動物細(xì)胞工程

2.2動物細(xì)胞工程動物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段：動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、動物細(xì)胞核移植技術(shù)、動物細(xì)胞融合技術(shù)、生產(chǎn)單克隆抗體技術(shù)復(fù)習(xí)：植物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段有哪些？植物組織培養(yǎng)技術(shù)、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是其他動物細(xì)胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)。一、動物細(xì)胞培養(yǎng)過程閱讀“動物細(xì)胞培養(yǎng)過程”并思考：1、動物細(xì)胞培養(yǎng)的概念是什么？該技術(shù)實施的原理是什么？特點是什么？2、為什么要對取出的動物組織進行處理，使細(xì)胞分散？3、用胰蛋白酶對動物組織進行處理是因為細(xì)胞間的物質(zhì)主要是什么？用胃蛋白酶可以嗎？4、胰蛋白酶真的不會把細(xì)胞消化掉嗎？為什么？5、為什么選用動物胚胎或幼齡個體的器官或組織做動物細(xì)胞培養(yǎng)材料？6、簡述動物細(xì)胞培養(yǎng)的操作過程1.原理：__________。2．概念：從動物機體中取出相關(guān)的組織，將它分散成__________，然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞________和________。細(xì)胞增殖單個細(xì)胞生長增殖1．動物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的原理一樣嗎？【提示】

不一樣。前者是細(xì)胞增殖，后者是細(xì)胞的全能性。3．過程(1)胰蛋白酶的作用：消化細(xì)胞間的蛋白質(zhì)，使組織分散成單個細(xì)胞。(2)原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)：從機體上獲取的組織，通過酶或機械方法分散成單個細(xì)胞進行培養(yǎng)，在首次傳代前的培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)。原代培養(yǎng)的細(xì)胞生長、繁殖一定的時間，由于空間不足或細(xì)胞密度過大導(dǎo)致營養(yǎng)枯竭，會影響細(xì)胞的生長，因此需要進行分瓶擴大培養(yǎng)，即傳代培養(yǎng)。(3)細(xì)胞株與細(xì)胞系①含義：能夠傳代到40～50代的細(xì)胞叫做細(xì)胞株，細(xì)胞株細(xì)胞的遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變；當(dāng)細(xì)胞株細(xì)胞傳到50代以后，有部分細(xì)胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變；能在培養(yǎng)條件下無限制地傳代下去的細(xì)胞叫細(xì)胞系。細(xì)胞系細(xì)胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變，具有癌變的特點。②圖示：(4)細(xì)胞貼壁：培養(yǎng)液中分散的動物細(xì)胞，置于適宜的條件下，能夠分裂，這些細(xì)胞貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上，稱為細(xì)胞貼壁或貼壁生長。(5)接觸抑制：當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時，細(xì)胞就會停止分裂增殖的現(xiàn)象。

接觸抑制：細(xì)胞在貼壁生長過程中，隨著細(xì)胞分裂，數(shù)量不斷增加，最后形成一個單層，此時細(xì)胞間相互接觸，細(xì)胞分裂和生長停止，數(shù)量不再增加。50代以后失去接觸抑制接觸抑制動物細(xì)胞生長特性部分細(xì)胞突變，獲得不死性，向癌細(xì)胞方向發(fā)展，糖蛋白減少。

