高中生物 2.2.1 動物細胞培養(yǎng)和核移植技術課件 新人教版選修3.ppt

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目標導航,預習導引,目標導航,預習導引,一,二,動物細胞工程常用的技術手段有動物細胞培養(yǎng)、動物細胞核移植、動物細胞融合、生產單克隆抗體等,其中動物細胞培養(yǎng)技術是其他動物細胞工程的技術基礎。 一、動物細胞培養(yǎng) 1.概念:從動物機體中取出相關的組織,將它分散成單個細胞,然后放在適宜的培養(yǎng)基中,讓這些細胞生長和增殖。 2.過程:取動物組織塊(動物胚胎或幼齡動物的器官或組織)→剪碎組織→用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理組織,使之分散成單個細胞→制成細胞懸液→放入培養(yǎng)瓶中進行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶處理分散成單個細胞→分瓶繼續(xù)傳代培養(yǎng)。,,,,,,,,,,,,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,3.相關概念 (1)原代培養(yǎng):將組織取出,用胰蛋白酶等處理,分散成單個細胞,然后在細胞懸液中初次培養(yǎng)的過程。 (2)傳代培養(yǎng):把原代培養(yǎng)增殖的細胞定期用胰蛋白酶從瓶壁上脫離下來,分裝到兩個或兩個以上的培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)的過程。 (3)細胞株:傳代培養(yǎng)的細胞能傳至10~50代,這種傳代細胞稱為細胞株。 (4)細胞系:50代后,有部分細胞的遺傳物質發(fā)生了改變,并且有癌變的特點,能無限地傳代下去,這種傳代細胞稱為細胞系。,,,,,目標導航,預習導引,一,二,4.特點 (1)細胞貼壁:懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上,稱為細胞貼壁。 (2)接觸抑制:隨著細胞數(shù)目的不斷增多,當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時,細胞就會停止分裂增殖,這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。,,,,目標導航,預習導引,一,二,5.動物細胞培養(yǎng)的條件 (1)無菌、無毒的環(huán)境:培養(yǎng)液和所用培養(yǎng)用具進行無菌處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素,以防培養(yǎng)過程中的污染。此外,應定期更換培養(yǎng)液,防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成危害。 (2)營養(yǎng):合成培養(yǎng)基成分有糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等。在使用合成培養(yǎng)基時,通常需加入血清、血漿等天然成分。 (3)溫度和pH:體外培養(yǎng)溫度一般與動物體溫相近,哺乳動物多以36.50.5 ℃為宜;多數(shù)細胞生存的適宜pH為7.2~7.4。 (4)氣體環(huán)境:95%空氣加5%CO2的混合氣體。O2是細胞代謝所必需的,CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。 6.動物細胞培養(yǎng)技術的應用:如病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測有毒物質(根據(jù)變異細胞占全部培養(yǎng)細胞的比例來判斷該物質的毒性)、培養(yǎng)醫(yī)學研究的各種細胞(人工皮膚)。,,,,,,,,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,二、動物體細胞核移植技術和克隆動物 1.動物核移植:將動物的一個細胞的細胞核,移入一個去核的卵母細胞中,使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎,最終發(fā)育為動物個體。 2.體細胞核移植的過程,,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,3.體細胞核移植技術的應用前景 (1)加速家畜遺傳改良進程,促進優(yōu)良畜群繁育;(2)保護瀕危物種,增大存活數(shù)量;(3)生產珍貴的醫(yī)用蛋白;(4)作為異種移植的供體;(5)用于組織器官的移植等。 4.體細胞核移植技術存在的問題 體細胞核移植技術的成功率非常低,而且絕大多數(shù)克隆動物存在著健康問題,表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。,,,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,如果體細胞核移植技術發(fā)展成熟并運用于人類自身,將會對人類產生什么影響? 