221动物细胞培养和核移植技术（人教版选修3）.ppt

22动物细胞工程动物细胞工程22.1动物细胞培养和核移植技术动物细胞培养和核移植技术返回返回课标领航课标领航1简述动物的细胞培养及条件。简述动物的细胞培养及条件。2举例论证动物细胞培养技术的应用及意义。举例论证动物细胞培养技术的应用及意义。3简述动物核移植的过程及意义。简述动物核移植的过程及意义。【重点】【重点】动物细胞培养的过程；动物核移植的过动物细胞培养的过程；动物核移植的过程。程。【难点】【难点】原代培养和传代培养的概念。原代培养和传代培养的概念。返回返回情景导航情景导航克隆羊多利的诞生，为动物细胞工程的发克隆羊多利的诞生，为动物细胞工程的发展和研究开辟了新的篇章。它实现了通过展和研究开辟了新的篇章。它实现了通过动物核移植技术创造新个体的方法，从而动物核移植技术创造新个体的方法，从而也证明了动物细胞核的全能性，为畜牧业、医药卫也证明了动物细胞核的全能性，为畜牧业、医药卫生等领域展示了广泛的应用前景。但对于克隆动物生等领域展示了广泛的应用前景。但对于克隆动物尤其是克隆人，人们有许多不同的观点，有人赞同尤其是克隆人，人们有许多不同的观点，有人赞同,有人反对，你持何种态度？应怎样面对科学技术和有人反对，你持何种态度？应怎样面对科学技术和伦理、社会的关系伦理、社会的关系核心要点突破核心要点突破基础自主梳理基础自主梳理知能过关演练知能过关演练2.2.1动物动物细胞细胞培养培养和核和核移植移植技术技术返回返回基础自主梳理基础自主梳理一、动物细胞培养的概念一、动物细胞培养的概念动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成将它分散成_细胞，然后，放在适宜的培养基细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。中，让这些细胞生长和增殖。二、动物细胞培养的过程二、动物细胞培养的过程1流程图：流程图：单个单个返回返回原代原代传代传代注：注：a、b代表的是代表的是_或胶原蛋白酶。或胶原蛋白酶。2在细胞培养的过程中，进行的细胞分裂方式为在细胞培养的过程中，进行的细胞分裂方式为_，当数量增多出现，当数量增多出现_现象时，细现象时，细胞分裂就会停止。通常情况下，胞分裂就会停止。通常情况下，10代以内的细胞能代以内的细胞能够保证正常的二倍体核型，所以通常在够保证正常的二倍体核型，所以通常在实践上实践上应用应用10代以内的细胞冷冻保存；代以内的细胞冷冻保存；1050代细胞分裂缓慢代细胞分裂缓慢胰蛋白酶胰蛋白酶有丝分裂有丝分裂接触抑制接触抑制返回返回甚至完全停止，部分细胞甚至完全停止，部分细胞_发生改变；超过发生改变；超过50代的细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性代的细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性,这部分细胞一经突变，朝着等同于这部分细胞一经突变，朝着等同于_的方向的方向发展。发展。三、动物细胞培养的条件三、动物细胞培养的条件1无菌、无毒的环境：需对培养液无菌、无毒的环境：需对培养液_处理，添处理，添加一定量的抗生素并定期加一定量的抗生素并定期_。2营养：合成培养基成分有糖、营养：合成培养基成分有糖、_、促生长、促生长因子、无机盐、微量元素等。除了合成培养基，通因子、无机盐、微量元素等。除了合成培养基，通常还需加入血清、血浆等天然成分。常还需加入血清、血浆等天然成分。核型核型癌细胞癌细胞无菌无菌更换培养液更换培养液氨基酸氨基酸返回返回3温度和温度和pH：适宜温度为：适宜温度为36.50.5；pH为为7.27.4。4气体环境：置于含气体环境：置于含95%空气空气5%二氧化碳的二氧化碳的混合气体的培养箱中。细胞培养所需气体主要有混合气体的培养箱中。细胞培养所需气体主要有氧氧和二氧化碳，前者是细胞代谢所必需的，后氧氧和二氧化碳，前者是细胞代谢所必需的，后者的主要作用是维持培养液的者的主要作用是维持培养液的pH。四、动物细胞培养技术的应用四、动物细胞培养技术的应用1大规模生产有重要价值的大规模生产有重要价值的_，如病毒，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体。疫苗、干扰素、单克隆抗体。2应用于基因工程。