高中生物 2.2 动物细胞培养和核移植技术课件 新人教版选修3.ppt

专题2细胞工程 2 2动物细胞工程 植物细胞工程常用的技术手段有哪些 动物细胞常用的技术手段呢 植物组织培养 植物体细胞杂交 问题探讨 动物细胞工程常用技术 动物细胞培养 核移植 动物细胞融合 单克隆抗体技术 是其他动物细胞工程技术的基础 2 2 1动物细胞培养和核移植技术 1 动物细胞培养的应用和概念 动物细胞培养就是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 如何进行细胞培养 2 动物细胞的培养过程 幼龄动物 取动物器官和组织 剪碎组织 胰蛋白酶处理 细胞培养 单个细胞 动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础 思考讨论 在动物细胞培养过程中 为什么要用胰蛋白酶对取出的动物组织进行处理 胰蛋白酶处理动物组织 可以使动物组织细胞间的胶原纤维和细胞外的其他成分酶解 获得单个细胞 进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞 说明细胞间的物质主要是什么成分 用胃蛋白酶行吗 p44旁栏 用胰蛋白酶分散细胞 说明细胞间的物质主要是蛋白质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 因此胰蛋白酶适宜用于细胞培养时的消化 胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗 为什么 p44寻根问底 胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白外 长时间的作用也会消化细胞膜蛋白 对细胞有损伤作用 因此必须控制好胰蛋白酶的消化时间 2 动物细胞培养过程 胚胎或幼龄动物的组织器官 细胞悬液 10代细胞 50代细胞 剪碎 胰蛋白酶或胶原蛋白酶 洗涤 稀释 分离 原代培养 用胰蛋白酶分散细胞 说明细胞间的物质主要是蛋白质 动物细胞培养适宜的ph为7 2 7 4 此环境下胃蛋白酶 2 0 没有活性 而胰蛋白酶 7 2 8 4 的活性较高 比老龄动物的组织细胞增殖能力强 有丝分裂旺盛 分化程度越低 繁殖能力越强 越容易培养 动物细胞培养不能最终培养成生物体 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 贴壁生长接触抑制 10代以内 保持正常二倍体核型 传代培养 动物胚胎或幼龄动物的组织 器官 取材 细胞悬液 10代细胞 传代培养 无限传代 单个细胞 加培养液 分解细胞间的蛋白 过程 动物组织细胞间隙中含有一定量蛋白质 有关概念 原代培养 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 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 有关概念 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 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 思考以下问题 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 p46讨论 充足营养 糖 氨基酸 促生长因子 无机盐 微量元素等合成成分及血清 血浆等天然成分 适宜温度 ph和气体环境 无菌无毒环境 1 无菌 无毒的环境 3 动物细胞培养的条件 添加一定量的抗生素定期更换培养液培养液和培养器具无菌处理 3 动物细胞培养的条件 1 无菌 无毒的环境 2 营养 补充合成培养基中缺乏的物质 葡萄糖 氨基酸 无机盐 微量元素 促生长因子 动物血清 血浆等 培养基的不同是动物细胞培养和植物组织培养最重要的区别 1 无菌 无毒的环境 2 营养 3 温度和ph 36 5 0 5度ph为7 2 7 4 3 动物细胞培养的条件 3 动物细胞培养的条件 1 无菌 无毒的环境 2 营养 3 温度和ph 4 气体环境 o2和co2 95 空气和5 co2 4 动物细胞培养技术的应用 2 健康细胞培养 利用贴壁生长和接触抑制原理 如培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植 1 大规模生产有重要价值的蛋白质生物制品 如病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体 3 检测有关物质毒性 4 培养正常或病变细胞 用于科研 植物组织培养和动物细胞培养的比较 细胞株 细胞系 植物体 培养结果 获得细胞或细胞分泌蛋白 快速繁殖 培育无病毒植株 培养目的 葡萄糖动物血清 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 细胞的全能性 原理 动物细胞培养 植物组织培养 比较项目 思考 2 为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料 1 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 3 为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞 4 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 主要成分 葡萄糖 氨基酸 无机盐 维生素和动物血清等 独特之处有 1 液体培养基2 成分中有动物血清等 因为这些组织或器官上的细胞生命力旺盛 分裂能力强 成块组织不利培养 分散了做成细胞悬浮液利于培养 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 二 动物细胞核移植技术和克隆动物 将动物的一个细胞核 移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中 使其重组并发育成为一个新的胚胎 