高三生物一轮复习课件【高效课堂精研】 动物细胞工程

第2讲

细胞工程课标要求：1.阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础。2.阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程。3.阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。4.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。5.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。第十单元

生物技术与工程考点二动物细胞工程动物细胞培养

1掌握：1.概念2.原理3.条件动物组织分散成单个细胞培养细胞增殖（有丝分裂）①营养②无菌、无毒的环境③适宜的温度、pH和渗透压④适宜的气体环境合成培养基+血清等天然成分

培养基类型：液体培养基（培养液）①对培养液和培养用具进行灭菌处理

+无菌操作②定期更换培养液

清除代谢物，防止代谢物积累对细胞自身造成危害。渗透压——维持细胞正常的形态和功能95%空气和5%CO2的混合气体培养皿或松盖培养瓶+CO2培养箱培养4.过程取动物组织用机械法用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理分散成单个细胞解决悬浮生长贴壁生长(大多数）细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等接触抑制传代培养细胞悬液原代培养分瓶培养①细胞贴壁：某些细胞需要贴附于某些基质表

面才能增殖，这类细胞往往贴附

在培养瓶的瓶壁上②接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接

触时，细胞停止分裂增殖的现象。③原代培养：分瓶前的细胞培养，指动物组织

经处理后的初次培养④传代培养：分瓶后的细胞培养。加培养液放入培养皿或培养瓶内悬浮培养的细胞:直接用离心法收集贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集细胞分裂受阻②制成细胞悬液，分瓶培养①收集细胞1.选材？为什么？2.培养前为什么分散成单个细胞？可用什么方法？

3.体外培养动物细胞有哪些类型？4.区分原代培养和传代培养？5.用胃蛋白酶将动物组织分散成单个细胞可以吗？为什么？

思考:①成块组织中细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长与增殖；P44

②利于与培养液充分接触，保证O2与营养供应和代谢物及时排出。因为细胞分化程度低，分裂能力强，容易培养动物胚胎或幼龄动物的组织、器官①悬浮生长细胞

②贴壁生长细胞

①分瓶前，即动物组织经处理后的初次培养是原代培养。②分瓶后的细胞培养为传代培养。

不可以；多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，而胃蛋白酶的适宜pH约为2，在此环境中会失活。植物组织培养和动物细胞培养的比较

比较项目植物组织培养动物细胞培养原理培养基培养基特有成分过程结果相同点固体培养基葡萄糖、动物血清液体培养基细胞增殖植物细胞的全能性获得细胞或细胞产物蔗糖、植物激素①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等条件完整植株外植体↓脱分化愈伤组织

↓再分化芽、根或胚状体↓生长发育植物体动物的组织

↓机械法或胰蛋白酶、

↓胶原蛋白酶处理细胞悬液↓原代培养↓细胞悬液↓传代培养1.干细胞的概念：动物和人体内仍保留的少数具有

能力的细胞。（必1P121）2.干细胞的分布：干细胞存在于_________、_____和_______等多种组织和器官中；早期胚胎骨髓脐带血3.干细胞的分类：包括

和

等。干细胞培养及其应用胚胎干细胞成体干细胞在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。12分裂和分化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移植取成纤维细胞等iPS细胞转入相关因子细胞发生转化分化病人胰岛细胞神经元血细胞肠上皮细胞心肌细胞肝细胞iPS细胞用于治疗人类疾病示意图体外诱导定向诱导分化诱导多能干细胞（iPS细胞）①诱导过程无须破坏胚胎；②理论上可以避免免疫排斥反应。

来源或存在功能及应用胚胎干细胞(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：骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞、睾丸中的精原干细胞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。体外诱导体细胞产生能分化成为具有特定功能的细胞，用于治疗疾病。避免免疫排斥反应。干细胞应用面临的问题:存在着导致肿瘤发生的风险动物细胞融合技术

2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主要用途意义遗传信息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物理法：电融合法、离心法；化学法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法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获得完整的杂种植株获得杂交细胞，主要用于制造单克隆抗体打破生殖隔离，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具有原来两个或多个细胞的遗传信息10灭活：指用物理或化学手段使病毒失去感染能力（不感染细胞），但是并不破坏病毒的抗原结构（诱导细胞融合）。

病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。【拓展】灭活病毒诱导细胞融合的原理单克隆抗体的制备

31.抗体的本质是什么？如何产生的？浆细胞抗体(蛋白质）抗原B细胞激活增殖、分化1）每个B淋巴细胞只分泌一种特异性的抗体2）体内产生的特异性抗体种类多达百万种以上2.怎样才能获得大量的单一抗体呢？单克隆抗体克隆

单个B淋巴细胞

细胞群抗体动物细胞融合杂交瘤细胞动物细胞培养单克隆抗体骨髓瘤细胞

（能无限增殖）一种B淋巴细胞（只分泌一种特异性抗体）既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体2.怎样才能获得大量的单一抗体呢？要实现这一方案，需要解决哪些困难？细胞融合、筛选、大规模培养单克隆抗体的制备过程单克隆抗体筛选二多种杂交细胞多种杂交瘤细胞体外或体内培养筛选一骨髓瘤细胞

