2.2.1动物细胞培养和核移植技术课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

2010年10月22日下午，Selina和俞灏明在上海拍摄电视剧《我和春天有个约会》一场爆破戏时被烧伤，被送往上海瑞金医院急救。经纪人称Selina手脚严重受伤，而俞灏明仍在重症病房，据悉烧伤面积达35%。 自体皮肤移植 对大面积烧伤的病人来说：自体健康皮肤有限，他人皮肤来源不足，且会产生排斥反应。 如何才能获得大量的自体健康皮肤？ 2.2动物细胞工程 2.2.1动物细胞培养和核移植技术 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. 一、动物细胞培养 在无菌和人工控制的条件下,将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工控制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。 植物组织培养 动物细胞培养过程 选材： 健康动物体内取出组织块 分散成单个细胞： 剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶分散细胞 说明：细胞间的物质主要是蛋白质。动物细胞培养适宜的pH为7.2—7.4，此环境下胃蛋白酶（2.0）没有活性，而胰蛋白酶(7.2-8.4)的活性较高。 离心，吸除胰蛋白酶，加入培养液 细胞贴壁： 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。 要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。 接触抑制： 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。 细胞与细胞接触，彼此限制生长和增殖 细胞贴壁： 接触抑制： 动物组织消化后的初次培养称为原代培养 贴壁细胞处理后分瓶继续培养为传代培养（10代） 贴壁细胞处理后分瓶继续培养为传代培养（10代-50代），增殖逐渐缓慢，以致完全停止。 部分细胞核型改变 癌变 目前使用的或冷冻保存的正常细胞一般为传代培养10代以内的 1、植物组织培养过程将组织分散成单个细胞的吗？ ２、动物细胞培养过程将组织分散成单个细胞的吗？ ３、为何动物细胞培养过程将组织分散成单个细胞的呢？ ４、如何将动物组织分散成单个的细胞呢？ 没有 是 成块的组织细胞靠在一起,彼此限制了细胞的生长和增殖 先用剪刀剪碎,后用蛋白酶处理。 思考题 ６、细胞膜的主要成份是什么？ ７、胰蛋白酶能将细胞消化掉吗？ ８、既然胰蛋白酶能将细胞消化掉，那将动物组织分散成单个细胞要注意什么问题呢？ 蛋白质和磷脂 能 注意时间的控制 ５、胰蛋白酶的作用是什么呢？由此可说明细胞间的物质是什么成分 胰蛋白酶水解蛋白质， 细胞间的成分是蛋白质 ９、能够用胃蛋白酶代替胰蛋白酶吗？为什么？ １０、动物细胞培养取材时，一般是取胚胎组织或幼龄动物的组织或器官，请解释原因？ 不能，因为两者的最适pH不同，而正常组织细胞的生存环境与胰蛋白酶的最适pH较接近 胚胎组织或幼龄动物的组织或器官分裂、增殖旺盛 11、动物细胞培养瓶内表面为何要光滑、无毒？ 易于培养细胞贴壁，进行生长增殖 12、培养瓶中的细胞培养到什么时候就不再分裂、增殖？ 13、如此时细胞数量并未达到人们的需求，应该怎样办？ 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞分裂就会停止分裂增殖，这种现象叫接触抑制。 将贴满细胞壁的细胞用胰蛋白酶处理，分瓶培养，继续增殖。 这样的过程叫做传代培养 14、如何理解原代培养和传代培养？ 在第一培养瓶中培养就是原代培养，之后转移到其它培养瓶中培养就是传代培养 15、传代培养的细胞能一直传代下去吗？ 16、有些为何能一直传下去？ 17、动物细胞培养就是为了得到这些细胞吗？ 不都能 发生突变，朝着癌细胞方向发展 不全是 18、人类一般保存的是哪类细胞呢？为什么？ 保存10代以内的细胞，因为10－50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 19、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？ 不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体 （1）无菌、无毒的环境（添加一定量的抗生素，定期更换培养液） （2）营养（糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、血清、血浆等） （3）温度和PH（温度为36.5±0.5℃, PH为7.2－7.4） （4）气体环境（O2和CO2， O2是细胞代谢所必需 的， CO2的主要作用是维持培养液的PH） 动物细胞培养条件 95%空气+5%CO2 细胞的全能性 细胞 植物体 培养结果 获得细胞或细胞产物 快速繁殖、培育无病毒植株等 培养目的 葡萄糖、血清、血浆 蔗糖、植物激素 培养基特有成分 液体培养基 固体培养基 培养基性质 细胞增殖 原理 动物细胞培养 植物组织培养 比较项目 植物细胞和动物细胞培养的比较 大规模的生产有重要价值的生物制品 为基因工程提供受体细胞 检测有毒物质，判断毒性 用于生理、病理、药理等方面的研究 动物细胞培养技术的应用 许多致畸、致癌物质加入培养液后，培养细胞会发生染色体结构和数目的变异。