高中生物第3章細(xì)胞工程3.2動(dòng)物細(xì)胞工程課件北師大版選修

第2節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程1.簡(jiǎn)述動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)。2.說(shuō)出單克隆抗體技術(shù)和體細(xì)胞核移植技術(shù)的原理和過(guò)程。3.舉例說(shuō)出動(dòng)物細(xì)胞工程的應(yīng)用。一二一、動(dòng)物細(xì)胞工程的主要技術(shù)1.動(dòng)物細(xì)胞工程的概念動(dòng)物細(xì)胞工程是應(yīng)用細(xì)胞學(xué)的方法,按照我們?nèi)祟惖男枰?/p>

預(yù)定的設(shè)計(jì),有目的、有計(jì)劃地保存、改變動(dòng)物細(xì)胞和創(chuàng)造新的動(dòng)物細(xì)胞,進(jìn)而培育成新的物種或者品種的一門科學(xué)技術(shù)。常用的技術(shù)有動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞融合、單克隆抗體和動(dòng)物體細(xì)胞克隆等。一二2.哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)條件①培養(yǎng)基是液體培養(yǎng)基。②培養(yǎng)液的成分:葡萄糖、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、維生素和動(dòng)物血清等。③適宜pH:7.2~7.4。④氣體環(huán)境:培養(yǎng)容器中必須有足夠的氧氣和一定的二氧化碳以保證細(xì)胞代謝活動(dòng)的進(jìn)行。進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),一般要用二氧化碳培養(yǎng)箱來(lái)控制二氧化碳的濃度,以保證培養(yǎng)環(huán)境中pH的穩(wěn)定。⑤適宜溫度:哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的環(huán)境溫度應(yīng)控制在36.5~37.5

℃;冷血?jiǎng)游锛?xì)胞的環(huán)境溫度則應(yīng)控制在28

℃左右。一二(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)流程:無(wú)菌條件下,取動(dòng)物組織塊(動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的組織或器官)→剪碎→用適量胰蛋白酶或膠原纖維酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞→制成細(xì)胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶或膠原纖維酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。(3)細(xì)胞貼壁和接觸抑制:動(dòng)物細(xì)胞在培養(yǎng)液中懸浮生長(zhǎng)一段時(shí)間后,大部分細(xì)胞會(huì)貼附到培養(yǎng)瓶的表面,稱為細(xì)胞貼壁。細(xì)胞貼壁后,其數(shù)目以指數(shù)增長(zhǎng)方式增多,當(dāng)細(xì)胞鋪滿培養(yǎng)瓶表面而形成致密的單層細(xì)胞層時(shí),細(xì)胞分裂停止,這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。思考：為什么選擇動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的器官或組織進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)?提示:動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的細(xì)胞分化程度低,易于培養(yǎng)。一二二、細(xì)胞融合與單克隆抗體技術(shù)1.細(xì)胞融合(1)概念:細(xì)胞融合就是在一些融合因子的作用下,將兩個(gè)或兩個(gè)以上的細(xì)胞合并成為一個(gè)細(xì)胞的技術(shù)。(2)動(dòng)物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同,誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、電流刺激或病毒等。在誘導(dǎo)因素作用下,細(xì)胞膜發(fā)生一定程度的損傷,從而使細(xì)胞實(shí)現(xiàn)相互粘連而融合在一起。(3)動(dòng)物細(xì)胞融合的意義:克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性。一二2.單克隆抗體(1)概念:一種B淋巴細(xì)胞只產(chǎn)生一種特異的抗體,由一個(gè)B淋巴細(xì)胞增殖形成的細(xì)胞群所產(chǎn)生的單一型抗體分子就稱為單克隆抗體。(2)單克隆抗體的作用①作為診斷試劑:可以快捷、準(zhǔn)確地診斷和治療一些疾病。②如果將抗癌藥物連接到專門識(shí)別某種腫瘤細(xì)胞的單克隆抗體上,單克隆抗體就可以像“生物導(dǎo)彈”一樣攜帶抗癌藥物準(zhǔn)確地聚集到腫瘤細(xì)胞,專一地殺死腫瘤細(xì)胞。一二(3)單克隆抗體的制備過(guò)程

