高中生物 第2章 第3节 动物细胞工程同步备课课件 苏教版选修3.ppt

教师用书独具演示 课标解读1 简述动物细胞的培养过程及所需条件 2 掌握动物体细胞克隆技术 并关注其伦理问题 3 举例说出细胞融合技术和单克隆抗体技术及应用 教学地位动物细胞培养是动物克隆技术中最基础的技术 高考中常结合其他技术手段考查培养动物细胞的条件等 单克隆抗体的制备和应用是近几年生物科学和医学发展的热点之一 高考中常考查单克隆抗体制备的过程 如二次筛选的目的 制备单克隆抗体的设计思路等 教法指导1 动物细胞培养和动物细胞核移植都是以过程为主的内容 可让学生先学习教材或演示过程 然后让学生自己总结或板书图解过程 调动学生学习的积极性 2 动物细胞融合 部分 由于考虑到其基本原理与植物的原生质体融合相同 方法也类似 可以让学生来讲 教师给予补充和完善 突出学生自学能力和教师的指导作用 3 单克隆抗体的内容是重点 教师可以结合自己设置的问题 制备单克隆抗体时 为什么要选用b淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞 启发学生思考 采用多媒体引导 让学生互相交流讨论 突破难点 也对学生进行科学方法的训练 新课导入建议1 引导学生复习回顾上节课所学植物体细胞杂交技术的基本知识 提出问题 动物细胞能像植物原生质体那样融合吗 出示人 鼠细胞融合图片 ppt 此实验说明动物细胞也是可以融合的 那么 如何实现动物细胞的融合 以及动物细胞融合后有何用途呢 这就是今天这节课我们要学习的内容 这样就很自然地引入新课 2 神舟 十号飞船上进行了包括曾被广泛关注的细胞 太空婚礼 动物细胞和植物细胞两项空间细胞融合试验 b淋巴细胞和骨髓瘤细胞的融合 黄花烟草原生质体和 革新 一号烟草原生质体的融合两个科学实验 在电融合仪内经过160分钟后 终于获得成功 那动物细胞是如何进行融合的呢 细胞融合有什么样的用途呢 教学流程设计 演示结束 动物细胞工程 细胞 分子 遗传特性 动物细胞与组织培养 体细胞克隆 单克隆抗体制备 动物细胞与组织培养 动物细胞与组织培养 胚胎 内环境 无菌 营养充足 生长 增殖 胰蛋白酶 营养液 生理盐水 培养瓶 动物血清 营养价值高 明确 控制 动物血清 初次 药物测试 生物学特性 分离稀释 培养空间 营养物质 10 50 肿瘤防治 细胞核移植与动物体细胞克隆 细胞 无性繁殖 细胞质 胚胎 细胞核移植技术 显微操作 同种或异种 卵细胞 融合的细胞 干细胞培养 组织或器官 种间 新物种 经济价值 细胞融合 2个 多个 杂种细胞 电场法 聚乙二醇 仙台病毒 单克隆抗体 单克隆抗体 特定抗体的杂交细胞 单克隆 蛋白质 特异性 灵敏度 肿瘤 器官移植 动物细胞培养 问题导思 动物细胞培养的条件有哪些 动物细胞培养的过程分为哪几步 1 原理细胞增殖 2 培养条件 1 无菌 无毒的环境 首先应保证被培养的细胞处于无菌 无毒的环境 即对培养液和所有的培养用具进行无菌处理 通常还要在细胞培养液中添加一定量的抗生素 以防培养过程中的污染 另外 应定期更换培养液 以便清除代谢产物 防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害 2 营养 细胞体外培养所需营养物质与体内的环境基本相同 例如 需要有糖 氨基酸 促生长因子 无机盐 微量元素等 将细胞所需的上述营养物质按其种类和所需数量严格配制而成的培养基 称为合成培养基 由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚 因此 在使用合成培养基时 通常需加入血清 血浆等一些天然成分 3 温度和ph 细胞体外培养的适宜温度一般与动物的体温相近 哺乳动物多以36 5 0 5 为宜 多数细胞生存的适宜ph为7 2 7 4 4 气体环境 细胞培养所需气体主要有o2和co2 o2是细胞代谢所必需的 co2的主要作用是维持培养液的ph 进行细胞培养时 通常采用培养皿或松盖培养瓶 将其置于含95 空气加5 co2的混合气体的培养箱中进行培养 1 原代培养与传代培养的分界点为分瓶的继续培养 2 细胞贴壁和接触抑制 悬液中分散的细胞贴附在瓶壁上生长 称为贴壁生长 细胞数目不断增多 当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时 细胞就会停止分裂增殖 这种现象称为细胞的接触抑制 4 应用 1 许多有重要价值的生物制品 如病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体等 都可以借助动物细胞的大规模培养来生产 2 基因工程技术中常用的受体细胞 3 用于检测有毒物质 判断某种物质的毒性 4 培养正常或各种病变的细胞 用于生理 病理 药理等方面的研究 如用于筛选抗癌药物 为治疗和预防癌症及其他疾病提供理论依据 2 在动物细胞培养时 通常在合成培养基中加入适量血清 其原因是 细胞培养应在含5 co2的恒温培养箱中进行 co2的作用是 3 在两种细胞生长过程中 