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1、2.2 动物细胞工程,2.2.1 动物细胞培养和核移植技术,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和应用前景。,一,二,三,一、动物细胞工程的常用技术手段 动物细胞工程的常用技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等,其中动物细胞培养技术是动物细胞工程的基础。,一,二,三,二、动物细胞培养 1.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。 2.动物细胞培养的过程 取动物的组织块 剪碎,用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理 单个细胞(分离细胞) 制成细胞悬
2、液 原代培养:细胞具有贴壁生长和接触抑制的特点 ,一,二,三,(1)原代培养:将动物组织消化后初次培养的过程。 (2)传代培养:把原代培养增殖的细胞在贴满瓶壁后用胰蛋白酶处理,使细胞从瓶壁上脱离下来,然后分瓶继续培养的过程。 原代培养所培养的细胞具有哪些特点? 提示:贴壁生长,接触抑制。,一,二,三,3.动物细胞培养的条件 (1)无菌、无毒的环境:培养液和所有培养用具应进行无菌处理。 (2)营养:合成培养基的成分包括糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等,还需加入血清、血浆等一些天然成分。 (3)温度:适宜的温度为36.50.5 ;适宜pH为7.27.4。 (4)气体环境:95%空气加5%
3、CO2。 4.动物细胞培养技术的应用 (1)生产病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等生物制品。 (2)动物细胞是基因工程技术中常用的受体细胞。 (3)用于检测有毒物质。 (4)科学家培养正常的或各种病变的细胞,用于生理、病理、药理等方面的研究,为治疗和预防疾病提供理论依据。,一,二,三,三、动物体细胞核移植技术和克隆动物 1.动物体细胞核移植 动物体细胞核移植是将动物的一个细胞的细胞核,移入另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为动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。 2.种类 哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。动物体细胞核移
4、植的难度高于胚胎细胞核移植。,一,二,三,3.体细胞核移植的过程,一,二,三,4.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。 (3)转基因克隆动物可以作为生物反应器,生产医用蛋白。 (4)转基因克隆动物细胞、组织和器官可以作为异种移植的供体。 (5)人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化,形成相应的组织、器官后,可以用于组织、器官的移植。 (6)研究克隆动物和克隆细胞可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程。 (7)用克隆动物做疾病模型,有利于人们追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病。 5.体细胞核移植技术存在的问题 克隆动物存在健康问题,许多还表现出
5、生理和遗传缺陷等。,一,二,三,四,一、动物细胞培养过程中胰蛋白酶的作用 1.将动物胚胎或器官剪碎后,用胰蛋白酶分解组织细胞间质中的胶原蛋白,从而使组织分散成单个细胞。 2.细胞在培养瓶中贴壁生长,随着细胞的生长和繁殖,培养瓶中的细胞越来越多,当贴壁生长的细胞分裂生长到表面相互接触时就停止增殖,这种现象叫做接触抑制。需要定期用胰蛋白酶处理,使细胞从瓶壁上脱离下来,进而进行传代培养。,一,二,三,四,二、动物细胞培养和植物组织培养的不同,一,二,三,四,一,二,三,四,三、克隆动物并非是对细胞核供体动物的100%的复制 1.克隆动物的核基因型与供体体细胞完全相同,该技术是一种无性繁殖技术。 2.
