人教版选修三 动物细胞培养和核移植技术 课件（69张）.ppt

2 2 1动物细胞培养和核移植技术 选修3现代生物科技专题专题2细胞工程2 2动物细胞工程 教学目标 简述动物细胞培养的过程 条件及应用 简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景 重点动物细胞培养的过程及条件 用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程 难点用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程 重点难点 植物组织培养 植物体细胞杂交 问题探讨 1 植物细胞工程常用的技术手段有哪些 2 动物细胞工程常用的技术手段呢 动物细胞培养 动物细胞核移植 动物细胞融合 生产单克隆抗体等 动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础 从动物机体中取出相关的组织 将它分散成单个细胞 然后 放在适宜的培养基中 让这些细胞生长和增殖 一 动物细胞培养 一 概念 植物组织培养 在无菌和人工控制的条件下 将离体的植物器官 组织 细胞 培养在人工控制的培养基上 给予适宜的培养条件 诱导其产生愈伤组织 丛芽 最终形成完整的植株 注意关键词 细胞贴壁接触抑制原代培养传代培养 二 动物细胞培养的过程 阅读课本44 46页 注意相关内容 动物机体组织 单个细胞 原代培养 稀释 分装 传代培养 培养过程 原代培养 动物胚胎或幼龄动物的组织 器官 细胞悬浮液 10代细胞 传代培养 无限传代 单个细胞 加培养液 分解弹性纤维 动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质 将细胞网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织和器官 培养过程 2 选材 为什么 动物胚胎或幼龄动物的组织 器官 它们细胞增殖能力强 分裂旺盛 分化程度低 容易培养 问题探讨 1 动物细胞培养原理 细胞增殖 3 植物组织培养过程将组织分散成单个细胞的吗 4 动物细胞培养过程将组织分散成单个细胞的吗 5 为何动物细胞培养过程将组织分散成单个细胞的呢 6 如何将动物组织分散成单个的细胞呢 没有 是 成块的组织细胞靠在一起 彼此限制了细胞的生长和增殖 先用剪刀剪碎 后用蛋白酶或胶原蛋白酶处理 8 细胞膜的主要成份是什么 9 胰蛋白酶能将细胞消化掉吗 p44 10 既然胰蛋白酶能将细胞消化掉 那将动物组织分散成单个细胞要注意什么问题呢 p44 蛋白质和磷脂 能 注意时间的控制 7 胰蛋白酶的作用是什么呢 由此可说明细胞间的物质是什么成份 p44 胰蛋白酶水解蛋白质 细胞间的成份是蛋白质 11 能够用胃蛋白酶代替胰蛋白酶吗 为什么 p44 不能 因为两者的最适ph不同 胃蛋白酶作用的适宜ph约为2 当ph大于6时 胃蛋白酶就会失去活性 胰蛋白酶作用的适宜环境ph为7 2 8 4 多数动物细胞培养的适宜ph为7 2 7 4 胃蛋白酶在此环境中没有活性 而胰蛋白酶在此环境中活性较高 12 动物细胞培养瓶内表面为何要光滑 无毒 13 培养瓶中的细胞培养到什么时候就不再分裂 增殖 14 如此时细胞数量并未达到人们的需求 应该怎样办 易于培养细胞贴壁 进行生长增殖 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时 细胞分裂就会停止分裂增殖 这种现象叫接触抑制 将贴满细胞壁的细胞用胰蛋白酶处理 然后继续增殖 这样的过程叫做传代培养 15 如何理解原代培养和传代培养 16 传代培养的细胞能一直传代下去吗 17 有些为何能一直传下去 上述过程中 在第一培养瓶中培养就是原代培养 之后转移到其它培养瓶中培养就是传代培养 不都能 发生突变 朝着癌细胞方向发展 18 人类一般保存的是哪类细胞呢 为什么 保存10代以内的细胞 因为10 50部分细胞的细胞核型可能发生变化 有少部分还发生突变向癌细胞方向发展 19 