动物细胞工程

2.2动物细胞工程动物细胞工程常用的技术手段：动物细胞培养技术、动物细胞核移植技术、动物细胞融合技术、生产单克隆抗体技术复习：植物细胞工程常用的技术手段有哪些？植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。一、动物细胞培养过程阅读“动物细胞培养过程”并思考：1、动物细胞培养的概念是什么？该技术实施的原理是什么？特点是什么？2、为什么要对取出的动物组织进行处理，使细胞分散？3、用胰蛋白酶对动物组织进行处理是因为细胞间的物质主要是什么？用胃蛋白酶可以吗？4、胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？5、为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？6、简述动物细胞培养的操作过程1.原理：__________。2．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________和________。细胞增殖单个细胞生长增殖1．动物细胞培养和植物组织培养的原理一样吗？【提示】

不一样。前者是细胞增殖，后者是细胞的全能性。3．过程(1)胰蛋白酶的作用：消化细胞间的蛋白质，使组织分散成单个细胞。(2)原代培养与传代培养：从机体上获取的组织，通过酶或机械方法分散成单个细胞进行培养，在首次传代前的培养称为原代培养。原代培养的细胞生长、繁殖一定的时间，由于空间不足或细胞密度过大导致营养枯竭，会影响细胞的生长，因此需要进行分瓶扩大培养，即传代培养。(3)细胞株与细胞系①含义：能够传代到40～50代的细胞叫做细胞株，细胞株细胞的遗传物质没有发生改变；当细胞株细胞传到50代以后，有部分细胞的遗传物质发生了改变；能在培养条件下无限制地传代下去的细胞叫细胞系。细胞系细胞的遗传物质发生了改变，具有癌变的特点。②图示：(4)细胞贴壁：培养液中分散的动物细胞，置于适宜的条件下，能够分裂，这些细胞贴附在培养瓶的瓶壁上，称为细胞贴壁或贴壁生长。(5)接触抑制：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的现象。

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。50代以后失去接触抑制接触抑制动物细胞生长特性部分细胞突变，获得不死性，向癌细胞方向发展，糖蛋白减少。

1、为什么要对取出的动物组织进行处理，使细胞分散？分散的单个细胞容易摄取所需的营养，排出代谢废物；而用大块组织培养时，内部细胞的营养供应和代谢废物的排出都较困难。应注意的问题2、为什么要对取出的动物组织进行处理，使细胞分散？分散的单个细胞容易摄取所需的营养，排出代谢废物；而用大块组织培养时，内部细胞的营养供应和代谢废物的排出都较困难。3、用胰蛋白酶对动物组织进行处理是因为细胞间的物质主要是什么？用胃蛋白酶可以吗？细胞间的物质主要是蛋白质（胶原纤维）。胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大于6时，胃蛋白酶就会失去活性。胰蛋白酶作用的适宜环境pH为7.2～8.4。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4。5、为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？动物胚胎或幼龄动物的组织、器官，它们的细胞分化程度低，增殖能力强，分裂旺盛，容易培养。一、动物细胞培养过程6、动物细胞培养过程：动物胚胎或幼龄动物的组织、器官细胞悬浮液胰蛋白酶10代细胞原代培养50代细胞传代培养细胞株无限传代细胞系单个细胞加培养液遗传物质未改变遗传物质已改变动物细胞培养不能最终培养成生物体传代培养一般传至10代直至50代就不能再分裂了，这时细胞核内遗传物质未发生变化，形成的细胞群传代培养过程中有个别细胞传至50代以后，由于遗传物质改变，失去控制，成为无限增殖的不死的癌症细胞，形成的细胞群7、什么是原代培养、传代培养？为什么要进行传代培养？原代培养：

取材（动物组织）→细胞分散→初次培养传代培养：

培养的细胞→细胞分散→继续培养进行传代培养的原因：

接触抑制一、动物细胞培养过程8、传代培养中，第10代细胞与第50代以后细胞的主要区别是什么？细胞癌变,失去接触抑制特性。一、动物细胞培养过程4．条件(1)无菌、无毒的环境：对__________和所有__________进行无菌处理。(2)营养：合成培养基中有糖、___________、____________、无机盐、__________，通常需加入_____、血浆等。(3)温度和pH

