高三生物一輪復(fù)習(xí)課件【高效課堂精研】 動物細(xì)胞工程

第2講

細(xì)胞工程課標(biāo)要求：1.闡明動物細(xì)胞培養(yǎng)是從動物體獲得相關(guān)組織，分散成單個細(xì)胞后，在適宜的培養(yǎng)條件下讓細(xì)胞生長和增殖的過程。動物細(xì)胞培養(yǎng)是動物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)。2.闡明動物細(xì)胞核移植一般是將體細(xì)胞核移入一個去核的卵母細(xì)胞中，并使重組細(xì)胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動物個體的過程。3.闡明動物細(xì)胞融合是指通過物理、化學(xué)或生物學(xué)等手段，使兩個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的過程。4.概述細(xì)胞融合技術(shù)是單克隆抗體制備的重要技術(shù)。5.簡述干細(xì)胞在生物醫(yī)學(xué)工程中有廣泛的應(yīng)用價值。第十單元

生物技術(shù)與工程考點二動物細(xì)胞工程動物細(xì)胞培養(yǎng)

1掌握：1.概念2.原理3.條件動物組織分散成單個細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞增殖（有絲分裂）①營養(yǎng)②無菌、無毒的環(huán)境③適宜的溫度、pH和滲透壓④適宜的氣體環(huán)境合成培養(yǎng)基+血清等天然成分

培養(yǎng)基類型：液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)液）①對培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具進(jìn)行滅菌處理

+無菌操作②定期更換培養(yǎng)液

清除代謝物，防止代謝物積累對細(xì)胞自身造成危害。滲透壓——維持細(xì)胞正常的形態(tài)和功能95%空氣和5%CO2的混合氣體培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶+CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)4.過程取動物組織用機(jī)械法用胰蛋白酶或膠原蛋白酶等處理分散成單個細(xì)胞解決懸浮生長貼壁生長(大多數(shù)）細(xì)胞密度過大、有害代謝物積累、營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等接觸抑制傳代培養(yǎng)細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)分瓶培養(yǎng)①細(xì)胞貼壁：某些細(xì)胞需要貼附于某些基質(zhì)表

面才能增殖，這類細(xì)胞往往貼附

在培養(yǎng)瓶的瓶壁上②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)胞停止分裂增殖的現(xiàn)象。③原代培養(yǎng)：分瓶前的細(xì)胞培養(yǎng)，指動物組織

經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)④傳代培養(yǎng)：分瓶后的細(xì)胞培養(yǎng)。加培養(yǎng)液放入培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶內(nèi)懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞:直接用離心法收集貼壁細(xì)胞:用胰蛋白酶處理分散成單個細(xì)胞，用離心法收集細(xì)胞分裂受阻②制成細(xì)胞懸液，分瓶培養(yǎng)①收集細(xì)胞1.選材？為什么？2.培養(yǎng)前為什么分散成單個細(xì)胞？可用什么方法？

3.體外培養(yǎng)動物細(xì)胞有哪些類型？4.區(qū)分原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？5.用胃蛋白酶將動物組織分散成單個細(xì)胞可以嗎？為什么？

思考:①成塊組織中細(xì)胞與細(xì)胞靠在一起，彼此限制了生長與增殖；P44

②利于與培養(yǎng)液充分接觸，保證O2與營養(yǎng)供應(yīng)和代謝物及時排出。因為細(xì)胞分化程度低，分裂能力強(qiáng)，容易培養(yǎng)動物胚胎或幼齡動物的組織、器官①懸浮生長細(xì)胞

②貼壁生長細(xì)胞

①分瓶前，即動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)是原代培養(yǎng)。②分瓶后的細(xì)胞培養(yǎng)為傳代培養(yǎng)。

不可以；多數(shù)動物細(xì)胞生存的適宜pH為7.2～7.4，而胃蛋白酶的適宜pH約為2，在此環(huán)境中會失活。植物組織培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)的比較

比較項目植物組織培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)基培養(yǎng)基特有成分過程結(jié)果相同點固體培養(yǎng)基葡萄糖、動物血清液體培養(yǎng)基細(xì)胞增殖植物細(xì)胞的全能性獲得細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物蔗糖、植物激素①都進(jìn)行有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂；②均需無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件完整植株外植體↓脫分化愈傷組織

↓再分化芽、根或胚狀體↓生長發(fā)育植物體動物的組織

↓機(jī)械法或胰蛋白酶、

↓膠原蛋白酶處理細(xì)胞懸液↓原代培養(yǎng)↓細(xì)胞懸液↓傳代培養(yǎng)1.干細(xì)胞的概念：動物和人體內(nèi)仍保留的少數(shù)具有

能力的細(xì)胞。（必1P121）2.干細(xì)胞的分布：干細(xì)胞存在于_________、_____和_______等多種組織和器官中；早期胚胎骨髓臍帶血3.干細(xì)胞的分類：包括