诱导融合足够数量且分泌所需抗体的杂交瘤细胞杂交瘤细胞群提取已免疫的多种B淋巴细胞动物细胞融合技术动物细胞培养技术既能大量增殖又能产生抗体注射特定抗原既能大量增殖又能产生特定抗体选择培养基克隆化培养，抗体检验，多次筛选“第一次筛选”原理14培养基中添加氨基蝶呤补充资料

请根据上述资料，提出筛选出杂交瘤细胞的方法？已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基碟呤阻断。①人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不能分裂增殖。②鼠骨髓瘤细胞中只有D途径，没有S途径，但能不断分裂增殖。克隆化培养、抗体检测？多孔细胞培养板96孔板每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞①将杂交瘤细胞进行有限稀释，用多孔细胞培养板培养，使每孔细胞不超过一个，通过培养让其增殖。②然后检测各孔上清液中细胞分泌的抗体，那些上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔。③阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，挑选阳性孔的细胞继续进行有限稀释，一般需进行3～4次，直至确信每个孔中增殖的细胞为单个细胞增殖而来。（单克隆细胞）该过程即为杂交瘤细胞的克隆化培养（将单个细胞分裂增殖获得细胞团的培养过程）检测方法？抗原—抗体杂交技术补充了解——克隆化培养和抗体检测★有限稀释法每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞侧面模拟图克隆化培养一段时间取上清液进行抗体检测【两次筛选的比较】项目第一次筛选第二次筛选（需要多次筛选）筛选原因筛选方法筛选结果诱导融合后得到多种杂交细胞，还有未融合的细胞等。因为小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞用特定的选择培养基筛选：只有融合的杂交瘤细胞才能生长。克隆化培养和抗体检测，经多次筛选

得到杂交瘤细胞（多种）得到足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞单克隆抗体的应用灵敏度高，特异性强，可大量制备。

利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。1.单克隆抗体的优点：2.单克隆抗体的应用①广泛用作诊断试剂实例：②运载药物：抗体-药物偶联物ADC（抗体-接头-药物）③用于治疗疾病。在多种疾病的诊断和病原体的鉴定中发挥重要作用。抗体：靶向运输药物药物：发挥治疗效应，如杀伤靶细胞动物细胞核移植技术与克隆动物1掌握：1.概念：2.原理：3.生殖方式：4.种类：将动物的一个细胞的细胞核，移入

中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成的

技术。去核的卵母细胞动物个体用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。供体细胞：受体细胞：提供细胞核的细胞MⅡ期的卵母细胞动物细胞核的全能性无性生殖胚胎细胞核移植：体细胞核移植：胚胎细胞分化程度低，表现全能性容易体细胞分化程度高，表现全能性十分困难2020采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期从供体高产奶牛身上取体细胞显微操作去核对体细胞进行培养去核的卵母细胞供体细胞电融合法将供体细胞注入去核的卵母细胞重构胚

激活早期胚胎物理/化学（以体细胞克隆牛为例）(1)该过程用到哪些技术手段？动物细胞培养动物细胞融合早期胚胎培养胚胎移植动物细胞核移植技术代孕母牛克隆牛（与供体奶牛遗传物质基本相同）动物细胞培养、动物细胞融合、动物细胞核移植、早期胚胎培养、胚胎移植（2）选择MⅡ期卵母细胞作为核移植受体细胞的原因？①卵母细胞体积大，易操作②含有促使细胞核表达全能性的物质③营养丰富（3）将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因？对卵母细胞损伤较小；保证供体细胞的细胞核不被破坏；操作方便；5.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？保证核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自供体细胞。2.你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对核供体动物进行了100%的复制吗？为什么？有关体细胞核移植的问题P54克隆动物遗传物质细胞核的DNA供体细胞的细胞核细胞质的DNA供体细胞+受体卵母细胞生活环境性状可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异病人取核去核卵母细胞重构胚胎各种细胞组织或器官诱导取出体细胞核移植移植成纤维细胞取出转入相关因子iPS细胞各种细胞组织或器官胚胎干细胞取出诱导移植治疗性克隆iPS细胞治疗细胞发生转化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。

目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是

，也有人采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。相关信息P54显微操作去核法显微操作去核法纺锤体-染色体复合物去核”去的是什么？P52透明带显微操作法克隆是指由一个共同的祖先，通过无性繁殖产生一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。拓展：克隆1.定义：2.三个层次：DNA（分子）、细胞、个体思考：下列克隆分别用什么技术：

动物细胞克隆——

动物克隆——

植物克隆——DNA克隆——动物细胞培养核移植植物组织培养PCR技术细胞工程的各种技术手段及其原理总结应用前景畜牧生产生物多样性保护医药卫生治疗人类疾病科研存在的问题加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。保护濒危物种，增加其数量转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白。①转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体；②以患者作为供体培育的核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者时可以避免免疫排斥反应。①研究克隆动物可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程②克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析致病基因③克隆特定疾病模型的动物，还能为研究该疾病机制和开发相应的药物提供帮助。①成功率非常低②各个技术环节有待进一步改进③绝大多数克