①适宜温度：______±0.5℃。②适宜pH：_________。(4)气体环境：主要是___和_

，O2是___________所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的________。培养液培养用具氨基酸促生长因子微量元素血清36.57.2～7.4O2CO2细胞代谢pH5．应用(1)生物制品：如_____疫苗、干扰素、___________的生产。(2)检测__________，判断某种物质的_________。(3)用于_______、______、_______等方面的研究，如筛选抗癌药物等。病毒单克隆抗体有毒物质毒性生理病理药理思考：动物血清的作用？主要是：提供有利于细胞生长增殖所需的激素、生长因子或提供合成培养基所缺乏的营养物质等。动物细胞培养液的主要成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。与植物培养基相比其特点是：（1）液体培养基（2）含有动物血清动物体细胞大都生活在液体的环境植物组织培养呢？无机盐、蔗糖、维生素、生长调节物质、植物激素成分比较：1.用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是A．都需用培养箱B．都须用液体培养基C．都要在无菌条件下进行D．都可体现细胞的全能性C巩固练习：外界条件适宜，植物细胞不需要。动物细胞培养一般需要培养箱。2、下列属于动物细胞培养与植物组织培养主要区别的是A.培养基成分不同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，而植物细胞不能D.动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株A3、动物细胞工程技术的基础是A.动物细胞融合B.单克隆抗体C.胚胎移植D.动物细胞培养D愈伤组织条件适宜可以传代培养不分化。4、细胞株的特点是 A．遗传物质没有改变，可以无限传代

B．遗传物质发生改变，不可无限传代

C．遗传物质没有改变，不可无限传代

D．遗传物质发生改变，且有癌变特点，可以无限传代5、在动物细胞培养中有部分细胞可能在培养条件下无限制地传代下去，这种传代细胞称之为:A．原代培养B．传代培养C．细胞株D．细胞系CD6、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D7.（09江苏）下图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图。请回答下列问题。（1）肝脏切成小薄片，这有利于肝脏细胞

。（2）气室中充入5％C02：气体的主要作用是

。（3）培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长，但要注意选择抗生素的

，以保证抗生素对肝脏无害。吸收氧气和营养物质、排出代谢废物维持培养液适宜的pH种类和剂量08年宁夏卷回答下列有关动物细胞培养的问题：⑴在动物细胞培养的过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面

时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的

。此时，瓶壁上形成的细胞层数是

，要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是

。

⑵随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现

的现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成

细胞，该种细胞的黏着性

，细胞膜表面蛋白质（糖蛋白）的量

。相互接触单层胰蛋白酶衰老甚至死亡接触抑制不死性降低减少⑷检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到

期的细胞用显微镜进行观察。⑸在细胞培养过程中，通常在

条件下保存细胞，因为在这种条件下，细胞中

的活性降低，细胞的

速率降低。⑹给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤组织当作

进行攻击。中冷冻酶新陈代谢抗原

8、某研究小组进行药物试验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种，甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。请回答下列有关动物细胞培养的问题。(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其他培养条件均相同。一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量________。

(1)多(2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质维持培养液的pH

(3)停止多胰蛋白酶(4)多(2)在动物细胞培养时，通常在合成培养基中加入适量血清，其原因是_______________________________。细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是______________________________________。(3)在两种细胞生长过程中，当乙细胞铺满瓶壁时，其生长________。药物试验需要大量细胞，两种细胞频繁传代，甲细胞比乙细胞可以传代的次数更________。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需要________处理。维持培养液的pH血清可以补充合成培养基中缺乏的物质多胰蛋白酶停止(4)为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的________。【审题导析】

由题干可获取的信息有：①试验材料是肝细胞；②肝细胞有两种，一种是肝肿瘤细胞，一种是正常的肝细胞。解答本题时需明确动物细胞培养的过程、条件及应用，再结合每小题作答。

抗生素1.理论基础：动物的细胞核具有_________。2．概念：将动物的一个细胞的_________，移入一个已经去掉细胞核的___________中，使其重组并发育成一个_______________，最终发育为动物个体。3．分类：包括_______________和_______________，其中__________________较易成功。全能性细胞核卵母细胞新的胚胎胚胎细胞核移植体细胞核移植胚胎细胞核移植4．过程5．应用前景(1)在畜牧生产中：可以加速家畜遗传改良进程，促进______________。(2)在保护濒危物种方面：可增加这些动物的_________。(3)在医药卫生领域：转基因克隆动物可以作为____________生产珍贵的医用蛋白。

