3-2.2+动物细胞工程课件-【要点精讲+拓展提升】高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

从社会中来2.2动物细胞工程主备人：彭榜元一、动物细胞培养概念：动物细胞培养是指从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。一、动物细胞培养﹤动物细胞培养所需的基本条件﹤营养条件其他条件糖类、氨基酸、无机盐、维生素……适宜的温度、pH和渗透压无菌、无毒的环境适宜的气体环境任务一：动物细胞培养的条件1.营养①已知成分:将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制的培养基，称为合成培养基。②未知成分：使用合成培养基时，通常需加入血清等一些天然成分。血清中含有人类尚未全部研究清楚、细胞生长和增殖所必需的物质。培养皿培养瓶+合成培养基血清任务一：动物细胞培养的条件2.无菌、无毒的环境无菌①对培养液和所有培养用具进行灭菌处理②在无菌环境下进行操作定期更换培养液，以便清除代谢物无毒（防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。）①湿热灭菌②干热灭菌③灼烧灭菌任务一：动物细胞培养的条件3.温度、pH和渗透压（1）哺乳动物细胞培养的温度多以36.5±0.5℃为宜。（2）多数动物细胞生存的适宜pH为7.2-7.4。（3）维持细胞正常的形态和功能。任务一：动物细胞培养的条件4.气体环境O2：细胞代谢所必需的。CO2：主要作用是维持培养液的pH。通常采用培养皿或松盖培养瓶。并将它们置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养。CO2培养箱任务二：动物细胞培养的过程①取动物组织用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法，将组织分散成单个细胞②分散组织细胞蛋白质；不行，多数动物细胞培养的适宜pH为7.2-7.4；胃蛋白酶作用的适宜pH为2，当pH大于6时，胃蛋白酶会失去活性。任务二：动物细胞培养的过程①取动物组织用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法，将组织分散成单个细胞②分散组织细胞③制成细胞悬液④转入培养液中进行培养培养皿⑤放入CO2培养箱中培养单层生长的肝细胞（100×）任务二：动物细胞培养的过程①取动物组织用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理的方法，将组织分散成单个细胞②分散组织细胞③制成细胞悬液④转入培养液中进行培养培养皿⑤放入CO2培养箱中培养⑥分瓶培养原代培养传代培养任务二：动物细胞培养的过程任务二：动物细胞培养的过程

细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物的细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物的细胞则相反。所以，一般来说，幼龄动物的细胞比老龄动物的细胞易于培养。同样，分化程度越低的细胞，增殖能力越强，所以更容易培养。植物组织培养动物细胞培养原理培养基的物理性质结果是否体现细胞的全能性相同点植物细胞的全能性细胞增殖固体液体(又称培养液)一般获得新的植株获得大量细胞是否①培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；②均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件。任务三：干细胞培养及其应用1.干细胞概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。2.干细胞分布：存在于早期胚胎、骨髓、外周血和脐带血等多种组织和器官中。任务三：干细胞培养及其应用3.干细胞分类：根据来源胚胎干细胞成体干细胞：简称ES细胞，存在于早期胚胎中，具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。：成体组织或器官内的干细胞，包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等。一般认为，成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力。任务三：干细胞培养及其应用4.干细胞的应用：有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关，因而在医学上有着广泛的应用。造血干细胞移植治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病；神经干细胞在治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病等）胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及伦理问题，因而限制了它在医学上的应用。任务三：干细胞培养及其应用5.诱导多能干细胞：通过多种技术手段诱导相应体细胞，获得类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞（iPS细胞）

来源或存在功能、特点局限性胚胎干细胞(ES细胞)成体干细胞诱导多能干细胞(iPS细胞)早期胚胎能够分化成为动物体内的任何细胞，并进一步形成组织、器官甚至生物个体成体组织或器官，如造血干细胞、神经干细胞和精原干细胞等体外诱导体细胞产生能分化成为具有特定功能的细胞来治疗疾病。无须破坏胚胎，且避免免疫排斥反应。具有组织特异性，能分化成特定的细胞或组织不具有发育成完整个体的能力需从胚胎中获取，涉及伦理问题，限制了它在医学上的应用技术不成熟。课后习题二、动物细胞融合技术与单克隆抗体若将A、B细胞都换成动物细胞，这一过程可行吗？任务一：动物细胞融合技术这一过程体现了细胞膜的什么特性？什么是细胞融合？任务一：动物细胞融合技术1.概念：动物细胞融合技术就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。2.结果：形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞遗传信息的。思考：这个结果和植物体细胞杂交技术的结果有什么不同？任务一：动物细胞融合技术3.诱导方法：物理法：化学法：生物法：电融合法聚乙二醇（PEG)与植物原生质体融合的方法相同灭活的病毒动物特有任务一：动物细胞融合技术细胞核病毒颗粒灭活的病毒黏附于细胞表面细胞膜互相凝聚细胞膜融合，细胞质流通形成杂交细胞融合实质及完成的标志19世纪30年代，科学家曾在肺结核、天花和麻疹等疾病的病人的病理组织中观察到多核细胞。如何解释这一现象？病人体内的病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。任务一：动物细胞融合技术4.意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。5.应用：①至今，种间、属间、科间，甚至动物和植物之间的细胞融合都已获得成功。②研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。③为制造单克隆抗体开辟了新途径。植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞融合前的处理方法诱导细胞融合的方法细胞融合成功的标志意义主要用途细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性用果胶酶和纤维素酶去除细胞壁用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散成单个细胞聚乙二醇（PEG）融合法、电融合法、离心法；高Ca2+-高pH融合法聚乙二醇（PEG）融合法、电融合法、灭活病毒诱导法再生出细胞壁细胞核的融合打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能获得完整的杂种植株主要用于制造单克隆抗体做核酸：这个场景大家再熟悉不过了居家隔离不能出去做核酸怎么检测？任务二：单克隆抗体及其应用思考：为了保证抗原检测的准确性并让每个人都用得起，对于所用抗体必须满足什么条件？①抗体的特异性极高；②制备抗原的成本低（产量高）。血清抗体主要分布在哪里？思考：据此，你认为可以怎样制备抗体？向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需抗体。缺陷：产量低、纯度低，特异性差。传统方法制备抗体抗体1抗体2抗体3抗体4…….动物体内产生的特异性抗体的种类超过百万种抗原1抗原2抗原3抗原4B细胞1B细胞2B细胞3B细胞4…….刺激刺激刺激刺激思考：若我们只需要大量的抗体1有什么办法吗？B细胞1抗体1细胞培养癌细胞B细胞1抗体1细胞培养癌细胞英国·米尔斯坦德国·科勒阅读教材图2-16，用箭头和文字，画出单克隆抗体制备过程。任务二：单克隆抗体及其应用B淋巴细胞注射特定抗原骨髓瘤细胞融合多种杂交细胞筛选1多种杂交瘤细胞特定的杂交瘤细胞抗原-抗体检测