提示正面影響:用人的核移植胚胎干細胞經過誘導分化,形成相應的組織、器官后,可以用于組織器官的移植等。 負面影響:體細胞核移植技術一旦被人用來克隆人,會引起人類社會倫理混亂。,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,一、動物細胞培養(yǎng) 1.過程解讀 (1)原理:細胞增殖。 (2)選材:一般取自幼齡動物的組織或器官,因為這些組織或器官的生命力旺盛,分裂能力強。 (3)將動物細胞分散成單個細胞培養(yǎng)的原因: ①保證細胞所需要的營養(yǎng)供應;②保證細胞內有害代謝產物的及時排出。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,2.相關概念的辨析 (1)原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng),一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,(2)細胞株與細胞系 ①細胞株:能夠傳到10~50代的細胞,其遺傳物質沒有發(fā)生改變。 ②細胞系:當細胞株細胞傳到50代以后,有部分細胞的遺傳物質發(fā)生了改變,能在培養(yǎng)條件下無限制地傳代下去,具有癌變的特點。 3.培養(yǎng)條件的分析 (1)添加血清、血漿的作用:血清和血漿中含有多種維持細胞正常代謝和生長的物質,如蛋白質、氨基酸、未知的促生長因子等。細胞培養(yǎng)時,一般需添加10%~20%的血清或血漿。 (2)氣體環(huán)境:CO2調節(jié)培養(yǎng)液pH,O2維持細胞有氧呼吸。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,【例1】 下列關于動物細胞培養(yǎng)的敘述,正確的是( ) A.動物細胞培養(yǎng)的目的就是獲得細胞分泌蛋白 B.動物細胞培養(yǎng)前要用胰蛋白酶處理使細胞分散開 C.動物細胞培養(yǎng)通常不會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象 D.可以通過細胞培養(yǎng)技術獲得完整的動物個體 解析動物細胞的培養(yǎng)是為了獲得更多的動物細胞,不同于植物組織培養(yǎng),它無法獲得完整動物個體。在培養(yǎng)之前要用胰蛋白酶對材料進行處理,使細胞分散開。在培養(yǎng)過程中動物細胞會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象。 答案B,,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,下列關于動物細胞培養(yǎng)及植物組織培養(yǎng)的說法,不正確的是( ) A.選材時,一般都選分裂分化能力強的組織 B.均在離體、無菌、無毒條件下進行 C.都能體現(xiàn)細胞的全能性,其原理相同 D.培養(yǎng)基成分的差異是動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基中含血清等天然成分,植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中含細胞分裂素、生長素兩種植物激素 解析動物細胞培養(yǎng)的目的是經細胞生長分裂,得到細胞株或細胞系,沒有激發(fā)細胞全能性。 答案C,,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的比較,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,二、動物體細胞核移植技術和克隆動物 1.過程分析,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,2.原理 動物細胞核的全能性,而不是動物細胞的全能性。因動物體細胞的全能性受到限制,不能經培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個體。所以用體細胞核移植技術能夠得到克隆動物,說明動物體細胞的細胞核具有全能性。 3.供體和受體的選擇 (1)供體:一般選用傳代10代以內的細胞,因為10代以內的細胞一般能保持正常的二倍體核型,保證了供體細胞正常的遺傳基礎。 (2)受體:去核的減Ⅱ中期的卵母細胞。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,【例2】 科學家通過轉基因技術獲得了含有人生長激素基因的奶牛,如果要加速轉基因奶牛的繁殖速度,可以對此轉基因奶牛進行克隆(如下圖所示)。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,(1)在進行細胞培養(yǎng)之前,要對取自轉基因奶牛的組織進行分離,形成單個細胞,這一過程中需要利用胰蛋白酶處理,不能用纖維素酶與果膠酶的原因是 。 (2)轉基因奶牛的克隆成功,說明動物細胞的 具有全能性。 (3)將進行細胞培養(yǎng)的供體細胞核注入去核的卵母細胞中,去掉卵母細胞核的目的是 。