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1、专题专题2 2 细胞工程细胞工程2.2.1 2.2.1 动物细胞培养和核移植技术动物细胞培养和核移植技术2.2 2.2 动物细胞工程动物细胞工程教学目标教学目标:简述动物细胞培养的过程、条件及应用。简述动物细胞培养的过程、条件及应用。简简述述通通过过动动物物体体细细胞胞核核移移植植技技术术克克隆隆动动物物的过程和应用前景。的过程和应用前景。重点重点动物细胞培养的过程及条件。用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。难点难点用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。重点难点重点难点植物细胞工程常用的技术手段植物细胞工程常用的技术手段有哪些？有哪些？那么动物细胞常用的技术手段呢？那么动物细胞常用的技术手段
2、呢？植物组织培养植物组织培养,植物体细胞杂交植物体细胞杂交问题探讨问题探讨 主主要要技技术术植物植物细胞细胞工程工程技术技术动物动物细胞细胞工程工程技术技术植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交植物体细胞杂交动物细胞培养动物细胞培养动物细胞融合动物细胞融合胚胎移植胚胎移植单克隆抗体技术单克隆抗体技术核移植核移植基础基础 资料：烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人资料：烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人？如何来治疗该病人？取该患者的
3、皮肤进取该患者的皮肤进行细胞培养行细胞培养,获得足量获得足量的细胞后再移植。的细胞后再移植。一、动物细胞培养一、动物细胞培养（一）动物细胞培养的过程（一）动物细胞培养的过程结合图结合图2-16，阅读，阅读P44最后一段至最后一段至P46第一段结束。第一段结束。1、找出关键词并理解它们的含义。、找出关键词并理解它们的含义。2、叙述动物细胞培养的过程。、叙述动物细胞培养的过程。细胞贴壁细胞贴壁细胞的接触抑制细胞的接触抑制原代培养原代培养传代培养传代培养细胞悬液细胞悬液3、动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样、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？最终培养成新个体？不能。不能。
4、动物细胞培养的结果：使细胞数目增多。动物细胞培养的结果：使细胞数目增多。通常取动物胚胎或幼龄动物的组织、器官通常取动物胚胎或幼龄动物的组织、器官因为其分化程度低、增殖能力强，更容易培养因为其分化程度低、增殖能力强，更容易培养。说明细胞与细胞间的主要物质是蛋白质说明细胞与细胞间的主要物质是蛋白质1.动物细胞培养对培养的材料有要求吗？动物细胞培养对培养的材料有要求吗？3.用胰蛋白酶处理，组织就会分散成单个细胞，说明了什么？用胰蛋白酶处理，组织就会分散成单个细胞，说明了什么？2.为什么在培养前要将组织分散成单个细胞？为什么在培养前要将组织分散成单个细胞？成块的组织不利于培养，分散了做成细胞悬浮液利于
5、培养。成块的组织不利于培养，分散了做成细胞悬浮液利于培养。4.4.胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白外，长时间的作用也会胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白外，长时间的作用也会消化细胞膜蛋白，因此必须控制好消化细胞膜蛋白，因此必须控制好胰蛋白酶的处理时间胰蛋白酶的处理时间。5.5.人类一般保存的是哪类细胞呢？为什么？人类一般保存的是哪类细胞呢？为什么？保存保存10代以内的细胞。代以内的细胞。因为因为1050代部分细胞的细胞核型可能发生变化，代部分细胞的细胞核型可能发生变化，有少部分还发生突变向癌细胞方向发展。有少部分还发