一二3.動(dòng)物體細(xì)胞克隆技術(shù)克隆羊多莉的培育過(guò)程主要是利用細(xì)胞核移植技術(shù),將饑餓處理過(guò)的羊乳腺上皮細(xì)胞與去核卵細(xì)胞電脈沖融合后,實(shí)現(xiàn)體細(xì)胞的核轉(zhuǎn)移到無(wú)核的卵細(xì)胞中。然后,融合細(xì)胞借助于卵的發(fā)育能力,由體細(xì)胞核主導(dǎo)而發(fā)育形成新的個(gè)體。4.動(dòng)物細(xì)胞工程的應(yīng)用快速繁殖優(yōu)良品種,克隆轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,拯救瀕臨滅絕的動(dòng)物和培育人造器官。1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)(1)概念:從動(dòng)物體中取出相關(guān)的組織,將它分散成單個(gè)細(xì)胞,然后放在適宜的培養(yǎng)基中,讓這些細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖。(2)過(guò)程(3)植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較

2.動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)(1)原理:細(xì)胞膜的流動(dòng)性、細(xì)胞增殖。

(3)結(jié)果:獲得雜種細(xì)胞。(4)動(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比較3.單克隆抗體的制備(1)單克隆抗體制備原理應(yīng)用動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)使骨髓瘤細(xì)胞與免疫的B淋巴細(xì)胞融合,得到雜交瘤細(xì)胞。這種雜交瘤細(xì)胞繼承兩種親代細(xì)胞的遺傳特性,既能像B淋巴細(xì)胞一樣合成專一抗體,也能像骨髓瘤細(xì)胞一樣在體外培養(yǎng)大量增殖,用這種來(lái)源于單個(gè)融合細(xì)胞培養(yǎng)增殖的細(xì)胞群,可制備特異的單克隆抗體。(2)制備過(guò)程與操作技術(shù)

4.動(dòng)物體細(xì)胞克隆(1)動(dòng)物體細(xì)胞克隆的原理是動(dòng)物細(xì)胞核的全能性,而不是動(dòng)物細(xì)胞的全能性。因動(dòng)物體細(xì)胞的全能性受到限制,所以不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個(gè)體。用體細(xì)胞核移植技術(shù)能夠得到克隆動(dòng)物,說(shuō)明動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。體細(xì)胞克隆的關(guān)鍵是細(xì)胞核移植技術(shù)。(2)細(xì)胞核移植的過(guò)程

因?yàn)榭刂粕镄誀畹倪z傳物質(zhì)主要存在于細(xì)胞核中,克隆動(dòng)物的性狀更接近于核供體。但因?yàn)樯锏男誀钍芗?xì)胞核基因和細(xì)胞質(zhì)基因的共同控制,同時(shí),生物的性狀還受環(huán)境的影響,所以克隆動(dòng)物的性狀與核供體的性狀不完全一致。從生殖方式來(lái)看,克隆動(dòng)物屬于無(wú)性生殖。(3)克隆技術(shù)存在的問(wèn)題克隆技術(shù)存在的問(wèn)題主要是成功率低、健康問(wèn)題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。題型一題型二題型三題型四題型五動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)【典例1】

下列關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述,正確的是

(

)A.細(xì)胞的癌變發(fā)生于由原代培養(yǎng)向傳代培養(yǎng)過(guò)渡的過(guò)程中B.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液中通常含有葡萄糖、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)素和動(dòng)物血清等C.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)通常不會(huì)出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象D.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)前和培養(yǎng)過(guò)程中都要用胰蛋白酶或膠原纖維酶處理題型一題型二題型三題型四題型五解析:在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中,至少兩次用到胰蛋白酶或膠原纖維酶處理,第一次是使動(dòng)物細(xì)胞分散開,制成細(xì)胞懸浮液;第二次是使細(xì)胞從培養(yǎng)瓶壁上分離下來(lái),便于分瓶傳代培養(yǎng)。細(xì)胞傳代培養(yǎng)50代以后,一些細(xì)胞不能再傳代培養(yǎng),還有一些細(xì)胞的核型會(huì)發(fā)生變化,再繼續(xù)培養(yǎng),這些細(xì)胞會(huì)無(wú)限制地傳代下去。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液中含有葡萄糖、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、維生素等,通常還需要加入血清、血漿等一些天然成分,不需要生長(zhǎng)素而需要維生素。在培養(yǎng)過(guò)程中動(dòng)物細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象。答案:D題型一題型二題型三題型四題型五動(dòng)物細(xì)胞融合【典例2】

