1、2.2.1 动物细胞培养和核移植技术,专题2 2.2 动物细胞工程,学习目标 1.归纳动物细胞培养的过程、条件及应用。 2.归纳通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程及应用前景。,方式一 2003年，四川少年小林点燃鞭炮，导致面部、四肢被严重烧伤并感染。为了挽救儿子的生命，小林的爸爸、妈妈向医生恳求“割皮救儿”，烧伤整形科主任魏平最终同意进行这场罕见的亲体皮肤移植手术。为了全覆盖孩子身体上被深度烧伤并发生感染的创面，医生把取自父子俩的皮肤全部剪成指甲盖大小的皮块，儿子和爸爸的皮肤相隔相嵌，估计父亲的皮肤至少能在其儿子身上存活半年甚至更长时间，这就给儿子自身皮肤的生长带来了生机，孩子的痊愈指日可
2、待。,思考： 1.小林在皮肤烧伤之后，很容易得病，为什么？ 2.选取植皮时，理论上选择谁的皮肤最好？为什么？ 3.自身的健康皮肤是有限的，能不能通过其他途径获得自身的皮肤？,方式二 古代神话里孙悟空用自己的汗毛变成无数个小孙悟空的离奇故事，表达了人类对复制自身的幻想。1978年，美国科幻小说家罗维克(D.Rorvick)写了一本名叫克隆人(The Cloning of a man)的书，内容是一位富商将自己的体细胞核移植到一枚去核卵中，然后将其在体外卵裂成的胚胎移植到母体子宫中，经过足月的怀孕，最后生下了一个健康的男婴，这个男婴就是一个克隆人。 现在，克隆人已经不是科幻小说里的梦想，而是呼之欲
3、出的现实。由于克隆人可能带来复杂的后果，一些生物技术发达的国家，现在大都对此采取明令禁止或者严加限制的态度。 克隆人，真的如潘多拉盒子里的魔鬼一样可怕吗？我们应该怎样正确看待克隆技术呢？,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,1.动物细胞工程,一、动物细胞工程和动物细胞的培养,动物细胞培养,动物细胞培养,动物细胞融合,2.动物细胞培养 (1)概念：从动物机体中取出相关的组织，将它分散成 ，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞 和 。,单个细胞,生长,增殖,胰蛋白酶,细胞悬液,原代培养,(3)相关概念 细胞贴壁：悬液中分散的细胞 上。 接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到 时，细胞_ _的现象。 (
4、4)培养条件 无菌、无毒的环境：培养液中添加一定量的 ，并定期_ _，以便清除 ，防止对细胞自身造成危害。,贴附在瓶壁,表面相互接触,停止分裂增,殖,抗生素,更换,培养液,代谢产物,营养,无机物：无机盐、 等 有机物：糖、氨基酸、_ 天然成分： 等,温度和pH,温度：哺乳动物多以 为宜 pH：多数细胞适宜pH为_,气体环境,O2：细胞代谢所必需的 CO2：_,微量元素,促生长因子,血清、血浆,36.50.5 ,7.27.4,维持培养液的pH,(5)应用 生产生物制品：如病毒疫苗、干扰素、 等。 应用于基因工程：动物细胞是基因工程技术中常用的 。 应用于检测 ，判断某种物质的毒性。 用于 等方面
5、的研究，如用于筛选抗癌药物等。,单克隆抗体,受体细胞,有毒物质,生理、病理、药理,1.动物细胞培养过程中的几个要点 (1)选取幼龄动物的组织、器官作为材料的原因 动物细胞培养的原理是细胞增殖。动物细胞培养时，一般选取幼龄动物的组织、器官，其细胞的分化程度较低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养。 (2)将动物细胞分散成单个细胞培养的原因 分散成单个细胞后容易培养，细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出。同时，分散成单个细胞培养，可使得在细胞水平操作的其他技术得以实现。,归纳总结,(3)原代培养和传代培养的区别 原代培养：是细胞悬液第一次在瓶中培养，即在没有分瓶培养之前的细胞培养。 传代培养
6、：是在细胞悬液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养。 (4)细胞株和细胞系的区别 细胞株：传代培养的细胞能传到1050代，这样的传代细胞称为细胞株。 细胞系：传代培养的细胞在传到50代后，有部分细胞的遗传物质发生了改变，获得不死性，这种具有癌变特点的细胞称为细胞系。,2.动物细胞培养与植物组织培养的比较,例1 下列关于动物细胞培养的叙述中，不正确的是 A.传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞 B.细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中 C.癌细胞在培养瓶中不会出现接触抑制现象 D.动物细胞培养一般需要使用CO2培养箱,答案,解析,解析 由原代培养换瓶进行传代培养时，需要用胰蛋白酶
7、或胶原蛋白酶处理贴壁生长的细胞，A项正确； 细胞的癌变一般发生于50代后的细胞培养过程中，B项错误； 癌细胞膜上糖蛋白减少，细胞间的黏着性降低，失去了接触抑制，容易分散和转移，C项正确； 动物细胞培养的场所是CO2培养箱，培养箱内含有95%的空气加5%的CO2的混合气体，为动物细胞提供适宜的气体环境，D项正确。,例2 动物细胞培养与植物组织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,答案,解析 动物细胞培养的培养基与植物组织培养的培养基不同，动物细胞培养一般用液体培养基