6、生突变向癌细胞方向发展。动物胚胎或幼龄动动物胚胎或幼龄动物的组织、器官物的组织、器官细胞悬浮液细胞悬浮液10代细胞代细胞50代细胞代细胞传代培养传代培养无限传代无限传代单个细胞单个细胞加培养液加培养液（分解弹性纤维）（分解弹性纤维）原代培养原代培养胰蛋白酶胰蛋白酶剪碎剪碎细胞株细胞株细胞系细胞系动物组织细胞间隙中动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤含有一定量的弹性纤维等蛋白质，将细胞维等蛋白质，将细胞网络起来形成具有一网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织定弹性和韧性的组织和器官。和器官。遗传物质遗传物质未改变未改变遗传物质遗传物质已改变已改变（二）动物细胞培养的概念（二）动物细胞培养的概念（P
7、44）就是从动物机体中取出相关的组织就是从动物机体中取出相关的组织,将它将它分散成分散成单个细胞单个细胞，然后，放在，然后，放在适宜的适宜的培养基培养基中中,让这些细胞让这些细胞生长和增殖生长和增殖。原理：细胞增殖原理：细胞增殖想一想：动物细胞培养的基本原理是什么？想一想：动物细胞培养的基本原理是什么？（三）动物细胞培养条件（三）动物细胞培养条件能否用胃蛋白酶能否用胃蛋白酶代替胰蛋白酶？代替胰蛋白酶？1、无菌、无菌、无毒的环境无毒的环境对培养液和培养用具进行对培养液和培养用具进行无菌处理；无菌处理；在培养液中添加一定量的抗生素在培养液中添加一定量的抗生素;定期更换培养液；定期更换培养液；2、营
8、养、营养葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素等葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素等动物血清、血浆动物血清、血浆3、温度和、温度和pH温度温度36.50.536.50.5度，度，pH7.2pH7.27.47.44、气体环境、气体环境O O2 2和和COCO2 2（95%95%空气和空气和5%CO5%CO2 2 ）O O2 2是细胞代谢所必需的。是细胞代谢所必需的。COCO2 2维持培养液的维持培养液的pHpH。（四）动物细胞培养技术的应用（四）动物细胞培养技术的应用1、生产生物制品、生产生物制品 病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；等；3、用于检测有毒物
9、质及毒性；、用于检测有毒物质及毒性；2、动物基因工程离不开动物细胞的培养；、动物基因工程离不开动物细胞的培养；4、培养正常或各种病变的细胞，用于生理、病理、培养正常或各种病变的细胞，用于生理、病理、药理等方面的研究。药理等方面的研究。阅读阅读P46-47获得细胞获得细胞 或细胞产物或细胞产物细胞的全能性细胞的全能性细胞数目增多细胞数目增多一般为植物体一般为植物体培养结果培养结果快速繁殖、培育快速繁殖、培育脱毒作物等脱毒作物等培养目的培养目的葡萄糖、动物血清葡萄糖、动物血清促生长因子促生长因子蔗糖、植物激素蔗糖、植物激素培养基特有成分培养基特有成分液体培养基液体培养基固体培养基固体培养基培养基性
10、质培养基性质细胞增殖细胞增殖原理原理动物细胞培养动物细胞培养植物组织培养植物组织培养比较项目比较项目植物细胞和动物细胞培养的比较植物细胞和动物细胞培养的比较二、动物体细胞核移植技术和克隆动物二、动物体细胞核移植技术和克隆动物 克隆就是克隆就是无性繁殖无性繁殖，具体地说，是指，具体地说，是指 一个共一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体分子、细胞或个体。a.分子水平上：分子水平上：b.细胞水平上：细胞水平上：c.个体水平上：个体水平上：1.1.什么是克隆？什么是克隆？一般指一般指DNA克隆。克隆
11、。指一个单一的细胞分裂所形成的细胞群体。指一个单一的细胞分裂所形成的细胞群体。指基因型完全相同的两个或一个群体。指基因型完全相同的两个或一个群体。2 2、克隆动物能否用类似植物组织培、克隆动物能否用类似植物组织培养的方法获得？为什么？养的方法获得？为什么？目前不能。目前不能。因为动物细胞的全能性随着分化程度因为动物细胞的全能性随着分化程度的提高逐渐受到限制。的提高逐渐受到限制。目前，用动物体细胞目前，用动物体细胞克隆的动物，实际上是通过克隆的动物，实际上是通过核移植核移植来实现的。来实现的。动物体细胞核移植技术动物体细胞核移植技术1.1.回忆克隆羊回忆克隆羊“多莉多莉”的培育过的培育过程程卵细