优良畜群繁育存活数量生物反应器(4)在治疗人类疾病方面：转基因克隆动物细胞、组织和器官可以作为___________的供体。(5)人的核移植胚胎干细胞经诱导分化，形成相应的组织、器官后，可以用于____________________。(6)研究胚胎发育及衰老过程，追踪研究疾病的__________和________。异种移植组织器官的移植治疗疾病发展过程6．存在问题(1)___________低。(2)绝大多数克隆动物还存在___________。(3)克隆动物食品的___________存在争议。成功率健康问题安全性问题1．克隆(1)概念：是指从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。(2)克隆的三个层次①分子水平：如PCR技术扩增DNA。②细胞水平：如动物细胞培养。③个体水平：如多利羊的诞生。应注意的问题2．动物体细胞核移植技术的条件(1)用于核移植的供体细胞一般都选自10代以内的细胞，因为10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型，能保证供体细胞正常的遗传基础。(2)核移植时，一般先用电刺激使供受体细胞融合，再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进程。3．动物体细胞核移植的结果(1)核移植过程中细胞核只来自于一个个体，因此核遗传物质与供核个体的相同，属于无性繁殖，不会改变生物体的基因型。(2)克隆动物的性状与核供体生物的性状基本相同，但不是完全相同，因为：①克隆动物的细胞质遗传物质来自于受体卵母细胞。②生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境的影响。“治疗性克隆”将是人胚胎干细胞(简称ES细胞)造福人类的一种非常重要的途径。应用人胚胎干细胞进行“治疗性克隆”研究的技术途径包括以下几个步骤：首先取病人的体细胞核，移植到去核的成熟受体卵母细胞中；在早期胚胎形成后，从中分离获得ES细胞；对ES细胞进行基因修饰和定向分化研究，将定向分化后的细胞移植给病人。进行核移植的目的并不是用于克隆人，而是希望通过对ES细胞进行分离培养、定向分化等处理后，进一步获得再造的人体组织或器官。请根据材料回答下列问题。(1)人类“治疗性克隆”属于动物细胞工程的________________技术。(2)科学家为何要将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中，而不直接用体细胞进行细胞培养______________。动物细胞核移植体细胞核在体细胞中不能表达全能性，而卵母细胞的细胞质可以为其提供表达全能性的环境和物质(3)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的细胞核仍然具有________。相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果各种各样，如有的是胰岛细胞，有的是血细胞，有的是心肌细胞，究其本质原因是基因____________的结果。(4)克隆的器官在给自身移植方面的主要优点是________________________。全能性

选择性表达没有免疫排斥反应本

课

知

识

小

结结

论

语

句1．动物细胞工程的常用技术有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等，其中动物细胞培养是基础。2．原代培养和传代培养均需用胰蛋白酶对细胞进行分散处理。3．动物细胞要分散成单个细胞培养，培养液中通常要添加血清。4．动物体细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植，因为动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难。5．动物细胞培养中的两个显著特点是贴壁生长、接触抑制。1．常选用胚胎或幼龄动物的器官或组织进行动物细胞培养是因为这些细胞容易获得。()【提示】

选用胚胎或幼龄动物组织的原因是这些细胞增殖能力强、分化程度低。2．动物细胞是基因工程技术中常用的受体细胞，离不开动物细胞培养。()×√3．克隆动物时，常以去核的卵母细胞为受体细胞的原因是细胞体积大、含有促进细胞核全能性表达的物质。()4．克隆动物成功率低且存在健康问题，因此克隆动物研究无意义。()【提示】

克隆动物在胚胎发育、疾病发生和治疗方面有广阔的前景。

√×1．(2014·西城高二检测)下列关于动物细胞培养的叙述中，正确的是(

)A．动物细胞培养的目的就是为获得细胞分泌蛋白B．动物细胞培养前要用胰蛋白酶处理使细胞分散开C．动物细胞培养通常不会出现接触抑制现象D．可以通过细胞培养技术获得完整的动物个体【答案】

B2．一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件(

)①无毒的环境②无菌的环境③合成培养基需加血浆④温度与动物体温相近⑤需要O2，不需要CO2⑥CO2调节培养液pHA．①②③④⑤⑥

B．①②③④C．①③④⑤⑥

D．①②③④⑥【答案】

D3．(2014·阳泉高二检测)中科院动物研究所与福州大熊猫研究中心合作，通过将大熊猫细胞核植入去核后的兔子卵细胞中，在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎，表明我国大熊猫人工繁殖研究再次走在世界前列。下列描述与克隆无关的是(

)A．“复制”

B．无性繁殖C．组织培养

D．基因工程【解析】

克隆是一种无性繁殖方式。子代与亲本相同因而也可认为是由亲本“复制”而来；该过程需采用组织培养技术，但与基因工程无关。【答案】

D4．一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能(

)A．有选择地繁殖某一性别的家畜B．繁殖家畜中的优良个体C．用于保存物种D．改变动物的基因型【解析】解题时首先准确判断出这只小羊羔实际上是通过无