高中生物 2.2.1 動物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)課件 新人教版選修3.ppt

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目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,動物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段有動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞核移植、動物細(xì)胞融合、生產(chǎn)單克隆抗體等,其中動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是其他動物細(xì)胞工程的技術(shù)基礎(chǔ)。 一、動物細(xì)胞培養(yǎng) 1.概念:從動物機(jī)體中取出相關(guān)的組織,將它分散成單個(gè)細(xì)胞,然后放在適宜的培養(yǎng)基中,讓這些細(xì)胞生長和增殖。 2.過程:取動物組織塊(動物胚胎或幼齡動物的器官或組織)→剪碎組織→用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理組織,使之分散成單個(gè)細(xì)胞→制成細(xì)胞懸液→放入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞→分瓶繼續(xù)傳代培養(yǎng)。,,,,,,,,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,3.相關(guān)概念 (1)原代培養(yǎng):將組織取出,用胰蛋白酶等處理,分散成單個(gè)細(xì)胞,然后在細(xì)胞懸液中初次培養(yǎng)的過程。 (2)傳代培養(yǎng):把原代培養(yǎng)增殖的細(xì)胞定期用胰蛋白酶從瓶壁上脫離下來,分裝到兩個(gè)或兩個(gè)以上的培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)的過程。 (3)細(xì)胞株:傳代培養(yǎng)的細(xì)胞能傳至10~50代,這種傳代細(xì)胞稱為細(xì)胞株。 (4)細(xì)胞系:50代后,有部分細(xì)胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變,并且有癌變的特點(diǎn),能無限地傳代下去,這種傳代細(xì)胞稱為細(xì)胞系。,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,4.特點(diǎn) (1)細(xì)胞貼壁:懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上,稱為細(xì)胞貼壁。 (2)接觸抑制:隨著細(xì)胞數(shù)目的不斷增多,當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時(shí),細(xì)胞就會停止分裂增殖,這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,5.動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件 (1)無菌、無毒的環(huán)境:培養(yǎng)液和所用培養(yǎng)用具進(jìn)行無菌處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素,以防培養(yǎng)過程中的污染。此外,應(yīng)定期更換培養(yǎng)液,防止細(xì)胞代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身造成危害。 (2)營養(yǎng):合成培養(yǎng)基成分有糖、氨基酸、促生長因子、無機(jī)鹽、微量元素等。在使用合成培養(yǎng)基時(shí),通常需加入血清、血漿等天然成分。 (3)溫度和pH:體外培養(yǎng)溫度一般與動物體溫相近,哺乳動物多以36.50.5 ℃為宜;多數(shù)細(xì)胞生存的適宜pH為7.2~7.4。 (4)氣體環(huán)境:95%空氣加5%CO2的混合氣體。O2是細(xì)胞代謝所必需的,CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。 6.動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用:如病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測有毒物質(zhì)(根據(jù)變異細(xì)胞占全部培養(yǎng)細(xì)胞的比例來判斷該物質(zhì)的毒性)、培養(yǎng)醫(yī)學(xué)研究的各種細(xì)胞(人工皮膚)。,,,,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,二、動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物 1.動物核移植:將動物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核,移入一個(gè)去核的卵母細(xì)胞中,使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎,最終發(fā)育為動物個(gè)體。 2.體細(xì)胞核移植的過程,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,3.體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景 (1)加速家畜遺傳改良進(jìn)程,促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育;(2)保護(hù)瀕危物種,增大存活數(shù)量;(3)生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白;(4)作為異種移植的供體;(5)用于組織器官的移植等。 4.體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題 體細(xì)胞核移植技術(shù)的成功率非常低,而且絕大多數(shù)克隆動物存在著健康問題,表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,如果體細(xì)胞核移植技術(shù)發(fā)展成熟并運(yùn)用于人類自身,將會對人類產(chǎn)生什么影響? 提示正面影響:用人的核移植胚胎干細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)分化,形成相應(yīng)的組織、器官后,可以用于組織器官的移植等。 負(fù)面影響:體細(xì)胞核移植技術(shù)一旦被人用來克隆人,會引起人類社會倫理混亂。