2.2 动物细胞工程课件-【知识精研】高二下学期生物人教版选择性必修3

动物细胞工程用细胞培养人造耳朵的过程/s/RdXJVAbWSav59IT2T6U10Q知识框架知识框架动物细胞工程动物细胞培养动物细胞融合单克隆抗体制备动物体细胞核移植动物细胞工程技术动物细胞工程技术的基础1.概念就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。细胞增殖2.原理一、动物细胞培养技术动物细胞工程易错1：动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体；3.目的得到大量细胞或细胞产物4、动物细胞培养条件（1）无菌、无毒的环境（2）营养（3）温度和PH温度：哺乳动物多以36.5±0.5℃为宜（4）气体环境CO2培养箱：95%空气和5%CO2无菌a.对培养液和所有培养用具进行无菌处理b.添加一定量的抗生素无毒：定期更换培养液。目的：便清除代谢产物，防止细胞代谢对细胞自身造成危害。无机物：有机物：无机盐、微量元素葡萄糖、氨基酸、促生长因子、pH：7.2～7.4O2：细胞代谢所必需的CO2：维持培养液的PH（目的：补充细胞生长所需的未知营养物质）培养基类型：合成、液体血清5、培养动物细胞的器具动物细胞工程培养皿或松盖培养瓶动物细胞工程4.过程取动物组织块单个细胞细胞悬液原代培养传代培养①②取材：胚胎或幼龄动物的组织（细胞分化程度低、分裂能力强，易培养）分散细胞的方法：机械法胰蛋白酶、胶原蛋白酶（胃蛋白酶不可以，PH不合适）分散细胞的目的：①便于细胞与培养液充分接触，保证细胞所需要的O2和营养物质的供应；②保证细胞内代谢产物的及时排出；③可使在细胞水平操作的其他技术得以实现。动物细胞工程4.过程取动物组织块单个细胞细胞悬液原代培养传代培养②细胞接触抑制：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。原代培养在分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养。①悬浮生长细胞②贴壁生长细胞细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏、接触抑制等分裂受阻的原因：（主要类型）动物细胞工程4.过程取动物组织块单个细胞细胞悬液原代培养传代培养贴壁生长细胞②细胞接触抑制：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。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。细胞贴壁过程动物细胞工程4.过程取动物组织块单个细胞细胞悬液原代培养传代培养②细胞接触抑制：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。接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖。圆球形细胞刚开始铺展贴壁生长（100×）培养的动物细胞贴壁生长并进行有丝分裂（100×）细胞单层贴壁生长铺满瓶壁后出现接触抑制（100×）贴壁生长细胞动物细胞工程4.过程取动物组织块单个细胞细胞悬液原代培养传代培养②细胞接触抑制：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。传代培养步骤：分瓶之后的细胞培养。②制成细胞悬液，分瓶培养①收集细胞贴壁生长类:用胰蛋白酶处理分散成

单个细胞，用离心法收集悬浮生长类:直接用离心法收集多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶：第一次使用的目的是

；传代培养时使用的目的是

。如何区分原代培养和传代培养？使组织细胞分散开使细胞从瓶壁上脱离下来，便于分瓶后继续培养☆细节强调判断依据：胰蛋白酶处理的对象和是否分瓶！☆动物细胞培养总结2类细胞贴壁生长细胞悬浮生长细胞原代培养→分裂受阻→离心法收集→制成细胞悬液→传代培养。原代培养→分裂受阻→先胰蛋白酶处理→再离心法收集→制成细胞悬液→传代培养。2种现象接触抑制细胞贴壁2种培养传代培养原代培养比较项目植物组织培养动物细胞培养原理培养基性质培养基特有成分培养结果培养目的相同点植物组织培养和动物细胞培养的比较获得细胞或细胞产物常用固体培养基植物体葡萄糖、动物血清常用液体培养基细胞增殖细胞的全能性许多细胞快速繁殖等蔗糖、植物激素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（体现全能性）（未体现全能性）（1）定义：动物和人体内保留的具有分裂和分化能力的细胞。（2）分布、分类：分布：二、干细胞培养及其应用动物细胞工程早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中胚胎干细胞和成体干细胞等。分类：（3）特点：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。胚胎干细胞（简称ES细胞）二.干细胞培养及其应用动物细胞工程a.分布：存在于早期胚胎中b.特点：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。c.实例：ES细胞在体外分化成心肌细胞、神经元细胞和造血干细胞等二.干细胞培养及其应用动物细胞工程精原干细胞（睾丸）成体干细胞a.分布：存在于成体组织或器官内中b.举例：c.特点：发现最早研究最多的应用最成熟的实例具有组织特异性造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血）神经干细胞（神经系统）二.干细胞培养及其应用动物细胞工程成体干细胞（3）应用：类型应用造血干细胞神经干细胞诱导多能干细胞（iPS细胞）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）可治疗小鼠的镰状细胞贫血症，在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展诱导多能干细胞（iPS细胞）（1）概念：通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞，简称iPS细胞。（2）诱导方法：①将特定基因或特定蛋白导入细胞（成纤维细胞以及已分