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,解析(1)對動物組織進行分離,用胰蛋白酶處理,才能形成單個細胞。因為酶具有專一性,所以不能用纖維素酶和果膠酶將動物細胞分散開。 (2)克隆動物的成功證明了動物細胞的細胞核具有全能性。 (3)去掉卵母細胞核后,重組細胞的遺傳物質主要來自供體細胞核,其性狀主要由供體細胞核決定。 答案(1)酶具有專一性 (2)細胞核 (3)使犢牛的性狀主要由供體細胞核決定,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,下列關于動物體細胞核移植技術和克隆動物的敘述,正確的是( ) A.目前在實驗中,科學家可以用類似植物組織培養(yǎng)的方法獲得完整的動物個體 B.作為受體細胞的卵母細胞需體外培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期 C.用于核移植的供體細胞一般都選用傳代50代以內的細胞 D.用體細胞核移植方法生產的克隆動物,其核基因發(fā)生改變,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,解析與植物細胞相比,動物細胞的全能性隨分化程度的提高而逐漸受到限制,目前,還不能用類似植物組織培養(yǎng)的方法克隆動物,動物體細胞獲得的動物,實際是通過核移植實現(xiàn)的;用于核移植的供體細胞一般都選10代以內的細胞,因為10代至50代左右時,部分細胞核型可能改變。核移植生產的動物基因型取決于供體動物的基因型,因此未改變。 答案B,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,(1)克隆屬于無性繁殖,產生新個體的性別、絕大多數(shù)性狀與供核親本一致。 (2)核移植技術獲得的動物與供核動物性狀不完全相同的原因:①克隆動物絕大部分DNA來自于供體細胞核,但其核外線粒體中的DNA是來自于受體卵母細胞;②性狀是基因與環(huán)境共同作用的結果,供核動物生活的環(huán)境與克隆動物所生活的環(huán)境不會完全相同,其性狀也不可能和供核動物完全相同;③在個體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變,產生供核動物沒有的性狀。,1.動物細胞培養(yǎng)的理解誤區(qū) (1)動物細胞培養(yǎng)中兩次使用胰蛋白酶的作用不同:第一次用胰蛋白酶處理剪碎的組織使之分散成單個細胞,第二次使貼壁細胞從瓶壁上脫落下來。(2)不是所有的動物細胞增殖過程中都存在接觸抑制。例如,癌細胞增殖時不存在接觸抑制,所以在培養(yǎng)瓶中可以形成多層細胞。,【例1】 下列關于動物細胞培養(yǎng)的敘述,不正確的是 ( ) A.培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成一層細胞 B.克隆培養(yǎng)法培養(yǎng)過程中多數(shù)細胞的基因型不會發(fā)生改變 C.細胞培養(yǎng)過程中需要的CO2主要作用是刺激細胞的呼吸 D.惡性瘤細胞培養(yǎng)過程中通常不會出現(xiàn)細胞貼壁 解析具有接觸抑制的細胞一旦接觸后就會停止增殖,因此培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成一層細胞,A項正確;克隆培養(yǎng)法培養(yǎng)過程中多數(shù)細胞的基因型不會發(fā)生改變,B項正確;細胞培養(yǎng)過程中需要的CO2主要作用是維持培養(yǎng)液的pH,C項錯誤;惡性瘤細胞培養(yǎng)過程中無接觸抑制,通常不會出現(xiàn)細胞貼壁,D項正確。 答案C,,,2.有性生殖與無性生殖的判斷方法 (1)從概念上判斷:有性生殖是經兩性生殖細胞結合而成的合子或有性配子直接發(fā)育成個體的生殖方式。無性生殖是不經過兩性生殖細胞的結合由親本直接產生子代的生殖方式。(2)從培養(yǎng)細胞的種類上判斷:組織培養(yǎng)中培養(yǎng)的不是體細胞而是有性配子或合子時才屬于有性生殖。植物組織培養(yǎng)、植物體細胞雜交和動物細胞核移植都屬于無性生殖。,【例2】 關于現(xiàn)代生物技術相關知識的敘述,下列正確的是( ) A.動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)過程均需使用胰蛋白酶處理 B.試管苗、試管牛和克隆羊都屬于無性生殖且能保持母本性狀 C.用DNA連接酶將一個目的基因和質粒連接形成重組DNA分子 D.將玉米花粉和水稻花粉進行細胞雜交,獲得的植株為二倍體,且可育,解析動物細胞培養(yǎng)需使用胰蛋白酶處理形成單個細胞,植物組織培養(yǎng)不需使用胰蛋白酶處理,A項錯誤;試管牛是通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精,并通過培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后,再經移植后產生的牛,屬于有性生殖的產物,B項錯誤;將一個目的基因和質粒連接形成重組DNA分子需使用DNA連接酶,C項正確;將玉米花粉和水稻花粉進行細胞雜交,獲得的植株為二倍體,但由于不存在同源染色體,所以不可育,D項錯誤。 答案C,,