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1、知识目标： 1.简述动物细胞培养的过程、条件及应用。 2.简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程及应用前景。 3.举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用。,2.2 动物细胞工程,2.2.1 动物细胞培养和核移植技术,动物细胞培养：就是从动物机体中取出相关的组织，将他分散成单个细胞，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,动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。,1.动物细胞培养过程,制成悬浊液,胰蛋白酶处理分散成单个细胞,取动物器官和组织,剪碎组织,贴满瓶壁的细胞用胰蛋白酶处理分散成单个细胞制成细胞悬浊液,放入二氧化碳培养箱中培养,1.进行动物细胞传
2、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？ 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7.28.4。多数动物细胞培养的适宜pH为7.27.4，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。,2.胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？ 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。,思考,动物细胞生长特性： 细胞贴壁：悬液中分散的细胞很
3、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。 细胞的接触抑制：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。,相关概念： 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。 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
4、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，思考并讨论以下问题： 1.体外培养细胞时需要提供哪些物质？ 充足的营养供给、适宜的温度、适宜的pH和气体环境。 2.体外培养的细胞需要什么样的环境条件？ 无菌、无毒的环境。,讨论,2.动物细胞培养的条件 (1)无菌无毒的环境 无菌处理；添加一定量的抗生素；定期更换培养液。 (2)营养 添加血浆、血清天然成分。 (3)温度和pH 哺乳动物：36.50.5。多数细胞P
5、H7.27.4。 (4)气体环境 O2：细胞代谢需要；CO2：维持培养液的PH；95空气5CO2 。,2.为什么对动物细胞进行培养时通常要添加血清？ 血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中蛋白质主要为白蛋白和球蛋白。氨基酸有多种，是细胞合成蛋白质的基本成分，其中有些氨基酸动物细胞本身不能合成（称为必需氨基酸），必须由培养液提供。血清激素有胰岛素、生长激素等及多种生长因子（如表皮生长因子、成纤维细胞生长因子、类胰岛素生长因子等）；血清还含有多种未知的促细胞生长因子、促贴附因子及其他活性物质，能促进细胞的生长、增殖和贴附。因此，细胞培养时，要保证细胞能够顺利生长和增殖，一般需添加1020的
6、血清。,思考,3.动物细胞培养技术的应用(1)蛋白质生物制品的生产： 如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体。(2)健康细胞培养： 培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植。(3)判断物质的毒性： 检测有毒物质。(4)用于其它生物工程： 基因工程。(5)细胞的生理、药理、病理研究： 筛选抗癌药物。,细胞培养,加入物质,检查,人体正常细胞培养,癌细胞培养,有毒物质,致癌物质,抗癌药物,细胞的数目、形态结构、生活状态,染色体的形态结构、数目,细胞的数目、形态结构、生活状态,4.植物组织培养和动物细胞培养的比较,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
7、最终发育成动物个体。 用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。,二、动物体细胞核移植技术和克隆动物,阅读课本P48图221,1.体细胞核移植的过程,细胞质,细胞核,细胞核移植,早期胚胎,C母绵羊子宫,胚胎移植,多莉羊,多莉羊的培育过程,融合后的卵细胞,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。 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？ 培养的动物细胞一般当传代至1050代左右
8、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。,讨论,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？ 克隆动物绝大部分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。所以，用教材中所述的方法克隆的动物不是供核动物完全相同的复制。 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
9、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。,讨论,例一：非洲爪蟾实验,突变型蝌蚪肠上皮细胞 野生型未受精卵细胞 紫外线破坏细胞核 取出细胞核 无核的未受精卵 （含有一个核仁） “重组细胞” 囊胚 囊胚 蝌蚪,移入,发育,发育,发育,例二：,蜜蜂（2N=32）减数分裂卵细胞(N=16)发育雄蜂(N=16),卵细胞可以直接发育成为一个新个体。,已经分化的动物细胞可以发育成为一个动物体。,成蛙（细胞核含一个核仁）,2.体细胞核移植的前景,（1）加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。（2）保护濒危动物，增加存活数量。（3）作为生物反
10、应器，生产医用蛋白。（4）作为异种移植的供体，治疗人类疾病。（5）用于追踪研究人类疾病的发展过程和治疗。,3.体细胞核移植技术存在的问题,阅读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？ 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？ 脱分化又称去分化，
11、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。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
12、需要的组织或器官。,思考与探究,3.2019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30.8 t，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34 t。 （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
13、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。,思考与探究,（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？ 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
14、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。,思考与探究,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。 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。,思考与探究,2.在动物细胞培养过程中遗传物质发生改变的细胞是：A.细胞系 B.细胞株 C.原代细胞 D.传代细胞,A,3.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
15、细胞 ：A.容易产生各种变异 B.具有更强的全能性C.取材十分方便 D.分裂增殖的能力强,D,4.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,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C.动物细胞培养D.核移植,巩固演练,5.世界上第一只克隆绵羊“多莉”的培育等程序如图所示。请仔细看图后回答问题：,写出 、所指的细胞工程各称： 。实施细胞工程时，所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是： 。多莉面部的毛色 ，判断依据： 。继植物组织培养之后，克隆绵羊培育成功，证明动物细胞也具有 。 请举例说明克隆绵羊培育成功的实际意义： 。,动物细胞核移植技术,动物胚胎移植技术,分化程度低，分裂能力强。,白面,绵羊多莉的核基因来自于白面绵羊,全能性,保护濒危动物，进行器官移植等方面,思考与探究,