高考生物总复习 第二章第三节 动物细胞工程课件 苏教版选修3.ppt

第三节动物细胞工程 第二章细胞工程 学习导航1 简述动物细胞的培养过程 重难点 2 举例说出细胞融合和单克隆抗体的制备 重难点 3 关注克隆技术的伦理问题 重点 一 动物细胞与组织培养1 动物细胞工程 1 技术 一般包括动物细胞与组织培养 移植 克隆 细胞融合 单克隆抗体的制备等技术 2 基础 细胞核 体细胞 动物细胞与组织培养 2 动物细胞培养与组织培养的相同点 1 条件 将动物细胞或组织在 和营养充足的条件下培养 2 目的 使其继续生长 繁殖并维持 的技术过程 无菌 温度适宜 原有结构和功能 3 动物细胞培养与动物组织培养方法的主要区别 1 动物细胞培养过程中需要用 等使组织块中的细胞离散 2 动物组织培养过程中不需要使用 等 胰蛋白酶 胰蛋 白酶 4 培养过程 1 原代培养是指从供体获取组织或细胞后的 培养 2 传代培养是指将 的细胞分离稀释后转入新的培养瓶中继续培养 3 一般情况下 传代培养 后 细胞增殖会明显缓慢 甚至完全停止 初次 原代培养 10 50次 想一想动物细胞培养如何检测有毒物质毒性的大小 提示 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 通过对照观察变异细胞的百分数来确定其毒性强弱 二 细胞核移植与动物体细胞克隆1 动物体细胞克隆 1 概念 将供体体细胞的 与受体去核卵细胞的细胞质进行 借助于 的发育能力 经过培养发育成胚胎进而形成 的技术 2 关键技术 技术 细胞核 人工组合 卵细胞 个体 细胞核移植 2 细胞核移植 是一种利用显微操作技术将某种动物的细胞核移入同种或异种动物的去除细胞核的成熟 内的技术 三 细胞融合和单克隆抗体1 细胞融合 1 概念 指在一定条件下将 细胞融合为 细胞的过程 卵细胞 两个或多个 一个 2 促进细胞融合的方法 主要有 如电激法 化学法 如用 作为诱导剂 和生物法 如用灭活的 作为诱导剂 目前物理法融合效率较高 且对细胞伤害小 易操作 控制和观察 在实验室被广泛使用 3 最重要的用途 制备 物理法 聚乙二醇 仙台病毒 单克隆抗体 2 单克隆抗体制备的基本原理单个的效应b淋巴细胞只能产生 抗体 骨髓瘤细胞具有 的能力 若将小鼠的b淋巴细胞与骨髓瘤细胞相融合 首先形成 细胞 随后该细胞通过多次增殖形成一群这样的细胞 这些细胞即可产生大量的 抗体 一种 无限增殖 杂交 单克隆 判一判 1 动物体细胞克隆的动物核遗传物质来源唯一 2 核移植的供体和受体一定是同一物种 3 鼠的单克隆抗体能用于人体疾病的治疗 1 基本条件 1 无菌环境 应保证被培养的细胞处于无菌 即对培养液和所有的培养用具进行无菌处理 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 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 特别提醒 1 细胞培养过程还需要无毒环境 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 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 气体环境 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 2 培养过程 1 原代培养 材料 动物早期胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 因为这些组织或器官中的细胞分化程度低 生命力旺盛 分裂能力强 过程 直接从动物体内取出的组织块 用胰蛋白酶使其分散成单个细胞 然后转入培养瓶中进行培养的过程 应用 适合药物测试 基因表达的研究 2 传代培养原代培养到一定程度 空间会变小 营养会减少 而且细胞会出现接触抑制 如果还需要继续进行细胞培养 就要用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离下来 重新形成悬浮细胞 分装到多个培养瓶中继续培养 3 培养流程图 动物器官的体外培养技术对于研究器官的生理 病理过程及其机制意义重大 如图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图 请回答下列问题 1 肝脏切成小薄片 这有利于肝脏细胞 2 气室中充入5 co2气体的主要作用是 3 培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长 