能使動(dòng)物細(xì)胞融合的特有的誘導(dǎo)因子是

(

)A.離心B.滅活的病毒C.電刺激D.振動(dòng)解析:動(dòng)物細(xì)胞融合常用的誘導(dǎo)因子是聚乙二醇和滅活的病毒。其中聚乙二醇既可用于誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合,又可用于誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合,而滅活的病毒只能用于誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞的融合。答案:B題型一題型二題型三題型四題型五單克隆抗體的制備【典例3】

單克隆抗體技術(shù)在疾病診斷和治療以及生命科學(xué)研究中具有廣泛的應(yīng)用。下列關(guān)于單克隆抗體的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.特異性強(qiáng)、靈敏度高B.與抗癌藥物結(jié)合可制成“生物導(dǎo)彈”C.體外培養(yǎng)B淋巴細(xì)胞可大量分泌單克隆抗體D.由B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合而成的雜交瘤細(xì)胞分泌解析:B淋巴細(xì)胞在體外培養(yǎng)液中不能無(wú)限增殖,因此也就不能分泌大量抗體。答案:C題型一題型二題型三題型四題型五反思領(lǐng)悟單克隆抗體與常規(guī)抗體的比較

題型一題型二題型三題型四題型五動(dòng)物細(xì)胞核移植【典例4】

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(gè)卵細(xì)胞發(fā)育成早期胚胎后,再移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)良品種C.用于保存物種D.改變動(dòng)物的基因解析:該技術(shù)完整地將一個(gè)細(xì)胞核移植入另一個(gè)細(xì)胞,并未破壞或改變細(xì)胞核中的遺傳基因。答案:D反思領(lǐng)悟由核移植技術(shù)產(chǎn)生的個(gè)體具備兩個(gè)生物的遺傳物質(zhì),但由于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的作用不同,遺傳物質(zhì)主要來(lái)自細(xì)胞核,因此,后代的性狀基本與提供核的生物一致。題型一題型二題型三題型四題型五動(dòng)物細(xì)胞工程的應(yīng)用【典例5】

某研究小組利用成年豬的動(dòng)脈血管細(xì)胞和能夠模擬胚胎環(huán)境的新型生物反應(yīng)器,成功地在實(shí)驗(yàn)室里培育出新的動(dòng)脈血管。這種血管的外形和功能都與真的血管一樣。這一研究成果是動(dòng)物細(xì)胞工程領(lǐng)域的重大進(jìn)展。下列關(guān)于以上技術(shù)的敘述,不正確的是(

)A.以上技術(shù)屬于“克隆”B.這項(xiàng)技術(shù)中可能要利用去核卵細(xì)胞C.這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是激發(fā)血管細(xì)胞的全能性D.這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是激發(fā)血管細(xì)胞發(fā)育成血管的潛能題型一題型二題型三題型四題型五解析:細(xì)胞的全能性是指具有某種生物全部遺傳信息的已經(jīng)分化的細(xì)胞,仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。但題干信息顯示,只是將動(dòng)脈血管細(xì)胞培養(yǎng)成了新的動(dòng)脈血管,即激發(fā)了細(xì)胞發(fā)育成某種器官的潛能。由于高度分化的動(dòng)物細(xì)胞全能性受到了嚴(yán)格限制,因此,要表達(dá)其全能性,目前常用的方法是借助于去核卵細(xì)胞,故這項(xiàng)技術(shù)可能要利用去核卵細(xì)胞。這項(xiàng)技術(shù)是將動(dòng)脈血管細(xì)胞再培育為動(dòng)脈血管,屬于無(wú)性生殖范疇,所以屬于克隆。答案:C12341.下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較,敘述錯(cuò)誤的是(

)A.所用的培養(yǎng)基的成分基本相同B.植物組織培養(yǎng)的結(jié)果是培育成植株,動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的結(jié)果是培育成很多細(xì)胞C.植物組織培養(yǎng)的目的是快速繁殖和獲得無(wú)病毒的植株,動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的目的是獲得細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物D.植物組織培養(yǎng)的原理是細(xì)胞的全能性,動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是細(xì)胞的增殖解析:植物組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基的成分主要是一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素,而動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基中還需要加入動(dòng)物的血清等。答案:A12342.下列關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞融合的敘述,不正確的是(