1、為什么要對取出的動物組織進行處理，使細(xì)胞分散？分散的單個細(xì)胞容易攝取所需的營養(yǎng)，排出代謝廢物；而用大塊組織培養(yǎng)時，內(nèi)部細(xì)胞的營養(yǎng)供應(yīng)和代謝廢物的排出都較困難。應(yīng)注意的問題2、為什么要對取出的動物組織進行處理，使細(xì)胞分散？分散的單個細(xì)胞容易攝取所需的營養(yǎng)，排出代謝廢物；而用大塊組織培養(yǎng)時，內(nèi)部細(xì)胞的營養(yǎng)供應(yīng)和代謝廢物的排出都較困難。3、用胰蛋白酶對動物組織進行處理是因為細(xì)胞間的物質(zhì)主要是什么？用胃蛋白酶可以嗎？細(xì)胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)（膠原纖維）。胃蛋白酶作用的適宜pH約為2，當(dāng)pH大于6時，胃蛋白酶就會失去活性。胰蛋白酶作用的適宜環(huán)境pH為7.2～8.4。多數(shù)動物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4。5、為什么選用動物胚胎或幼齡個體的器官或組織做動物細(xì)胞培養(yǎng)材料？動物胚胎或幼齡動物的組織、器官，它們的細(xì)胞分化程度低，增殖能力強，分裂旺盛，容易培養(yǎng)。一、動物細(xì)胞培養(yǎng)過程6、動物細(xì)胞培養(yǎng)過程：動物胚胎或幼齡動物的組織、器官細(xì)胞懸浮液胰蛋白酶10代細(xì)胞原代培養(yǎng)50代細(xì)胞傳代培養(yǎng)細(xì)胞株無限傳代細(xì)胞系單個細(xì)胞加培養(yǎng)液遺傳物質(zhì)未改變遺傳物質(zhì)已改變動物細(xì)胞培養(yǎng)不能最終培養(yǎng)成生物體傳代培養(yǎng)一般傳至10代直至50代就不能再分裂了，這時細(xì)胞核內(nèi)遺傳物質(zhì)未發(fā)生變化，形成的細(xì)胞群傳代培養(yǎng)過程中有個別細(xì)胞傳至50代以后，由于遺傳物質(zhì)改變，失去控制，成為無限增殖的不死的癌癥細(xì)胞，形成的細(xì)胞群7、什么是原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)？為什么要進行傳代培養(yǎng)？原代培養(yǎng)：

取材（動物組織）→細(xì)胞分散→初次培養(yǎng)傳代培養(yǎng)：

培養(yǎng)的細(xì)胞→細(xì)胞分散→繼續(xù)培養(yǎng)進行傳代培養(yǎng)的原因：

接觸抑制一、動物細(xì)胞培養(yǎng)過程8、傳代培養(yǎng)中，第10代細(xì)胞與第50代以后細(xì)胞的主要區(qū)別是什么？細(xì)胞癌變,失去接觸抑制特性。一、動物細(xì)胞培養(yǎng)過程4．條件(1)無菌、無毒的環(huán)境：對__________和所有__________進行無菌處理。(2)營養(yǎng)：合成培養(yǎng)基中有糖、___________、____________、無機鹽、__________，通常需加入_____、血漿等。(3)溫度和pH

①適宜溫度：______±0.5℃。②適宜pH：_________。(4)氣體環(huán)境：主要是___和_

，O2是___________所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的________。培養(yǎng)液培養(yǎng)用具氨基酸促生長因子微量元素血清36.57.2～7.4O2CO2細(xì)胞代謝pH5．應(yīng)用(1)生物制品：如_____疫苗、干擾素、___________的生產(chǎn)。(2)檢測__________，判斷某種物質(zhì)的_________。(3)用于_______、______、_______等方面的研究，如篩選抗癌藥物等。病毒單克隆抗體有毒物質(zhì)毒性生理病理藥理思考：動物血清的作用？主要是：提供有利于細(xì)胞生長增殖所需的激素、生長因子或提供合成培養(yǎng)基所缺乏的營養(yǎng)物質(zhì)等。動物細(xì)胞培養(yǎng)液的主要成分：葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等。與植物培養(yǎng)基相比其特點是：（1）液體培養(yǎng)基（2）含有動物血清動物體細(xì)胞大都生活在液體的環(huán)境植物組織培養(yǎng)呢？無機鹽、蔗糖、維生素、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)、植物激素成分比較：1.用動、植物成體的體細(xì)胞進行離體培養(yǎng)，下列敘述正確的是A．都需用培養(yǎng)箱B．都須用液體培養(yǎng)基C．都要在無菌條件下進行D．都可體現(xiàn)細(xì)胞的全能性C鞏固練習(xí)：外界條件適宜，植物細(xì)胞不需要。動物細(xì)胞培養(yǎng)一般需要培養(yǎng)箱。2、下列屬于動物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)主要區(qū)別的是A.培養(yǎng)基成分不同B.動物細(xì)胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進行C.動物細(xì)胞可以傳代培養(yǎng)，而植物細(xì)胞不能D.動物細(xì)胞能夠大量培養(yǎng)，而植物細(xì)胞只能培養(yǎng)成植株A3、動物細(xì)胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)是A.動物細(xì)胞融合B.單克隆抗體C.胚胎移植D.動物細(xì)胞培養(yǎng)D愈傷組織條件適宜可以傳代培養(yǎng)不分化。4、細(xì)胞株的特點是 A．遺傳物質(zhì)沒有改變，可以無限傳代