根据变异细胞占全部培养细胞的百分数，可以判断某种物质的毒性。现在动物细胞培养已经成为检测有毒物质的快速而灵敏的有效手段。 二、动物体细胞核移植技术和克隆动物 动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核,移入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 卵细胞 Ａ母绵羊 Ｂ母绵羊 乳腺细胞 细胞质 细胞核 细胞核移植 早期胚胎 卵裂 C母绵羊子宫 胚胎移植 多莉羊 分娩 妊娠 多莉羊的培育过程 融合后的卵细胞 体细胞核移植的过程 （以克隆高产奶牛为例） 1、核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？为什么选用该细胞？ MII期的卵母细胞做受体细胞 ，卵母细胞体积大，易操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。 2、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？ 为使核移植动物的遗传物质全部来自有利用价值的动物提供的细胞。 3、用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，这是为什么？ 10代以内的细胞一般保持正常二倍体的核型，未发生突变 4、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100%的复制吗？为什么？ 不是，克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞，但核外还有少部分DNA（如线粒体DNA）来自受体卵母细胞 5、对比多莉羊和课本高产奶牛的克隆过程，找出操作过程的不同点？ 多莉克隆过程的受体细胞是去核卵细胞， 而高产奶牛的克隆过程的受体细胞是去核卵母细胞； 多莉克隆过程是将供体细胞核注入受体细胞， 而高产奶牛的克隆过程是将供体细胞注入受体细胞。 6、讨论分析上述哪一种措施更科学？并说明理由？ 卵母细胞中的细胞周期蛋白含量、活性比卵细胞高，用它作受体更容易成功 将供体细胞注入受体细胞，使克隆动物更像供体动物，操作也方便 取供体细胞 取卵母细胞 供体细胞培养 培养到 MⅡ中期 卵母细胞去核 供体细胞注入去核的卵母细胞 供体核进入受体卵母细胞 重组胚胎 代孕母牛 生出与核供体遗传物质基本相同的个体 早期胚胎 此过程用到了哪些生物学技术？繁殖方式是什么类型？ 细胞培养 核移植技术 胚胎移植 体细胞核移植的技术流程 生殖方式—— 遗传物质来源—— 后代性状表现—— 电激处理 细胞培养 无性生殖 主要来自供体细胞核， 少量来自卵细胞质 主要与核供体相似， 少量性状与卵供体相似 显微操作技术 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，增加存活数量 3、克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白 4、可以作为异种移植的供体，可以用于组织器官的移植 体细胞核移植技术存在的问题： 许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过大，异常肥胖，发育困难，脏器缺陷，免疫失调等。 2001年我国科学家将牛耳细胞克隆 的胚胎移入135头牛体内，每头牛移植了 两枚克隆胚。从2002年1月8日起，陆续 获取了14头克隆牛犊。至2003年11月， 这批被克隆的牛，存活的只有5头。 动物细胞生长特性： 细胞贴壁： 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。 （要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。） 细胞的接触抑制： 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞 就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。 左图显示了创面愈合过程中一个十分有趣的现象。当周边的上皮向创面中央爬行时,一旦上皮细胞互相接触,就停止分化和增殖。该现象就叫"接触抑制"。因此,创面上不会出现多余的皮赘。这是一种十分巧妙和"神秘"的调控现象。 4.动物克隆实例很多，为何多莉就举世闻名呢？ 　　在1997年2月英国罗斯林研究所维尔穆特博士科研组公布体细胞克隆羊“多莉”培育成功之前，胚胎细胞核移植技术已经有了很大的发展。实际上，“多莉”的克隆在核移植技术上沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程，但这并不能减低“多莉”的重大意义，因为它是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物，是克隆技术领域研究的巨大突破。这一巨大进展意味着：在理论上证明了，同植物细胞一样，分化了的动物细胞核也具有全能性． 思考题 $$