6、克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质。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,克隆动物不是对细胞核供体动物100%的复制。 3.动物的一些行为、习性的形成与其所处环境有很大关系,克隆动物生活的环境与细胞核供体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,克隆动物也不会是核供体动物100%的复制。,一,二,三,四,四、动物体细胞核移植的疑难辨析 1.应选择减中期的卵母细胞,此时的卵母细胞具备受精能力,细胞质中合成与分裂、分化有关的物质能刺激融合后重组细胞进行分裂、分化
7、,形成重组胚胎。 2.选卵母细胞作为受体细胞的原因 (1)卵细胞大,易于操作。 (2)卵黄多,营养丰富,为发育提供充足的营养。 (3)能激发重组细胞分裂、分化。 3.供体细胞:取供体动物的体细胞培养,一般选用传代10代以内的细胞,因为传代10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型,保证了供体细胞正常的遗传基础。,一,二,三,四,4.细胞融合后构建重组胚胎,并移植到代孕母体内获得克隆动物,需要胚胎工程技术的支持,因此克隆动物用到的技术手段有动物细胞培养、动物细胞融合、早期胚胎培养和胚胎移植。 5.动物体细胞不能经培养直接发育成完整个体的原因:动物体细胞的全能性受到限制。 6.核移植过程中细胞核只
8、来自于一个个体,因此核遗传物质与供体的相同,属于无性繁殖,基因型不变。,题型一,题型二,题型一 动物细胞培养及应用 【例1】 科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛,如果要加速转基因奶牛的繁殖速度,可以对此转基因奶牛进行克隆(如下图所示)。 (1)在进行细胞培养之前,要对取自转基因奶牛的组织进行分离,形成单个细胞,这一过程中需要利用 酶处理,不能用纤维素酶与果胶酶的原因是 。 (2)转基因奶牛的克隆成功,说明动物细胞的 具有全能性。,题型一,题型二,(2)转基因奶牛的克隆成功,说明动物细胞的 具有全能性。 (3)将进行细胞培养的供体细胞核注入去核的卵母细胞中,去掉卵母细胞核的目的是
9、 。 (4)重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛体内会生出与供体奶牛遗传性状相同的犊牛,但也有可能出现性状上的某些差异,原因可能是 。 (5)利用体细胞核移植技术得到的克隆牛从生殖方式上看属于 (填“有性生殖”或“无性生殖”)。,题型一,题型二,解析:(1)对动物组织进行分离,应用胰蛋白酶处理,才能形成单个细胞。因为酶具有专一性,所以不能用纤维素酶和果胶酶将动物细胞分散开。 (2)克隆动物的成功证明了动物细胞的细胞核具有全能性。 (3)去掉卵母细胞的细胞核后,重组细胞的遗传物质主要来自供体细胞核,其性状主要由供体细胞核决定。 (4)重组细胞发育而来的犊牛与供体奶牛不完全相同,因为重组
10、细胞的遗传物质主要来自供体细胞核,少量来自卵母细胞的细胞质,性状还受环境的影响。 (5)体细胞核移植没有经过两性生殖细胞的结合,所以从生殖方式上看属于无性生殖。,题型一,题型二,答案:(1)胰蛋白 酶具有专一性 (2)细胞核 (3)使犊牛的性状主要由供体细胞核决定 (4)生物的性状受细胞核和细胞质共同控制;生物的性状还受环境因素的影响 (5)无性生殖,题型一,题型二,题型二 动物体细胞核移植技术和克隆技术 【例2】 下列有关克隆的叙述,错误的是( ) A.动物难以克隆的根本原因是基因组中的基因不完整 B.传代10代以内的细胞一般不会发生癌变 C.多利羊的性状与供核绵羊不完全相同 D.克隆动物的
11、核心技术手段是核移植,属于无性生殖,题型一,题型二,解析:动物难以克隆的原因是动物细胞的全能性会随着动物细胞分化程度的提高而逐渐受到限制,分化潜能逐渐变弱,因而用体细胞克隆的动物实际是通过核移植来实现的。动物细胞全能性受到限制的根本原因是基因组中某些基因的表达受限制,而不是基因不完整。多利羊是通过核移植技术获得的,其绝大多数性状与供核绵羊相同,但部分性状是由细胞质中的基因决定的,并且基因的表达还要受到环境的影响,因而C项正确。核移植过程中没有经过两性生殖细胞的两两结合,因而属于无性生殖。 答案:A,题型一,题型二,反思领悟(1)细胞核移植技术中,注入去核卵母细胞中的也可以是整个细胞。 (2)该技术形成的重组细胞发育成一个新个体,体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。 (3)克隆属于无性繁殖,产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。,