2.2动物细胞工程课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

动物细胞工程 2025届 4.2 动物细胞工程包括细胞培养、核移植、细胞融合和干细胞的应用等技术 4.2.1 阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础 4.2.2 阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程 4.2.3 阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程 4.2.4 概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术 4.2.5 简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值 4.3 对动物早期胚胎或配子进行显微操作和处理以获得目标个体 4.3.1 简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程 4.3.2 简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术 《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》 【内容要求】 原代培养物 胚胎或幼龄动物组织 剪碎 单细胞悬液 A 含a酶培养液 b仪器 分瓶培养 动物细胞培养 讨论： 1）图中的a酶是什么？为什么用它处理？ 2）b是什么仪器？作用？ 3）动物细胞培养需要的条件？ 4）分瓶培养也叫什么？原因？ 5）传代培养如何操作？ CO2培养箱 原代培养 传代培养 传代培养。接触抑制、培养空间限制、营养物质枯竭 培养瓶内细胞（胰蛋白酶）分离并稀释后分瓶。 问题2：为什么用胰蛋白酶处理？ 问题1：为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？ 扩大细胞与培养液的接触面积，利与细胞吸收营养。 动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质，胰 蛋白酶处理动物组织，可以使动物组织细胞间的蛋白质和 细胞外的其他成分酶解，获得单个细胞。 问题3：为什么用胰蛋白酶处理而不用胃蛋白酶？ 动物细胞培养的最适PH值为7.2-7.4，胰蛋白酶作用的适宜PH为7.2-8.4，胃蛋白酶适宜PH为2.胃蛋白酶在PH为7.2-7.4的动物细胞培养中无活性。 问题4：用胰蛋白酶处理不会把所培养的细胞消化掉吗？ 控制好时间！长时间处理当然会损伤细胞。 问题5：植物细胞如何解离？ 盐酸或果胶酶 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 （水、无机盐、氨基酸、葡萄糖、维生素、生长因子、动物血清等。） 3、温度和PH 37+（-）0.5度, 7.2-7.4 4、气体环境： O2和CO2（95%空气和5% CO2 ） 模拟体内环境，补充培养基中缺乏的物质，如激素等，保证细胞顺利的生长增殖 防止细胞代谢产生的有害物质危害细胞 需氧呼吸 维持培养液的PH 培养液的灭菌方法？ 动物细胞培养条件： 采用开放式培养的方式，使细胞代谢产生的CO2及时溢出培养器皿 （微孔滤膜过滤除菌） 原代培养物 胚胎或幼龄动物组织 剪碎 单细胞悬液 A 含a酶培养液 b仪器 分瓶培养 动物细胞培养 讨论： 原代培养 传代培养 6）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？ 7）A是什么？ 8）如果是培养淋巴细胞，上述操作中有哪些不同？ 原代：悬浮培养、传代：离心收集再转移到新鲜培养液中 细胞系 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  ________细胞系 发生_______后 幼体组织/器官 单细胞悬液 剪碎、含胰蛋白酶的培养液 置于CO2培养箱 原代培养 原代培养物 有限 转化 连续细胞系 因接触抑制、营养枯竭空间限制需 传代培养 动物细胞培养 克隆培养法 1概念：把一个单细胞从群体中分离出来单独培养，使之繁衍成一个 的技术。 2基本要求：必须肯定所建成的克隆来源 于 。 新的细胞群体 单个细胞 （遗传物质改变） ——是动物细胞工程的基础 细胞株是如何获得的？ 