《高中生物 专题2 第2节 第1课时 动物细胞培养和核移植技术课件 新人教版选修3.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物 专题2 第2节 第1课时 动物细胞培养和核移植技术课件 新人教版选修3.ppt（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、成才之路成才之路 生物生物路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3 细胞工程细胞工程专题二专题二第二节动物细胞工程第二节动物细胞工程专题二专题二第一课时动物细胞培养和核移植技术第一课时动物细胞培养和核移植技术目目 标标 定定 位位1预预 习习 导导 学学2要要 点点 精精 析析3思思 维维 升升 华华4知知 识识 构构 建建5课课 时时 作作 业业7应应 用用 探探 究究6目目 标标 定定 位位1简述动物细胞培养的过程、条件简述动物细胞培养的过程、条件(重点重点)。2举例说出动物细胞培养的作用。举例说出动物细胞培养的作用。3简简述述通通过过动动物物体体
2、细细胞胞核核移移植植技技术术克克隆隆动动物物的的过过程程。(重重、难点难点)。4了解体细胞核移植技术的应用前景。了解体细胞核移植技术的应用前景。预预 习习 导导 学学动物细胞培养动物细胞培养动物细胞核移植动物细胞核移植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单个细胞单个细胞生长生长增殖增殖胰蛋白酶或胶原蛋白酶胰蛋白酶或胶原蛋白酶细胞悬液细胞悬液培养瓶培养瓶细胞贴壁细胞贴壁原代培养原代培养培养液培养液培养用具培养用具氨基酸氨基酸促生长因子促生长因子微量元素微量元素血清血清36.57.27.4O2CO2 细胞代谢细胞代谢培养液培养液病毒病毒单克隆抗体单克隆抗体细胞核细胞核重组重组新的胚
3、胎新的胚胎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3过程过程遗传改良遗传改良优良畜群优良畜群濒危濒危医用蛋白医用蛋白供体供体移植移植成活率低成活率低遗传缺陷遗传缺陷思维激活思维激活1动物细胞培养为什么需要无菌、无毒的环境？动物细胞培养为什么需要无菌、无毒的环境？2在在进进行行核核移移植植时时，为为什什么么一一般般不不选选用用生生殖殖细细胞胞作作为为供供核细胞？核细胞？答案答案1细细菌菌、真真菌菌和和病病毒毒等等均均可可造造成成细细胞胞培培养养环环境境的的污污染染，而而离离体体培培养养的的细细胞胞已已失失去去了了对对微微生生物物和和有有毒毒物物质质的的防防御御能能力力，一旦受到污染或
4、自身代谢物质积累等，培养的细胞就会死亡。一旦受到污染或自身代谢物质积累等，培养的细胞就会死亡。2因因为为生生殖殖细细胞胞的的遗遗传传物物质质相相比比正正常常体体细细胞胞的的遗遗传传物物质质减半。减半。要要 点点 精精 析析知识贴士：知识贴士：细胞贴壁和接触抑制细胞贴壁和接触抑制将将细细胞胞悬悬浮浮液液置置于于适适宜宜环环境境的的培培养养瓶瓶中中培培养养，悬悬浮浮中中分分散散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。当当贴贴壁壁细细胞胞分分裂裂生生长长到到表表面面相相互互接接触触时时，细细胞胞便便会会停停止止分分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。裂增殖，这
5、种现象称为细胞的接触抑制。原代培养和传代培养原代培养和传代培养通通常常将将动动物物组组织织消消化化后后的的初初次次培培养养称称为为原原代代培培养养。贴贴壁壁的的细细胞胞需需要要重重新新用用胰胰蛋蛋白白酶酶等等处处理理，然然后后分分散散后后分分瓶瓶继继续续培培养养，让细胞继续增殖。这样的培养即为传代培养。让细胞继续增殖。这样的培养即为传代培养。3条件条件(1)无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境(2)营营养养：细细胞胞体体外外培培养养所所需需营营养养物物质质与与体体内内基基本本相相同同。主主要要成成分分是是：葡葡萄萄糖糖、氨氨基基酸酸、无无机机盐盐、促促生生长长因因子子、微微量量元元素素、动物血清等