化的T细胞、B细胞均可）；②用小分子化合物诱导形成。（3）iPS细胞优点：①诱导过程无须破坏胚胎；②iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回

病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。二.干细胞培养及其应用动物细胞工程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胰岛细胞神经元血细胞肠上皮细胞心肌细胞肝细胞病人iPS细胞用于治疗人类疾病示意图（5）诱导多能干细胞的应用：取成纤维细胞转入相关因子细胞转化为iPS细胞诱导iPS细胞定向分化为多种组织细胞移植回病人体内动物细胞工程

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)（阅读P46—47，完成表格）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。面临的问题:存在着导致肿瘤发生的风险。5.干细胞培养及其应用动物细胞工程2.1动物细胞培养和核移植技术1.概念将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成动物个体。细胞核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。克隆动物：二、动物体细胞核移植技术2.1动物细胞培养和核移植技术2.哺乳动物核移植的类型①胚胎细胞核移植：②体细胞核移植：动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难3.动物体细胞核移植的原理动物体细胞核的全能性说明：①动物体细胞的全能性会随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能逐渐变弱。②动物体细胞的细胞核内仍含有该种动物的全套遗传物质，具有发育成完整个体的潜能，即动物体细胞的细胞核仍具有全能性。4.过程（以克隆高产奶牛为例）通过电刺激使两细胞融合，供体细胞核进入受体卵母细胞，构建重组胚胎动物细胞培养大量供体细胞①②③④⑤4.过程（以克隆高产奶牛为例）高产奶牛（供体）从供体高产奶牛身体的某一部位（如耳）上取体细胞供体细胞培养采集牛卵巢中卵母细胞，在体外培养到减数第二次分裂中期（MⅡ中期）去核的卵母细胞通过显微操作去除卵母细胞中的核将供体细胞注入去核卵母细胞通过电刺激使两细胞融合，供体细胞核进入受体卵母细胞，构建重组胚胎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将胚胎移入代孕母牛体内，生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛细胞融合激活胚胎移植，妊娠分娩☆细节强调1．核移植时供体和受体的选择(1)供体细胞：一般选用10代以内的细胞。(2)受体细胞：①去核的处于

期的卵母细胞。②去核的原因：③选用卵母细胞作为受体细胞的原因：

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。a.细胞大，易于操作；b.含有促使细胞核体现全能性的物质和营养条件。保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞。减数第二次分裂中原因：3．核移植技术形成的重组细胞能够发育成一个新个体，体现了动物体细胞的细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。2．核移植产生的克隆动物(1)遗传物质的来源：(2)克隆动物与供核动物性状不完全相同的原因：核基因来源供体细胞核，质基因来源受体细胞（去核卵母细胞）的细胞质。①生物的性状受细胞核基因和细胞质基因的共同控制；

②生物的性状还受环境因素的影响

（3）代孕母牛

（没有/有）为新个体提供遗传物质，新个体的性状与代孕母牛基本

（没有/有）关系。4．利用核移植技术得到克隆动物的过程属于

生殖。☆细节强调无性没有没有2.1动物细胞培养和核移植技术5.体细胞核移植的应用前景(1)畜牧生产方面：加速家畜______________进程，促进优良畜群繁育。(2)保护濒危物种方面：增加动物的______________。(3)医药卫生领域：转基因克隆动物作为______________，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______________的供体遗传改良存活数量生物反应器异种移植6.存在问题(1)成功率非常低。(2)克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷。(3)存在克隆动物食品的安全性问题。1.克隆技术