,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一、動物細(xì)胞培養(yǎng) 1.過程解讀 (1)原理:細(xì)胞增殖。 (2)選材:一般取自幼齡動物的組織或器官,因?yàn)檫@些組織或器官的生命力旺盛,分裂能力強(qiáng)。 (3)將動物細(xì)胞分散成單個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)的原因: ①保證細(xì)胞所需要的營養(yǎng)供應(yīng);②保證細(xì)胞內(nèi)有害代謝產(chǎn)物的及時(shí)排出。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,2.相關(guān)概念的辨析 (1)原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng),一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,(2)細(xì)胞株與細(xì)胞系 ①細(xì)胞株:能夠傳到10~50代的細(xì)胞,其遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變。 ②細(xì)胞系:當(dāng)細(xì)胞株細(xì)胞傳到50代以后,有部分細(xì)胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變,能在培養(yǎng)條件下無限制地傳代下去,具有癌變的特點(diǎn)。 3.培養(yǎng)條件的分析 (1)添加血清、血漿的作用:血清和血漿中含有多種維持細(xì)胞正常代謝和生長的物質(zhì),如蛋白質(zhì)、氨基酸、未知的促生長因子等。細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),一般需添加10%~20%的血清或血漿。 (2)氣體環(huán)境:CO2調(diào)節(jié)培養(yǎng)液pH,O2維持細(xì)胞有氧呼吸。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 下列關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述,正確的是( ) A.動物細(xì)胞培養(yǎng)的目的就是獲得細(xì)胞分泌蛋白 B.動物細(xì)胞培養(yǎng)前要用胰蛋白酶處理使細(xì)胞分散開 C.動物細(xì)胞培養(yǎng)通常不會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象 D.可以通過細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)獲得完整的動物個(gè)體 解析動物細(xì)胞的培養(yǎng)是為了獲得更多的動物細(xì)胞,不同于植物組織培養(yǎng),它無法獲得完整動物個(gè)體。在培養(yǎng)之前要用胰蛋白酶對材料進(jìn)行處理,使細(xì)胞分散開。在培養(yǎng)過程中動物細(xì)胞會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象。 答案B,,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,下列關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)及植物組織培養(yǎng)的說法,不正確的是( ) A.選材時(shí),一般都選分裂分化能力強(qiáng)的組織 B.均在離體、無菌、無毒條件下進(jìn)行 C.都能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性,其原理相同 D.培養(yǎng)基成分的差異是動物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基中含血清等天然成分,植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中含細(xì)胞分裂素、生長素兩種植物激素 解析動物細(xì)胞培養(yǎng)的目的是經(jīng)細(xì)胞生長分裂,得到細(xì)胞株或細(xì)胞系,沒有激發(fā)細(xì)胞全能性。 答案C,,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,動物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的比較,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,二、動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物 1.過程分析,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,2.原理 動物細(xì)胞核的全能性,而不是動物細(xì)胞的全能性。因動物體細(xì)胞的全能性受到限制,不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個(gè)體。所以用體細(xì)胞核移植技術(shù)能夠得到克隆動物,說明動物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。 3.供體和受體的選擇 (1)供體:一般選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞,因?yàn)?0代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型,保證了供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)。 (2)受體:去核的減Ⅱ中期的卵母細(xì)胞。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 科學(xué)家通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得了含有人生長激素基因的奶牛,如果要加速轉(zhuǎn)基因奶牛的繁殖速度,可以對此轉(zhuǎn)基因奶牛進(jìn)行克隆(如下圖所示)。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,(1)在進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)之前,要對取自轉(zhuǎn)基因奶牛的組織進(jìn)行分離,形成單個(gè)細(xì)胞,這一過程中需要利用胰蛋白酶處理,不能用纖維素酶與果膠酶的原因是 。 (2)轉(zhuǎn)基因奶牛的克隆成功,說明動物細(xì)胞的 具有全能性。 (3)將進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)的供體細(xì)胞核注入去核的卵母細(xì)胞中,去掉卵母細(xì)胞核的目的是 。