B．遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，不可無限傳代

C．遺傳物質(zhì)沒有改變，不可無限傳代

D．遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，且有癌變特點，可以無限傳代5、在動物細(xì)胞培養(yǎng)中有部分細(xì)胞可能在培養(yǎng)條件下無限制地傳代下去，這種傳代細(xì)胞稱之為:A．原代培養(yǎng)B．傳代培養(yǎng)C．細(xì)胞株D．細(xì)胞系CD6、用于動物細(xì)胞培養(yǎng)的組織和細(xì)胞大都取自胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織，其主要原因是這樣的組織細(xì)胞A.容易產(chǎn)生各種變異B.具有更強的全能性C.取材十分方便D.分裂增殖的能力強D7.（09江蘇）下圖是一個新生小鼠的肝臟小塊培養(yǎng)裝置示意圖。請回答下列問題。（1）肝臟切成小薄片，這有利于肝臟細(xì)胞

。（2）氣室中充入5％C02：氣體的主要作用是

。（3）培養(yǎng)液中添加抗生素是為了抑制細(xì)菌生長，但要注意選擇抗生素的

，以保證抗生素對肝臟無害。吸收氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)、排出代謝廢物維持培養(yǎng)液適宜的pH種類和劑量08年寧夏卷回答下列有關(guān)動物細(xì)胞培養(yǎng)的問題：⑴在動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程中，當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到細(xì)胞表面

時，細(xì)胞會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的

。此時，瓶壁上形成的細(xì)胞層數(shù)是

，要使貼壁的細(xì)胞從瓶壁上分離下來，需要用酶處理，可用的酶是

。

⑵隨著細(xì)胞傳代次數(shù)的增多，絕大部分細(xì)胞分裂停止，進而出現(xiàn)

的現(xiàn)象；但極少數(shù)細(xì)胞可以連續(xù)增殖，其中有些細(xì)胞會因遺傳物質(zhì)發(fā)生改變而變成

細(xì)胞，該種細(xì)胞的黏著性

，細(xì)胞膜表面蛋白質(zhì)（糖蛋白）的量

。相互接觸單層胰蛋白酶衰老甚至死亡接觸抑制不死性降低減少⑷檢查某種毒物是否能改變細(xì)胞染色體的數(shù)目，最好選用細(xì)胞分裂到

期的細(xì)胞用顯微鏡進行觀察。⑸在細(xì)胞培養(yǎng)過程中，通常在

條件下保存細(xì)胞，因為在這種條件下，細(xì)胞中

的活性降低，細(xì)胞的

速率降低。⑹給患者移植經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)形成的皮膚組織后，發(fā)生了排斥現(xiàn)象，這是因為機體把移植的皮膚組織當(dāng)作

進行攻擊。中冷凍酶新陳代謝抗原

8、某研究小組進行藥物試驗時，以動物肝細(xì)胞為材料，測定藥物對體外培養(yǎng)細(xì)胞的毒性。供培養(yǎng)的細(xì)胞有甲、乙兩種，甲細(xì)胞為肝腫瘤細(xì)胞，乙細(xì)胞為正常肝細(xì)胞。請回答下列有關(guān)動物細(xì)胞培養(yǎng)的問題。(1)將數(shù)量相等的甲細(xì)胞和乙細(xì)胞分別置于培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)，培養(yǎng)液及其他培養(yǎng)條件均相同。一段時間后，觀察到甲細(xì)胞數(shù)量比乙細(xì)胞數(shù)量________。

(1)多(2)血清可以補充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì)維持培養(yǎng)液的pH

(3)停止多胰蛋白酶(4)多(2)在動物細(xì)胞培養(yǎng)時，通常在合成培養(yǎng)基中加入適量血清，其原因是_______________________________。細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)在含5%CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進行，CO2的作用是______________________________________。(3)在兩種細(xì)胞生長過程中，當(dāng)乙細(xì)胞鋪滿瓶壁時，其生長________。藥物試驗需要大量細(xì)胞，兩種細(xì)胞頻繁傳代，甲細(xì)胞比乙細(xì)胞可以傳代的次數(shù)更________。若用動物的肝臟組織塊制備肝細(xì)胞懸液，需要________處理。維持培養(yǎng)液的pH血清可以補充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì)多胰蛋白酶停止(4)為了防止細(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)菌的污染，可向培養(yǎng)液中加入適量的________?！緦忣}導(dǎo)析】