6、。动物血清等。(3)温温度度和和pH：细细胞胞体体外外培培养养的的适适宜宜温温度度一一般般和和动动物物体体温温相相近近。哺哺乳乳动动物物多多以以36.50.5为为宜宜。多多数数细细胞胞生生存存的的适适宜宜pH为为7.27.4。(4)气气体体环环境境：细细胞胞培培养养所所需需气气体体主主要要有有O2和和CO2，O2是是细细胞代谢所必需的，胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养的的主要作用是维持培养的pH值。值。4应用应用(1)大大规规模模地地生生产产生生物物制制品品，如如病病毒毒疫疫苗苗、干干扰扰素素、单单克克隆隆抗体等。抗体等。(2)为皮肤大面积烧伤的病人移植皮肤。为皮肤大面积烧伤的病人移
7、植皮肤。(3)用于检测有毒物质。用于检测有毒物质。关关于于动动物物细细胞胞培培养养的的叙叙述述错错误误的的是是()A用用于于培培养养的的细细胞胞大大都都取取自自胚胚胎胎或或幼幼龄龄动动物物的的器器官官或或组组织织B将将所所取取的的组组织织先先用用胰胰蛋蛋白白酶酶等等进进行行处处理理使使其其分分散散成成单单个细胞个细胞C在在培培养养瓶瓶中中要要定定期期用用胰胰蛋蛋白白酶酶使使细细胞胞从从瓶瓶壁壁上上脱脱离离，制成细胞悬液制成细胞悬液D动动物物细细胞胞培培养养只只能能传传50代代左左右右，所所培培养养的的细细胞胞会会衰衰老老死亡死亡解解析析选选取取胚胚胎胎或或幼幼龄龄动动物物的的器器官官或或组组织
8、织是是因因为为它它们们的的分分裂裂能能力力较较强强。动动物物组组织织细细胞胞间间隙隙中中含含有有一一定定量量的的弹弹性性纤纤维维等等蛋蛋白白质质，易易被被胰胰蛋蛋白白酶酶催催化化分分解解，从从而而使使细细胞胞分分离离开开来来。当当贴贴壁壁生生长长的的细细胞胞分分裂裂生生长长到到表表面面相相互互接接触触时时就就停停止止分分裂裂增增殖殖，需需定定期期用用胰胰蛋蛋白白酶酶使使细细胞胞从从瓶瓶壁壁上上脱脱离离下下来来，配配成成细细胞胞悬悬浮浮液液。动动物物细细胞胞培培养养传传至至50代代左左右右，部部分分细细胞胞的的遗遗传传物物质质会会发发生生改改变变，并且带有癌变的特点，能在培养条件下无限制地传代下
9、去。并且带有癌变的特点，能在培养条件下无限制地传代下去。答案答案D一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件()无毒的环境无毒的环境无菌的环境无菌的环境合成培养基需加血浆合成培养基需加血浆 温度与动物体温相近温度与动物体温相近需要需要O2，不需要，不需要CO2 CO2能调节培养液能调节培养液pHABCD答案答案D解解析析一一般般来来说说，动动物物细细胞胞体体外外培培养养需需要要满满足足以以下下条条件件：无无菌菌、无无毒毒的的环环境境，与与体体内内培培养养相相同同的的营营养养，适适宜宜的的温温度度和和pH，还要有适量的，还要有适量的CO2。5应用应用加速
10、家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁殖。加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁殖。保护濒危物种保护濒危物种生产医用蛋白生产医用蛋白作为异种移植的供体作为异种移植的供体用于组织器官的移植用于组织器官的移植6存在问题存在问题(1)研研究究方方面面克克隆隆动动物物基基因因组组重重新新编编程程的的机机制制尚尚不不清清楚楚，克克隆隆技技术术效效率率低低，克克隆隆动动物物畸畸形形率率高高，死死亡亡率率高高，易易出出现现早早衰衰等问题。等问题。(2)应应用用方方面面生生产产克克隆隆动动物物费费用用昂昂贵贵，距距大大规规模模应应用用还还有有一段距离。一段距离。知知识识贴贴士士：克克隆隆是是从从英英语语clone音音