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析(1)對動物組織進(jìn)行分離,用胰蛋白酶處理,才能形成單個(gè)細(xì)胞。因?yàn)槊妇哂袑Ｒ恍?所以不能用纖維素酶和果膠酶將動物細(xì)胞分散開。 (2)克隆動物的成功證明了動物細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。 (3)去掉卵母細(xì)胞核后,重組細(xì)胞的遺傳物質(zhì)主要來自供體細(xì)胞核,其性狀主要由供體細(xì)胞核決定。 答案(1)酶具有專一性 (2)細(xì)胞核 (3)使?fàn)倥５男誀钪饕晒w細(xì)胞核決定,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,下列關(guān)于動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物的敘述,正確的是( ) A.目前在實(shí)驗(yàn)中,科學(xué)家可以用類似植物組織培養(yǎng)的方法獲得完整的動物個(gè)體 B.作為受體細(xì)胞的卵母細(xì)胞需體外培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期 C.用于核移植的供體細(xì)胞一般都選用傳代50代以內(nèi)的細(xì)胞 D.用體細(xì)胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物,其核基因發(fā)生改變,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析與植物細(xì)胞相比,動物細(xì)胞的全能性隨分化程度的提高而逐漸受到限制,目前,還不能用類似植物組織培養(yǎng)的方法克隆動物,動物體細(xì)胞獲得的動物,實(shí)際是通過核移植實(shí)現(xiàn)的;用于核移植的供體細(xì)胞一般都選10代以內(nèi)的細(xì)胞,因?yàn)?0代至50代左右時(shí),部分細(xì)胞核型可能改變。核移植生產(chǎn)的動物基因型取決于供體動物的基因型,因此未改變。 答案B,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,(1)克隆屬于無性繁殖,產(chǎn)生新個(gè)體的性別、絕大多數(shù)性狀與供核親本一致。 (2)核移植技術(shù)獲得的動物與供核動物性狀不完全相同的原因:①克隆動物絕大部分DNA來自于供體細(xì)胞核,但其核外線粒體中的DNA是來自于受體卵母細(xì)胞;②性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果,供核動物生活的環(huán)境與克隆動物所生活的環(huán)境不會完全相同,其性狀也不可能和供核動物完全相同;③在個(gè)體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變,產(chǎn)生供核動物沒有的性狀。,1.動物細(xì)胞培養(yǎng)的理解誤區(qū) (1)動物細(xì)胞培養(yǎng)中兩次使用胰蛋白酶的作用不同:第一次用胰蛋白酶處理剪碎的組織使之分散成單個(gè)細(xì)胞,第二次使貼壁細(xì)胞從瓶壁上脫落下來。(2)不是所有的動物細(xì)胞增殖過程中都存在接觸抑制。例如,癌細(xì)胞增殖時(shí)不存在接觸抑制,所以在培養(yǎng)瓶中可以形成多層細(xì)胞。,【例1】 下列關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述,不正確的是 ( ) A.培養(yǎng)保留接觸抑制的細(xì)胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成一層細(xì)胞 B.克隆培養(yǎng)法培養(yǎng)過程中多數(shù)細(xì)胞的基因型不會發(fā)生改變 C.細(xì)胞培養(yǎng)過程中需要的CO2主要作用是刺激細(xì)胞的呼吸 D.惡性瘤細(xì)胞培養(yǎng)過程中通常不會出現(xiàn)細(xì)胞貼壁 解析具有接觸抑制的細(xì)胞一旦接觸后就會停止增殖,因此培養(yǎng)保留接觸抑制的細(xì)胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成一層細(xì)胞,A項(xiàng)正確;克隆培養(yǎng)法培養(yǎng)過程中多數(shù)細(xì)胞的基因型不會發(fā)生改變,B項(xiàng)正確;細(xì)胞培養(yǎng)過程中需要的CO2主要作用是維持培養(yǎng)液的pH,C項(xiàng)錯(cuò)誤;惡性瘤細(xì)胞培養(yǎng)過程中無接觸抑制,通常不會出現(xiàn)細(xì)胞貼壁,D項(xiàng)正確。 答案C,,,2.有性生殖與無性生殖的判斷方法 (1)從概念上判斷:有性生殖是經(jīng)兩性生殖細(xì)胞結(jié)合而成的合子或有性配子直接發(fā)育成個(gè)體的生殖方式。無性生殖是不經(jīng)過兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合由親本直接產(chǎn)生子代的生殖方式。(2)從培養(yǎng)細(xì)胞的種類上判斷:組織培養(yǎng)中培養(yǎng)的不是體細(xì)胞而是有性配子或合子時(shí)才屬于有性生殖。植物組織培養(yǎng)、植物體細(xì)胞雜交和動物細(xì)胞核移植都屬于無性生殖。,【例2】 關(guān)于現(xiàn)代生物技術(shù)相關(guān)知識的敘述,下列正確的是( ) A.動物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)過程均需使用胰蛋白酶處理 B.試管苗、試管牛和克隆羊都屬于無性生殖且能保持母本性狀 C.用DNA連接酶將一個(gè)目的基因和質(zhì)粒連接形成重組DNA分子 D.將玉米花粉和水稻花粉進(jìn)行細(xì)胞雜交,獲得的植株為二倍體,且可育,解析動物細(xì)胞培養(yǎng)需使用胰蛋白酶處理形成單個(gè)細(xì)胞,植物組織培養(yǎng)不需使用胰蛋白酶處理,A項(xiàng)錯(cuò)誤;試管牛是通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精,并通過培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后,再經(jīng)移植后產(chǎn)生的牛,屬于有性生殖的產(chǎn)物,B項(xiàng)錯(cuò)誤;將一個(gè)目的基因和質(zhì)粒連接形成重組DNA分子需使用DNA連接酶,C項(xiàng)正確;將玉米花粉和水稻花粉進(jìn)行細(xì)胞雜交,獲得的植株為二倍體,但由于不存在同源染色體,所以不可育,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案C,,