8、，而植物组织培养一般用固体培养基，与植物组织培养的培养基相比，动物细胞培养的培养基中还要加入动物血清、血浆等，A项正确。,解析,有关植物组织培养与动物细胞培养的三点提醒 (1)植物组织培养过程中存在脱分化和再分化，而动物细胞培养过程中没有脱分化和再分化过程。 (2)植物组织培养可获得新个体，体现了细胞的全能性，而动物细胞培养只能得到细胞，没有体现细胞的全能性。 (3)两种技术手段培养过程中都进行有丝分裂，不涉及减数分裂，都可称为克隆。,特别提醒,1.概念 将动物的一个细胞的 ，移入一个已经去掉细胞核的 中，使其 并发育成一个 ，最终发育为动物个体。 2.分类 包括 移植和 移植，其中 移植较易
9、成功。,二、动物体细胞核移植技术和克隆动物,细胞核,卵母细胞,重组,新的胚胎,胚胎细胞核,体细胞核,胚胎细胞核,3.过程,供体细胞,去核卵母细胞,克隆动物,重组胚胎,4.体细胞核移植技术的应用,遗传改良,优良畜群繁育,存活数量,生物反应器,异种移植,遗传和生理,1.细胞核移植的原理 动物体细胞核移植的原理是细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。因为动物体细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，所以用体细胞核移植技术能够得到克隆动物，说明动物体细胞的细胞核具有全能性。,归纳总结,2.供体和受体的选择 (1)供体：一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍
10、体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。 (2)受体：选择M期的卵母细胞，其原因是： 卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。 卵母细胞体积大，便于操作。 卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。,3.克隆动物的遗传特点 克隆动物的亲本有三个，即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体。 (1)克隆动物细胞核基因来自于体细胞核供体，因此，克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。 (2)克隆动物的细胞质基因来自于卵母细胞，因此，克隆动物的性状与卵母细胞供体部分相同。 (3)代孕母体没有为克隆动物提供遗传物质，因此，克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。,解析 克隆鱼的核遗传物质都来自三倍体鲫鱼，
11、因此克隆鱼属于三倍体；克隆鱼的产生主要采用了核移植和胚胎移植技术，属于无性生殖的产物；该克隆鱼是三倍体，在减数分裂染色体联会时会发生紊乱，不能产生正常的生殖细胞，所以高度不育；该克隆鱼的细胞核遗传物质来自三倍体鲫鱼，而细胞质遗传物质来自二倍体鲫鱼，因此其性状与三倍体鲫鱼相似，但不完全相同。,例3 (2017广东实验中学高二下期中)把成年三倍体鲫鱼的肾脏细胞核移植到二倍体鲫鱼的去核卵母细胞内，培养并获得的克隆鱼是 A.是二倍体 B.是有性生殖的产物 C.高度不育 D.性状与三倍体鲫鱼完全相同,答案,解析,例4 如图为某哺乳动物的生殖过程图，下列叙述正确的是,答案,A.动物个体2为克隆动物，c为高
12、度分化的体细胞 B.动物个体2的遗传性状与提供b细胞的母体完全不同 C.产生动物个体2的生殖方式为有性生殖 D.e细胞为完成减数分裂的卵细胞,解析,解析 通过克隆技术培育的动物称为克隆动物，提供细胞核的是高度分化的体细胞，A项正确； 考虑细胞质基因，应该是“有相同之处”，B项错误； 动物的克隆实际上是无性生殖过程，C项错误； e细胞是处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，并没有完全完成减数分裂，D项错误。,判断有性生殖与无性生殖的两种方法 (1)从概念上判断：有性生殖是指经两性生殖细胞结合而成的合子或有性配子直接发育成个体的生殖方式；无性生殖是指不经过生殖细胞的结合而由亲本直接产生子代的生殖方式。
13、 (2)从培养细胞的种类上判断：组织培养中培养的不是体细胞而是有性配子或合子时，才属于有性生殖；植物组织培养、植物体细胞杂交和动物细胞核移植都属于无性生殖。,拓展提升,学习小结,胰蛋白酶,原代,传代,核移植,胚胎移植,达标检测,1.动物细胞工程常用的技术手段中，最基础的是 A.动物细胞培养 B.动物细胞融合 C.动物组织培养 D.胚胎细胞核移植,1,2,3,4,5,答案,2.(2017广东深圳高三模拟)生物技术的发展速度很快，已灭绝生物的“复生”将不再是神话。如果世界上最后一头野驴刚死亡，以下提供的“复生”野驴个体的方法中能够成功的是 A.将野驴的体细胞取出，利用细胞培养技术，可培育成新个体
