。相关概念细胞系和细胞株细胞系和细胞株细胞系：细胞系：可连续传代是细胞可连续传代是细胞细胞系种类：细胞系种类：1 1、连续连续细胞系：原代培养物在细胞系：原代培养物在首次首次传代时就成传代时就成为细胞系，能为细胞系，能连续培养连续培养下去的细胞系下去的细胞系2 2、有

9、限有限细胞系：原代培养物在细胞系：原代培养物在首次首次传代时就成传代时就成为细胞系，为细胞系，不能连续培养不能连续培养下去的细胞系下去的细胞系原因：发生转化，大多数具有异倍体核型原因：发生转化，大多数具有异倍体核型如：恶性细胞系（具有异体致瘤性）如：恶性细胞系（具有异体致瘤性） 获得不死性（保留接触抑制，不致癌）获得不死性（保留接触抑制，不致癌）细胞株：细胞株：通过一定的选择或纯化方法，从通过一定的选择或纯化方法，从原原代培养物代培养物或或细胞系细胞系中获得的具有中获得的具有特殊性质特殊性质的的细胞群，细胞群，在培养过程中其特征始终保持在培养过程中其特征始终保持细胞株的特点：具有恒定的细胞株的

10、特点：具有恒定的染色体组型染色体组型、同功酶类型同功酶类型、病毒敏感性病毒敏感性和和生化特性生化特性等等细胞株的种类：细胞株的种类：1 1、连续细胞株：、连续细胞株：可连续多次传代可连续多次传代2 2、有限细胞株：、有限细胞株：可连续次数有限可连续次数有限细胞系泛指可传代的细胞，细胞株是具细胞系泛指可传代的细胞，细胞株是具有特殊性质的细胞系有特殊性质的细胞系培养过程：培养过程：动物胚胎或幼龄动动物胚胎或幼龄动物的组织、器官物的组织、器官细胞悬浮液细胞悬浮液胰蛋白酶胰蛋白酶10代细胞代细胞原代培养原代培养50代细胞代细胞传代培养传代培养细胞株细胞株无限传代无限传代细胞系细胞系单个细胞单个细胞加培

11、养液加培养液遗传物质遗传物质未改变未改变遗传物质遗传物质已改变已改变（分解弹性纤维）（分解弹性纤维）动物细胞培养不能动物细胞培养不能最终培养成生物体最终培养成生物体动物组织培养技术的发展动物组织培养技术的发展真正开始真正开始18851885年鸡神经板在生理盐水中培养成活组织培养一词诞生年鸡神经板在生理盐水中培养成活组织培养一词诞生19031903年年 皮肤及白细胞培养与腹水和血清中，结果细胞的成皮肤及白细胞培养与腹水和血清中，结果细胞的成活期达活期达1 1个月，并且看到细胞分裂个月，并且看到细胞分裂19071907美国科学家将一部分蛙胚神经管培养在蛙淋巴液中，美国科学家将一部分蛙胚神经管培养在

12、蛙淋巴液中，成功看到了神经纤维末端的阿米巴运动，解决了神经纤维成功看到了神经纤维末端的阿米巴运动，解决了神经纤维起源问题，并创立了起源问题，并创立了悬浮培养法悬浮培养法萌芽萌芽19511951通过对黑人妇女的宫颈癌组织的体外连续培养，获得通过对黑人妇女的宫颈癌组织的体外连续培养，获得肿瘤细胞系即不死细胞系肿瘤细胞系即不死细胞系- -海拉细胞系海拉细胞系19121912年鸡胚细胞的培养年鸡胚细胞的培养19431943科学家在致癌物科学家在致癌物20-20-甲基胆蒽甲基胆蒽的要倒下培养小鼠结缔组织，获得了能在小鼠体内生长的要倒下培养小鼠结缔组织，获得了能在小鼠体内生长肉瘤的肉瘤的L-L-细胞系细胞

