高中生物 专题二 细胞工程 2.2.1 动物细胞培养和核移植技术课件 新人教版选修3.ppt

2 2动物细胞工程2 2 1动物细胞培养和核移植技术 目标导航1 结合图2 16及相关内容 归纳动物细胞培养的过程 条件及应用 2 结合图2 21 归纳通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程及应用前景 预习导学挑战自我 点点落实 一 动物细胞工程 阅读P44 动物细胞培养 动物细胞培养 细胞融合 二 动物细胞培养 阅读P44 46 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 2 过程 单个细胞 生长 增殖 胰蛋白酶 细胞悬液 原代培养 3 相关概念 1 细胞贴壁 悬液中分散的细胞上 2 接触抑制 当贴壁细胞分裂生长到时 细胞的现象 3 原代培养 指动物组织消化后的 4 传代培养 贴满瓶壁的细胞 出现后 需要重新用等处理 然后分瓶继续培养 让细胞的培养过程 贴附在瓶壁 表面相互接触 停止分裂增殖 初次培养 接触抑制 继续增殖 胰蛋白酶 4 培养条件 1 无菌 无毒的环境 培养液中添加一定量的 并定期 以清除 防止对细胞自身造成危害 抗生素 更换培养液 代谢产物 微量元素 氨基酸 促生长因子 血清 血浆 36 5 0 5 7 2 7 4 维持培养液的pH 5 应用 1 生产生物制品 如病毒疫苗 干扰素 等 2 应用于基因工程 动物细胞是基因工程技术中常用的 3 应用于检测 判断某种物质的毒性 4 用于等方面的研究 如筛选抗癌药物等 单克隆抗体 受 体细胞 有毒物质 生理 病理 药理 三 动物体细胞核移植技术和克隆动物 阅读P47 50 1 概念将动物的一个细胞的 移入一个已经去掉细胞核的中 使其并发育成一个 最终发育为动物个体 2 分类包括移植和移植 其中移植较易成功 细胞核 卵母细胞 重组 新的胚胎 胚胎细胞核 体细胞核 胚胎细 胞核 3 过程 供体细胞 去核卵母细胞 重组胚胎 克隆动物 4 应用前景 1 加速家畜进程 促进优良畜群繁育 2 保护濒危物种 3 转基因克隆动物可作为 生产许多医用蛋白 4 转基因克隆动物细胞 组织和器官可作为异种移植的供体 5 人的核移植经过诱导分化 形成相应的组织 器官后 可以用于组织器官的移植 6 研究胚胎发育及衰老过程 追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病 遗传改良 生物反应器 胚胎干细胞 5 存在问题 1 成功率非常 低 高 2 绝大多数克隆动物还存在问题 3 克隆动物食品的安全性存在争议 低 健康 预习诊断 1 动物细胞培养时 需要对细胞进行一次脱分化处理和两次胰蛋白酶处理 2 恒温条件下进行动物细胞培养 细胞周期持续时间长短不随细胞培养进程而改变 3 动物细胞培养技术可用于检测有毒物质 构建人造皮肤 大量生产药物蛋白 4 为了防止培养过程中发生微生物污染 应将培养箱抽成真空以消毒 灭菌 5 动物细胞核移植的原理是动物细胞核的全能性 6 哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植 7 动物细胞在培养的过程中一些细胞会发生遗传物质的变化 8 目前使用的或冷冻保存的细胞通常是10代以内的细胞 以保持正常的二倍体核型 9 在动物细胞的培养过程中 培养液中可以不加入血清和血浆等物质 一 动物细胞培养 课堂讲义重点难点 个个击破 1 动物细胞培养过程分析 1 过程 2 贴壁生长现象及接触抑制现象 贴壁生长 动物细胞在液体培养基中悬浮生长一段时间之后 大部分细胞会贴附在培养瓶壁上生长 接触抑制 细胞进行有丝分裂 数目增加到表面相互接触时 停止分裂增殖 出现接触抑制现象 3 原代培养和传代培养 原代培养 动物组织消化后的初次培养 传代培养 原代培养过程中 贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理 然后分瓶培养 让细胞继续增殖 2 动物细胞培养与植物组织培养的比较 1 动物细胞培养为什么需要无菌 无毒的环境 答案细菌 真菌和病毒等均可造成细胞培养环境的污染 而离体培养的细胞已失去了对微生物和有毒物质的防御能力 一旦受到污染或自身代谢物质积累等 培养的细胞就会死亡 思维激活 2 根据动物细胞培养的过程 思考下列问题 1 培养前为什么要将动物组织分散成单个细胞 答案分散后细胞能与培养液充分接触 更易进行物质交换 2 