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(chǎn)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(zhì)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(chǎn)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(zhì)(根據(jù)變異細胞占全部培養(yǎng)細胞的比例來判斷該物質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)生什么影響? 提示正面影響:用人的核移植胚胎干細胞經(jīng)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(nèi)有害代謝產(chǎn)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(zhì)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(zhì)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(zhì),如蛋白質(zhì)、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(diào)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(jīng)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(jīng)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(nèi)的細胞,因為10代以內(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)基因奶牛的繁殖速度,可以對此轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)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(nèi)的細胞 D.用體細胞核移植方法生產(chǎn)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(nèi)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(jīng)過兩性生殖細胞的結合由親本直接產(chǎn)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(zhì)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(jīng)移植后產(chǎn)生的牛,屬于有性生殖的產(chǎn)物,B項錯誤;將一個目的基因和質(zhì)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,,