但要注意选择抗生素的 以保证抗生素对肝脏无害 4 有机物x有毒性 可诱发染色体断裂 利用上图所示装置和提供的下列材料用具 探究肝脏小块对有机物x是否具有解毒作用 材料用具 肝脏小块 外周血淋巴细胞 淋巴细胞培养液 植物凝集素 刺激淋巴细胞分裂 显微 镜 载玻片 盖玻片 玻璃皿 滴管 吉姆萨染液 使染色体着色 有机物x溶液等 实验过程 在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞 取4等份备用 利用甲 乙 丙 丁4组上图所示装置 按下表步骤操作 表示已完成的步骤 上表中还需进行的操作是 培养一段时间后 取4组装置中的等量培养液 分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养 一段时间后取淋巴细胞分别染色 制片 在显微镜下观察 并对比分析 若丙组淋巴细胞出现异常 而甲组的淋巴细胞正常 则说明 思路点拨 考查了动物细胞组织培养技术的应用 围绕细胞与培养液之间的物质交换 气体条件 无毒环境的需求 结合染色体的变异考查动物细胞培养在物质毒性鉴定方面的应用 解析 肝脏是动物体内最大的消化腺 还有造血和解毒功能 将肝脏切成小薄片 可使肝细胞直接接触培养液 有利于肝细胞吸收氧气和营养物质 排出代谢废物 向培养液中充入5 co2 有利于维持培养液的ph 添加抗生素可抑制细菌生长 但不能用错 用多 否则会伤害甚至杀死肝细胞 答案 1 吸收氧气和营养物质 排出代谢废物 2 维持培养液适宜的ph 3 种类和剂量 4 向乙 或丁 组装置中放置肝脏小块 染色体形态和数量肝脏小块对有机物x具有解毒作用 变式训练1 2012 东北师大附中高二期末 某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性 准备对某种动物的肝肿瘤细胞 甲 和正常肝细胞 乙 进行动物细胞培养 下列叙述中 不正确的是 a 当贴壁的甲细胞分裂生长到表面相互接触时 细胞就会停止分裂增殖 称为接触性抑制 b 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抗生素c 甲 乙细胞培养都应在36 5 0 5 ph7 2 7 4环境中d 人们通常将从正常肝脏组织消化后初次培养乙细胞的过程为原代培养 解析 选a 甲细胞是肝肿瘤细胞 在体外培养是无限增殖 癌细胞表面糖蛋白减少 不存在接触抑制的现象 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不能只靠动物的细胞核 必须提供促进细胞核表达全能性的物质和营养条件 才能保证细胞核全能性的表达 去核的卵母细胞是最合适的细胞 因为卵母细胞含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件 另外体积大 易操作 3 体细胞核移植技术的应用 加速家畜遗传改良进程 促进优良畜群繁育 保护濒危物种 增大存活数量 生产珍贵的医用蛋白 作为异种移植的供体 用于组织 器官移植等 5 动物体细胞克隆的一般过程 特别提醒 1 动物细胞克隆利用的技术主要包括动物体细胞核移植技术 动物细胞培养技术和胚胎移植 2 动物体细胞核移植产生的新个体的亲本有三个 体细胞核供体 卵细胞细胞质供体 代孕母体 新个体细胞核基因型与体细胞核供体完全一样 因此新个体性状与体细胞核 供体基本相同 卵细胞细胞质中也有少量dna 即线粒体dna 新个体性状与卵细胞供体也有一些地方相同 代孕母体没有为新个体提供遗传物质 性状之间没有联系 3 克隆可分以下三个层次 分子水平 如dna复制 细胞水平 如动物细胞培养 个体水平 如 多利 羊的诞生 下图是利用核移植技术培育克隆牛的过程示意图 下列有关叙述错误的是 a 供体乳腺细胞不经过核质分离也可以整个细胞注入去核的卵母细胞中b 重构卵形成后需要用蛋白酶制剂激活其分裂能力c 当重构卵进行细胞分裂和分化形成早期胚胎时 就可以移植了d 克隆牛d的性状大部分和良种母牛b相同 如性别 思路点拨 本题考查了体细胞克隆的基本过程 以各个环节的特点和操作为考点 解析 核移植的操作有两种形式 一种是利用微型吸管吸取细胞核 然后显微注射到去核的卵母细胞中 另外是直接显微注入细胞 也能获得重构卵 重构卵的激活需要电脉冲 钙离子载体以及蛋白酶抑制剂等 不是蛋白酶制剂 移植的胚胎必需是早期胚胎 克隆牛d的核基因全部来自良种母牛b 因此性状大部分相同 答案 b 变式训练2 2012 无锡高二检测 乙马的卵细胞核被甲马的体细胞核置换后 这个卵细胞经过多次分裂 再植入丙马的子宫内发育 