【生物】动物细胞工程单元复习课件 2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第1节动物细胞工程一、必备知识知识点1动物细胞培养1.概念:从动物体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后在适宜的培养条件下,让这些细胞生长和增殖的技术。2.基本条件(1)营养条件:糖类、氨基酸、无机盐、维生素等,此外,在使用合成培养基时,通常需要加入血清等一些天然成分。(2)无菌、无毒的环境①对培养液和所有培养用具进行灭菌处理。②在无菌环境下进行操作。③定期更换培养液,以便清除代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。第1节动物细胞工程一、必备知识知识点1动物细胞培养1.概念:从动物体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后在适宜的培养条件下,让这些细胞生长和增殖的技术。2.基本条件(3)适宜的温度、pH和渗透压。(4)适宜的气体环境:95%空气+5%CO2。①O2:细胞代谢所必需的。②CO2:维持培养液的pH。第1节动物细胞工程一、必备知识知识点1动物细胞培养3.培养过程(1)细胞贴壁:细胞贴附在培养瓶瓶壁上生长增殖的现象。(2)接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,

细胞通常停止分裂增殖的现象。(3)胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理①第一次使用的目的:使组织细胞分散开。②贴壁细胞传代培养时使用的目的:使细胞从瓶壁上脱离下来,分散成单个细胞,便于分瓶后继续培养。第1节动物细胞工程一、必备知识知识点1动物细胞培养3.培养过程

(4)处理使细胞分散开的目的①使细胞与营养充分接触,保证细胞所需要的营养供应。②保证细胞内有害代谢物的及时排出。特别提醒

①使用胰蛋白酶时,要控制好作用时间,因为胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质,长时间作用还会分解细胞膜蛋白等,对细胞造成损伤。②进行动物细胞培养时不能用胃蛋白酶分散细胞,主要是因为胃蛋白酶在动物细胞培养环境中失去活性。第1节动物细胞工程一、必备知识知识点2干细胞培养及其应用1.干细胞的主要种类、存在部位及特点主要种类存在部位特点胚胎干细胞(ES细胞)早期胚胎具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞,并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能,即具有发育全能性成体干细胞造血干细胞神经干细胞精原干细胞成体组织或器官内一般认为,成体干细胞具有组织特异性,只能分化成特定的细胞或组织,不具有发育成完整个体的能力第1节动物细胞工程一、必备知识知识点2干细胞培养及其应用3.诱导多能干细胞(iPS细胞)(2)应用:治疗小鼠的镰状细胞贫血;现在用iPS细胞治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的研究也取得了新进展。(3)优点:诱导过程无须破坏胚胎,且iPS细胞可来源于病人自身的体细胞,将它移植回病人体内后,理论上可避免免疫排斥反应。第1节动物细胞工程一、必备知识知识点3动物细胞融合技术与单克隆抗体1.动物细胞融合技术(1)概念:使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。(2)原理:细胞膜的流动性。(3)方法:PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。特别提醒

①灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力,但并不破坏它们的抗原结构。②灭活病毒诱导法是诱导动物细胞融合特有的方法,不能用于诱导植物原生质体融合。第1节动物细胞工程一、必备知识知识点3动物细胞融合技术与单克隆抗体1.动物细胞融合技术(4)灭活病毒诱导细胞融合过程①动物细胞融合的过程包括细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合。②经融合处理后的细胞不可以直接用于培养,还需要筛选。因为诱导融合的手段只是促进了细胞间的融合,不能保证所有的细胞都发生融合,融合后形成的细胞也有多种。(5)结果:形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的杂交细胞。(6)意义:突破了有性杂交的局限,使远缘杂交成为可能。第1节动物细胞工程一、必备知识知识点3动物细胞融合技术与单克隆抗体2.单克隆抗体及其应用(1)原理①一种B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体,但B淋巴细胞不能在体外大量增殖。②骨髓瘤细胞能在体外大量增殖,但不能分泌抗体。③B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞既能迅速大量增殖,又能产生单一抗体。第1节动物细胞工程一、必备知识知识点3动物细胞融合技术与单克隆抗体2.单克隆抗体及其应用(2)制备过程第1节动物细胞工程一、必备知识知识点3动物细胞融合技术与单克隆抗体2.单克隆抗体及其应用(2)制备过程

