第2章 第2节 动物细胞工程（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高二生物选择性必修3（人教版2019）

1.概念:从动物体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后在适宜的培养条件下,让这些 细胞生长和增殖的技术。 2.基本条件 必备知识 清单破 知识点 1 动物细胞培养——动物细胞工程的基础 第2节　动物细胞工程 基本条件 具体处理 营养 合成培养基(细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成)+血清等天然成分; 培养基类型:液体培养基 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 基本条件 具体处理 无菌、无毒的环境 培养液和所有培养用具灭菌处理;操作环境无菌; 定期更换培养液(目的:清除代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害) 温度、pH 和渗透压 温度:36.5±0.5 ℃(多数哺乳动物细胞); pH:7.2~7.4(多数动物细胞); 渗透压:需维持细胞正常形态 气体环境 CO2培养箱:95%空气+5%CO2; O2的作用:细胞代谢所必需; CO2的主要作用:维持培养液的pH 续表 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 3.培养过程   (1)细胞贴壁:细胞贴附在培养瓶瓶壁上生长增殖的现象。 (2)接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常停止分裂增殖的现象。 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 (3)胰蛋白酶、胶原蛋白酶使用目的 ①第一次使用:使组织细胞分散开。 ②贴壁细胞传代培养前使用:使细胞从瓶壁上脱离下来,分散成单个细胞,便于分瓶后继续培养。 特别提醒     (1)使用胰蛋白酶时,要控制好作用时间,因为胰蛋白酶不仅能分解细胞间的蛋白质,长时间作 用还会分解细胞膜蛋白等,对细胞造成损伤。 (2)进行动物细胞培养时不能用胃蛋白酶分散细胞,主要是因为胃蛋白酶在动物细胞培养环 境中失去活性。 4.动物细胞培养与植物组织培养的比较(见定点1) 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 胚胎干细胞 (ES细胞) 成体干细胞 造血干细胞 神经干细胞 精原干细胞 存在部位 早期胚胎 成体组织或器官内 特点 具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞,并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能,即具有发育全能性 一般认为,成体干细胞具有组织特异性,只能分化成特定的细胞或组织,不具有发育成完整个体的能力 应用举例 ①造血干细胞:可用于治疗白血病及造血系统、免疫系统功能障碍等疾病; ②神经干细胞:可用于治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病 知识点 2 干细胞培养及其应用 1.干细胞 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 2.诱导多能干细胞(iPS细胞) (1)概念:通过体外诱导成纤维细胞等,获得的类似胚胎干细胞的一种细胞。 (2)应用:治疗小鼠的镰状细胞贫血;现在用iPS细胞治疗阿尔茨海默病、心血管疾病等领域的 研究也取得了新进展。 (3)优点 ①诱导过程无须破坏胚胎。 ②iPS细胞可来源于病人自身的体细胞,将它移植回病人体内后,理论上可避免免疫排 斥反应。 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 特别提醒    iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来的,后来发现已分化的T细胞、B细胞等也 能被诱导为iPS细胞。 1.动物细胞融合技术 (1)概念:使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。 (2)原理:细胞膜的流动性。 (3)方法 知识点 3 动物细胞融合技术 物理法 化学法 生物法 电融合法 PEG融合法 灭活病毒诱导法 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 (4)结果:形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的杂交细胞。 (5)意义:突破了有性杂交的局限,使远缘杂交成为可能。 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 知识拓展     (1)灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力,但并不破坏它们的抗原结构。 (2)灭活病毒诱导细胞融合过程 ①动物细胞融合的过程包括细胞膜融合、细胞质融合和细胞核融合。 ②经融合处理后的细胞不可以直接用于培养,还需要筛选。因为诱导融合的手段只是促进了细胞间的融合,不能保证所有的细胞都发生融合,融合后形成的细胞也有多种。 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 2.动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较(见定点2) 1.单克隆抗体制备原理 知识点 4 单克隆抗体及其应用 细胞类型 特点 B淋巴细胞 一种B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体;体外培养条件下,一个B淋巴细胞不能无限增殖 骨髓瘤细胞 不能分泌抗体;能在体外大量增殖 杂交瘤细胞 能产生单一抗体;能迅速大量增殖 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 2.单克隆抗体制备过程   第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 筛选1 筛选2 筛选原因 诱导融合后得到多种杂交细 胞,另外还有未融合的细胞和 同种细胞融合后形成的细胞 由于小鼠在生活中还受到其 他抗原的刺激,因此经选择培 养获得的杂交瘤细胞中有能 产生其他抗体的细胞 筛选目的 筛选出杂交瘤细胞 筛选出能产生特异性抗体的 杂交瘤细胞 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 筛选1 筛选2 筛选方法 用特定的选择培养基(HAT 培养基)进行筛选:未融合的 细胞和同种细胞融合后形成 的细胞都会死亡,只有融合的 杂交瘤细胞才能生长 用96孔板培养和筛选:在每一 个孔中尽量只接种一个杂交 瘤细胞的情况下进行克隆化 培养和抗体检测,经多次筛选 得到足够数量的能分泌所需 抗体的细胞 原理 选择培养 抗原与抗体特异性结合 续表 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 3.单克隆抗体的优点 (1)能准确识别抗原的细微差异,与特定抗原发生特异性结合。 (2)可大量制备。 4.