12、胞卵细胞母绵羊母绵羊母绵羊母绵羊乳腺细胞乳腺细胞核移植核移植早期胚胎早期胚胎卵裂卵裂C母绵羊子宫母绵羊子宫胚胎移植胚胎移植多莉羊多莉羊分娩分娩妊娠妊娠融合后的卵细胞融合后的卵细胞（M卵母细胞）卵母细胞）减数第二次分裂中期减数第二次分裂中期2.2.结合结合P48图图2-21，叙述克隆高产奶牛的培育过程。叙述克隆高产奶牛的培育过程。将将供体细胞供体细胞注入去核卵母细胞注入去核卵母细胞核移植核移植胚胎移植胚胎移植供体细胞培养供体细胞培养供体细胞供体细胞（供核）（供核）细胞培养细胞培养体细胞体细胞卵巢卵母细胞卵巢卵母细胞（M中期：供质）中期：供质）去核去核无核卵无核卵母细胞母细胞注入注入细胞细胞融合融
13、合重组重组细胞细胞构建重构建重组胚胎组胚胎胚胎胚胎移植移植代孕代孕母体母体生出与供体奶生出与供体奶牛遗传基本相牛遗传基本相同的犊牛同的犊牛归纳归纳:1.共分成两大阶段：共分成两大阶段：核移植和胚胎移植核移植和胚胎移植2.取卵细胞作受体细胞的取卵细胞作受体细胞的原因原因是是:它是它是最大的细胞最大的细胞,易操作易操作,它发育可它发育可直接表达性状。直接表达性状。物质交换的效率？物质交换的效率？1、对、对比多莉羊和课本高产奶牛的克隆过程，找出比多莉羊和课本高产奶牛的克隆过程，找出操作过程的不同点？操作过程的不同点？2、讨论分、讨论分析上述哪一种措施更科学？并说明理由？析上述哪一种措施更科学？并说明
14、理由？M M卵母细胞细胞质中含有的物质更易支持胚胎的全卵母细胞细胞质中含有的物质更易支持胚胎的全程发育，用它作受体更容易成功。程发育，用它作受体更容易成功。将供体细胞注入受体细胞，使克隆动物更像供体动物，将供体细胞注入受体细胞，使克隆动物更像供体动物，操作也方便。操作也方便。思考与讨论：思考与讨论：（1 1）多莉克隆过程中）多莉克隆过程中受体细胞受体细胞是是去核卵细胞，去核卵细胞，高产奶高产奶牛克隆过程中牛克隆过程中受体细胞受体细胞是是去核卵母细胞。去核卵母细胞。（2 2）多莉克隆过程是将）多莉克隆过程是将供体细胞核供体细胞核注入受体细胞，而注入受体细胞，而 高产奶牛的克隆过程是将高产奶牛的克
15、隆过程是将供体细胞供体细胞注入受体细胞。注入受体细胞。、在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，、在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？为使核移植动物的核遗传物质全部来自有为使核移植动物的核遗传物质全部来自有利用价值的动物提供的细胞。利用价值的动物提供的细胞。、用于核移植的供体细胞一般都选用传代、用于核移植的供体细胞一般都选用传代1010代以代以内的细胞，为什么？内的细胞，为什么？10 10代以内的细胞一般保持正常二倍体的核型，代以内的细胞一般保持正常二倍体的核型，未发生突变。未发生突变。讨讨 论：论：3 3、体细胞核移植方
16、法生产的克隆动物是对体细胞、体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行了供体动物进行了100%100%的复制吗？为什么？的复制吗？为什么？克隆动物绝大部分克隆动物绝大部分DNADNA来自供体细胞核，但核外还有来自供体细胞核，但核外还有少部分少部分DNADNA（如线粒体（如线粒体DNADNA）来自受体卵母细胞。）来自受体卵母细胞。不是不是动物核移植动物核移植 是将动物的一个细胞的是将动物的一个细胞的细胞核细胞核，移入一个，移入一个已经已经去掉细胞核的卵母细胞去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发中，使其重组并发育成为一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育育成为一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发
17、育为为动物个体。动物个体。（克隆动物）（克隆动物）动物核移植动物核移植胚胎细胞核移植胚胎细胞核移植体细胞核移植体细胞核移植（三）体细胞核移植技术的应用前景（三）体细胞核移植技术的应用前景阅读阅读P49-501、畜牧业方面：、畜牧业方面：2、医药卫生方面：、医药卫生方面：可以加速家畜遗传改良的进程，促进优良畜群繁育。可以加速家畜遗传改良的进程，促进优良畜群繁育。保护濒危物种，增加其存活数量保护濒危物种，增加其存活数量生产医用蛋白质生产医用蛋白质 组织器官的移植组织器官的移植3、其他领域、其他领域了解胚胎发育及衰老过程了解胚胎发育及衰老过程更好追踪研究疾病的发展过程、治疗疾病更好追踪研究疾病的发展过程、治疗疾病（四）体细胞核移植技术存在的问题（四）体细胞核移植技术存在的问题1、成功率低、成功率低2、克隆动物存在健康问题、克隆动物存在健康问题