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1、专题专题2 2 细胞工程细胞工程2.2.2.1 2.1 动物细胞培养和核移植技术动物细胞培养和核移植技术2.2.2 2 动物细胞工程动物细胞工程 烧烧伤伤病病人人的的治治疗疗通通常常是是取取烧烧伤伤病病人人的的健健康康皮皮肤肤进进行行自自体体移移植植，但但对对于于大大面面积积烧烧伤伤病病人人来来讲讲，健健康康皮皮肤肤很很有有限限，请请同同学学们们想想一一想想如何来治疗该病人？如何来治疗该病人？动物细胞培养动物细胞培养动物细胞融合动物细胞融合生产单克隆抗体生产单克隆抗体动物细胞核移植动物细胞核移植动物动物细胞细胞工程工程常用常用技术技术其它动物细胞工程的基础其它动物细胞工程的基础 资料：烧伤病人
2、的治疗通常是取烧伤病人资料：烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人？如何来治疗该病人？ 取该患者的皮肤进取该患者的皮肤进行细胞培养行细胞培养, ,获得足量获得足量的细胞后再移植。的细胞后再移植。一、动物细胞培养一、动物细胞培养（一）动物细胞培养的过程（一）动物细胞培养的过程结合图结合图2-16，阅读，阅读P44最后一段至最后一段至P46第一段结束。第一段结束。1、找出关键词并理解它们的含义。、找出关键词并理解它们的含义。2、叙述
3、动物细胞培养的过程。、叙述动物细胞培养的过程。细胞贴壁细胞贴壁细胞的接触抑制细胞的接触抑制原代培养原代培养传代培养传代培养细胞悬液细胞悬液3、动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样、动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样 最终培养成新个体？最终培养成新个体？ 不能。不能。 动物细胞培养的结果：使细胞数目增多。动物细胞培养的结果：使细胞数目增多。通常取动物胚胎或幼龄动物的组织、器官通常取动物胚胎或幼龄动物的组织、器官因为其分化程度低、增殖能力强，更容易培养因为其分化程度低、增殖能力强，更容易培养。说明细胞与细胞间的主要物质是蛋白质说明细胞与细胞间的主要物质是蛋白质1. 动物细胞培养对培养的材料有
4、要求吗？动物细胞培养对培养的材料有要求吗？3. 用胰蛋白酶处理，组织就会分散成单个细胞，说明了什么？用胰蛋白酶处理，组织就会分散成单个细胞，说明了什么？2. 为什么在培养前要将组织分散成单个细胞？为什么在培养前要将组织分散成单个细胞？成块的组织不利于培养，分散了做成细胞悬浮液利于培养。成块的组织不利于培养，分散了做成细胞悬浮液利于培养。4.4.胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？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，因此必须控制好消化细胞膜蛋白，因此必须控制好胰蛋白酶
5、的处理时间胰蛋白酶的处理时间。5.5.人类一般保存的是哪类细胞呢？为什么？人类一般保存的是哪类细胞呢？为什么？保存保存10代以内的细胞。代以内的细胞。因为因为1050代部分细胞的细胞核型可能发生变化，代部分细胞的细胞核型可能发生变化， 有少部分还发生突变向癌细胞方向发展。有少部分还发生突变向癌细胞方向发展。强调一：细胞贴壁过程强调一：细胞贴壁过程细胞贴壁：细胞贴壁：在培养瓶悬液中分散的细胞很快就贴在培养瓶悬液中分散的细胞很快就贴 附在瓶壁上，称为细胞贴壁。附在瓶壁上，称为细胞贴壁。培养瓶或培养皿壁要求：培养瓶或培养皿壁要求：表面光滑表面光滑、无毒无毒、易于帖附。易于帖附。当贴壁细胞分裂生当贴壁
6、细胞分裂生长到表面相互接触时长到表面相互接触时, ,细胞就会停止分裂增细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细殖，这种现象称为细胞的接触抑制。胞的接触抑制。强调二：接触抑制强调二：接触抑制人们通常将动物组织人们通常将动物组织消化后消化后的的初初次培养次培养称为原代培养。称为原代培养。原代培养原代培养 强调三：原代培养与传代培养强调三：原代培养与传代培养传代培养传代培养 当原代培养的细胞处于接触抑制后当原代培养的细胞处于接触抑制后, 用用胰蛋白酶胰蛋白酶处理处理,使细胞从瓶壁上脱离下来使细胞从瓶壁上脱离下来,然后加入新的培养液然后加入新的培养液,将将细胞分离稀释细胞分离稀释,并并从原培养瓶内转接到新
7、的培养瓶内从原培养瓶内转接到新的培养瓶内,这个这个过程称传代培养过程称传代培养.（分瓶培养的过程）（分瓶培养的过程）（二）动物细胞培养的概念（二）动物细胞培养的概念（P44） 就是从动物机体中取出相关的组织就是从动物机体中取出相关的组织,将它将它分散成分散成单个细胞单个细胞，然后，放在，然后，放在适宜的适宜的培养基培养基中中,让这些细胞让这些细胞生长和增殖生长和增殖。原理：细胞增殖原理：细胞增殖想一想：动物细胞培养的基本原理是什么？想一想：动物细胞培养的基本原理是什么？（三）动物细胞培养条件（三）动物细胞培养条件能否用胃蛋白酶能否用胃蛋白酶代替胰蛋白酶？代替胰蛋白酶？1、无菌、无菌、无毒的环境
