生物（人教版选修3）课件2.2.1动物细胞培养和核移植技术

专题二细胞工程2．2动物细胞工程2.2.1动物细胞培养和核移植技术1．简述动物细胞培养的过程、条件。2．举例说出动物细胞培养的应用。3．简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。4．了解体细胞核移植技术的应用前景。一、动物细胞工程1．常用的技术手段：

、动物细胞核移植、

、生产单克隆抗体等。2．技术基础：

。动物细胞培养动物细胞融合动物细胞培养二、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

和

。单个细胞生长增殖2．过程取动物组织块↓分散组织细胞：

和用

或

处理一段时间↓配制细胞悬液↓剪碎胰蛋白酶胶原蛋白酶贴壁

接触抑制

胰蛋白酶

细胞核型

缓慢

细胞核型

培养液

培养用具

4．应用连线表示动物细胞培养的应用及实例①生产生物制品a．筛选抗癌药物②用于基因工程 b．干扰素、单克隆抗体③检测有毒物质 c．培养受体细胞④用于生理、病理、 d．判断物质毒性药理等研究答案：①－b

②－c

③－d

④－a1．在分散成单个细胞时能用胃蛋白酶吗？提示：不能。因为培养液的pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此环境下失活。三、动物体细胞核移植技术和克隆动物1．动物核移植的概念(1)供体：

。(2)受体：

。(3)结果：形成重组胚胎，发育成

。2．种类：

和

。动物一个细胞的细胞核去掉细胞核的卵母细胞动物个体胚胎细胞核移植体细胞核移植3．完善体细胞核移植的过程4．体细胞核移植技术的应用前景(1)畜牧生产方面：加速家畜

进程，促进

。(2)保护濒危物种方面：增加动物的

。(3)医药卫生领域：转基因动物作为

，生产医用蛋白。(4)治疗人类疾病：转基因克隆动物细胞、组织和器官作为

的供体等。遗传改良优良畜群繁育存活数量生物反应器异种移植2．若克隆动物与供核动物呈现性状略有差异，则导致该差异的原因可能有哪些？提示：构建重组细胞时，受体细胞的细胞质基因及后天的环境因素均可能导致克隆动物与供核一方的动物出现性状差异。一、动物细胞培养1．过程解读(1)原理：细胞增殖。(2)选材：一般取自幼龄动物的器官或组织，因为这些组织或器官的生命力旺盛，分裂能力强。(3)将动物细胞分散成单个细胞培养的原因：①保证细胞所需要的营养供应；②保证细胞内有害代谢产物的及时排出。2．相关概念的辨析(1)原代培养和传代培养：①含义不同：a．组织消化后的初次培养称为原代培养。b．细胞生长到贴满瓶壁时用胰蛋白酶处理，继续培养的过程称为传代培养。②细胞增殖特点不同：a．原代培养：细胞分裂旺盛，一般表现为细胞贴壁生长和接触抑制。b．传代培养：传至10代～50代时，细胞增殖缓慢，甚至完全停止，此时细胞普遍表现为衰老和凋亡特征，但也有少部分细胞会发生突变，会朝着等同于癌细胞的方向发展。(2)细胞株与细胞系：①细胞株：能够传代到40代～50代的细胞。其遗传物质没有发生改变；②细胞系：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。其遗传物质发生了改变，具有癌细胞的特点。3．培养条件的分析(1)添加血清、血浆的作用：因血清和血浆中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。因此细胞培养时，为保证细胞能顺利生长和繁殖，一般需添加10%～20%的血清或血浆。(2)气体环境：CO2调节培养基pH；O2维持细胞有氧呼吸。【特别提醒】(1)植物组织培养的结果是形成新的植株或组织，而动物细胞培养的目的是为了获得细胞或细胞产物，不是获取完整个体，其过程不能体现细胞的全能性。(2)动物细胞培养用的是液体培养基，特别添加一定量的动物血清或血浆，可以为细胞提供营养物质和促生长因子。

如图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据图回答：(1)容器A中放置的是动物器官或组织。它一般取自_____________________________________________。(2)容器A中的动物器官或组织首先要进行的处理是________，然后用________酶处理，这是为了使细胞分散开来，这样做的目的是_______________________________。(3)培养首先在B瓶中进行，瓶中的培养基成分有____________________等。在此瓶中培养一段时间后，有许多细胞衰老死亡，这是培养到第______代左右，这之前的培养称为___________________________________________。(4)为了把B瓶中的细胞分装到C瓶中，用________处理，然后配制成________，再分装。(5)在C瓶中正常培养了一段时间后，发现细胞全部死亡，原因是____________________________________________。解析：(1)动物细胞培养一般取材于动物胚胎或幼龄动物的器官或组织，这部分细胞的分裂能力强。(2)在进行培养时应尽量使细胞分散开，便于与培养液充分接触进行物质交换，使其分散需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。(3)动物细胞培养过程中应尽量使培养基成分与体内基本相同，所以需要添加糖、氨基酸、无机盐、动物血清等。培养的过程分为原代培养和传代培养两大阶段，B瓶中的培养为原代培养。(4)到第10代左右需要用胰蛋白酶处理，使细胞分散，从玻璃瓶壁上脱离下来，配制成细胞悬液继续培养。(5)在C瓶中的培养属于传代培养，在传代培养过程中到10～50代细胞死亡，有些细胞可能发生遗传物质的改变还能继续增殖，如果无此现象则说明细胞遗传物质没有改变，无癌变特点。答案：(1)动物胚胎或幼龄动物的器官或组织(2)剪碎胰蛋白使细胞与培养液充分接触(3)葡萄糖、氨基酸、无机盐、动物血清、维生素10原代培养(4)胰蛋白酶细胞悬液(5)细胞没有发生癌变【名师点睛】植物组织培养与动物细胞培养的区别(1)不同点比较项目植物组织培养动物细胞培养生物学原理细胞全能性细胞增殖培养基性质固体液体成分蔗糖、氨基酸、水、矿物质、生长素、细胞分裂素、琼脂等葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、水、血清、血浆等取材植物器官、组织或细胞动物早期胚胎、幼龄动物器官或组织培养结果可以获得植株，也可以获得大量细胞只能获得大量细胞，不能得到生物个体(2)相同点①都需要人工条件下的无菌操作。②都是合成培养基。(但其性质和成分不同)③都需要适宜的温度、pH等条件。④都进行了有丝分裂，属于无性繁殖，都可称为克隆。1．现将“细胞工程”中动、植物细胞培养技术列表比较如下，你认为哪一项比较有错误(