动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体 不能 动物细胞培养只能使细胞数目增多 不能发育成新的动物个体 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上 称为细胞贴壁 要求 培养瓶或培养皿的内表面光滑 无毒 易于贴附 20 相关概念 细胞贴壁 p44 细胞的接触抑制 p45 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时 细胞就会停止分裂增殖 这种现象称为细胞的接触抑制 原代培养p45 从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞 培养的第1代细胞与传10代以内的细胞称为原代细胞培养 传代培养p45 将原代细胞从培养瓶中取出 配制成细胞悬浮液 分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养 称为传代培养 细胞株 原代细胞一般传至10代左右细胞生长停滞 大部分细胞衰老死亡 少数细胞存活到40 50代 这种传代细胞为细胞株 细胞系 细胞株传代至50代后又出现细胞生长停滞状态 只有部分细胞由于遗传物质的改变 使其在培养条件下可以无限制传代 这种传代细胞为细胞系 细胞株和细胞系的区别 细胞系的遗传物质改变 具有癌细胞的特点 失去接触抑制 容易传代培养 补充 多细胞动物和人体的细胞都生活在内环境中 根据你所学的内环境的知识 思考并讨论以下问题 讨论p46 1 体外培养细胞时需要提供哪些物质 2 体外培养的细胞需要什么样的环境条件 3 温度和ph36 5 0 5度 7 2 7 44 气体环境 o2和co2 95 空气和5 co2 三 培养条件 1 无菌 无毒的环境 添加一定量的抗生素 定期更换培养液 2 营养 葡萄糖 氨基酸 促生长因子 无机盐 微量元素 血清 血浆等 保证细胞顺利的生长增殖 合成培养基 思考题 动物细胞培养液的主要成分是什么 较植物组培培养基有何独特之处 主要成分 葡萄糖 氨基酸 促生长因子 无机盐 微量元素 血清 血浆等 独特之处有 1 液体培养基2 成分中有血清 血浆等 细胞的全能性 细胞株 细胞系 植物体或产物 培养结果 获得细胞或细胞产物 快速繁殖 培育无病毒植株等 培养目的 葡萄糖 血清 血浆 蔗糖 植物激素 培养基特有成分 液体培养基 固体培养基 培养基性质 细胞增殖 原理 动物细胞培养 植物组织培养 比较项目 植物细胞和动物细胞培养的比较 1 植物组织培养的结果是新的植株或组织 而动物细胞培养的目的是为了获得细胞或细胞产物 不是获取完整个体 其过程不能体现细胞全能性 2 动物细胞培养用的是液体培养基 特别添加一定量的动物血清或血浆 可以为细胞提供营养物质和生长因子 特别提醒 大规模培养生产生物制品 病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体 作为基因工程中的受体细胞培养的动物细胞可以用于检测有毒物质 判断某种物质的毒性为治疗和预防癌症及其他疾病提供理论依据 四 动物细胞培养的应用 分化潜能变窄 随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制 分化潜能变窄 这是指整体细胞而言 细胞核仍具有全能性 细胞核 它含有保持物种遗传性所需的全套基因 而且并没有因细胞分化而丢失基因 因此高度分化细胞的细胞核仍具有全能性 想一想 动物细胞特点 根据动物细胞核仍具有全能性的特点 怎样将动物细胞的全能性表达 再想一想 利用动物体细胞核移植技术 将动物的一个细胞的细胞核 移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中 使其重组并发育成一个新的胚胎 这个新的胚胎最终发育成动物个体 核移植 难度高 受体细胞 m 期的卵母细胞 二 动物体细胞核移植技术和克隆动物 细胞分化程度低 恢复全能性容易 一 概念 用核移植的方法得到的动物称为克隆动物 细胞分化程度高 