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2．2 動物細胞工程 2．2.1 動物細胞培養(yǎng)和核移植技術,,專題2 細胞工程,學習導航,,專題2 細胞工程,一、動物細胞工程 1．常用的技術手段：動物細胞培養(yǎng)、動物細胞核移植、_______________、生產(chǎn)_____________等。 2．基礎：________________技術。,動物細胞融合,單克隆抗體,動物細胞培養(yǎng),二、動物細胞培養(yǎng) 1．概念：從動物機體中取出相關的組織，將它分散成____________，然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞____________和____________。,單個細胞,生長,增殖,胰蛋白酶,細胞懸液,3．相關概念 (1)細胞貼壁：細胞懸液中分散的細胞貼附在瓶壁上。 (2)細胞的接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到______________時，細胞停止分裂增殖的現(xiàn)象。 (3)原代培養(yǎng)：指動物組織消化后的____________。 (4)傳代培養(yǎng)：貼壁的細胞，出現(xiàn)____________后，需要重新用____________來處理，然后分瓶繼續(xù)培養(yǎng)，讓細胞繼續(xù)增殖的培養(yǎng)過程。,表面相互接觸,初次培養(yǎng),接觸抑制,胰蛋白酶,培養(yǎng)液,微量元素,氨基酸,血清、血漿,36.5±0.5 ℃,7.2～7.4,細胞代謝,5．應用 (1)生產(chǎn)生物制品：如____________疫苗、干擾素、 ____________等。 (2)應用于基因工程：動物細胞是基因工程技術中常用的____________，離不開動物細胞培養(yǎng)。 (3)檢測____________，判斷某種物質的毒性。 (4)用于生理、病理、藥理等方面的研究,如篩選抗癌藥物等。,病毒,單克隆抗體,受體細胞,有毒物質,三、動物體細胞核移植技術和克隆動物 1．動物核移植概念 (1)供體：________________________。 (2)受體：________________________。 (3)結果：形成重組胚胎，發(fā)育成____________。,動物一個細胞的細胞核,去掉細胞核的卵母細胞,動物個體,體細胞核移植,3．體細胞核移植的過程,4．體細胞核移植的應用前景 (1)畜牧生產(chǎn)方面：加速家畜____________進程，促進優(yōu)良畜群繁育。 (2)保護瀕危物種方面：增加動物的____________。 (3)醫(yī)藥衛(wèi)生領域：轉基因動物作為____________，生產(chǎn)醫(yī)用蛋白。 (4)治療人類疾?。恨D基因克隆動物細胞、組織和器官作為____________的供體等。 5．體細胞核移植技術存在的問題 (1)成功率非常低。 (2)絕大多數(shù)克隆動物存在健康問題。 (3)對克隆動物食品的____________問題存在爭議。,遺傳改良,存活數(shù)量,生物反應器,異種移植,安全性,1．判一判 (1)動物細胞培養(yǎng)體現(xiàn)了動物細胞的全能性( ) (2)動物細胞在培養(yǎng)的過程中一些細胞會發(fā)生遺傳物質的變化 ( ) (3)在動物細胞的培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)液中可以不加入血清和血漿等物質( ) (4)動物體細胞核移植的受體細胞是卵細胞( ),√,×,×,×,2．連一連 將下列動物細胞培養(yǎng)的應用與相應實例連線,動物細胞培養(yǎng),1．動物細胞培養(yǎng)過程解讀,(1)原理：細胞增殖。 (2)選材：一般取自幼齡動物的器官或組織，因為這些組織或器官的生命力旺盛，分裂能力強。 (3)將動物細胞分散成單個細胞培養(yǎng)的原因： ①保證細胞所需要的營養(yǎng)供應。 ②保證細胞內有害代謝產(chǎn)物的及時排出。,2．兩組概念劃分 (1)劃分原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的界線是以分瓶為界，即配制細胞懸液后轉入培養(yǎng)液中的第一次培養(yǎng)為原代培養(yǎng)，分瓶后的培養(yǎng)(無論分瓶多少次)均為傳代培養(yǎng)。 (2)劃分細胞株和細胞系以培養(yǎng)到50代為界，50代以前為細胞株；50代以后部分細胞遺傳物質改變，具有癌變特點，能無限傳代下去，稱為細胞系。,3．植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的異同,原理,植物細胞的全能性,細胞增殖,培養(yǎng)基,固體或半固體培養(yǎng)基,包括礦質元素、蔗糖、維生素、瓊脂、植物激素等,液體培養(yǎng)基，包括無機鹽、葡萄糖、維生素、氨基酸、動物血清等,培養(yǎng)條件,再分化階段需光,不需光,細胞來源,離體植物器官、組織或細胞,胚胎或幼齡動物組織、器官,結果,獲得新個體或細胞產(chǎn)品,大量產(chǎn)生細胞或細胞產(chǎn)物,用途,①快速繁殖名貴花卉和果樹 ②培養(yǎng)無病毒植株、轉基因植物 ③大規(guī)模生產(chǎn)細胞產(chǎn)品如藥物、食品添加劑、香料、色素等,①生產(chǎn)蛋白質制品如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等 ②檢測有毒物質 ③研究生理、藥理、病理,①都需要人工條件下的無菌操作，無菌培養(yǎng) ②都是合成培養(yǎng)基 ③都需要適宜的溫度、pH等條件 ④都進行有絲分裂,特別提醒 動、植物細胞全能性的差異 動物細胞培養(yǎng)時沒有脫分化，也就沒有再分化過程，原因是動物細胞高度分化后發(fā)育潛能變窄，失去了發(fā)育成完整個體的能力；而植物細胞組織培養(yǎng)能獲得個體。,(2013·高考大綱全國卷改編)關于動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的敘述，錯誤的是( ) A．動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基不同 B．動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)過程中都要用到胰蛋白酶 C．煙草葉片離體培養(yǎng)能產(chǎn)生新個體，小鼠瘤細胞可離體培養(yǎng)增殖 D．動物細胞培養(yǎng)可用于檢測有毒物質，莖尖培養(yǎng)可用于植物脫除病毒,B,[解析] 動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基中需加入動物血清，植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中需加入植物激素等，A項正確。動物細胞培養(yǎng)需利用胰蛋白酶將動物組織分散成單個細胞再進行培養(yǎng),植物組織培養(yǎng)中不需要將細胞分離，B項錯誤。葉片細胞高度分化，但仍具有全能性，可以通過植物組織培養(yǎng)形成新個體；小鼠瘤細胞能夠不斷分裂增殖，C項正確。有毒物質會影響細胞正常的生命活動，故可根據(jù)細胞在培養(yǎng)過程中生命活動的變化情況檢測有毒物質；植物莖尖細胞分裂較快，細胞中幾乎無病毒,故可用莖尖通過植物組織培養(yǎng)形成脫毒苗，D項正確。,(2014·南京高二檢測)某研究小組為測定藥物對體外培養(yǎng)細胞的毒性，準備對某種動物的肝腫瘤細胞(甲)和正常肝細胞(乙)進行動物細胞培養(yǎng)。下列有關說法正確的是( ) A．在利用兩種肝組織塊制備肝細胞懸液時，可用胃蛋白酶處理 B．細胞培養(yǎng)應在CO2培養(yǎng)箱中進行，CO2的作用是作為細胞代謝原料 C．取甲細胞進行培養(yǎng)，傳至10代～50代就會完全停止 D．乙細胞在原代培養(yǎng)過程中，最終會出現(xiàn)停止增殖的現(xiàn)象,D,解析：A錯，胃蛋白酶的最適pH大約為2，這一環(huán)境下細胞往往會受到破壞，不利于培養(yǎng)，所以一般用胰蛋白酶而不用胃蛋白酶處理細胞；B錯，培養(yǎng)液中CO2的作用是調節(jié)培養(yǎng)液的pH；C錯，肝腫瘤細胞可以無限增殖；D對，正常肝細胞在原代培養(yǎng)過程中會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象，停止增殖。,動物體細胞核移植技術和克隆動物,1．過程分析,(1)原理：動物細胞核的全能性，而不是動物細胞的全能性。