14、B.将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育成新个体 C.取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵母细胞中，经孕育培养成新个体 D.将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，培育成新个体,答案,1,2,3,4,5,解析,解析 由于动物细胞的全能性受到限制，目前动物细胞通过细胞培养或通过动物细胞融合技术还不能培养成动物个体；将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，培育成的是带有野驴基因的家驴；野驴的体细胞核中具有发育成野驴的全部基因，因此通过核移植技术，可使野驴“复生”。,1,2,3,4,5,据图分析，下列叙述错误的是 A.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代 B.捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给
15、三亲婴儿 C.三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核 D.三亲婴儿的培育要用到动物细胞培养技术,3.(2015天津，6改编)2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。,1,2,3,4,5,答案,解析,解析 三亲婴儿细胞质基因主要来自捐献者的卵母细胞，可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，A项正确； 三亲婴儿的细胞核基因(染色体)来自母亲和父亲，捐献者携带的红绿色盲基因(细胞核基因)不传给该婴儿，B项正确，C项错误； 三亲婴儿的培育需要动物细胞培养技术，D项正确。,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,4.下列
16、不属于动物细胞工程应用的是 A.大规模生产干扰素，用于抵抗病毒感染 B.为大面积烧伤的病人提供移植的皮肤 C.大规模生产食品添加剂、香料等 D.利用体细胞克隆技术，促进优良种畜的繁育,答案,解析 动物细胞工程的应用是多方面的，许多重要的生物制品如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等，都可借助于动物细胞的大规模培养来生产；也可为大面积烧伤的病人进行自身皮肤移植；还可加快优良种畜繁育；大规模生产食品添加剂、香料等是通过植物组织培养实现的。,解析,1,2,3,4,5,5.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育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如图所示)，请结合图示回答下
17、列相关问题：,(1)在进行细胞培养之前，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分离，形成单个细胞，这个过程中需要利用_酶处理。,胰蛋白(或胶原蛋白),答案,解析 实践中常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织细胞使其分散开来。,解析,(2)用于核移植的供体细胞，一般选用传代10代以内的细胞，原因是_。,该种细胞代谢旺盛、分裂能力强，且遗传物质没有发生改变,答案,解析 传代10代以内的细胞代谢旺盛、分裂能力强，遗传物质没有发生改变，适于作核移植的供体细胞。,解析,1,2,3,4,5,(3)在进行原代培养时，细胞增殖的方式是_，此外，细胞增殖还表现出_和接触抑制等特点。,有丝分裂,贴壁生长,答案,解析 在进
18、行原代培养时，细胞以有丝分裂的方式进行增殖，同时表现出贴壁生长和接触抑制的现象。,解析,1,2,3,4,5,(4)将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，去除卵母细胞的细胞核的目的是_。,使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞,答案,解析 去除卵母细胞的细胞核的目的是使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。,解析,1,2,3,4,5,解析 生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果，同时，生物的性状还受环境的影响，因此，克隆动物不可能是供体奶牛100%的复制品。,(5)将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛后，该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质相同的犊牛，但也不是100%的复制，原因最可能是_ _。,生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；生物的性状还受环境因素的影响,答案,解析,1,2,3,4,5,