2.2 動物細胞工程課件-【知識精研】高二下學期生物人教版選擇性必修3

動物細胞工程用細胞培養(yǎng)人造耳朵的過程/s/RdXJVAbWSav59IT2T6U10Q知識框架知識框架動物細胞工程動物細胞培養(yǎng)動物細胞融合單克隆抗體制備動物體細胞核移植動物細胞工程技術動物細胞工程技術的基礎1.概念就是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。細胞增殖2.原理一、動物細胞培養(yǎng)技術動物細胞工程易錯1：動物細胞培養(yǎng)只能使細胞數(shù)目增多，不能發(fā)育成新的動物個體；3.目的得到大量細胞或細胞產(chǎn)物4、動物細胞培養(yǎng)條件（1）無菌、無毒的環(huán)境（2）營養(yǎng)（3）溫度和PH溫度：哺乳動物多以36.5±0.5℃為宜（4）氣體環(huán)境CO2培養(yǎng)箱：95%空氣和5%CO2無菌a.對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進行無菌處理b.添加一定量的抗生素無毒：定期更換培養(yǎng)液。目的：便清除代謝產(chǎn)物，防止細胞代謝對細胞自身造成危害。無機物：有機物：無機鹽、微量元素葡萄糖、氨基酸、促生長因子、pH：7.2～7.4O2：細胞代謝所必需的CO2：維持培養(yǎng)液的PH（目的：補充細胞生長所需的未知營養(yǎng)物質(zhì)）培養(yǎng)基類型：合成、液體血清5、培養(yǎng)動物細胞的器具動物細胞工程培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶動物細胞工程4.過程取動物組織塊單個細胞細胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)①②取材：胚胎或幼齡動物的組織（細胞分化程度低、分裂能力強，易培養(yǎng)）分散細胞的方法：機械法胰蛋白酶、膠原蛋白酶（胃蛋白酶不可以，PH不合適）分散細胞的目的：①便于細胞與培養(yǎng)液充分接觸，保證細胞所需要的O2和營養(yǎng)物質(zhì)的供應；②保證細胞內(nèi)代謝產(chǎn)物的及時排出；③可使在細胞水平操作的其他技術得以實現(xiàn)。動物細胞工程4.過程取動物組織塊單個細胞細胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)②細胞接觸抑制：細胞在貼壁生長過程中，隨著細胞分裂，數(shù)量不斷增加，最后形成一個單層，此時細胞間相互接觸，細胞分裂和生長停止，數(shù)量不再增加。原代培養(yǎng)在分瓶之前的細胞培養(yǎng)，即動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)。①懸浮生長細胞②貼壁生長細胞細胞密度過大、有害代謝物積累、營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等細胞密度過大、有害代謝物積累、營養(yǎng)物質(zhì)缺乏、接觸抑制等分裂受阻的原因：（主要類型）動物細胞工程4.過程取動物組織塊單個細胞細胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)貼壁生長細胞②細胞接觸抑制：細胞在貼壁生長過程中，隨著細胞分裂，數(shù)量不斷增加，最后形成一個單層，此時細胞間相互接觸，細胞分裂和生長停止，數(shù)量不再增加。細胞貼壁：某些細胞需要貼附于某些基質(zhì)表面才能增殖，這類細胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上。細胞貼壁過程動物細胞工程4.過程取動物組織塊單個細胞細胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)②細胞接觸抑制：細胞在貼壁生長過程中，隨著細胞分裂，數(shù)量不斷增加，最后形成一個單層，此時細胞間相互接觸，細胞分裂和生長停止，數(shù)量不再增加。接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞通常會停止分裂增殖。圓球形細胞剛開始鋪展貼壁生長（100×）培養(yǎng)的動物細胞貼壁生長并進行有絲分裂（100×）細胞單層貼壁生長鋪滿瓶壁后出現(xiàn)接觸抑制（100×）貼壁生長細胞動物細胞工程4.過程取動物組織塊單個細胞細胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)②細胞接觸抑制：細胞在貼壁生長過程中，隨著細胞分裂，數(shù)量不斷增加，最后形成一個單層，此時細胞間相互接觸，細胞分裂和生長停止，數(shù)量不再增加。傳代培養(yǎng)步驟：分瓶之后的細胞培養(yǎng)。②制成細胞懸液，分瓶培養(yǎng)①收集細胞貼壁生長類:用胰蛋白酶處理分散成