克隆就是无性繁殖，具体地说，是指一个共同的祖先，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、器官或个体。2.克隆的层次（1）分子水平：（2）细胞水平：（3）器官水平：（4）个体水平：如DNA复制如动物细胞培养如利用干细胞培育出新器官如克隆动物3.克隆动物的特点(1)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，原因是：①克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞；②生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境影响。(2)核基因是供体核基因的100%的复制。(3)克隆动物是一种无性繁殖方式。1.概念指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。2.原理细胞膜的流动性4.诱导方法物理法：化学法：生物法：灭活的病毒离心、电激、振动聚乙二醇(PEG)3.结果形成杂交细胞2.2动物细胞融合与单克隆抗体三、动物细胞融合5.过程（以病毒诱导法为例）注意：1.灭活病毒诱导细胞融合的原理：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，使细胞相互凝集，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞融合。2.灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。3.不灭活的病毒会感染细胞，因而不能诱导细胞融合。比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合原理融合前处理诱导方法结果细胞膜的流动性、植物细胞的全能性细胞膜的流动性用纤维素酶、果胶酶处理获得原生质体用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理使细胞分散物理：电击、离心、振荡化学：聚乙二醇（PEG）物理、化学：（与植物相同）生物：灭活病毒杂种植株1.动物细胞融合与植物体细胞杂交比较杂交细胞2.病毒在不同过程或操作中的“不同身份”①免疫调节→抗原②基因工程→作为载体③细胞工程→作为诱导剂3.生物工程技术产生后代个体的遗传物质或基因来源①转基因生物②杂种植株③经细胞培养获得的动物细胞④动物细胞融合形成的杂交细胞⑤克隆动物B.目的基因来自外源生物，绝大多数基因来自两个亲本D.遗传物质来自融合的两个亲本细胞A.遗传物质只来自一个亲本C.细胞核中的遗传物质来自供体动物，细胞质中的遗传物质来自提供卵母细胞的动物个体BDADC1．(2019·山东荷泽期中改编)下列关于动物细胞融合的说法，正确的是(）A．动物细胞融合与植物原生质体融合的原理不同B．动物细胞融合后形成的杂交细胞一般为双核细胞C．常用的诱导动物细胞融合的因素或方法有聚乙二醇、灭活的病毒、电激、紫外线照射等D．细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能D细胞膜的流动性细胞膜融合细胞质融合细胞核融合→实质及结束的标志化学法生物法物理法进行人工诱变2．(2018·江苏高考改编)右图为细胞融合的示意图，下列叙述正确的是（）A．若a细胞和b细胞是植物细胞，需先去分化再诱导融合B．a细胞和b细胞之间的融合需要促融处理后才能实现C．c细胞的形成与a、b细胞膜的流动性无关D．c细胞将同时表达a细胞和b细胞中的所有基因纤维素酶、果胶酶去细胞壁原理基因的选择性表达B胚胎工程

胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。操作对象：早期胚胎和配子技术手段：体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等操作水平：主要集中在细胞水平哺乳动物的受精和早期胚胎的发育规律理论基础：考点一体内受精和早期胚胎发育一、体内受精（一）哺乳动物精子的发生1.发生场所：睾丸2.时期：初情期（青春期）→生殖机能衰退3.过程：各种家畜精子发生的过程大体可分为以下三个阶段：精原细胞→初级精母细胞→精细胞→精子阅读课本61—62页相关内容☆精子的变形精细胞细胞核精子头的主要部分高尔基体头部的顶体中心体精子的尾线粒体精子尾基部的线粒体鞘其他物质原生质滴（最后脱落）精子精子维持生存和运动的“动力工厂”或“发动机”头颈尾1.哺乳动物成熟精子外形似_____2.不同种动物精子的形态______，大小略有_______蝌蚪相似不同3.精子大小与__________无关。动物体型卵巢输卵管