这个新的胚胎最终发育为动物个体 克隆动物 分类 细胞分化程度低 恢复全能性容易 细胞分化程度高 恢复全能性不容易 一 动物细胞核移植概念 卵细胞 乳腺细胞 细胞质 细胞核 细胞核移植 多莉羊的培育过程 动物的克隆与植物克隆一样吗 用动物体细胞进行克隆的过程 其实际操作过程是什么 动物克隆过程的实际是细胞核移植 不一样 阅读课本p48 简述高产牛体细胞核移植过程 二 体细胞核移植的过程 请看教材p48图2 21 思考 1 核移植的受体细胞是什么 处在什么时期 用此细胞作为受体细胞有什么好处 2 通过什么手段激活受体细胞 构建重组胚胎 减数第二次分裂中期卵母细胞 诱导方法 物理或化学方法激活受体细胞 完成细胞分裂和发育进程 卵母细胞体积大 便于操作 含有营养物质丰富 提供早期胚胎发育所需的营养 含有激活细胞核体现全能性的物质 胚胎移植 体细胞核移植过程 体细胞克隆动物 p49讨论 1 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 为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞 在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前 必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏 p49小资料 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 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 想一想 这是为什么 3 你认为用上述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 绝大部分dna来自于供体细胞核 但其核外还有少量的dna 即线粒体中的dna是来自于受体卵母细胞 此外 即便动物的遗传基础完全相同 但动物的一些行为 习性的形成与所处环境有很大关系 核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同 其形成的行为 习性也不可能和核供体动物完全相同 从这一角度看 克隆动物不会是核供体动物100 的复制 三 体细胞核移植技术的应用前景 1 在畜牧业中可以加速家畜遗传改良的进程 2 保护濒危物种 3 医药卫生领域生产医用蛋白质及组织器官的移植 4 了解胚胎发育和衰老过程 追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病 四 体细胞核移植技术存在的问题 1 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 2 成功率非常低3 克隆动物食品的安全性问题 思考与探究 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 提示 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 思考与探究 2 动物细胞培养要经过脱分化的过程吗 为什么 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 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 可以 卢辛达的产奶量很高 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 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 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 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 使其完成细胞分裂和发育过程 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 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 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 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 1 在动物细胞培养过程中遗传物质发生改变的细胞 a 细胞系b 细胞株c 原代细胞d 传代细胞 2 动物细胞工程技术的基础是 a 动物细胞融合b 单克隆抗体c 胚胎移植d 动物细胞培养 a d 3 动物细胞培养与植物细胞培养的重要区别在于a 培养基不同b 动物细胞培养不需要在无菌条件下进行c 动物细胞可以传代培养 而植物细胞不能d 动物细胞能够大量培养 而植物细胞只能培养成植株 a 教学反馈 4 一般说来 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 培养基需要加入血清 温度与动物体温相似 需要o2 不需要co2 co2能调节培养液ph a b c d d 5 动物细胞培养的特点 细胞贴壁 有丝分裂 细胞分化 接触抑制 减数分裂 原代培养一般传1 10代a b c d a 6 动物细胞培养与植物细胞培养的重要区别在于 a 培养基不同 b 动物细胞培养不需要在无菌条件下进行 c 动物细胞可以传代培养 而植物细胞不能 d 动物细胞能够大量培养 而植物细胞只能培养成植株 a 7 关于动物细胞培养的有关叙述 正确的是 a 细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中b 动物细胞培养液中通常含有葡萄糖 氨基酸 无机盐 生长素和动物血清等c 动物细胞培养的目的只是获得大量的细胞分泌蛋白d 动物细胞培养前和培养过程中都要用胰蛋白酶处理 d 8 下列哪项不属于体细胞核移植技术的应用 a 加速家畜遗传改良进程 促进优良畜群繁育b 保护濒危物种c 获得组织器官异体移植的