11、译译而而来来。分分为为广广义义和和狭狭义义，广广义义的的克克隆隆是是指指所所有有的的无无性性繁繁殖殖，在在生生物物学学领领域域中中，有有分分子子、细胞、个体三个水平的不同含义。细胞、个体三个水平的不同含义。分分子子克克隆隆，即即DNA扩扩增增。其其含含义义是是将将某某一一特特定定的的DNA片片段段通通过过重重组组DNA技技术术插插入入到到一一个个载载体体(如如质质粒粒或或病病毒毒等等)中中，并在宿主细胞自我复制得到的大量完全相同的该并在宿主细胞自我复制得到的大量完全相同的该DNA片段群体。片段群体。细细胞胞克克隆隆，是是指指一一个个单单一一的的共共同同祖祖先先细细胞胞分分裂裂所所形形成成的的细
12、细胞胞株株。其其中中每每一一个个细细胞胞的的基基因因都都是是相相同同，如如低低等等生生物物的的分分裂裂生殖，动、植物的细胞培养等。生殖，动、植物的细胞培养等。个个体体克克隆隆，在在个个体体水水平平上上，克克隆隆是是指指基基因因型型完完全全相相同同的的两两个个或或更更多多的的个个体体组组成成的的群群体体，如如胚胚胎胎分分割割移移植植，同同卵卵双双胞胞胎胎也属于克隆。也属于克隆。狭狭义义的的克克隆隆是是指指动动物物通通过过的的核核移移植植由由重重组组细细胞胞发发育育成成新新个个体的过程。如体的过程。如“多利多利”羊的培育。羊的培育。世世界界上上第第一一只只克克隆隆羊羊“多多利利”的的培培育程序如下
13、图所示，请据图回答下列问题。育程序如下图所示，请据图回答下列问题。(1)写写出出图图中中a、b所所指指的的细细胞胞工工程程名名称称：a_；b_。(2)实实施施细细胞胞工工程程a时时，所所需需的的受受体体细细胞胞大大多多采采用用动动物物卵卵细细胞的原因是：胞的原因是：_。(3)“多多利利”面面部部的的毛毛色色是是_。请请根根据据遗遗传传学学原原理理说说明明判断根据：判断根据：_。(4)继继植植物物组组织织培培养养之之后后，克克隆隆绵绵羊羊的的培培育育成成功功，证证明明动动物物细胞也具有细胞也具有_。(5)请请 举举 一一 例例 ， 说说 明明 克克 隆隆 羊羊 培培 育育 成成 功功 的的 实实
14、 际际 意意 义义_。解解析析该该题题将将动动物物细细胞胞工工程程与与遗遗传传学学原原理理相相结结合合，使使题题目目的的综综合合性性、灵灵活活性性加加强强。解解答答此此题题需需要要从从动动物物细细胞胞工工程程、遗遗传传基基因因的的来来源源与与表表达达过过程程去去分分析析和和寻寻求求答答案案。克克隆隆羊羊多多利利培培养养过过程程中中用用到到的的细细胞胞工工程程技技术术是是细细胞胞核核移移植植和和胚胚胎胎移移植植。多多利利羊羊的性状主要是由细胞核控制，即性状和白面绵羊相似。的性状主要是由细胞核控制，即性状和白面绵羊相似。答案答案(1)细胞核移植胚胎移植细胞核移植胚胎移植(2)卵细胞体积大，易操作，
15、通过发育可直接表现出性状来卵细胞体积大，易操作，通过发育可直接表现出性状来(3)白色白色“多利多利”的细胞核基因全部来自白面绵羊的细胞核基因全部来自白面绵羊(4)全能性全能性(5)保保存存濒濒危危物物种种、繁繁育育优优良良品品种种、医医学学上上克克隆隆某某生生理理器器官官等等等等一一只只羊羊的的卵卵细细胞胞核核被被另另一一只只羊羊的的体体细细胞胞核核置置换换后后，这这个个卵卵细细胞胞经经过过多多次次分分裂裂，再再植植入入第第三三只只羊羊的的子子宫宫内内发发育育，结结果果产产下下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能()A有选择的繁殖某一性别的家
16、畜有选择的繁殖某一性别的家畜B繁殖家畜中的优良个体繁殖家畜中的优良个体C用于保存物种用于保存物种D改变动物的基因型改变动物的基因型答案答案D解解析析解解题题时时首首先先准准确确判判断断出出这这只只小小羊羊羔羔实实际际上上是是通通过过无无性性生生殖殖方方式式产产生生的的。而而无无性性生生殖殖的的主主要要特特点点就就是是子子代代保保持持母母本的优良性状，很少发生变异，改变基因型。本的优良性状，很少发生变异，改变基因型。思思 维维 升升 华华1动物细胞培养与植物组织培养的比较动物细胞培养与植物组织培养的比较项目项目动物细胞培养动物细胞培养植物组织培养植物组织培养原理原理细胞的增殖细胞的增殖植物细胞的