筛选2增殖体外培养小鼠腹腔内增殖单克隆抗体选择性培养基单克隆抗体一个杂交瘤细胞细胞群抗体克隆任务二：单克隆抗体及其应用单克隆抗体的应用（1）作为诊断试剂——最广泛的应用抗人绒毛促性腺激素单克隆抗体在妊娠第8天，准确率在90﹪以上。任务二：单克隆抗体及其应用单克隆抗体的应用优点：位置准确、疗效高、副作用小（2）用于运载药物和治疗疾病细胞凋亡①ADC被细胞吞噬②⑤ADC抗体药物接头抗体-药物偶联物任务二：单克隆抗体及其应用单克隆抗体的应用抗体-药物偶联物

（ADC）细胞凋亡①ADC被细胞吞噬②⑤ADC抗体药物接头实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。1.ADC的抗体和药物各具有什么作用？抗体主要发挥靶向运输作用，即通过特异性结合靶细胞表面的抗原，将连接的药物输送到靶细胞；药物发挥治疗效应，如杀伤靶细胞。2.除了细胞毒素，还有哪些物质理论上可以作为ADC偶联的药物？可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。一些作用于细胞信号转导通路的药物可以通过阻断肿瘤细胞的信号通路来抑制其生长，理论上也可以将这些药物与单克隆抗体结合进行治疗。3.单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应用上各具有什么优势？单克隆抗体诊断试剂盒中的单克隆抗体只与特定的抗原反应，因此检测的特异性和灵敏度大大提高；生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可以传代培养、冷冻保存和复苏利用，有利于控制产品的质量和标准化生产诊断试剂盒。ADC能够协同发挥抗体特异性识别的靶向作用和细胞毒素对肿瘤细胞的杀伤作用，因此它在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点。课后习题“（悟空）拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声‘变！’即变作三二百个小猴，周围攒簇。”三、动物体细胞核移植技术和克隆动物1.动物细胞核移植技术：是指将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。2.原理：动物细胞核的全能性三、动物体细胞核移植技术和克隆动物3.生殖方式：无性生殖4.种类：胚胎细胞核移植：体细胞核移植：细胞分化程度低，表现全能性容易细胞分化程度高，表现全能性十分困难三、动物体细胞核移植技术和克隆动物5.非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因：（1）供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态，这导致了胚胎发育率低。（2）对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。任务一：体细胞核移植的过程自主学习：阅读P53图2-18，思考下列问题1.在将体细胞的核移植到卵母细胞之前，为什么必须先对卵母细胞进行去核操作？2.你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？3.体细胞核移植技术与诱导iPS细胞相比，有什么相似或不同之处？请你预测它们应用前景的差异。任务一：体细胞核移植的过程1.在将体细胞的核移植到卵母细胞之前，为什么必须先对卵母细胞进行去核操作？为了使核移植的胚胎或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。任务一：体细胞核移植的过程2.你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？不是对核供体动物进行100%的复制。①克隆动物绝大部分DNA来自供体动物的细胞核，但细胞质中的DNA（线粒体中的DNA）同时来自供体细胞和受体卵母细胞;②性状是基因与环境共同作用的结果，克隆动物所处的环境与核供体细胞生活的环境不会完全相同；③克隆动物在个体发育过程中有可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异；任务一：体细胞核移植的过程3.体细胞核移植技术与诱导iPS细胞相比，有什么相似或不同之处？请你预测它们应用前景的差异。体细胞核移植技术诱导iPS细胞相同都能生成干细胞不同操作过程供体细胞核与去核卵母细胞融合将体细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态操作难度和体细胞的分化程度有关，过程复杂相对简单任务二：体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题1.应用前景：（1）畜牧生产：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。任务二：体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题1.应用前景：（2）在医药卫生领域：①通过建立转基因体细胞系，再利用体细胞核移植技术培育的转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白；任务二：体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题1.应用前景：（2）在医药卫生领域：②在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异