应用于基因工程。生物制品生物制品返回返回3检测检测_毒性大小，原理是动物细胞经该毒性大小，原理是动物细胞经该物质处理后，畸变细胞所占的比例越大，说明该物物质处理后，畸变细胞所占的比例越大，说明该物质毒性越大。质毒性越大。五、动物核移植的概念及种类五、动物核移植的概念及种类1动物核移植是将动物的一个细胞的动物核移植是将动物的一个细胞的_移入移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其_并并发育成一个新的胚胎，最终成为动物个体。发育成一个新的胚胎，最终成为动物个体。有毒物质有毒物质细胞核细胞核重组重组返回返回思考感悟思考感悟动物细胞培养如何检测有毒物质毒性的大小？动物细胞培养如何检测有毒物质毒性的大小？【提示】【提示】用含有一定浓度有毒物质的细胞培养用含有一定浓度有毒物质的细胞培养液和正常细胞培养液同时培养正常细胞，通过对液和正常细胞培养液同时培养正常细胞，通过对照观察变异细胞的百分数来确定其毒性强弱。照观察变异细胞的百分数来确定其毒性强弱。胚胎胚胎体体返回返回六、体细胞核移植的过程六、体细胞核移植的过程1过程过程2用于核移植的供体细胞一般都选用用于核移植的供体细胞一般都选用10代以内代以内的细胞，目的是为了保证细胞正常的遗传基础。的细胞，目的是为了保证细胞正常的遗传基础。返回返回3接受细胞核的卵母细胞必须体外培养到接受细胞核的卵母细胞必须体外培养到_期，原因是此期细胞核的位置靠近第期，原因是此期细胞核的位置靠近第一极体，用微型吸管可将二者一并吸出，并且此时一极体，用微型吸管可将二者一并吸出，并且此时使细胞核的全能性表现出来的物质已近成熟。使细胞核的全能性表现出来的物质已近成熟。七、体细胞核移植技术的应用前景七、体细胞核移植技术的应用前景1在畜牧生产中，可加速家畜在畜牧生产中，可加速家畜_进程，促进程，促进优良畜群繁育。进优良畜群繁育。减数第减数第二次分裂中二次分裂中遗传改良遗传改良返回返回2在保护濒危物种方面可增加一些动物的存活数在保护濒危物种方面可增加一些动物的存活数量。量。3在医药卫生领域，可利用在医药卫生领域，可利用_动物生产动物生产珍贵的医用蛋白，提供异种移植的细胞、组织和器珍贵的医用蛋白，提供异种移植的细胞、组织和器官；人的核移植胚胎干细胞经诱导分化，可用于组官；人的核移植胚胎干细胞经诱导分化，可用于组织器官的移植；研究克隆动物和克隆细胞，更深入织器官的移植；研究克隆动物和克隆细胞，更深入地了解地了解_及衰老过程；用克隆动物做疾病及衰老过程；用克隆动物做疾病模型模型,更好地追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病。更好地追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病。转基因克隆转基因克隆胚胎发育胚胎发育返回返回八、体细胞核移植技术存在的问题八、体细胞核移植技术存在的问题1成功率低，产下的活克隆动物占移植克隆胚胎成功率低，产下的活克隆动物占移植克隆胚胎的比率平均不到的比率平均不到10%。2多数克隆动物还存在健康问题，表现出遗传和多数克隆动物还存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷。生理缺陷。3对克隆动物食品的安全性存有争议。对克隆动物食品的安全性存有争议。返回返回核心要点突破核心要点突破动物细胞培养动物细胞培养1动物细胞培养过程中的几个重要概念动物细胞培养过程中的几个重要概念(1)细胞贴壁：培养液中分散的细胞很快贴附在瓶细胞贴壁：培养液中分散的细胞很快贴附在瓶壁上生长繁殖，称为细胞贴壁或贴壁生长。壁上生长繁殖，称为细胞贴壁或贴壁生长。(2)接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖的现象。触时，细胞就会停止分裂增殖的现象。返回返回(3)原代培养：将动物的器官或组织用胰蛋白酶或胶原代培养：将动物的器官或组织用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，分散成单个细胞，然后制成细胞悬原蛋白酶处理，分散成单个细胞，然后制成细胞悬液，放入培养瓶内，放在适宜的条件下培养，这种液，放入培养瓶内，放在适宜的条件下培养，这种培养叫原代培养。培养叫原代培养。