由題干可獲取的信息有：①試驗材料是肝細(xì)胞；②肝細(xì)胞有兩種，一種是肝腫瘤細(xì)胞，一種是正常的肝細(xì)胞。解答本題時需明確動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程、條件及應(yīng)用，再結(jié)合每小題作答。

抗生素1.理論基礎(chǔ)：動物的細(xì)胞核具有_________。2．概念：將動物的一個細(xì)胞的_________，移入一個已經(jīng)去掉細(xì)胞核的___________中，使其重組并發(fā)育成一個_______________，最終發(fā)育為動物個體。3．分類：包括_______________和_______________，其中__________________較易成功。全能性細(xì)胞核卵母細(xì)胞新的胚胎胚胎細(xì)胞核移植體細(xì)胞核移植胚胎細(xì)胞核移植4．過程5．應(yīng)用前景(1)在畜牧生產(chǎn)中：可以加速家畜遺傳改良進程，促進______________。(2)在保護瀕危物種方面：可增加這些動物的_________。(3)在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：轉(zhuǎn)基因克隆動物可以作為____________生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白。

優(yōu)良畜群繁育存活數(shù)量生物反應(yīng)器(4)在治療人類疾病方面：轉(zhuǎn)基因克隆動物細(xì)胞、組織和器官可以作為___________的供體。(5)人的核移植胚胎干細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)分化，形成相應(yīng)的組織、器官后，可以用于____________________。(6)研究胚胎發(fā)育及衰老過程，追蹤研究疾病的__________和________。異種移植組織器官的移植治療疾病發(fā)展過程6．存在問題(1)___________低。(2)絕大多數(shù)克隆動物還存在___________。(3)克隆動物食品的___________存在爭議。成功率健康問題安全性問題1．克隆(1)概念：是指從一個共同的祖先，通過無性繁殖的方法產(chǎn)生出來的一群遺傳特性相同的DNA分子、細(xì)胞或個體。(2)克隆的三個層次①分子水平：如PCR技術(shù)擴增DNA。②細(xì)胞水平：如動物細(xì)胞培養(yǎng)。③個體水平：如多利羊的誕生。應(yīng)注意的問題2．動物體細(xì)胞核移植技術(shù)的條件(1)用于核移植的供體細(xì)胞一般都選自10代以內(nèi)的細(xì)胞，因為10代以內(nèi)的細(xì)胞能保持正常的二倍體核型，能保證供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)。(2)核移植時，一般先用電刺激使供受體細(xì)胞融合，再用物理或化學(xué)方法激活受體細(xì)胞，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進程。3．動物體細(xì)胞核移植的結(jié)果(1)核移植過程中細(xì)胞核只來自于一個個體，因此核遺傳物質(zhì)與供核個體的相同，屬于無性繁殖，不會改變生物體的基因型。(2)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(xì)胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自于受體卵母細(xì)胞。②生物的性狀不僅與遺傳物質(zhì)有關(guān)，還受環(huán)境的影響?！爸委熜钥寺　睂⑹侨伺咛ジ杉?xì)胞(簡稱ES細(xì)胞)造福人類的一種非常重要的途徑。應(yīng)用人胚胎干細(xì)胞進行“治療性克隆”研究的技術(shù)途徑包括以下幾個步驟：首先取病人的體細(xì)胞核，移植到去核的成熟受體卵母細(xì)胞中；在早期胚胎形成后，從中分離獲得ES細(xì)胞；對ES細(xì)胞進行基因修飾和定向分化研究，將定向分化后的細(xì)胞移植給病人。進行核移植的目的并不是用于克隆人，而是希望通過對ES細(xì)胞進行分離培養(yǎng)、定向分化等處理后，進一步獲得再造的人體組織或器官。請根據(jù)材料回答下列問題。(1)人類“治療性克隆”屬于動物細(xì)胞工程的________________技術(shù)。(2)科學(xué)家為何要將患者的體細(xì)胞核植入去核的卵母細(xì)胞中，而不直接用體細(xì)胞進行細(xì)胞培養(yǎng)______________。動物細(xì)胞核移植體細(xì)胞核在體細(xì)胞中不能表達全能性，而卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)可以為其提供表達全能性的環(huán)境和物質(zhì)(3)“治療性克隆”的結(jié)果說明高度分化的體細(xì)胞的細(xì)胞核仍然具有________。相同的胚胎干細(xì)胞，“克隆”的結(jié)果各種各樣，如有的是胰島細(xì)胞，有的是血細(xì)胞，有的是心肌細(xì)胞，究其本質(zhì)原因是基因____________的結(jié)果。(4)克隆的器官在給自身移植方面的主要優(yōu)點是________________________。全能性