恢复全能性不容易 胚胎移植 二 体细胞核移植过程 体细胞克隆动物 物理 化学方法激活受体细胞 使其完成细胞分裂和发育 供体细胞 供核 细胞培养 体细胞 卵巢卵母细胞 m 中期 供质 去核 无核卵母细胞 注入 细胞融合 重组细胞 构建重组胚胎 胚胎移植 代孕母体 生出与供体奶牛遗传基础相同的犊牛 归纳 1 整个过程用了哪些技术 细胞培养 核移植 胚胎移植 3 共分成两大阶段 2 原理 4 繁殖方式 动物细胞核的全能性 核移植和胚胎移植 无性繁殖 5 新生牛的性别 基因 7 严格来说新个体有卵巢母细胞的细胞质所以有两个亲本的性状 6 取卵细胞作受体细胞的原因是 与供体相同 它是最大的细胞 易操作 它发育可直接表达性状 多莉羊的培育过程 无性生殖 在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前 为什么必须先去掉受体卵母细胞的核 为使核移植动物的遗传物质全部来自有利用价值的动物提供的细胞 用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞 为什么 培养的动物细胞一般当传代至10 50代左右时 部分细胞核型可能会发生变化 其细胞遗传物质可能会发生突变 而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型 因此 在体细胞核移植中 为了保证供体细胞正常的遗传基础 通常采用传代10代以内的细胞 思考题p49 3 体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行了100 的复制吗 为什么 不是 克隆动物绝大部分dna来自供体细胞核 但核外还有少部分dna 如线粒体dna 来自受体卵母细胞 思考题 4 动物克隆实例很多 为何多莉就举世闻名呢 在1997年2月英国罗斯林研究所维尔穆特博士科研组公布体细胞克隆羊 多莉 培育成功之前 胚胎细胞核移植技术已经有了很大的发展 实际上 多莉 的克隆在核移植技术上沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程 但这并不能减低 多莉 的重大意义 因为它是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物 是克隆技术领域研究的巨大突破 这一巨大进展意味着 在理论上证明了 同植物细胞一样 分化了的动物细胞核也具有全能性 思考题 5 对比多莉羊和课本高产奶牛的克隆过程 找出操作过程的不同点 多莉克隆过程的受体细胞是去核卵细胞 而高产奶牛的克隆过程的受体细胞是去核卵母细胞 多莉克隆过程是将供体细胞核注入受体细胞 而高产奶牛的克隆过程是将供体细胞注入受体细胞 6 讨论分析上述哪一种措施更科学 并说明理由 卵母细胞当中的细胞周期蛋白含量 活性比卵细胞高 用它作受体更容易成功 将供体细胞注入受体细胞 使克隆动物更像供体动物 操作也方便 思考题 三 体细胞核移植技术的应用前景 1 加速家畜遗传改良进程 促进优良畜群繁育 2 保护濒危物种 增加存活数量 3 克隆动物作为生物反应器 生产医用蛋白 4 可以作为异种移植的供体 可以用于组织器官的移植 5 了解胚胎发育和衰老过程 6 追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病 人耳鼠 2001年 一只特别的活老鼠在北京引起轰动 这是有着一对红眼睛的 尾巴长长的 浑身没毛的小白鼠 值得一提的是 这只小白鼠的背上 竟长着一只几乎与身子一般大小的 人耳 这只老鼠背上的 人耳 是由上海市第九人民医院副院长 整复外科主任曹谊林教授利用组织工程技术复制出来的 在京展出的数天 尽管门票高达20元 但还是有将近20万人 心甘情愿地掏钱一睹 人耳鼠 的风采 人耳鼠 再出风头 四 体细胞核移植技术存在的问题 3 克隆动物食品的安全性问题 1 成功率非常低 2 绝大多数克隆动物存在健康问题 许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷 如体型过大 异常肥胖 发育困难 免疫失调等 知识结构 动物细胞培养 细胞培养的概念 细胞培养的过程 细胞培养的条件 细胞培养技术的应用 动物体细胞核移植技术和克隆动物 核移植技术和克隆动物的概念 体细胞核移植技术的过程 体细胞核移植技术的应用前景 体细胞核移植技术存在的问题 动物细胞培养和核移植技术 细胞的衰老与动物机体的衰老有着密切的关系 细胞的增殖能力与供体的年龄有关 幼龄动物细胞增殖能力强 有丝分裂旺盛 老龄动物则相反 所以 一般来说幼年动物的组织细胞比老年动物的组织细胞易于培养 同样 组织细胞的分化程度越低 则增殖能力越强 所以更容易培养 问题探讨p50 1 幼龄与老龄动物的组织细胞比较 分化程度低的与分化程度高的组织细胞比较 哪一种更易于培养 思考一下 这是什么道理 脱分化又称去分化 是指分化细胞失去特有的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程 植物的任何一部分 甚至单个细胞都具有长成完整植株的能力 但要发育成完整植株 必须先脱分化 脱分化的细胞具有发育成任何组织的能力 然后进行再分化 形成完整植株 植物细胞培养主要用于农林生产中的作物 苗木育种 快速繁育种苗 培育无病毒植株等 这就要求植物的组织或细胞先进行脱分化 2 动物细胞培养要经过脱分化的过程吗 为什么 动物细胞的培养有各种用途 一般而言 动物细胞培养不需经过脱分化过程 因高度分化的动物细胞发育潜能变窄 失去了发育成完整个体的能力 所以 动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了 要想使培养的动物细胞定向分化 通常采用定向诱导动物干细胞 使其分化成所需要的组织或器官 可以用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达 卢辛达的产奶量很高 说明它有高产奶的遗传基础 利用卢辛达的体细胞克隆的奶牛其遗传物质基本上全部来自该奶牛 其克隆牛具有高产的遗传基础 如果精心培育和饲养 有可能在世界范围内推广 克隆牛再与高产的公牛自然繁殖 可得到很多高产的后代 从而加快奶牛改良进程 但同时需注意 该克隆牛不能无限制地推广 其数量不宜过多 尤其是在小范围内不能无限的繁殖 以避免奶牛群出现近亲繁殖而引起种质衰退 3 1997年 美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达 lucinda 的奶牛 年产奶量为30 8t 创造了世界奶牛产奶量最高新纪录 目前世界各国高产奶牛场奶牛 年平均产奶量一般为十几吨 而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3 4t 1 能利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达吗 请说明理由 3 2 首先从卢辛达耳朵 也可用别的组织 器官 耳朵在活体上容易取 上剪取一小块组织 在体外培养获得该组织 如软骨组织 的细胞 从屠宰场取废弃的牛卵巢 抽取卵母细胞体外培养成熟 用显微针去除卵母细胞的核 再将耳细胞注入卵母细胞 用电刺激方法使卵母细胞与体细胞融合 这时供体核就进入了受体卵母细胞 再用电刺激或化学物质激活注入了体细胞核的卵母细胞 使其完成减数分裂和发育过程 核移植胚胎在体外短时间培养后 挑选正常卵裂的胚胎植入经同期发情处理的受体母牛体内 2 如果将克隆高产奶牛卢辛达的任务交给你 你将如何对它进行克隆 在研究方面 克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚 克隆技术效率低 克隆动物畸形率高 死亡率高 易出现早衰等问题 这些问题尚在研究中 在应用上 生产克隆动物费用昂贵 距大规模应用还有一定距离 4 体细胞核移植技术在研究和应用上还存在什么问题 请你查阅资料 了解这方面的前沿动态 d d 1 进行动物细胞培养时 最好选用的培养材料是 b 成熟动物个体的体细胞 2 一般来说 动物细胞体外培养需要满足以下条件 