8、无毒的环境对培养液和培养用具进行对培养液和培养用具进行无菌处理；无菌处理；在培养液中添加一定量的抗生素在培养液中添加一定量的抗生素; ;定期更换培养液；定期更换培养液；2、营养、营养葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素等葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素等动物血清、血浆动物血清、血浆3、温度和、温度和pH温度温度36.50.536.50.5度，度，pH7.2pH7.27.47.44、气体环境、气体环境O O2 2和和COCO2 2（95%95%空气和空气和5% CO5% CO2 2 ）O O2 2是细胞代谢所必需的。是细胞代谢所必需的。 COCO2 2维持培养液的维持培养液的
9、pHpH。（四）动物细胞培养技术的应用（四）动物细胞培养技术的应用1、生产生物制品、生产生物制品 病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；等；3、用于检测有毒物质及毒性；、用于检测有毒物质及毒性；2、动物基因工程离不开动物细胞的培养；、动物基因工程离不开动物细胞的培养；4、培养正常或各种病变的细胞，用于生理、病理、培养正常或各种病变的细胞，用于生理、病理、 药理等方面的研究。药理等方面的研究。阅读阅读P46-47获得细胞获得细胞 或细胞产物或细胞产物细胞的全能性细胞的全能性细胞数目增多细胞数目增多一般为植物体一般为植物体培养结果培养结果快速繁殖、培育快速繁殖、培育脱毒作物等
10、脱毒作物等培养目的培养目的葡萄糖、动物血清葡萄糖、动物血清促生长因子促生长因子蔗糖、植物激素蔗糖、植物激素培养基特有成分培养基特有成分液体培养基液体培养基固体培养基固体培养基培养基性质培养基性质细胞增殖细胞增殖原理原理动物细胞培养动物细胞培养植物组织培养植物组织培养比较项目比较项目植物细胞和动物细胞培养的比较植物细胞和动物细胞培养的比较二、动物体细胞核移植技术和克隆动物二、动物体细胞核移植技术和克隆动物1.1.回忆克隆羊回忆克隆羊“多莉多莉”的培育过的培育过程程卵细胞卵细胞母绵羊母绵羊母绵羊母绵羊乳腺细胞乳腺细胞核移植核移植早期胚胎早期胚胎卵裂卵裂C母绵羊子宫母绵羊子宫胚胎移植胚胎移植多莉羊多
11、莉羊分娩分娩妊娠妊娠融合后的卵细胞融合后的卵细胞二、动物体细胞核移植技术和克隆动物二、动物体细胞核移植技术和克隆动物 克隆就是克隆就是无性繁殖无性繁殖，具体地说，是指，具体地说，是指 一个共一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体分子、细胞或个体。a.分子水平上：分子水平上：b.细胞水平上：细胞水平上：c.个体水平上：个体水平上：1. 1. 什么是克隆？什么是克隆？一般指一般指DNA克隆。克隆。指一个单一的细胞分裂所形成的细胞群体。指一个单一的细胞分裂所形成的细胞群体。 指基因型完全相同的两个或
12、一个群体。指基因型完全相同的两个或一个群体。动物核移植动物核移植 是将动物的一个细胞的是将动物的一个细胞的细胞核细胞核，移入一个，移入一个已经已经去掉细胞核的卵母细胞去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发中，使其重组并发育成为一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育育成为一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为为动物个体。动物个体。（克隆动物）（克隆动物）动物核移植动物核移植胚胎细胞核移植胚胎细胞核移植体细胞核移植体细胞核移植2 2、克隆动物能否用类似植物组织培、克隆动物能否用类似植物组织培养的方法获得？为什么？养的方法获得？为什么？目前不能。目前不能。 因为动物细胞的全能性随着分化程度因为动物细胞的全能
13、性随着分化程度的提高逐渐受到限制。的提高逐渐受到限制。目前，用动物体细胞目前，用动物体细胞克隆的动物，实际上是通过克隆的动物，实际上是通过核移植核移植来实现的。来实现的。 原理：动物细胞的细胞核具有全能性 取供体细胞传取供体细胞传代培养代培养1010代以内代以内的细胞的细胞. .为什么？为什么？用的是去用的是去核的卵母核的卵母细胞为什细胞为什么？么？激活方法：激活方法：激活目的：激活目的：促融方法：促融方法：电刺激电刺激胚胎移植至胚胎移植至代孕受体内代孕受体内 妊娠、分娩妊娠、分娩5.核移植流程核移植流程供体：优质高产奶牛供体：优质高产奶牛受体：普通奶牛（卵受体：普通奶牛（卵母细胞的采集与培养
14、）母细胞的采集与培养） 1.体积大，易体积大，易操作。操作。2.含有含有促使细胞核表促使细胞核表达全能性的物达全能性的物质和营养条件。质和营养条件。有人说它三个母有人说它三个母亲，对吗？亲，对吗？（ M卵母细胞）卵母细胞）减数第二次分裂中期减数第二次分裂中期2.2.结合结合P48图图2-21，叙述克隆高产奶牛的培育过程。叙述克隆高产奶牛的培育过程。将供体细胞注入去核卵母细胞将供体细胞注入去核卵母细胞核移植核移植胚胎移植胚胎移植供体细胞培养供体细胞培养、在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，、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？为什么必须先去掉受体卵母细胞