当乙细胞铺满瓶壁时 其生长 药物试验需要大量细胞 两种细胞频繁传代 甲细胞比乙细胞可以传代的次数更 若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液 需要 处理 4 为了防止细胞培养过程中细菌的污染 可向培养液中加入适量的 审题导析 由题干可获取的信息有 1 试验材料是肝细胞 2 肝细胞有两种 一种是肝肿瘤细胞 一种是正常的肝细胞 解答本题时需明确动物细胞培养的过程 条件及应用 再结合每小题作答 精讲精析 癌细胞具有无限增殖的特点 故相同培养条件下 肝肿瘤细胞数量多于正常肝细胞数量 动物细胞培养需提供无菌环境 如向培养液中加入适量的抗生素可防止细菌的污染 需提供一定的营养 如向培养基中加入适量血清 以便补充合成培养基中缺乏的物质 需提供一定的气体环境 如向恒温培养箱中加入5 的co2 目的是维持培养液的ph 答案 1 多 2 血清可以补充合成培养基中缺乏的物质维持培养液的ph 3 停止多胰蛋白酶 4 抗生素 克隆及动物细胞核移植 问题导思 如何从不同层次上理解克隆 动物细胞核移植的原理是什么 过程分为哪几步 1 克隆 1 概念 是指从一个共同的祖先 通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的dna分子 细胞或个体 2 不同层次的克隆 分子水平 如dna复制 细胞水平 动物细胞培养 个体水平 多利 羊的诞生 2 细胞核移植技术的原理及条件 1 原理 细胞核的全能性 2 动物细胞全能性的特点 动物细胞的全能性随着动物细胞分化程度的提高而逐渐受到抑制 全能性表达很难 但动物的细胞核内仍含有该种动物的全部遗传基因 具有发育成完整个体的潜能 即动物的细胞核仍具有全能性 3 细胞核全能性表达的条件 只靠动物的细胞核是不行的 必须提供促使细胞核表达全能性的物质和营养条件 要保证细胞核全能性的表达 去核的卵细胞是最合适的细胞 因为卵细胞体积大 易操作 含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件 3 动物体细胞克隆 1 克隆动物的一般过程 从图中可以看出 克隆动物的产生不同于有性生殖 精子与卵细胞结合后的受精卵发育而成的个体 它的主要遗传物质来自于供体生物 提供细胞核 不是来自双亲 故克隆动物的产生属于无性繁殖 2 意义 在克服动物种间杂交繁殖障碍 创造新物种等方面具有重要的科学意义和潜在的经济价值 3 不足 成功率很低 还有许多技术有待进一步发展和完善 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 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 和细胞接触抑制等特点 4 将进行培养的供体细胞的细胞核注入去核的卵母细胞中 去掉卵母细胞细胞核的目的是 5 重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛体内就会生出与供体奶牛遗传物质相同的牛犊 但也不是100 的复制 原因最可能是 审题导析 1 认清体细胞克隆动物的步骤 2 生物的性状受细胞核控制 同时受环境影响 精讲精析 1 要使动物组织细胞分离开来常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理 2 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 3 在细胞培养时 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现象 4 受体卵母细胞要除去细胞核 是为了使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞 5 生物的性状是细胞核和细胞质共同作用的结果 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 答案 1 胰蛋白 2 细胞代谢旺盛 分裂能力强 且遗传物质没有发生改变 3 有丝分裂细胞贴壁生长 4 使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞 5 生物的性状受细胞核和细胞质共同控制 生物的性状还受环境因素的影响 动物细胞融合与单克隆抗体 问题导思 诱导动物细胞融合的方法有哪些 制备单克隆抗体的步骤有哪些 1 动物细胞融合 1 动物细胞融合 两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程 融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞 称为杂交细胞 2 细胞融合完成的标志是细胞核融合成一个核 3 诱导方法 动物细胞融合特有的诱导方式为灭活的病毒处理 其他物理 化学诱导融合的手段与植物体细胞杂交过程中原生质体融合方法相同 4 融合结果 在诱导剂的作用下进行细胞的诱导融合 