(4)传代培养：原代培养的细胞由于接触抑制不再分传代培养：原代培养的细胞由于接触抑制不再分裂，还要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理后，再分瓶裂，还要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理后，再分瓶培养，让细胞继续增殖，这种培养叫传代培养。培养，让细胞继续增殖，这种培养叫传代培养。2培养过程培养过程返回返回动物细胞培养的过程如下所示：动物细胞培养的过程如下所示：返回返回特别提醒特别提醒用胰蛋白酶处理组织块，可使细胞分散开，这样做用胰蛋白酶处理组织块，可使细胞分散开，这样做的目的是使细胞与组织液充分接触，这也说明了细的目的是使细胞与组织液充分接触，这也说明了细胞间的主要物质是蛋白质，但是由于细胞膜的主要胞间的主要物质是蛋白质，但是由于细胞膜的主要成分之一也是蛋白质，因此要控制好处理的时间，成分之一也是蛋白质，因此要控制好处理的时间，不能太长，否则会损伤细胞。由于多数动物细胞培不能太长，否则会损伤细胞。由于多数动物细胞培养的适宜养的适宜pH为为7.27.4，因此不能使用胃蛋白酶分，因此不能使用胃蛋白酶分散细胞。散细胞。返回返回(2010年高考浙江卷年高考浙江卷)下列关于动物细胞培养的下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是叙述，正确的是()A培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞多层细胞B克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变生改变C二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的D恶性细胞系的细胞可进行传代培养恶性细胞系的细胞可进行传代培养【尝试解答】【尝试解答】D返回返回【解析解析】由于细胞之间相互接触而发生接触性抑由于细胞之间相互接触而发生接触性抑制，细胞在培养瓶壁上只能形成单层细胞，制，细胞在培养瓶壁上只能形成单层细胞，A错；错；克隆培养法中细胞都是由一个细胞经过有丝分裂而克隆培养法中细胞都是由一个细胞经过有丝分裂而得的，所以细胞的基因型相同，多数不会发生改变得的，所以细胞的基因型相同，多数不会发生改变,B错；二倍体细胞传代培养至错；二倍体细胞传代培养至10代多数会死亡，只代多数会死亡，只有少数的细胞能够培养至有少数的细胞能够培养至50代以后成为细胞系，代以后成为细胞系，C错；恶性细胞系的细胞具有癌变的特点，能够无限错；恶性细胞系的细胞具有癌变的特点，能够无限增殖，可以进行传代培养，增殖，可以进行传代培养，D正确。正确。返回返回【互动探究】【互动探究】(1)动物细胞的培养常运用什么样的动物细胞的培养常运用什么样的细胞？细胞？(2)动物细胞的培养能产生动物个体吗？动物细胞的培养能产生动物个体吗？【提示】【提示】(1)胚胎或幼龄动物的器官和组织细胞。胚胎或幼龄动物的器官和组织细胞。(2)不能。不能。【探规寻律】【探规寻律】(1)当动物细胞培养超过当动物细胞培养超过50代后，少代后，少部分细胞发生突变而持续分裂。部分细胞发生突变而持续分裂。(2)癌细胞失去了接触抑制机制，可以在培养瓶中形癌细胞失去了接触抑制机制，可以在培养瓶中形成多层细胞。成多层细胞。返回返回植物组织培养和动物细胞培养的比较植物组织培养和动物细胞培养的比较植物组织培养植物组织培养动物细胞培养动物细胞培养区区别别理论基理论基础础(原理原理)细胞的全能性细胞的全能性细胞增殖细胞增殖培养基及培养基及培养条件培养条件固体或半固体培固体或半固体培养基，需一定营养基，需一定营养物质、激素、养物质、激素、光照等条件光照等条件液体培养基、营养液体培养基、营养物质、维生素、动物质、维生素、动物血清、适宜物血清、适宜pH等等返回返回植物组织培养植物组织培养动物细胞培养动物细胞培养区区别别过程过程结果结果获得新个体或细胞产获得新个体或细胞产品品大量产生细胞或细胞大量产生细胞或细胞产物产物相同点相同点都需人工条件下的无菌操作都需人工条件下的无菌操作返回返回(2011年深圳高二检测年深圳高二检测)现将现将“细胞工程细胞工程”中中动、植物细胞培养技术列表比较如下，你认为哪一动、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项比较有错误()比比较较项项目目原理原理培养培养基基区区别别结果结果培养目的培养目的植物组植物组织培养织培养细胞细胞的的全全能性能性需加植物需加植物激素激素培育成植株培育成植株快速繁殖，培育快速繁殖，培育无病毒植株等无病毒植株等动物细动物细胞培养胞培养细胞细胞的的全全能性能性需加动物需加动物血清血清培养成细胞培养成细胞系或细胞株系或细胞株获得细胞或细胞获得细胞或细胞的产物等的产物等返回返回A.