单克隆抗体的应用 (1)运载药物,如将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合(抗体—药物偶联 物),可选择性杀伤肿瘤细胞。 (2)用作诊断试剂。 (3)治疗疾病。 1.动物细胞核移植技术:将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中,使这个重新组合的 细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术。 知识点 5 动物体细胞核移植技术和克隆动物 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 2.原理:动物细胞核具有全能性。 3.哺乳动物核移植的类型 类型 特点 胚胎细胞核移植 动物胚胎细胞分化程度低,表现全能性相对 容易 体细胞核移植 动物体细胞分化程度高,表现全能性十分困 难 动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 　　 4.体细胞核移植过程(以克隆高产奶牛为例)   (1)选用的核供体应为具有优良性状的个体,提供卵母细胞的个体和代孕个体只需为同一物 种的健康雌性个体即可。 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 (2)选用去核卵母细胞作为受体细胞的原因 ①卵母细胞体积比较大,易操作。 ②卵母细胞的细胞质多,营养丰富,含有能激发细胞核全能性表达的物质。 (3)对卵母细胞进行去核操作的原因:使克隆动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的 动物提供的体细胞。 (4)克隆动物的遗传物质和性状分析 ①克隆动物核内遗传物质全部来自供体细胞,由于受细胞质遗传物质、环境等的影响,克隆 动物与体细胞核供体的性状基本相同,而不是完全相同。 ②代孕母体没有为克隆动物提供遗传物质,克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 特别提醒     (1)利用核移植技术得到克隆动物的过程,属于无性生殖。 (2)减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)卵母细胞中的“核”其实是纺锤体—染色体复合物。 5.应用前景及存在的问题 前景 畜牧业 加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育 医药卫生 作为生物反应器生产医用蛋白;转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于异种移植;以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞,经过诱导分化形成相应的细胞、组织或器官,可用于器官移植 科学研究 研究克隆动物可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程;克隆一批遗传背景相同的动物,可以通过它们之间的对比来分析致病基因;克隆特定疾病模型的动物,为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助 保护濒危物种 有望增加濒危物种的存活数量 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 问题 体细胞核移植技术的成功率非常低; 核移植的理论研究较为滞后; 绝大多数克隆动物存在健康问题等 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.制备肝细胞悬液时,可用胰蛋白酶或胃蛋白酶处理肝组织块,是否正确? 　　不正确。制备肝细胞悬液时,常用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理,不能使用胃蛋白酶,因为 多数动物细胞培养的适宜pH为7.2~7.4,胃蛋白酶在此环境中失去活性。 2.科学家以SARS病毒的核衣壳蛋白为抗原,体外培养单个B淋巴细胞可以获得针对SARS病 毒的单克隆抗体,是否正确? 　　不正确。B淋巴细胞具有产生抗体的能力,但没有无限增殖的能力,因此在体外培养单个 B淋巴细胞不能获得大量针对SARS病毒的单克隆抗体。 3.肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2以刺激细胞呼吸,是否正确? 　　不正确。5%的CO2的主要作用是维持培养液的pH。 提示 提示 提示 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 确? 　　不正确。灭活的病毒能促进动物细胞融合,不能促进植物细胞融合。 5.选择卵母细胞作为核移植的受体细胞的主要原因是该细胞大,显微操作方便,是否正确? 　　不正确。选择卵母细胞作为核移植的受体细胞的主要原因是去核卵母细胞的细胞质含 有使细胞核表现出全能性的物质。 6.从牛卵巢中采集的卵母细胞可直接用于体细胞核移植,是否正确? 　　不正确。从牛卵巢中采集到卵母细胞后,先在体外培养到MⅡ期才能进行体细胞核移 植。 7.梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法是在穿透卵母细胞透明带的情况下 去核,是否正确? 　　不正确。目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法。也有人采用 提示 提示 提示 提示 4.PEG融合法、灭活的病毒诱导法既能促进动物细胞融合又能促进植物细胞融合,是否正 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透 明带的情况下去核或使其中的DNA变性。 关键能力 定点破 定点 1 动物细胞培养与植物组织培养的比较 动物细胞培养 植物组织培养 理论基础 细胞增殖 植物细胞的全能性 培养基 类型 液体培养基 固体或半固体培养基 成分 糖类、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等 水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂、植物激素等 取材 动物胚胎或幼龄动物的器官或组织 植物较幼嫩部分或花药等 关键环节 细胞增殖 细胞的脱分化和再分化 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 动物细胞培养 植物组织培养 条件 不需要光 再分化阶段需要光 结果 形成细胞群,不形成个体,不体现细胞的全能性 可形成植物个体,体现细胞的全能性 相同点 ①都需要人工条件下的无菌操作、适宜的温度、pH等条件; ②都进行有丝分裂,都不涉及减数分裂 续表 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 动物细胞融合 植物体细胞杂交 原理 细胞膜的流动性 细胞膜的流动性、细胞的全能性 融合前处理 胰蛋白酶、胶原蛋白酶等使细胞分散开 纤维素酶和果胶酶除去细胞壁 诱导方法 电融合法、PEG融合法、灭活病毒诱导法等 电融合法、PEG融合法、离心法、高Ca2+—高pH融合法等 结果 得到杂交细胞 形成杂种植株 意义 突破远缘杂交不亲和的障碍,打破生殖隔离,扩展了杂交的 亲本组合 定点 2 动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较 第2章　细胞工程 第1讲　描述运动的基本概念 $$