从原代或细胞系中经过克隆培养获得的具有特殊性质的细胞 种类 来源 特点 细胞系 有接触抑制现象；不能连续培养 细胞株 传代次数有限 可连续多次传代 细胞系和细胞株 有限细胞系 连续细胞系 有限细胞株 连续细胞株 一般具有恒定的染色体组型、病毒敏感性或抗性和生化特性等 1、遗传物质改变 2、不死性； 3、类型：恶性细胞系和良性细胞系（保留接触抑制，不致癌） 细胞系和细胞株的关系? 细胞株是具有特殊性质的细胞系 通过一定的选择或纯化（克隆）方法，从原代培养物或细胞系中获得 由传代细胞连续培养（并发生转化）建成 通常是由二倍体细胞培养建成 获得细胞或细胞代谢产物 细胞的全能性 细胞株、细胞系 植物体 培养结果 快速繁殖、培育无病毒植株等 培养目的 葡萄糖、动物血清 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 植物组织培养和动物细胞培养的比较 将体细胞核（供体核）移入一个去核的卵母细胞中，并使其发育为动物个体的过程。 体细胞核移植 克隆动物 动物细胞全能性的表现程度 桑椹胚 八分 裂球 受精卵 二分 裂球 四分 裂球 囊胚 原肠胚 幼体 1.动物的受精卵，卵裂球含有2-8个细胞，每个细胞具有全能性。 2.随着胚胎发育的继续，有的细胞不再具有发育成为完整个体的能力，但仍具有分化出各种组织细胞的潜能，这样的细胞叫_________。 3.有的细胞只能分化为一种细胞，叫 。 多能干细胞 （如胚胎干细胞） 单能干细胞 1~2% 50% 胚胎细胞核移植 —— 使用的供体核来自胚胎 体细胞核移植——使用的供体核来自体细胞 胚胎细胞核移植成功率远高于成体细胞。 找找哪里不同？？ 原因：体细胞分化程度大，全能性的发挥受到限制。 动物细胞全能性的表现程度 全能性一般容易体现。如水螅的消化细胞，不经过分裂就可以转变为上皮、肌肉细胞。 （2）高等动物细胞 （1）低等动物细胞 受精卵 胚胎干细胞 多能干细胞 单能干细胞 体细胞 排一排 1）哪个是卵细胞？如何解决细胞小造成的障碍？ 2）克隆动物获得成功的部分原因？ 3）该实验说明什么问题？ A B C D 动物体细胞核具有全能性； 细胞质具有调控细胞核发育的作用 借助精密的显微操作仪和高效率的细胞融合法 克隆羊多莉 以哺乳动物成熟体细胞为核供体 1.重组移核细胞丢失了源于乳腺细胞的调节蛋白，而这蛋白质最初阻止核基因的表达; 2.经过三次分裂后，原乳腺细胞的调节蛋白便全部被卵细胞质中的蛋白因子替换了，因此核DNA被重新编排，细胞开始表达自己的基因。 4）.采取哪些措施，以激活重组卵？ 5）.多莉羊的培育用到了哪些生物工程技术? 电脉冲 A B C 减少营养物质的提供，降低其基因的表达程度。 促进细胞融合。 细胞核移植 动物细胞培养 胚胎移植 胚胎体外培养 动物克隆繁殖几个注意点: (1)动物难以克隆的根本原因：分化了的动物细胞的细胞质中的调节蛋白，关闭了细胞核中与个体发育有关的基因。 (2)重组卵发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。 (3)重建合子的细胞质必须来自卵细胞等细胞的原因：卵中没有关闭与个体发育有关的基因的调节蛋白。 (4)动物克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致(分析遗传物质来源时，一定要注意细胞核遗传物质和细胞质遗传物质的区别)。 动物细胞融合技术与植物体细胞杂交技术 动物细胞融合技术 植物体细胞杂交技术 融合前处理 促融方法 原理/最终结果 应用 胰酶处理 纤维素酶和果胶酶处理 电刺激、PEG 、(灭活的仙台）病毒 电刺激、PEG 细胞增殖等克隆培养杂交细胞系 植物细胞全能性等获取杂种植株 生产单克隆抗体、基因定位 培育植物新品种 例：运用动物体细胞杂交技术可实现基因定位。研究发现：用人体细胞与小鼠体细胞进行杂交得到的杂种细胞含有双方的染色体。杂种细胞在持续分裂过程中仅保留鼠的染色体而人类染色体则逐渐丢失，只剩一条或几条。下图是人的缺乏HGPRT酶突变细胞株（HGPRT－）和小鼠的缺乏TK酶细胞株（TK－）融合后并在HAT培养液中培养的过程，结果表明最终人的染色体在融合细胞中仅存有3号染色体或17号染色体或两者都有。已知只有同时具有HGPRT酶和TK酶的融合细胞才可在HAT培养液中长期存活与繁殖，从图示结果看，可以确定人的TK酶基因位于（　　）号染色体上。 A．3 B．17 C．3和17 项目 血清抗体 单克隆抗体 产生 特点 一般从血清中分离，产量低，纯合度低，特异性差 血清抗体和单克隆抗体 杂交瘤细胞 效应B细胞 纯度高、可大量制备、应用时有特异性强，灵敏度高的特点。 抗原决定簇 1、教材中的抗原是指什么？ 