17、全能性植物细胞的全能性培养培养基基液体培养基，成分主要液体培养基，成分主要是葡萄糖、氨基酸、无是葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血机盐、维生素、动物血清清固体培养基，成分主要固体培养基，成分主要是矿质元素、蔗糖、维是矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素、有机生素、植物激素、有机添加剂添加剂结果结果大量产生细胞或细胞产大量产生细胞或细胞产品品获得新个体或细胞产品获得新个体或细胞产品应用应用获得细胞或细胞产物获得细胞或细胞产物快速繁殖；培育无病毒快速繁殖；培育无病毒植株；获得细胞产品；植株；获得细胞产品；制造人工种子；转基因制造人工种子；转基因作物的培育等作物的培育等知知识识贴贴士士：(1)与与植
18、植物物组组织织培培养养基基比比较较，动动物物细细胞胞培培养养液液的的独特之处在于：独特之处在于：液体培养基；液体培养基；其成分中有动物血清。其成分中有动物血清。(2)为为了了保保证证细细胞胞培培养养时时满满足足其其营营养养物物质质和和生生长长因因子子的的供供给给，培培养养基基中中需需添添加加一一定定量量的的血血清清，因因为为血血清清中中含含有有蛋蛋白白质质、氨氨基基酸、葡萄糖、激素等及一些未知的营养物质。酸、葡萄糖、激素等及一些未知的营养物质。2动物细胞培养中不经过脱分化过程动物细胞培养中不经过脱分化过程脱脱分分化化又又称称去去分分化化，是是指指分分化化的的细细胞胞失失去去特特有有的的结结构构
19、和和功功能能变变为为具具有有未未分分化化细细胞胞特特性性的的过过程程。植植物物的的任任何何一一部部分分，甚甚至至单单个个细细胞胞都都具具有有长长成成完完整整植植株株的的潜潜能能，但但要要发发育育成成完完整整植植株株，必必须须先先脱脱分分化化。脱脱分分化化的的细细胞胞具具有有发发育育成成任任何何组组织织的的能能力力，然然后后进进行行再再分分化化，形形成成完完整整植植株株。植植物物细细胞胞培培养养主主要要用用于于农农林林生生产产中中的的作作物物、苗苗木木育育种种，快快速速繁繁育育种种苗苗，培培育育无无病病毒毒植植株株等等，这这就就要要求求植植物物的的组组织织或或细细胞胞先先进进行行脱脱分分化化。动
20、动物物细细胞胞的的培培养养有有各种用途，一般而言，动物细胞培养不需经过脱分化过程。各种用途，一般而言，动物细胞培养不需经过脱分化过程。因因高高度度分分化化的的动动物物细细胞胞的的发发育育潜潜能能变变窄窄，失失去去了了发发育育成成完完整整个个体体的的能能力力，所所以以，动动物物细细胞胞也也就就没没有有类类似似植植物物组组织织或或细细胞胞培培养养时时的的脱脱分分化化过过程程了了。要要想想使使培培养养的的动动物物细细胞胞定定向向分分化化，通通常常采采用定向诱导动物干细胞，使其分化成所需要的组织或器官。用定向诱导动物干细胞，使其分化成所需要的组织或器官。3选用传代选用传代10代以内的细胞作为核移植供体
21、细胞的原因代以内的细胞作为核移植供体细胞的原因培培养养的的动动物物细细胞胞一一般般当当传传代代至至1050代代时时，部部分分细细胞胞核核型型可可能能会会发发生生变变化化，其其细细胞胞遗遗传传物物质质可可能能会会发发生生突突变变，而而10代代以以内内的的细细胞胞一一般般能能保保持持正正常常的的二二倍倍体体核核型型。因因此此，在在动动物物体体细细胞胞核核移移植植中中，为为了了保保证证供供体体细细胞胞正正常常的的遗遗传传基基础础，通通常常采采用用传传代代10代代以内的细胞。以内的细胞。4克隆动物并非是对体细胞供体动物的克隆动物并非是对体细胞供体动物的100%的复制的复制克克隆隆动动物物绝绝大大部部分
22、分DNA来来自自于于供供体体细细胞胞核核，但但其其核核外外还还有有少少量量的的DNA，即即线线粒粒体体中中的的DNA是是来来自自于于受受体体卵卵母母细细胞胞。所所以以，用用教教材材中中所所述述的的方方法法克克隆隆的的动动物物不不是是供供核核动动物物完完全全相相同同的的复复制。制。此此外外，即即便便动动物物的的遗遗传传基基础础完完全全相相同同，但但动动物物的的一一些些行行为为、习习性性的的形形成成与与其其所所处处环环境境有有很很大大关关系系，核核供供体体动动物物生生活活的的环环境境与与克克隆隆动动物物所所生生活活的的环环境境不不会会完完全全相相同同，其其形形成成的的行行为为、习习性性也也不不可可