动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶作用的对象有何不同 答案第一次是将组织块分散成单个细胞 第二次是将贴满瓶壁的细胞分散成单个细胞 3 为什么进行动物细胞培养时 通常要添加血清 答案血清中含有蛋白质 氨基酸 葡萄糖 激素等物质 而且还含有多种未知的促生长因子 能促进细胞的生长 增殖和贴附 4 进行动物细胞培养为何常选用幼龄动物组织或胚胎作培养材料 动物细胞培养需要脱分化吗 答案幼龄动物组织或胚胎的细胞分化程度低 增殖能力很强 更易于培养 动物细胞培养不需经过脱分化过程 因高度分化的动物细胞发育潜能变弱 失去了发育成完整个体的能力 所以 动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了 应用示例 1 某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性 准备对某种动物的肝肿瘤细胞 甲 和正常肝细胞 乙 进行动物细胞培养 下列有关说法正确的是 A 在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时 可用胃蛋白酶处理B 细胞培养应在CO2培养箱中进行 CO2的作用是作为细胞代谢原料 C 取甲细胞进行培养 传至10 50代就会完全停止D 乙细胞在原代培养过程中 最终会出现停止增殖的现象 问题导析 1 胃蛋白酶的最适pH大约为2 这一环境下细胞往往会受到破坏 不利于培养 所以一般用酶而不用胃蛋白酶处理细胞 2 培养液中CO2的作用是 3 在适宜条件下 肝肿瘤细胞可以 4 正常肝细胞在培养过程中会出现现象 停止增殖 胰蛋白 调节培养液的pH 无限增殖 原代 接触抑制 答案D 一题多变判断正误 1 动物细胞培养的原理是动物细胞的全能性 2 原代培养的细胞是指从贴壁生长到发生接触抑制的细胞 3 传代培养的细胞以有丝分裂方式增殖 在传代过程中其遗传物质保持不变 4 只要培养条件适宜 细胞都可在体外无限繁殖 二 动物体细胞核移植技术和克隆动物 1 原理克隆动物的形成利用了动物细胞核的全能性 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 而一般不选用生殖细胞作为供核细胞是因为生殖细胞与正常细胞相比 核遗传物质已减半 2 受体 去核的减数第二次分裂中期的卵母细胞 选取减数第二次分裂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 去核的原因 保证克隆动物的遗传物质最大程度地来自有重要利用价值的动物 3 以克隆高产奶牛为例 思维激活 1 为什么核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同 答案 1 克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核 但其核外线粒体中的DNA是来自于受体卵母细胞 2 性状是基因与环境共同作用的结果 供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同 其性状也不可能和供核动物完全相同 3 在个体发育过程中有可能发生基因突变 产生供核动物没有的性状 2 结合动物细胞核移植的过程 分析为什么体细胞核移植较胚胎细胞核移植更困难 答案由于动物胚胎细胞分化程度低 恢复其全能性相对容易 而动物体细胞分化程度高 恢复其全能性十分困难 因此动物体细胞核移植的难度就明显高于胚胎细胞核移植 应用示例 2 下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病的过程图解 请据图回答下列问题 1 图中 所示的结构名称是 2 图中 所示的生物技术名称分别是 3 过程 通常用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因除了它体积大 易操作 营养物质丰富外 还因为它 4 过程 通常用 作为受体细胞的原因是 5 图示方法与一般的异体核移植相比最大的优点是 该种基因治疗所属类型为 问题导析 1 是从供体 患者 体细胞分离出的 2 表示技术 表示技术 3 核移植的受体细胞一般是 原因是它体积大 易操作 含有供胚胎发育的 它还含有促进细胞核表达的物质 4 早期胚胎中的细胞分化程度 全能性 可诱导分化成各种组织器官 细胞核 核移植 转基因 卵母细胞 营养物质 全能 性 低 高 5 