單個細胞，用離心法收集懸浮生長類:直接用離心法收集多次用到胰蛋白酶或膠原蛋白酶：第一次使用的目的是

；傳代培養(yǎng)時使用的目的是

。如何區(qū)分原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？使組織細胞分散開使細胞從瓶壁上脫離下來，便于分瓶后繼續(xù)培養(yǎng)☆細節(jié)強調(diào)判斷依據(jù)：胰蛋白酶處理的對象和是否分瓶！☆動物細胞培養(yǎng)總結(jié)2類細胞貼壁生長細胞懸浮生長細胞原代培養(yǎng)→分裂受阻→離心法收集→制成細胞懸液→傳代培養(yǎng)。原代培養(yǎng)→分裂受阻→先胰蛋白酶處理→再離心法收集→制成細胞懸液→傳代培養(yǎng)。2種現(xiàn)象接觸抑制細胞貼壁2種培養(yǎng)傳代培養(yǎng)原代培養(yǎng)比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)基性質(zhì)培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)結(jié)果培養(yǎng)目的相同點植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較獲得細胞或細胞產(chǎn)物常用固體培養(yǎng)基植物體葡萄糖、動物血清常用液體培養(yǎng)基細胞增殖細胞的全能性許多細胞快速繁殖等蔗糖、植物激素1.培養(yǎng)過程中細胞都進行有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂；2.均需無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件（體現(xiàn)全能性）（未體現(xiàn)全能性）（1）定義：動物和人體內(nèi)保留的具有分裂和分化能力的細胞。（2）分布、分類：分布：二、干細胞培養(yǎng)及其應用動物細胞工程早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中胚胎干細胞和成體干細胞等。分類：（3）特點：有著自我更新能力及分化潛能的干細胞，與組織、器官的發(fā)育、再生和修復等密切相關。胚胎干細胞（簡稱ES細胞）二.干細胞培養(yǎng)及其應用動物細胞工程a.分布：存在于早期胚胎中b.特點：具有分化為成年動物體內(nèi)的任何一種類型的細胞，并進一步形成機體的所有組織和器官甚至個體的潛能。c.實例：ES細胞在體外分化成心肌細胞、神經(jīng)元細胞和造血干細胞等二.干細胞培養(yǎng)及其應用動物細胞工程精原干細胞（睪丸）成體干細胞a.分布：存在于成體組織或器官內(nèi)中b.舉例：c.特點：發(fā)現(xiàn)最早研究最多的應用最成熟的實例具有組織特異性造血干細胞（骨髓、外周血和臍帶血）神經(jīng)干細胞（神經(jīng)系統(tǒng)）二.干細胞培養(yǎng)及其應用動物細胞工程成體干細胞（3）應用：類型應用造血干細胞神經(jīng)干細胞誘導多能干細胞（iPS細胞）治療白血病及一些惡性腫瘤放療或化療后引起的造血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)功能障礙等疾病治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾?。ㄈ缗两鹕　柎暮Ｄ〉龋┛芍委熜∈蟮溺牋罴毎氀Y，在治療阿爾茲海默病、心血管疾病等領域的研究也取得了新進展誘導多能干細胞（iPS細胞）（1）概念：通過體外誘導小鼠成纖維細胞，獲得了類似胚胎干細胞的一種細胞，稱為誘導多能干細胞，簡稱iPS細胞。（2）誘導方法：①將特定基因或特定蛋白導入細胞（成纖維細胞以及已分

化的T細胞、B細胞均可）；②用小分子化合物誘導形成。（3）iPS細胞優(yōu)點：①誘導過程無須破壞胚胎；②iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它移植回

病人體內(nèi)后，理論上可以避免免疫排斥反應。二.干細胞培養(yǎng)及其應用動物細胞工程移植取成纖維細胞等iPS細胞轉(zhuǎn)入相關因子細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化分化胰島細胞神經(jīng)元血細胞腸上皮細胞心肌細胞肝細胞病人iPS細胞用于治療人類疾病示意圖（5）誘導多能干細胞的應用：取成纖維細胞轉(zhuǎn)入相關因子細胞轉(zhuǎn)化為iPS細胞誘導iPS細胞定向分化為多種組織細胞移植回病人體內(nèi)動物細胞工程