筛选1筛选2筛选原因筛选目的筛选方法诱导融合后得到多种杂交细胞,另外还有未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞筛选出杂交瘤细胞用特定的选择培养基(HAT培养基)进行筛选:未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞才能生长由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激,因此经选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞用96孔板培养和筛选:在每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞的情况下进行克隆化培养和抗体检测,经多次筛选得到足够数量的能分泌所需抗体的细胞第1节动物细胞工程一、必备知识知识点3动物细胞融合技术与单克隆抗体2.单克隆抗体及其应用(3)单克隆抗体的优点①能准确识别抗原的细微差异,与特定抗原发生特异性结合。②可大量制备。(4)单克隆抗体的应用①运载药物,如将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合(抗体—药物偶联物),可选择性杀伤肿瘤细胞。②用作诊断试剂。③治疗疾病。第1节动物细胞工程一、必备知识知识点4动物体细胞核移植技术和克隆动物1.概念:动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中,使这个重新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术。2.哺乳动物核移植的类型动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。类型特点胚胎细胞核移植动物胚胎细胞分化程度低,表现全能性相对容易体细胞核移植动物体细胞分化程度高,表现全能性十分困难第1节动物细胞工程一、必备知识知识点4动物体细胞核移植技术和克隆动物3.原理:动物细胞核的全能性。4.过程(1)核移植技术中选用的核供体应为具有优良性状的个体,提供卵母细胞的个体和代孕个体只需为同一物种的健康雌性个体即可。(2)选用去核卵母细胞的原因①卵母细胞体积比较大,易操作。②卵母细胞的细胞质多,营养丰富,含有能激发细胞核全能性表达的物质。第1节动物细胞工程一、必备知识知识点4动物体细胞核移植技术和克隆动物4.过程

(3)对卵母细胞进行去核操作的原因:使克隆动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。(4)克隆动物的遗传物质和性状分析①核内遗传物质:全部来自供体细胞。

细胞质中的遗传物质:一部分来自核供体细胞,另一部分来自卵母细胞。②性状分析:受细胞质遗传物质、环境等的影响,克隆动物与体细胞核供体的性状基本相同,而不是完全相同。③代孕母体没有为克隆动物提供遗传物质,克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。特别提醒

利用核移植技术得到克隆动物的过程,属于无性生殖。第1节动物细胞工程一、必备知识知识点4动物体细胞核移植技术和克隆动物5.应用前景及存在的问题应用前景存在的问题加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育转基因克隆动物可以作为生物反应器,生产医用蛋白以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞,经诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官,将它们移植给患者可以避免发生免疫排斥反应有望增加濒危物种的存活数量了解胚胎发育及衰老过程;分析致病基因;为研究疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助①体细胞核移植技术的成功率非常低;②核移植的理论研究较为滞后;③绝大多数克隆动物存在健康问题等第1节动物细胞工程一、必备知识知识点4干细胞培养及其应用2.干细胞的应用(1)造血干细胞:可用于治疗白血病及造血系统、免疫系统功能障碍等疾病。(2)神经干细胞:可用于治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病。3.诱导多能干细胞(iPS细胞)(1)概念:通过体外诱导成纤维细胞等,获得的类似胚胎干细胞的一种细胞。特别提醒

iPS细胞最初是由成纤维细胞转化来的,后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。二、知识辨析1.制备肝细胞悬液时,可用胰蛋白酶或胃蛋白酶处理肝组织块,这种说法正确吗?不正确。制备肝细胞悬液时,常用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理,不能使用胃蛋白酶,因为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失去活性。2.科学家以SARS病毒的核衣壳蛋白为抗原,体外培养单个B淋巴细胞可以获得针对SARS病毒的单克隆抗体,这种说法正确吗?不正确。B淋巴细胞具有产生抗体的能力,但没有无限增殖的能力,因此在体外培养单个B淋巴细胞不能获得大量针对SARS病毒的单克隆抗体。第1节动物细胞工程二、知识辨析3.我国科学家采集了一只睡眠明显紊乱的BMAL1(生物节律基因)敲除猴的体细胞,通过体细胞核移植技术,获得了5只克隆猴,这5只克隆猴体细胞的遗传物质与供体细胞相同吗?不完全相同。克隆猴体细胞的核遗传物质来自供体细胞,质遗传物质来自去核卵母细胞和供体细胞,因此克隆猴体细胞的遗传物质与供体细胞不完全相同。第1节动物细胞工程三、能力提升（一）.植物细胞工程和动物细胞工程技术的比较1.植物组织培养与动物细胞培养的比较第1节动物细胞工程

植物组织培养动物细胞培养理论基础培养基类型成分植物细胞的全能性固体或半固体培养基水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂、植物激素等细胞增殖液体培养基糖类、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等三、能力提升（一）.植物细胞工程和动物细胞工程技术的比较1.植物组织培养与动物细胞培养的比较第1节动物细胞工程取材关键环节结果相同点都需要人工条件下的无菌操作、适宜的温度、pH等条件;植物较幼嫩部分或花药等细胞的脱分化和再分化可形成植物个体,体现细胞的全能性动物胚胎或幼龄动物的器官或组织细胞增殖形成细胞群,不形成个体,不体现细胞的全能性三、能力提升（一）.植物细胞工程和动物细胞工程技术的比较2.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较第1节动物细胞工程

植物体细胞杂交动物细胞融合原理融合前处理诱导方法结果意义细胞膜的流动性、细胞的全能性纤维素酶和果胶酶除去细胞壁电融合法、离心法、PEG融合法、高Ca2+—高pH融合法等形成杂种植株打破生殖隔离,实现远缘杂交育种细胞膜的流动性胰蛋白酶、胶原蛋白酶等使细胞分散开电融合法、PEG融合法、灭活病毒诱导法等得到杂交细胞突破有性杂交