图示培育出的细胞 胰岛B细胞 核遗传物质来自 所以移植后不发生反应 图中所示基因治疗是 故所属类型为体外基因治疗 患者本人 免疫排斥 体 外转基因 答案 1 细胞核 2 核移植技术转基因技术 或基因工程 DNA重组技术 基因拼接技术 3 含有促进细胞核全能性表达的物质 4 早期胚胎细胞分化程度低 全能性高 可诱导分化为各种组织 器官 5 细胞移植无免疫排斥反应体外基因治疗 一题多变判断正误 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 2 克隆技术形成重组细胞发育成一个新个体 体现了动物细胞的全能性 3 克隆动物可以作为异种移植的供体 克隆技术用于组织器官的移植 4 克隆技术可以用于增加濒危动物数量 改善濒危物种的基因组成 5 图中健康胰岛B细胞基因通常应该采用显微注射技术转入动物细胞中 6 图中重组细胞A在培养液中培养成早期胚胎的过程中会发生基因重组 课堂小结 单个 胰蛋白酶 未 原代 传代 无菌 无毒 空气 CO2 转基因 有毒物质 卵母细胞 体细胞 重组细胞 代孕 对点练习 1 2 3 4 1 动物细胞工程常用的技术手段中 最基础的是 A 动物细胞培养B 动物细胞融合C 动物组织培养D 胚胎细胞核移植 A 2 动物细胞培养与植物组织培养的重要区别在于 A 培养基不同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 1 2 3 4 1 2 3 4 解析动物细胞培养的培养基与植物组织培养的培养基不同 动物细胞一般用液体培养基培养 而植物组织培养一般用固体培养基 与植物组织培养的培养基相比 动物细胞培养的培养基中还要加动物血清等 它们都是在无菌条件下进行的 B C D项的叙述有误 答案A 1 2 3 4 3 如图为某哺乳动物的生殖过程图 正确的叙述是 A 动物个体2为克隆动物 c为高度分化的体细胞B 动物个体2的遗传性状与提供b细胞的母羊完全不同C 产生动物个体2的生殖方式为有性生殖D e细胞为完成减数分裂的卵细胞 解析通过克隆技术培育的动物称为克隆动物 提供细胞核的是高度分化的体细胞 A项正确 B项考虑细胞质基因 应该是 有相同之处 动物的克隆实际上是无性生殖过程 C项错误 e细胞是处于减数第二次分裂中期的卵母细胞 并没有完全完成减数分裂 D项错误 答案A 1 2 3 4 1 2 3 4 4 科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛 如果要加速转基因奶牛的繁育 可以对此转基因奶牛进行克隆 如图所示 请结合图示回答下列相关问题 1 2 3 4 1 在进行细胞培养之前 要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分离 形成单个细胞 这个过程中需要利用 酶处理 解析实践中常用胰蛋白酶处理动物组织细胞使其分离开来 胰蛋白 1 2 3 4 2 用于核移植的供体细胞 一般都选用传代10代以内的细胞 原因是 解析传代10代以内的细胞代谢旺盛 分裂能力强 遗传物质没有发生改变 适于作核移植的供体细胞 该种细胞代谢旺盛 分裂能力强 且遗传物质没有 发生改变 1 2 3 4 3 在进行原代培养时 细胞增殖的方式是 此外 细胞增殖还表现出 和接触抑制等特点 解析在进行原代培养时 细胞以有丝分裂的方式进行增殖 同时表现出贴壁生长和接触抑制的现象 有丝分裂 贴壁生长 1 2 3 4 4 将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中 去除卵母细胞细胞核的目的是 解析去除卵母细胞细胞核的目的是使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞 使克隆出的动物个体的遗传物质几乎 全部来自供体细胞 1 2 3 4 5 将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛后 该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质相同的犊牛 但也不是100 的复制 原因最可能是 解析生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果 同时 生物的性状还受环境的影响 因此 克隆动物不可能是供体奶牛100 的复制品 生物的性状受细胞核基因和细胞质基因 共同控制 生物的性状还受环境因素的影响