來源或存在功能、特點局限性胚胎干細胞(ES細胞)成體干細胞誘導多能干細胞(iPS細胞)（閱讀P46—47，完成表格）早期胚胎能夠分化成為動物體內(nèi)的任何細胞，并進一步形成組織、器官甚至生物個體成體組織或器官，如造血干細胞、神經(jīng)干細胞和精原干細胞等體外誘導體細胞產(chǎn)生能分化成為具有特定功能的細胞來治療疾病。無須破壞胚胎，且避免免疫排斥反應。具有組織特異性，能分化成特定的細胞或組織不具有發(fā)育成完整個體的能力需從胚胎中獲取，涉及倫理問題，限制了它在醫(yī)學上的應用技術不成熟。面臨的問題:存在著導致腫瘤發(fā)生的風險。5.干細胞培養(yǎng)及其應用動物細胞工程2.1動物細胞培養(yǎng)和核移植技術1.概念將動物的一個細胞的細胞核，移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發(fā)育成動物個體。細胞核卵母細胞動物個體用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物。克隆動物：二、動物體細胞核移植技術2.1動物細胞培養(yǎng)和核移植技術2.哺乳動物核移植的類型①胚胎細胞核移植：②體細胞核移植：動物胚胎細胞分化程度低，恢復其全能性相對容易動物體細胞分化程度高，恢復其全能性十分困難3.動物體細胞核移植的原理動物體細胞核的全能性說明：①動物體細胞的全能性會隨著細胞分化程度的提高而逐漸受到限制，分化潛能逐漸變?nèi)?。②動物體細胞的細胞核內(nèi)仍含有該種動物的全套遺傳物質(zhì)，具有發(fā)育成完整個體的潛能，即動物體細胞的細胞核仍具有全能性。4.過程（以克隆高產(chǎn)奶牛為例）通過電刺激使兩細胞融合，供體細胞核進入受體卵母細胞，構(gòu)建重組胚胎動物細胞培養(yǎng)大量供體細胞①②③④⑤4.過程（以克隆高產(chǎn)奶牛為例）高產(chǎn)奶牛（供體）從供體高產(chǎn)奶牛身體的某一部位（如耳）上取體細胞供體細胞培養(yǎng)采集牛卵巢中卵母細胞，在體外培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期（MⅡ中期）去核的卵母細胞通過顯微操作去除卵母細胞中的核將供體細胞注入去核卵母細胞通過電刺激使兩細胞融合，供體細胞核進入受體卵母細胞，構(gòu)建重組胚胎用物理或化學方法激活受體細胞，使其完成細胞分裂和發(fā)育進程將胚胎移入代孕母牛體內(nèi)，生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛細胞融合激活胚胎移植，妊娠分娩☆細節(jié)強調(diào)1．核移植時供體和受體的選擇(1)供體細胞：一般選用10代以內(nèi)的細胞。(2)受體細胞：①去核的處于

期的卵母細胞。②去核的原因：③選用卵母細胞作為受體細胞的原因：

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。a.細胞大，易于操作；b.含有促使細胞核體現(xiàn)全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件。保證克隆動物的核基因全部來自供體細胞。減數(shù)第二次分裂中原因：3．核移植技術形成的重組細胞能夠發(fā)育成一個新個體，體現(xiàn)了動物體細胞的細胞核的全能性而非動物細胞的全能性。2．核移植產(chǎn)生的克隆動物(1)遺傳物質(zhì)的來源：(2)克隆動物與供核動物性狀不完全相同的原因：核基因來源供體細胞核，質(zhì)基因來源受體細胞（去核卵母細胞）的細胞質(zhì)。①生物的性狀受細胞核基因和細胞質(zhì)基因的共同控制；

②生物的性狀還受環(huán)境因素的影響

（3）代孕母牛

（沒有/有）為新個體提供遺傳物質(zhì)，新個體的性狀與代孕母?；?/p>

（沒有/有）關系。4．利用核移植技術得到克隆動物的過程屬于

生殖?！罴毠?jié)強調(diào)無性沒有沒有2.1動物細胞培養(yǎng)和核移植技術5.體細胞核移植的應用前景(1)畜牧生產(chǎn)方面：加速家畜______________進程，促進優(yōu)良畜群繁育。(2)保護瀕危物種方面：增加動物的______________。(3)醫(yī)藥衛(wèi)生領域：轉(zhuǎn)基因克隆動物作為______________，生產(chǎn)醫(yī)用蛋白。(4)治療人類疾病：轉(zhuǎn)基因克隆動物細胞、組織和器官作為______________的供體遺傳改良存活數(shù)量生物反應器異種移植6.存在問題(1)成功率非常低。(2)克隆動物存在健康問題，表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷。(3)存在克隆動物食品的安全性問題。1.克隆技術