13、系组织培养工作进入了组织培养工作进入了全新阶段全新阶段具具 体应用体应用得得到到动动 物物 组组 织织 培培 养养应应用用胚胎或幼龄动物的脏器胚胎或幼龄动物的脏器单单 个个 细细 胞胞机械消化、胰蛋白酶消化机械消化、胰蛋白酶消化原原 代代 培养培养培养液培养液葡萄糖、氨基酸、无机盐、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等维生素、动物血清等传代培养传代培养大量的组大量的组织细胞织细胞(构成组构成组织或器官织或器官)修复受损皮修复受损皮肤、器官等肤、器官等细胞株或细胞系细胞株或细胞系动动 物物 组组 织织 培培 养养应应用用胚胎或幼龄动物的脏器胚胎或幼龄动物的脏器单单 个个 细细 胞胞机械消化

14、、胰蛋白酶消化机械消化、胰蛋白酶消化原原 代代 培养培养培养液培养液葡萄糖、氨基酸、无机盐、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等维生素、动物血清等传代培养传代培养药物药物研究治疗癌症的药物研究治疗癌症的药物及其疗效及其疗效某物质某物质检测有毒物质、检测有毒物质、致癌物质等致癌物质等细胞株或细胞系细胞株或细胞系获得细胞获得细胞细胞的全能性细胞的全能性细胞株、细胞系细胞株、细胞系植物体植物体培养结果培养结果或细胞分泌产物或细胞分泌产物快速繁殖、培育快速繁殖、培育无病毒植株等无病毒植株等培养目的培养目的葡萄糖、葡萄糖、动物血清动物血清蔗糖、植物蔗糖、植物生长生长调节剂调节剂培养基特有成分培养基

15、特有成分液体培养基液体培养基固体培养基固体培养基培养基性质培养基性质细胞增殖细胞增殖原理原理动物细胞培养动物细胞培养植物组织培养植物组织培养比较项目比较项目植物细胞和动物细胞培养的比较植物细胞和动物细胞培养的比较克隆培养法（细胞克隆）克隆培养法（细胞克隆）把一个把一个单细胞单细胞从群体中分离出来单独培养，从群体中分离出来单独培养，使之繁衍成一个使之繁衍成一个细胞群体细胞群体的技术。的技术。异质性细胞系异质性细胞系 克隆培养克隆培养 纯系（克隆）纯系（克隆） 产物:遗传性状均一、表现的性状相似遗传性状均一、表现的性状相似细胞克隆的细胞克隆的最基本要求最基本要求：克隆来源于：克隆来源于单个单个细胞

16、细胞细胞克隆的最主要用途之一：细胞克隆的最主要用途之一：分离缺乏特殊基因的突变细胞系分离缺乏特殊基因的突变细胞系克隆对象的选择克隆对象的选择依据：选择对培养环境具有较大适应范围和依据：选择对培养环境具有较大适应范围和具有较强独立生存能力的细胞具有较强独立生存能力的细胞 单细胞不如群体细胞单细胞不如群体细胞 原代培养细胞和有限细胞系不如无限细胞原代培养细胞和有限细胞系不如无限细胞系、转化细胞系和肿瘤细胞系、转化细胞系和肿瘤细胞提高细胞克隆形成率的措施：提高细胞克隆形成率的措施：选择适宜的培养基、添加血清（胎牛血清选择适宜的培养基、添加血清（胎牛血清最好）、以滋养细胞（如经射线照射本身失去最好）、

17、以滋养细胞（如经射线照射本身失去增殖力的小鼠成纤维细胞）支持生长、激素增殖力的小鼠成纤维细胞）支持生长、激素（胰岛素）刺激、使用（胰岛素）刺激、使用CO2CO2培养箱调节培养箱调节pHpH。原原代培养细胞易贴附于胶原层或血浆纤维蛋白层代培养细胞易贴附于胶原层或血浆纤维蛋白层底物）等。底物）等。动物的克隆繁殖动物的克隆繁殖分化的动物细胞也能像植物细胞一样，实现克隆繁殖吗？分化的动物细胞也能像植物细胞一样，实现克隆繁殖吗？动物胚胎发育过程（两栖类动物胚胎发育过程（两栖类) )囊胚囊胚桑椹胚桑椹胚受精卵受精卵二分二分裂球裂球八分八分裂球裂球原肠胚原肠胚组织、器官分组织、器官分化、形成个体化、形成个体