15、的核？ 为使核移植动物的核遗传物质全部来自有为使核移植动物的核遗传物质全部来自有利用价值的动物提供的细胞。利用价值的动物提供的细胞。、用于核移植的供体细胞一般都选用传代、用于核移植的供体细胞一般都选用传代1010代以代以内的细胞，为什么？内的细胞，为什么？ 1010代以内的细胞一般保持正常二倍体的核型，代以内的细胞一般保持正常二倍体的核型， 未发生突变。未发生突变。讨讨 论：论：3 3、体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细胞、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供体动物进行了100%100%的复制吗？为什么？的复制吗？为什么？ 克隆动物绝大部分克隆动物绝大部分DNADNA来
16、自供体细胞核，但核外还有来自供体细胞核，但核外还有少部分少部分DNADNA（如线粒体（如线粒体DNADNA）来自受体卵母细胞。）来自受体卵母细胞。不是不是动物细胞培养与动物体细胞核移植动物细胞培养与动物体细胞核移植( (四四) )体细胞核移植技术的体细胞核移植技术的应用前景：应用前景：1 1、畜牧业、畜牧业加加速速家畜遗传改良家畜遗传改良的的进程进程2 2、保护濒危、保护濒危物种物种增加存活数量增加存活数量3 3、医药、医药卫生卫生生生产医用蛋白质及产医用蛋白质及组织器官的移植组织器官的移植4 4、研究、研究了解了解胚胎发育和衰老过胚胎发育和衰老过程；程；追踪追踪研究疾病研究疾病的发展过程和的
17、发展过程和治疗治疗疾病疾病（四）体细胞核移植技术存在的问题（四）体细胞核移植技术存在的问题1、成功率低、成功率低2、克隆动物存在健康问题、克隆动物存在健康问题课堂小结动物体细胞核移植技术和克隆动物1.动物核移植的概念2.动物核移植的分类3.动物核移植的原理4.过程 5.应用前景 6.存在的问题3.19973.1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名一头名叫叫卢辛达（卢辛达（LucindaLucinda）的奶牛，年产奶）的奶牛，年产奶量为量为30.8 t30.8 t，创，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前。目前世界各国高产世界各
18、国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为一般为十几吨，而我国奶十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为牛产奶量年平均水平仅为3 34 t4 t。（。（1 1）能利用体细）能利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达吗？请说明理胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达吗？请说明理由。由。 提示：提示：可可以以。卢辛达的产奶量很高，有高产奶的遗传基础，利。卢辛达的产奶量很高，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，有牛，其克隆牛具有高产的遗传基础，如果精
19、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代，从而加快奶牛改良进程。得到很多高产的后代，从而加快奶牛改良进程。 该该克隆牛不能无限制地推广克隆牛不能无限制地推广，在，在小范围内不能无限的繁殖，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。以避免奶牛群出现近亲繁殖而引起种质衰退。思考与探究思考与探究（2 2）如果将克隆高产奶牛卢辛达的任务交）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给你，你将如何对它进行克隆？隆？ 从从卢辛达卢辛达耳朵耳朵（也可用别的组织、器官，耳朵
20、在活（也可用别的组织、器官，耳朵在活体上容易取）上剪取体上容易取）上剪取一小块组织，一小块组织，在在体外培养体外培养获得该获得该组织（如软骨组织）的组织（如软骨组织）的细胞细胞。从屠宰场取废弃的。从屠宰场取废弃的牛卵牛卵巢巢，抽取，抽取卵母细胞体外培养卵母细胞体外培养成熟。用显微针成熟。用显微针去除去除卵母卵母细胞的细胞的核核，再将，再将耳细胞注入卵母细胞耳细胞注入卵母细胞，用，用电刺激电刺激方法方法使卵母细胞与体细胞使卵母细胞与体细胞融合融合，这时供体核就进入了受体，这时供体核就进入了受体卵母细胞，再用卵母细胞，再用电刺激或化学物质激活电刺激或化学物质激活注入了体细胞注入了体细胞核的卵母细胞，使其完核的卵母细胞，使其完成细胞分成细胞分裂和发育过程。核移裂和发育过程。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入经同期发情处理的受体母牛体内。母牛体内。思考与探究思考与探究