克隆就是無性繁殖，具體地說，是指一個共同的祖先，通過無性繁殖的方法產(chǎn)生出來的一群遺傳特性相同的DNA分子、細胞、器官或個體。2.克隆的層次（1）分子水平：（2）細胞水平：（3）器官水平：（4）個體水平：如DNA復制如動物細胞培養(yǎng)如利用干細胞培育出新器官如克隆動物3.克隆動物的特點(1)克隆動物的性狀與核供體生物的性狀基本相同，但不是完全相同，原因是：①克隆動物的細胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自受體卵母細胞；②生物的性狀不僅與遺傳物質(zhì)有關，還受環(huán)境影響。(2)核基因是供體核基因的100%的復制。(3)克隆動物是一種無性繁殖方式。1.概念指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。融合后形成的具有兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞，稱為雜交細胞。2.原理細胞膜的流動性4.誘導方法物理法：化學法：生物法：滅活的病毒離心、電激、振動聚乙二醇(PEG)3.結(jié)果形成雜交細胞2.2動物細胞融合與單克隆抗體三、動物細胞融合5.過程（以病毒誘導法為例）注意：1.滅活病毒誘導細胞融合的原理：病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細胞膜上的糖蛋白發(fā)生作用，使細胞相互凝集，細胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子重新排布，細胞膜打開，細胞融合。2.滅活是指用物理或化學手段使病毒或細菌失去感染能力，但是并不破壞這些病原體的抗原結(jié)構(gòu)。3.不滅活的病毒會感染細胞，因而不能誘導細胞融合。比較項目植物體細胞雜交動物細胞融合原理融合前處理誘導方法結(jié)果細胞膜的流動性、植物細胞的全能性細胞膜的流動性用纖維素酶、果膠酶處理獲得原生質(zhì)體用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理使細胞分散物理：電擊、離心、振蕩化學：聚乙二醇（PEG）物理、化學：（與植物相同）生物：滅活病毒雜種植株1.動物細胞融合與植物體細胞雜交比較雜交細胞2.病毒在不同過程或操作中的“不同身份”①免疫調(diào)節(jié)→抗原②基因工程→作為載體③細胞工程→作為誘導劑3.生物工程技術產(chǎn)生后代個體的遺傳物質(zhì)或基因來源①轉(zhuǎn)基因生物②雜種植株③經(jīng)細胞培養(yǎng)獲得的動物細胞④動物細胞融合形成的雜交細胞⑤克隆動物B.目的基因來自外源生物，絕大多數(shù)基因來自兩個親本D.遺傳物質(zhì)來自融合的兩個親本細胞A.遺傳物質(zhì)只來自一個親本C.細胞核中的遺傳物質(zhì)來自供體動物，細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)來自提供卵母細胞的動物個體BDADC1．(2019·山東荷澤期中改編)下列關于動物細胞融合的說法，正確的是(）A．動物細胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理不同B．動物細胞融合后形成的雜交細胞一般為雙核細胞C．常用的誘導動物細胞融合的因素或方法有聚乙二醇、滅活的病毒、電激、紫外線照射等D．細胞融合技術突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能D細胞膜的流動性細胞膜融合細胞質(zhì)融合細胞核融合→實質(zhì)及結(jié)束的標志化學法生物法物理法進行人工誘變2．(2018·江蘇高考改編)右圖為細胞融合的示意圖，下列敘述正確的是（）A．若a細胞和b細胞是植物細胞，需先去分化再誘導融合B．a(chǎn)細胞和b細胞之間的融合需要促融處理后才能實現(xiàn)C．c細胞的形成與a、b細胞膜的流動性無關D．c細胞將同時表達a細胞和b細胞中的所有基因纖維素酶、果膠酶去細胞壁原理基因的選擇性表達B胚胎工程

胚胎工程指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等技術。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需要移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。操作對象：早期胚胎和配子技術手段：體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等操作水平：主要集中在細胞水平哺乳動物的受精和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律理論基礎：考點一體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育一、體內(nèi)受精（一）哺乳動物精子的發(fā)生1.發(fā)生場所：睪丸2.時期：初情期（青春期）→生殖機能衰退3.過程：各種家畜精子發(fā)生的過程大體可分為以下三個階段：精原細胞→初級精母細胞→精細胞→精子閱讀課本61—62頁相關內(nèi)容☆精子的變形精細胞細胞核精子頭的主要部分高爾基體頭部的頂體中心體精子的尾線粒體精子尾基部的線粒體鞘其他物質(zhì)原生質(zhì)滴（最后脫落）精子精子維持生存和運動的“動力工廠”或“發(fā)動機”頭頸尾1.哺乳動物成熟精子外形似_____2.不同種動物精子的形態(tài)______，大小略有_______蝌蚪相似不同3.精子大小與__________無關。動物體型卵巢輸卵管