结果产下一只小马 下列叙述正确的是 a 直接在体外对甲马的体细胞进行诱导也能培养出胚胎来b 小马的性状完全与甲马相同c 此项技术可用于保护濒危物种d 该过程可以很好地证明动物细胞的全能性 解析 选c 克隆过程中细胞质中遗传物质来自一方 而细胞核中遗传物质来自另一方 所以小马与甲马不完全一致 该过程只能说明动物细胞核具有全能性 而动物细胞全能性的体现目前还没成功 1 动物细胞融合 1 概念 指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程 不同类型的动物细胞之间能进行融合 形成杂种细胞 2 原理 细胞膜的流动性 3 诱导方法 物理和化学方法与植物体细胞杂交相同 如用聚乙二醇 电激法等 还可采用生物方法 灭活的病毒 4 过程 细胞融合的过程依次是细胞膜 质膜 融合 细胞质融合和细胞核融合 细胞膜融合是细胞融合的先导 没有细胞膜的融合 就不会有细胞质和细胞核的融合 2 单克隆抗体 1 概念 通过细胞融合技术获得的杂交瘤细胞群产生的化学性质单一 特异性强的抗体 2 制备过程 3 特点 特异性强 灵敏度高 产量大 容易标准化生产 4 制备条件 无菌 无毒的环境 营养全面 适宜的温度和ph 气体条件符合要求 5 作用 治疗恶性肿瘤 治疗免疫系统的紊乱导致的各种疾病 治疗器官移植后的免疫排斥 特别提醒 1 从小鼠或其他动物体中取b淋巴细胞前必须先注射抗原 使其体内发生免疫反应 而且参与融合的细胞应是效应b细胞 只有效应b细胞能产生抗体 或已免疫过的b淋巴细胞 不能简单地说b淋巴细胞 2 融合过程中一共有五种细胞 一般只考虑了细胞两两融合 未融合的有两种 已融合的有三种 符合要求的只有杂交瘤细胞 3 两次筛选 第一次利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞 第二次是筛选出能分泌特定抗体的杂交瘤细胞 如图表示用生物工程制备人抗a抗体的过程 请回答下列问题 1 图中细胞1是小鼠体内注入人a型血红细胞后获得的 细胞 这种细胞具有产生 的特点 但难以在体外培养 甲培养皿中培养的细胞2是从患骨髓瘤的小鼠体内获取的骨髓瘤细胞 这种细胞在体外培养时能 但不会产生抗体 2 为了能充分发挥上述两种细胞各自的特点 经特殊处理 在促细胞融合因子的作用下 使两种细胞发生融合 形成图中的细胞3 这种细胞称为 把它在乙培养皿中进行培养 则能产生大量的细胞群 这种方法称为 3 过程 的主要目的是 通过过程 或 的培养方法能产生大量 抗体 解析 由于抗体具有专一性 而不同的效应b细胞产生的抗体是不同的 因此单克隆抗体的制备的首要步骤就是获得相应的效应b细胞 图中细胞1应是小鼠体内注入人a型血红细胞后而获得的效应b细胞 这种细胞能分泌单一的特异性抗体 2是骨髓瘤细胞 3是骨髓瘤细胞和b细胞融合形成的杂交瘤细胞 乙是在具有筛选作用的培养基上 培养 目的是筛选出杂交瘤细胞 这种细胞既具有效应b细胞能产生抗体的特点 又具有骨髓瘤细胞在体外大量增殖的本领 因此可获得大量的化学性质单一的抗体 是筛选出能产生单一抗a型血抗体的杂交细胞 是将能产生单一抗体的杂交瘤细胞在体外适宜条件下做大规模培养 或注射到小鼠腹腔内增殖 答案 1 效应b淋巴单一的抗a抗体 或单一的特异性抗体 快速大量增殖 2 杂交瘤细胞单克隆 3 筛选出能产生单一抗a抗体的杂交瘤细胞抗a单克隆 变式训练3 2012 无锡期末 将小鼠骨髓瘤细胞与一种效应b细胞融合 融合的细胞经培养产生单克隆抗体 下列相关叙述错误的是 a 效应b细胞只有与骨髓瘤细胞融合后才能产生抗体b 效应b细胞与骨髓瘤细胞融合常在聚乙二醇或灭活的病毒诱导下完成c 获取效应b细胞前 要给小鼠注射相应的抗原d 如果细胞为两两融合 则培养液中一共可以收集到3种不同的融合细胞 解析 选a 效应b细胞的功能特点是能够合成和分泌某种抗体 与是否与骨髓瘤细胞融合无关 诱导动物细胞融合有物理的 化学的以及生物的方法 使用聚乙二醇是化学方法 使用灭活的病毒属于生物的方法 给小鼠注射相应的抗原能够促进小鼠发生特异性免疫反应 体细胞克隆与单克隆抗体制备过程的比较 例题 2012 信阳高二检测 下面两幅图分别是单克隆抗体制备过程和克隆羊培育过程示意图 请据图回答下列问题 1 图甲和图乙所示的过程中 都必须用到的动物细胞工程技术手段是 2 图甲中 过程常在 诱导下完成 过程与体外培养相比 其优点是 3 图甲中 单克隆抗体最终可从 中提取 4 单克隆抗体能定向攻击癌细胞 主要是利用其 5 若不考虑环境因素影响 克隆羊的性状全部像白面绵羊吗 原因是 6 图乙过程的技术具有多种用途 但是不能