)比较项目原理培养基区别结果培养目的动物细胞培养细胞的全能性需加动物血清培养成细胞株或细胞系获得细胞或细胞的产物等植物组织培养细胞的全能性需加植物激素培育成植株快速繁殖，培育无病毒植株等A.原理 B．培养基区别C．结果 D．培养目的解析：动物细胞培养的原理是细胞增殖，并非细胞全能性。答案：A二、动物体细胞核移植技术和克隆动物1．过程分析(1)原理：动物细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。因动物体细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体。所以用体细胞核移植技术能够得到克隆动物，说明动物体细胞的细胞核具有全能性。(2)供体和受体的选择：①供体：一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。②受体：去核的减Ⅱ中期的卵母细胞。a．选取减Ⅱ中期的卵母细胞的原因：一方面细胞大，易于操作；卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养。另一方面此时具备受精能力，细胞质中含有能刺激融合后重组细胞进行分裂分化并形成重组胚胎的物质。b．去核的原因：保证克隆动物的遗传物质最大程度的来自有重要利用价值的动物。2．克隆动物(1)性状与供体基本相同的原因：①克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质。②生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境的影响。(2)基因型与供体相同：核移植过程中细胞核只来自供体，因此核遗传物质是对供体核遗传物质的100%复制，其基因型与供体相同。【特别提醒】(1)核移植时，一般不选择生殖细胞作为供核细胞，因为生殖细胞与正常体细胞相比遗传物质减半。(2)克隆动物具备两个生物的遗传特性。核遗传物质来源于供核细胞，质遗传物质来源于提供细胞质的细胞。 (2016·全国甲卷)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。回答下列问题：(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为____________。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用____________的方法。(2)经过多次传代后，供体细胞中________的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是__________________。(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了__________________。解析：(1)哺乳动物的正常细胞核中性染色体的组成为XX(雌性)或XY(雄性)。卵母细胞在培养至减数第二次分裂的中期时，常采用显微操作法去除细胞核。(2)一般来说，动物细胞在传代培养到10～50代时，部分细胞的细胞核型可能会发生变化，即遗传物质的稳定性会降低。因此，选材时一般选10代以内的细胞，以保证细胞正常的二倍体核型。(3)获得的克隆动物性状与供体动物基本相同，但不完全相同，从遗传物质的角度分析，性状不完全相同的原因是：克隆动物细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞的细胞质，细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。(4)高度分化的动物体细胞的全能性受到限制，但其细胞核的全能性在卵母细胞细胞质中的物质的作用下仍能得以表达。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆动物的培育成功，证明了高度分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。【名师点睛】动物体细胞核移植中应注意的问题总结(1)受体细胞为减数第二次分裂中期的次级卵母细胞。(2)该技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。(3)用卵母细胞做受体细胞原因：①卵母细胞体积大，便于操作；②卵黄多，营养物质丰富；③含有促使细胞核全能性表达的物质。A．由于细胞核基因完全来自甲羊，所以克隆羊“多利”的性状与甲羊完全一致B．克隆羊“多利”的培育过程中采用的生物技术有核移植C．乙羊的去核卵细胞为重组细胞基因表达提供了细胞内的环境条件D．此过程说明高度分化的动物细胞核也具有全能性解析：生物的性状是由细胞核基因和细胞质基因共同控制的，还要受环境的影响。题中“多利”的细胞核基因来自甲羊，而细胞质基因主要来自乙羊，所以“多利”羊的性状应与甲羊基本相同，同时受乙羊和环境的影响。答案：A3．治疗心脏病的药物tPA可以利用生物工程技术来生产，下列示意图中①、②、③、④、⑤表示部分生产过程。下列相关叙述错误的是(

)A．若需在短时间内获得较多的目的基因，通常采用PCR技术B．过程①通常需要用同一种限制性核酸内切酶切割运载体和目的基因C．若进行细胞核移植，受体细胞宜采用MⅠ期的卵母细胞D．在③过程培养重组细胞时需添加动物血清解析：PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术，A正确；①过程是构建重组DNA分子，通常需要用同一种限制性核酸内切酶切割目的基因和运载体，B正确；细胞核移植时，受体细胞宜采用MⅡ期的卵母细胞，C错误。答案：C一、旁栏思考1．进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