原理原理B培养基区别培养基区别C结果结果D培养目的培养目的【尝试解答】【尝试解答】A【解析】【解析】本题考查的是植物组织培养和动物细胞本题考查的是植物组织培养和动物细胞培养相关知识的比较，动物细胞培养的目的是获得培养相关知识的比较，动物细胞培养的目的是获得更多细胞或细胞产物。而不是获得个体，其原理只更多细胞或细胞产物。而不是获得个体，其原理只涉及细胞增殖涉及细胞增殖(细胞分裂细胞分裂)。返回返回【误区警示误区警示】误认为动物细胞培养也是为了获误认为动物细胞培养也是为了获得一个完整的个体，而得出错误答案得一个完整的个体，而得出错误答案“D”，但却，但却忽略了动物细胞培养只是为了得到细胞或细胞产忽略了动物细胞培养只是为了得到细胞或细胞产物，它用到的原理也只是细胞增殖。物，它用到的原理也只是细胞增殖。返回返回跟踪训练跟踪训练下列有关植物组织培养和动物细胞培养下列有关植物组织培养和动物细胞培养的比较中，叙述错误的是的比较中，叙述错误的是()A所用的培养基的成分基本相同所用的培养基的成分基本相同B植物组织培养的结果是培育成植株，动物细胞植物组织培养的结果是培育成植株，动物细胞培养的结果是培育成很多细胞培养的结果是培育成很多细胞C植物组织培养的目的是为了快速繁殖和获得无植物组织培养的目的是为了快速繁殖和获得无病毒的植株，动物细胞培养的目的是为了获得细胞病毒的植株，动物细胞培养的目的是为了获得细胞产物或细胞产物或细胞D植物组织培养的原理是细胞的全能性，动物细植物组织培养的原理是细胞的全能性，动物细胞培养的原理是细胞的增殖胞培养的原理是细胞的增殖返回返回解析：解析：选选A。对动物细胞培养和植物组织培养的知。对动物细胞培养和植物组织培养的知识理解程度不够，造成了概念上的混淆，认为动物识理解程度不够，造成了概念上的混淆，认为动物细胞培养和植物组织培养具体过程相差不大，故误细胞培养和植物组织培养具体过程相差不大，故误选选B或或C或或D。动植物细胞培养时培养基的成分差。动植物细胞培养时培养基的成分差别较大，动物培养基需加入血清，植物培养基需加别较大，动物培养基需加入血清，植物培养基需加入激素和琼脂。入激素和琼脂。返回返回动物体细胞核移植动物体细胞核移植1原理：细胞核的全能性。原理：细胞核的全能性。2供核细胞：一般选优良动物的传代培养供核细胞：一般选优良动物的传代培养10代以代以内的细胞。内的细胞。3受体细胞：去核的受体细胞：去核的M期卵母细胞。期卵母细胞。4体细胞核移植的过程体细胞核移植的过程返回返回返回返回特别提醒特别提醒核移植时，一般先用电刺激使供受体细胞融合，核移植时，一般先用电刺激使供受体细胞融合，再用物理或化学方法激活受体细胞，使其完成细胞再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。分裂和发育进程。克隆动物的性状与核供体生物克隆动物的性状与核供体生物的性状基本相同，而不是完全相同，因为克隆动物的性状基本相同，而不是完全相同，因为克隆动物的细胞质遗传物质来自于受体卵母细胞；生物的性的细胞质遗传物质来自于受体卵母细胞；生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境的影响。状不仅与遗传物质有关，还受环境的影响。返回返回5体细胞核移植技术存在的问题体细胞核移植技术存在的问题克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚，克隆技克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动物畸形率高、死亡率高、易出现术效率低，克隆动物畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题，生产克隆动物成本高，不容易大规模早衰等问题，生产克隆动物成本高，不容易大规模推广。推广。