18、四分四分裂球裂球动物细胞全能性的表现程度动物细胞全能性的表现程度全能性大小比较：全能性大小比较： （全能性依次递减）（全能性依次递减）受精卵受精卵 全能细胞全能细胞 多能细胞多能细胞 单能细胞单能细胞 高度高度分化的体细胞分化的体细胞1、动物细胞的全能性随动物细胞分化、动物细胞的全能性随动物细胞分化程度的提高而逐渐受到抑制程度的提高而逐渐受到抑制2 2、动物细胞的细胞核仍具有全能性、动物细胞的细胞核仍具有全能性（细胞核内含有该物种全部的遗传物质）（细胞核内含有该物种全部的遗传物质）3、低等动物细胞的全能性一般比较容易、低等动物细胞的全能性一般比较容易体现。如：体现。如：水螅的消化细胞不经过细胞

19、水螅的消化细胞不经过细胞分裂即可转变为上皮、肌肉细胞。分裂即可转变为上皮、肌肉细胞。4 4、癌细胞仍能逆转为正常细胞。、癌细胞仍能逆转为正常细胞。 无论是分化还是癌变，变化的都无论是分化还是癌变，变化的都是表现型，基因组成的完整性并没是表现型，基因组成的完整性并没有改变。有改变。动物难以克隆的原因动物难以克隆的原因动物的体细胞已发生分化，动物的体细胞已发生分化， 一类基因是维持生存的；另一类基因随一类基因是维持生存的；另一类基因随着组织器官和发育阶段不同而选择性表达。着组织器官和发育阶段不同而选择性表达。 基因表达的调控使得细胞中合成了专一基因表达的调控使得细胞中合成了专一的蛋白质。的蛋白质。

20、分析：动物细胞难以实现克隆，那么分析：动物细胞难以实现克隆，那么如何才能实现动物的克隆？如何才能实现动物的克隆？1.1.分化程度低的细胞比较容易实现克隆，如：分化程度低的细胞比较容易实现克隆，如：胚胎细胞胚胎细胞2.2.细胞核具有全能性（必须提供促进核基因细胞核具有全能性（必须提供促进核基因表达全能性的条件，还要保证细胞的完整性）表达全能性的条件，还要保证细胞的完整性）去核的卵细胞：体积相对大，易操作；去核的卵细胞：体积相对大，易操作；含有促使细胞核表达全能性的物质和营含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件养条件去核的卵细胞去核的卵细胞乳腺细胞核乳腺细胞核 重组细胞重组细胞细胞核移植实验和动

21、物的克隆繁殖细胞核移植实验和动物的克隆繁殖核移植：利用一个细胞的细胞核（供体核移植：利用一个细胞的细胞核（供体核）来取代另一细胞中的细胞核，形成核）来取代另一细胞中的细胞核，形成一个重建的一个重建的“合子合子”核移植实验核移植实验19521952年，豹蛙囊胚细胞核移植实验年，豹蛙囊胚细胞核移植实验19781978年，黑斑蛙成体红细胞核移植实验年，黑斑蛙成体红细胞核移植实验19811981年，小鼠卵移核实验年，小鼠卵移核实验19971997年，克隆羊多莉的诞生年，克隆羊多莉的诞生胚胎克隆胚胎克隆 使用的核供体细胞如果来使用的核供体细胞如果来自多细胞阶段的胚胎，叫做胚胎克隆自多细胞阶段的胚胎，叫做胚胎克隆体细胞克隆体细胞克隆 使用的核供体细胞来自使用的核供体细胞来自动物体细胞，叫做体细胞克隆动物体细胞，叫做体细胞克隆实践证明：胚胎细胞核的移植成功率远高于成体细胞。实践证明：胚胎细胞核的移植成功率远高于成体细胞。卵细胞卵细胞母绵羊母绵羊母绵羊母绵羊乳腺细胞乳腺细胞细胞质细胞质细胞核细胞核细胞核移植细胞核移植早期胚胎早期胚胎卵裂卵裂3 3次次C C母绵羊子宫母绵羊子宫胚胎移植胚胎移植多莉羊多莉羊分娩分娩妊娠妊娠多莉羊的培育过程多莉羊的培育过程融合后的卵细胞融合后的卵细胞动物组培动物组培体细胞克隆羊的培育成功，证明了：体细胞克隆羊的培育成功，证