2、为什么要多次注射同种抗原？ 单克隆抗体制备过程 3、细胞融合后有哪几类细胞？ 4、如何筛选特定抗体的杂交瘤细胞？ 第一次：用选择培养基筛选 第二次：克隆化培养，专一抗体检测 培养液分离 腹水分离 产生更多相应的B淋巴细胞(或效应B细胞)。 五种（B、G、BG、BB、GG） 羊红细胞 5、体内培养和体外培养分别从哪里分离获取单克隆抗体？ 阳性孔 抗体检测的方法——抗原-抗体杂交法 在单克隆抗体制备过程中，两次筛选的目的和方法是不相同的! 将杂交瘤细胞群稀释，约每孔1个细胞进行培养 （克隆化培养） 一段时间后，检测各孔上清液中细胞分泌的抗体 上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔 多孔细胞培养板 分泌抗体能跟特定抗原结合的细胞即为所需杂交瘤细胞 7、实验开始和结束时使用的小鼠的免疫功能情况是？理由是？ 前：正常，需要在抗原刺激下，产生相应的B淋巴细胞。 后：缺失，需要避免对外源性细胞产生排斥反应。 资料：体外培养法得到的单抗有限，其不能超过特定的细胞浓度，且需不断更换培养液。杂交瘤细胞接种到同系小鼠或不会排斥杂交瘤的小鼠中，杂交瘤细胞就开始无限地繁殖，直至宿主死亡。这种抗体的效价高于培养上清液的100-1000倍。 体内培养更好。 6、杂交瘤细胞体外培养和体内培养，哪种方法更好？ 8、本过程用了哪些技术？涉及哪些原理？ 细胞融合技术（细胞膜的流动性）、 细胞培养技术（细胞增殖原理） 抗原-抗体杂交技术（抗原抗体特异性结合） 单克隆抗体的应用: 单克隆抗体的应用 作用 ①新冠病毒克隆抗体治疗新冠肺炎 ②用乙型肝炎病毒的单克隆抗体诊断乙肝 ③利用单克隆抗体制备“生物导弹”治疗癌症 ④用单克隆抗体检测目的基因是否成功表达 作为诊断试剂 作为运载体 用于治疗 作特异性探针 生物导弹 胚胎发育和个体发育 卵裂期 桑葚胚 囊胚 性成熟个体 胚胎发育 胚后发育 24  8 细胞期 1)请说出胚胎发育各个时期的特点。 个体发育 卵裂的速度主要取决于？卵黄含量低，速度快。 细胞数量增加，胚胎总体积不增加或略有减少 细胞数在16-32个左右，排列紧密 滋养层 内细胞团 囊胚腔 三胚层 原肠腔 胚胎干细胞 发育全能性 发育成胎儿 形成各种器官原基 最初在输卵管有丝分裂 内胚层 中胚层 外胚层 原肠腔 试管动物 1）欲获得试管动物，需要哪些技术？ 体外受精 中期II 次级卵母细胞 胚胎移植 3）采集的精子培养目的？ 达到获能状态才能具备受精能力 注射促性腺激素使其超数排卵 2）采集卵细胞之前需要？ 4）如何体外受精？ 在体外合适的环境下共培养一段时间 胚胎体外培养 5）受精后，精核与卵核都会发生什么变化？ 7）受精后的培养称为？能培养到原肠胚吗？为什么？ 胚胎体外培养； 不能，原肠胚移植到子宫无法着床 试管动物 体外受精 中期II 次级卵母细胞 胚胎移植 核膜溶解后，各自重新形成较大的雄原核和雌原核，最终会合 卵子形成雌原核之前，完成MII，释放第二极体. 6）受精后，卵子有什么特殊变化？ ——体外受精 胚胎体外培养 ——胚胎体外培养 培养液成分： 概念： 理论基础： 培养目标： 通过人工创造的环境，对早期胚胎进行体外培养 细胞增殖和细胞分化 早期胚胎 水、无机盐、有机物、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等 （一系列不同成分的培养液） 胚胎培养难度 动物组织培养难度 >> 当胚胎发育至适宜阶段时，可进行受体移植或冷冻保存 试管动物 囊胚 8细胞胚 思考：为什么要进行胚胎移植？ 没有胚胎全体外培养技术 1）接受胚胎的个体称为？需满足什么条件？ 受体 同期发情，未配种，同种，雌性 胚胎分割 试管动物 4）对移植的囊胚应取哪部分细胞进行遗传筛查和性别鉴定？需要免疫筛查？ 2）如何才能生产出遗传特性完全相同的试管动物？ 3） 方法 移植部位 2~8细胞期 囊胚 切割针 切割针或胰酶 输卵管 子宫 滋养层细胞； 不需要，因为受体不会对胚胎产生免疫排斥 5）可用于移植的胚胎来自？ 胚胎分割 核移植（重组胚） 体外受精 体内受精 转基因胚胎 ——胚胎移植及胚胎分割 体内受精（配种） 超数排卵处理 配种 冲卵 胚胎移植 分娩 胚胎干细胞培养与转基因动物 1）如何获得每个细胞都有目的 基因的动物？ 不能。显微注射 将重组DNA分子导入受精卵 2）为了利用膀胱生物反应器生产蛋白质W，在构建W表达载体时，选择膀胱上皮细胞蛋白基因的启动子，选择该启动子的目的是？ 使W基因在膀胱上皮细胞中表达 胚胎干细胞培养 基因工程 B 受精卵 3）胚胎干细胞能直接培养成胚胎？B方法？ $$