无毒的环境 无菌的环境 合成培养基需加血清 血浆 温度与动物体温相近 需要o2 不需要co2 co2能调节培养液ph 3 关于动物细胞培养的叙述错误的是 d 用于动物细胞培养的组织和细胞大都取自胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 其主要原因是这样的组织或细胞 d 下列关于动物细胞培养的叙述中 正确的是 c 下列关于动物细胞培养过程中 属于原代培养的是 a a 下列有关几种酶作用的描述 正确的是 为治疗某种遗传性糖尿病 研究人员完成如下工作 1 图1中 是取自患者体细胞的 过程 表示 细胞核 核移植技术 2 重组细胞在体外培养时 培养液中除了加入诱导物外 还应加入水 无机盐 维生素 葡萄糖 氨基酸 等必需的营养成分 并在含5 co2的无菌 恒温培养箱中进行 co2的作用是 培养时 为防止接触抑制应适时用处理 一般培养的细胞遗传物质未发生改变 动物血清 调节培养液的ph值 胰蛋白酶 原代 d 关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述 正确的是 a 下列对动物核移植技术的描述不正确的是 下列关于动物细胞培养的叙述中 错误的是 d c 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 下列说法正确的是 随着生物技术的迅速发展 已灭绝生物的 复活 将不再是神话 如果世界上最后一只野驴刚刚死亡 下列 复活 野驴的方法中 最可行的是 c 下列关于对某种动物的肝肿瘤细胞进行培养的叙述中 错误的是 d b 下列关于细胞工程的叙述 错误的是 在动物细胞培养的传代培养过程中 下列哪种现象是不可能发生的 a 转基因动物与克隆动物技术中 都存在的过程为 a 体外受精b 转基因c 动物细胞培养d 核移植 c 下列有关细胞培养的叙述正确的是 c a 下列关于动物细胞培养的叙述 不正确的是 c 动 植物细胞融合过程的最重要的区别是 a 细胞融合过程b 人工诱导细胞融合的方法c 植物细胞须先用酶除去细胞壁d 电融合技术 如图为克隆羊 多利 的培育过程示意图 下列各项有关表述不正确的是 a 由于细胞核基因完全来自甲羊 所以克隆羊 多利 的性状与甲羊完全一致b 克隆羊 多利 的培育过程中采用的生物技术有核移植c 乙羊的去核卵母细胞为重组细胞基因表达提供了细胞内的环境条件d 此过程说明高度分化的动物细胞的细胞核也具有全能性 a 植物体细胞杂交与动物细胞工程中所用技术与原理不相符的是 a 原生质体融合和动物细胞融合 生物膜的流动性b 紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养 细胞分裂c 植物组织培养和动物细胞培养 细胞的全能性d 纤维素酶 果胶酶处理和胰蛋白酶处理 酶的专一性 c 下面对动物细胞融合技术及意义叙述不合理的是 a 将来有可能通过此方法来生产白细胞介素b 通过克服远源杂交不亲和现象来获得新物种c 有助于对细胞这一生命单位的更为科学的认识d 融合本身与生物膜的流动性直接相关 b 下面有关生物工程的叙述中正确的是 a 植物体细胞杂交和动物细胞融合都依赖于细胞膜的流动性和细胞全能性b 病毒既可用于细胞工程技术 也可用于基因工程技术c 用基因工程生产乙肝疫苗 可将乙肝病毒的表面抗原导入酵母菌制成 工程菌 d 人工诱变 基因工程 细胞工程都可以定向改造微生物菌种 b 用于核移植的供核细胞和受体细胞一般选用 a 受精卵和减数第二次分裂时期的卵母细胞b 传代10代以内的细胞和减数第一次分裂时期的卵母细胞c 传代10 50代以内的细胞和减数第二次分裂时期的卵母细胞d 传代10代以内的细胞和减数第二次分裂时期的卵母细胞 d 动物体细胞核移植技术中的受体细胞 接受核的细胞 是 a 去核的次级卵母细胞b 去核的初级卵母细胞c 去核的受精卵细胞d 去核的卵细胞 a 下列为有关动物细胞培养的叙述 其中不正确的是 用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织 将所取的组