因動物體細胞的全能性受到限制，不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個體。所以用體細胞核移植技術能夠得到克隆動物，說明動物體細胞的細胞核具有全能性。 (2)供體和受體的選擇 ①供體：一般選用傳代10代以內的細胞，因為10代以內的細胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細胞正常的遺傳基礎。 ②受體選擇去核的減Ⅱ中期的卵母細胞。 原因：卵母細胞的體積大，易操作，細胞質中含有促使細胞核表達全能性的物質和營養(yǎng)條件。,2．克隆動物的特點 (1)克隆動物的性狀與核供體生物的性狀基本相同，但不是完全相同，因為：①克隆動物的細胞質遺傳物質來自于受體卵母細胞;②生物的性狀不僅與遺傳物質有關,還受環(huán)境影響。 (2)核基因是供體核基因的100%的復制。 (3)克隆動物是一種無性繁殖方式。 特別提醒 核移植的供體細胞的選擇 核移植時，一般不選擇生殖細胞作為供核細胞，原因是生殖細胞與正常細胞相比，遺傳物質減半，自然狀態(tài)下單倍體動物都很少，克隆動物成功率會更低。,科學家通過轉基因技術獲得了含有人生長激素基因的奶牛，如果要加速轉基因奶牛的繁殖速度，可以對此轉基因奶牛進行克隆(如圖所示)。,(1)在進行細胞培養(yǎng)之前，要對取自轉基因奶牛的組織進行分離，形成單個細胞，這一過程中需要利用________酶處理，不能用纖維素酶與果膠酶的原因是______________。 (2)轉基因奶牛的克隆成功，說明動物細胞的________具有全能性。 (3)將進行細胞培養(yǎng)的供體細胞核注入去核的卵母細胞中，去掉卵母細胞核的目的是__________________________________________________。,胰蛋白,酶具有專一性,細胞核,使犢牛的性狀主要由供體細胞核決定,(4)重組細胞在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成的重組胚胎移入受體母牛體內會生出與供體奶牛遺傳性狀相同的犢牛，但也有可能出現(xiàn)性狀上的某些差異，原因可能是_______________________________________________________________________________________________________。 (5)體細胞核移植技術得到的克隆牛從生殖方式上看屬于____________(選填“有性生殖”或“無性生殖”)。,①生物的性狀受細胞核和細胞質共同控制；②生物的性狀還受環(huán)境因素的影響,無性生殖,[解析] (1)對動物組織進行分離，用胰蛋白酶處理，才能形成單個細胞。因為酶具有專一性，所以不能用纖維素酶和果膠酶將動物細胞分散開。(2)克隆動物的成功 證明了動物細胞的細胞核具有全能性。(3)去掉卵母細胞核后,重組細胞的遺傳物質主要來自供體細胞核，其性狀主要由供體細胞核決定。(4)重組細胞發(fā)育而來的犢牛與供體奶牛不完全相同，因為重組細胞的遺傳物質主要來自供體細胞核，少量來自卵母細胞的細胞質，性狀還受環(huán)境的影響。(5)體細胞核移植沒有經(jīng)過兩性生殖細胞的結合，所以從生殖方式上看屬于無性生殖。,(1)圖中生長激素基因與運載體結合后通常采用什么方法導入奶牛體細胞？ (2)圖中重組細胞與重組目的基因的“層次”是否一樣？ 提示：(1)顯微注射法。 (2)不一樣，重組細胞屬于細胞水平，而重組目的基因屬于分子水平。,判斷有性生殖與無性生殖的方法 (1)從概念上判斷：有性生殖是經(jīng)兩性生殖細胞結合而成的合子發(fā)育成個體的生殖方式。無性生殖是指不經(jīng)過兩性生殖細胞的結合由親本直接產(chǎn)生子代的生殖方式。 (2)從培養(yǎng)細胞的種類上判斷：組織培養(yǎng)中培養(yǎng)的是生殖細胞時，屬于有性生殖；組織培養(yǎng)中培養(yǎng)的是體細胞、組織或器官時，屬于無性生殖。植物體細胞雜交和動物細胞核移植都屬于無性生殖。,(2014·南京高二期中)一只羊的卵細胞核被另一只羊的體細胞核置換后，這個卵細胞經(jīng)過多次分裂，再植入第三只羊的子宮內發(fā)育，結果產(chǎn)下一只羊羔。這種克隆技術具有多種用途,但是不能( ) A．有選擇地繁殖某一性別的家畜 B．繁殖家畜中的優(yōu)秀個體 C．用于保存物種 D．改變動物的基因型 解析:由于核基因來自體細胞,所以不會改變動物的基因型。,D,