在只考虑两个细胞相互融合的情况下 形成的杂种细胞有三种 aa型 bb型 ab型 只有ab型才是我们所需要的杂种细胞 所以需要用选择性培养基进行筛选 5 动物细胞融合的意义 克服了远源杂交的不亲和性 成为研究细胞遗传 细胞免疫 肿瘤和生物新品种培育的重要手段 2 单克隆抗体的制备 1 制备过程 取材 将特定抗原蛋白反复注射到小鼠的体内 取出小鼠的脾脏 制备b淋巴细胞悬浮液 同时制备骨髓瘤细胞悬浮液 细胞融合 用灭活的病毒或peg诱导b淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合 筛选杂交瘤细胞 用特定的选择培养基筛选出既能迅速大量繁殖 又能产生专一性的抗体的杂交瘤细胞 克隆化培养和抗体检测 筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞 生产单克隆抗体 体外培养或体内培养杂交瘤细胞 提取 从培养液或小鼠腹腔中提取单克隆抗体 2 单克隆抗体的特点 特异性强 灵敏度高 可大量制备 3 应用 治疗恶性肿瘤 治疗由免疫系统的紊乱导致的各种疾病 3 单克隆抗体与常规的血清抗体相比 最大的优越性是 4 动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外 还可以采用 5 选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的 的特点 又具备淋巴细胞的 的特点 6 淋巴细胞是由动物体 中的 细胞分化 发育而来 7 杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖 氨基酸的主要方式是 审题导析 1 理解单克隆抗体制备流程的步骤 2 理解单克隆抗体制备的原理 淋巴细胞的来源 精讲精析 抗体是由b淋巴细胞分泌的 每一种淋巴细胞只能分泌一种抗体 要想获得大量单一抗体 需要将某一种淋巴细胞大量克隆 但在体外培养的条件下 b淋巴细胞不能无限增殖 而骨髓瘤细胞可以在体外无限增殖 科学家将这两种细胞通过灭活的病毒诱导融合 在特定的选择培养基中筛选出杂交瘤细胞 再将杂交瘤细胞分开培养 从中选育出产生高特异性抗体的细胞进行体外大规模培养 从而获得大量的单克隆抗体 单克隆抗体与常规抗体相比 特异性强 灵敏度高 可被广泛应用到疾病诊断 治疗和预防等方面 淋巴细胞都是由动物骨髓中的造血干细胞分化发育来的 杂交瘤细胞培养过程中需要吸收氨基酸 葡萄糖等营养物质 是通过主动运输进入细胞内的 答案 1 动物细胞培养 2 选择 3 特异性强 灵敏度高 4 灭活的病毒 5 在体外大量增殖分泌特异性抗体 6 骨髓造血干 7 主动运输 主动吸收 结论语句1 动物细胞培养分原代培养和传代培养 培养时均需用胰蛋白酶对细胞进行分散处理 培养液中通常要添加血清 2 动物核移植的理论基础是细胞核具有全能性 3 动物细胞融合也称细胞杂交 其优点是使远源杂交成为可能 4 经过免疫的b淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞具备双亲细胞的特点既能增殖又能产生抗体 5 单克隆抗体的优点是特异性强 纯度高 灵敏度高 产量大 易标准化生产 1 动物细胞工程技术的基础是 a 动物细胞融合b 胚胎移植技术c 动物细胞与组织培养d 细胞核移植 解析 动物细胞工程包括动物细胞与组织培养 细胞核移植 体细胞克隆 细胞融合 单克隆抗体制备等技术 而选项中的四项技术中 细胞核移植 动物细胞融合 体细胞克隆技术都要借助于动物细胞与组织培养技术才能完成 因此动物细胞工程技术的基础是动物细胞与组织培养 答案 c 2 下列有关体细胞核移植技术的说法 不正确的是 a 体细胞核移植技术在多种动物中获得了成功 成功率非常高b 克隆技术的各个环节有待于进一步改进c 大多数克隆动物还存在一些遗传和生理缺陷类的健康问题d 克隆动物食品的安全性问题仍然存在争议 解析 由于体细胞核移植技术是一项新的技术 对于其原理并不完全清楚 成功率并不高 有许多问题仍待解决 答案 a 3 2013 大纲全国卷 关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述 错误的是 a 动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同b 动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶c 烟草叶片离体培养能产生新个体 小鼠杂交瘤细胞可离体培养增殖d 动物细胞培养可用于检测有毒物质 茎尖培养可用于植物脱除病毒 解析 植物组织培养不需要用胰蛋白酶 b错误 答案 b 4 利用动物细胞融合技术可以获得杂交瘤细胞 下列针对单个杂交瘤细胞的叙述 不正确的是 a 需经筛选过程方可获得b 具有双亲细胞的遗传物质c 可分泌多种特异性抗体d 体外培养条件下可大量繁殖 解析 由单个杂交瘤细胞获得的抗体是单克隆抗体 其抗体的种类只有一种而非多种 答案 c