選擇性表達沒有免疫排斥反應(yīng)本

課

知

識

小

結(jié)結(jié)

論

語

句1．動物細(xì)胞工程的常用技術(shù)有動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞核移植、動物細(xì)胞融合、生產(chǎn)單克隆抗體等，其中動物細(xì)胞培養(yǎng)是基礎(chǔ)。2．原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)均需用胰蛋白酶對細(xì)胞進行分散處理。3．動物細(xì)胞要分散成單個細(xì)胞培養(yǎng)，培養(yǎng)液中通常要添加血清。4．動物體細(xì)胞核移植的難度高于胚胎細(xì)胞核移植，因為動物體細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)其全能性十分困難。5．動物細(xì)胞培養(yǎng)中的兩個顯著特點是貼壁生長、接觸抑制。1．常選用胚胎或幼齡動物的器官或組織進行動物細(xì)胞培養(yǎng)是因為這些細(xì)胞容易獲得。()【提示】

選用胚胎或幼齡動物組織的原因是這些細(xì)胞增殖能力強、分化程度低。2．動物細(xì)胞是基因工程技術(shù)中常用的受體細(xì)胞，離不開動物細(xì)胞培養(yǎng)。()×√3．克隆動物時，常以去核的卵母細(xì)胞為受體細(xì)胞的原因是細(xì)胞體積大、含有促進細(xì)胞核全能性表達的物質(zhì)。()4．克隆動物成功率低且存在健康問題，因此克隆動物研究無意義。()【提示】

克隆動物在胚胎發(fā)育、疾病發(fā)生和治療方面有廣闊的前景。

√×1．(2014·西城高二檢測)下列關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述中，正確的是(

)A．動物細(xì)胞培養(yǎng)的目的就是為獲得細(xì)胞分泌蛋白B．動物細(xì)胞培養(yǎng)前要用胰蛋白酶處理使細(xì)胞分散開C．動物細(xì)胞培養(yǎng)通常不會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象D．可以通過細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)獲得完整的動物個體【答案】

B2．一般來說，動物細(xì)胞體外培養(yǎng)需要滿足以下條件(

)①無毒的環(huán)境②無菌的環(huán)境③合成培養(yǎng)基需加血漿④溫度與動物體溫相近⑤需要O2，不需要CO2⑥CO2調(diào)節(jié)培養(yǎng)液pHA．①②③④⑤⑥

B．①②③④C．①③④⑤⑥

D．①②③④⑥【答案】

D3．(2014·陽泉高二檢測)中科院動物研究所與福州大熊貓研究中心合作，通過將大熊貓細(xì)胞核植入去核后的兔子卵細(xì)胞中，在世界上最早克隆出一批大熊貓早期胚胎，表明我國大熊貓人工繁殖研究再次走在世界前列。下列描述與克隆無關(guān)的是(

)A．“復(fù)制”

B．無性繁殖C．組織培養(yǎng)

D．基因工程【解析】

克隆是一種無性繁殖方式。子代與親本相同因而也可認(rèn)為是由親本“復(fù)制”而來；該過程需采用組織培養(yǎng)技術(shù)，但與基因工程無關(guān)?！敬鸢浮?/p>

D4．一只羊的卵細(xì)胞核被另一只羊的體細(xì)胞核置換后，這個卵細(xì)胞經(jīng)過多次分裂，再植入第三只羊的子宮內(nèi)發(fā)育，結(jié)果產(chǎn)下一只羊羔。這種克隆技術(shù)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)良個體C．用于保存物種D．改變動物的基因型【解析】解題時首先準(zhǔn)確判斷出這只小羊羔實際上是通過無