)A.動(dòng)物細(xì)胞融合時(shí)需人工誘導(dǎo)B.動(dòng)物細(xì)胞融合時(shí)應(yīng)先用纖維素酶處理C.動(dòng)物細(xì)胞融合時(shí)存在細(xì)胞核的融合D.動(dòng)物細(xì)胞融合最主要的用途是制備單克隆抗體解析:動(dòng)物細(xì)胞融合時(shí)需要人工誘導(dǎo)完成;在融合過(guò)程中,既有細(xì)胞膜的融合,又有細(xì)胞核的融合;動(dòng)物細(xì)胞融合的主要用途是制備單克隆抗體。動(dòng)物細(xì)胞融合時(shí)不需用纖維素酶處理,而是用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理。答案:B12343.下列關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.用于培養(yǎng)的細(xì)胞大都取自胚胎或幼齡動(dòng)物的器官或組織B.將所取的組織先用胰蛋白酶等進(jìn)行處理使其分散成單個(gè)細(xì)胞C.在培養(yǎng)瓶中要定期用胰蛋白酶等處理使細(xì)胞從瓶壁上脫離,制成懸浮液D.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)只能傳至50代左右,所培育的細(xì)胞會(huì)衰老死亡1234解析:進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),用于培養(yǎng)的細(xì)胞取自于胚胎或幼齡動(dòng)物的器官或組織。動(dòng)物組織細(xì)胞間存在著一定量的膠原纖維等蛋白質(zhì),易被胰蛋白酶等催化分解,從而使細(xì)胞分散開來(lái)。當(dāng)貼壁生長(zhǎng)的細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互接觸時(shí)就會(huì)停止分裂增殖,因此需定期用胰蛋白酶等處理使細(xì)胞從瓶壁上脫離下來(lái),制成細(xì)胞懸浮液,并進(jìn)行傳代培養(yǎng)。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)傳至50代左右時(shí),部分細(xì)胞的遺傳物質(zhì)可能會(huì)發(fā)生改變,并且?guī)в邪┳兊奶攸c(diǎn),能在培養(yǎng)條件下無(wú)限地分裂增殖。答案:D12344.科學(xué)家通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得了含有人生長(zhǎng)激素基因的奶牛,如果要加速轉(zhuǎn)基因奶牛的繁育,可以對(duì)此轉(zhuǎn)基因奶牛進(jìn)行克隆(如下圖所示),請(qǐng)結(jié)合圖示回答下列問(wèn)題。1234(1)在進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),要對(duì)取自轉(zhuǎn)基因奶牛的組織細(xì)胞進(jìn)行分散處理,形成單個(gè)細(xì)胞,這個(gè)過(guò)程中需要用

酶處理。

(2)用于核移植的供體細(xì)胞,一般都選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞,原因是

。

(3)在進(jìn)行原代培養(yǎng)時(shí),細(xì)胞增殖的方式是

。此外,細(xì)胞增殖還表現(xiàn)出

和接觸抑制等特點(diǎn)。

(4)將進(jìn)行培養(yǎng)的供體細(xì)胞注入去核的卵細(xì)胞中,去除卵細(xì)胞細(xì)胞核的目的是

。

(5)將重組細(xì)胞在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成的重組胚胎移入受體母牛后,該母牛就會(huì)生出與供體奶牛核遺傳物質(zhì)相同的犢牛,但也不是100%的復(fù)制,原因最可能是

。

(6)上述動(dòng)物細(xì)胞工程中涉及的技術(shù)有

。轉(zhuǎn)基因奶牛的克隆成功,說(shuō)明動(dòng)物

具有全能性。

1234解析:(1)常用胰蛋白酶或膠原纖維酶處理動(dòng)物組織細(xì)胞使其分散成單個(gè)細(xì)胞。(2)傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞代謝旺盛、分裂能力強(qiáng),遺傳物質(zhì)沒(méi)有發(fā)生改變,適于作核移植的供體細(xì)胞。(3)在進(jìn)行原代培養(yǎng)時(shí),細(xì)胞以有絲分裂的方式進(jìn)行增殖,同時(shí)表現(xiàn)出貼壁生長(zhǎng)和接觸抑制的現(xiàn)象。(4)去除卵細(xì)胞細(xì)胞核的目的是使克隆出的動(dòng)物個(gè)體的核遺傳物質(zhì)全部來(lái)自供體細(xì)胞。(5)生物的性狀是細(xì)胞核基因和細(xì)胞質(zhì)基因共同作用的結(jié)果,同時(shí),生物的性