返回返回(2011年济宁市高二检测年济宁市高二检测)美国威美国威斯康星州的一个奶牛场有一头奶牛，斯康星州的一个奶牛场有一头奶牛，年产奶量达年产奶量达30.8t，我国奶牛产量年平，我国奶牛产量年平均水平仅为均水平仅为34t。某人用该高产奶牛。某人用该高产奶牛的耳朵细胞，采用核移植技术获得高的耳朵细胞，采用核移植技术获得高产奶牛产奶牛(如图如图)。(1)目前完成目前完成的方法有的方法有_、_、_、化学物质处理等。化学物质处理等。返回返回(2)过程中选择去核卵母细胞作为受体细胞的原过程中选择去核卵母细胞作为受体细胞的原因是因是_。(3)过程所利用的技术是过程所利用的技术是_，其，其原理是原理是_。(4)该实验的成功说明已分化的耳朵细胞的细胞核该实验的成功说明已分化的耳朵细胞的细胞核中含有与中含有与_一样的全套基因，这一样的全套基因，这种繁殖方式属于种繁殖方式属于_。(5)若研究发现该高产奶牛线粒体发达，故它的产若研究发现该高产奶牛线粒体发达，故它的产奶量高，则小牛奶量高，则小牛d成年后具有这一优良性状吗？成年后具有这一优良性状吗？_。你的依据是。你的依据是_。返回返回【尝试解答】【尝试解答】(1)显微操作去核法梯度离心显微操作去核法梯度离心紫外光短时间照射紫外光短时间照射(2)卵母细胞体积大，易操作，营养物质丰富，且卵母细胞体积大，易操作，营养物质丰富，且细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质(3)动物细胞培养细胞增殖动物细胞培养细胞增殖(4)受精卵无性繁殖受精卵无性繁殖(5)不会线粒体中的基因一般通过细胞质传递给不会线粒体中的基因一般通过细胞质传递给后代，而小牛后代，而小牛d的细胞质主要来自于牛的细胞质主要来自于牛a返回返回【解析】【解析】(1)去核的方法有显微操作去核法、梯度去核的方法有显微操作去核法、梯度离心、紫外光短时间照射及化学物质处理等方法。离心、紫外光短时间照射及化学物质处理等方法。(2)在核移植中常用去核卵母细胞作为受体细胞，是在核移植中常用去核卵母细胞作为受体细胞，是因为卵母细胞内含有丰富的营养物质；体积比较大因为卵母细胞内含有丰富的营养物质；体积比较大,容易操作。容易操作。(3)过程属于动物细胞培养，其原理是细胞增殖。过程属于动物细胞培养，其原理是细胞增殖。(4)该实验的成功证明了动物细胞核有全能性，因为该实验的成功证明了动物细胞核有全能性，因为细胞核中含有和受精卵一样的全套基因。细胞核中含有和受精卵一样的全套基因。(5)线粒体位于细胞质中，主要来源于受体细胞，因线粒体位于细胞质中，主要来源于受体细胞，因此没有产奶量高的优良性状。此没有产奶量高的优良性状。返回返回【探规寻律】【探规寻律】体细胞核移植的过程必须弄清的体细胞核移植的过程必须弄清的几个问题：几个问题：(1)动物细胞的全能性会随着动物体的发育而逐渐动物细胞的全能性会随着动物体的发育而逐渐受到限制，其主要原因是细胞的分化。受到限制，其主要原因是细胞的分化。(2)克隆高产奶牛所用的受体细胞是去核的卵母细克隆高产奶牛所用的受体细胞是去核的卵母细胞，处于减数第二次分裂中期。因为卵母细胞中胞，处于减数第二次分裂中期。因为卵母细胞中含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。(3)克隆高产奶牛过程所利用的生物技术有：细胞克隆高产奶牛过程所利用的生物技术有：细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植。核移植、动物细胞培养、胚胎移植。(4)目前核移植技术中普遍使用的去核方法是显微目前核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法。操作法。返回返回跟踪训练跟踪训练如果用动物的细胞进行克隆实验应该如果用动物的细胞进行克隆实验应该选择的细胞核不能来源于选择的细胞核不能来源于()A乳腺细胞乳腺细胞 B卵细胞卵细胞C胃腺细胞胃腺细胞D囊胚时期的胚胎细胞囊胚时期的胚胎细胞答案：答案：B返回返回知能过关演练知能过关演练本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此进入课件目录点此进入课件目录按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放谢谢使用谢谢使用