23、能能和和核核供供体体动动物物完完全全相相同同，从从这这一一角角度度看看，克克隆隆动动物物也也不会是核供体动物不会是核供体动物100%的复制。的复制。知知 识识 构构 建建应应 用用 探探 究究动动物物器器官官的的体体外外培培养养技技术术对对于于研研究究器器官官的的生生理理、病病理理过过程程及及其其机机制制意意义义重重大大。下下图图是是一一个个新新生生小小鼠鼠的的肝肝脏脏小小块块培培养养装装置置示意图。请回答下列问题。示意图。请回答下列问题。(1)肝脏切成小薄片，这有利于肝脏细胞肝脏切成小薄片，这有利于肝脏细胞_。(2)气室中充入气室中充入5%CO2气体的主要作用是气体的主要作用是_。(3)培培
24、养养液液中中添添加加抗抗生生素素是是为为了了抑抑制制细细菌菌生生长长，但但要要注注意意选选择抗生素的择抗生素的_，以保证抗生素对肝脏无害。，以保证抗生素对肝脏无害。(4)有有机机物物X有有毒毒性性，可可诱诱发发染染色色体体断断裂裂。利利用用上上图图所所示示装装置置和和提提供供的的下下列列材材料料用用具具，探探究究肝肝脏脏小小块块对对有有机机物物X是是否否具具有有解毒作用。解毒作用。材料用具：材料用具：肝肝脏脏小小块块，外外周周血血淋淋巴巴细细胞胞，淋淋巴巴细细胞胞培培养养液液，植植物物凝凝集集素素(刺刺激激淋淋巴巴细细胞胞分分裂裂)；显显微微镜镜，载载玻玻片片，盖盖玻玻片片，玻玻璃璃皿皿，滴管
25、；吉姆萨染液滴管；吉姆萨染液(使染色体着色使染色体着色)，有机物，有机物X溶液等。溶液等。实验过程：实验过程：在在淋淋巴巴细细胞胞培培养养液液中中加加入入植植物物凝凝集集素素培培养养淋淋巴巴细细胞胞，取取4等份，备用。等份，备用。利利用用甲甲、乙乙、丙丙、丁丁4组组上上图图所所示示装装置置，按按下下表表步步骤骤操操作作(“”表示已完成的步骤表示已完成的步骤)。上表中还需进行的操作是上表中还需进行的操作是_。甲甲乙乙丙丙丁丁步骤一：加入肝脏培养液步骤一：加入肝脏培养液步骤二：加入有机物步骤二：加入有机物X溶液溶液步骤三：放置肝脏小块步骤三：放置肝脏小块培培养养一一段段时时间间后后，取取4组组装装
26、置置中中的的等等量量培培养养液液，分分别别添添加到加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养。份备用的淋巴细胞培养液中继续培养。一一段段时时间间后后取取淋淋巴巴细细胞胞分分别别染染色色、制制片片。在在显显微微镜镜下下观观察察_，并并对对比比分分析析。若若丙丙组组淋淋巴巴细细胞胞出出现现异异常常，而而甲甲组组的淋巴细胞正常，则说明的淋巴细胞正常，则说明_。解解析析(1)把把肝肝脏脏切切成成小小薄薄片片，有有利利于于肝肝脏脏细细胞胞的的代代谢谢，即即吸吸收收氧氧气气和和营营养养物物质质、排排出出代代谢谢废废物物。(2)气气室室中中充充入入5%CO2的的作作用用是是形形成成碳碳酸酸来来维维持持培培养养液
27、液适适宜宜的的pH。(3)要要注注意意选选择择抗抗生生素素的的种种类类和和剂剂量量来来抑抑制制细细菌菌生生长长，否否则则会会影影响响肝肝脏脏细细胞胞。(4)乙乙组组或或丁丁组组没没有有处处理理，向向乙乙(或或丁丁)组组装装置置中中放放置置肝肝脏脏小小块块作作为为对对照照实实验验，有有机机物物X有有毒毒性性，可可诱诱发发染染色色体体断断裂裂，所所以以要要观观察察淋淋巴巴细细胞胞的的染染色色体体形形态态和和数数量量是是否否变变化化。甲甲组组添添加加肝肝脏脏小小块块淋淋巴巴细细胞胞染染色色体体正正常常，丙丙组组没没有有添添加加出出现现染染色色体体异异常常，说说明明肝肝脏小块对有机物脏小块对有机物X具有解毒作用。具有解毒作用。答案答案(1)吸收氧气和营养物质、排出代谢废物吸收氧气和营养物质、排出代谢废物(2)维持培养液适宜的维持培养液适宜的pH(3)种类和剂量种类和剂量(4)向向乙乙(或或丁丁)组组装装置置中中放放置置肝肝脏脏小小块块染染色色体体形形态态和和数量肝脏小块对有机物数量肝脏小块对有机物X具有解毒作用具有解毒作用