和

等。干細(xì)胞培養(yǎng)及其應(yīng)用胚胎干細(xì)胞成體干細(xì)胞在一定條件下，干細(xì)胞可以分化成其他類型的細(xì)胞。12分裂和分化具有分化為成年動物體內(nèi)的任何一種類型的細(xì)胞，并進(jìn)一步形成機(jī)體的所有組織和器官甚至個體的潛能一般認(rèn)為，成體干細(xì)胞具有組織特異性，只能分化成特定的細(xì)胞或組織，不具有發(fā)育成完整個體的能力移植取成纖維細(xì)胞等iPS細(xì)胞轉(zhuǎn)入相關(guān)因子細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化分化病人胰島細(xì)胞神經(jīng)元血細(xì)胞腸上皮細(xì)胞心肌細(xì)胞肝細(xì)胞iPS細(xì)胞用于治療人類疾病示意圖體外誘導(dǎo)定向誘導(dǎo)分化誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）①誘導(dǎo)過程無須破壞胚胎；②理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)。

來源或存在功能及應(yīng)用胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)成體干細(xì)胞誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)早期胚胎能夠分化成為動物體內(nèi)的任何細(xì)胞，并進(jìn)一步形成組織、器官甚至生物個體成體組織或器官，如：骨髓中的造血干細(xì)胞、神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)干細(xì)胞、睪丸中的精原干細(xì)胞有著自我更新能力及分化潛能的干細(xì)胞，與組織、器官的發(fā)育、再生和修復(fù)等密切相關(guān)。體外誘導(dǎo)體細(xì)胞產(chǎn)生能分化成為具有特定功能的細(xì)胞，用于治療疾病。避免免疫排斥反應(yīng)。干細(xì)胞應(yīng)用面臨的問題:存在著導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的風(fēng)險動物細(xì)胞融合技術(shù)

2植物體細(xì)胞雜交動物細(xì)胞融合原理細(xì)胞融合前的處理方法誘導(dǎo)細(xì)胞融合的方法細(xì)胞融合成功的標(biāo)志主要用途意義遺傳信息細(xì)胞膜具有一定的流動性、植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞膜具有一定的流動性用果膠酶和纖維素酶去除細(xì)胞壁用胰蛋白酶或膠原蛋白酶使細(xì)胞分散成單個細(xì)胞物理法：電融合法、離心法；化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法PEG融合法、電融合法、▲滅活病毒誘導(dǎo)法再生出細(xì)胞壁細(xì)胞核的融合獲得完整的雜種植株獲得雜交細(xì)胞，主要用于制造單克隆抗體打破生殖隔離，實現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種突破了有性雜交的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能具有原來兩個或多個細(xì)胞的遺傳信息10滅活：指用物理或化學(xué)手段使病毒失去感染能力（不感染細(xì)胞），但是并不破壞病毒的抗原結(jié)構(gòu)（誘導(dǎo)細(xì)胞融合）。

病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細(xì)胞膜上的糖蛋白發(fā)生作用，使細(xì)胞互相凝聚，細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子重新排布，細(xì)胞膜打開，細(xì)胞發(fā)生融合?！就卣埂繙缁畈《菊T導(dǎo)細(xì)胞融合的原理單克隆抗體的制備

31.抗體的本質(zhì)是什么？如何產(chǎn)生的？漿細(xì)胞抗體(蛋白質(zhì)）抗原B細(xì)胞激活增殖、分化1）每個B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性的抗體2）體內(nèi)產(chǎn)生的特異性抗體種類多達(dá)百萬種以上2.怎樣才能獲得大量的單一抗體呢？單克隆抗體克隆

單個B淋巴細(xì)胞

細(xì)胞群抗體動物細(xì)胞融合雜交瘤細(xì)胞動物細(xì)胞培養(yǎng)單克隆抗體骨髓瘤細(xì)胞

（能無限增殖）一種B淋巴細(xì)胞（只分泌一種特異性抗體）既能迅速大量增殖，又能產(chǎn)生專一抗體2.怎樣才能獲得大量的單一抗體呢？要實現(xiàn)這一方案，需要解決哪些困難？細(xì)胞融合、篩選、大規(guī)模培養(yǎng)單克隆抗體的制備過程單克隆抗體篩選二多種雜交細(xì)胞多種雜交瘤細(xì)胞體外或體內(nèi)培養(yǎng)篩選一骨髓瘤細(xì)胞

誘導(dǎo)融合足夠數(shù)量且分泌所需抗體的雜交瘤細(xì)胞雜交瘤細(xì)胞群提取已免疫的多種B淋巴細(xì)胞動物細(xì)胞融合技術(shù)動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)既能大量增殖又能產(chǎn)生抗體注射特定抗原既能大量增殖又能產(chǎn)生特定抗體選擇培養(yǎng)基克隆化培養(yǎng)，抗體檢驗，多次篩選“第一次篩選”原理14培養(yǎng)基中添加氨基蝶呤補(bǔ)充資料

請根據(jù)上述資料，提出篩選出雜交瘤細(xì)胞的方法？已知細(xì)胞合成DNA有D和S兩條途徑，其中D途徑能被氨基碟呤阻斷。①人淋巴細(xì)胞中有這兩種DNA的合成途徑，但一般不能分裂增殖。②鼠骨髓瘤細(xì)胞中只有D途徑，沒有S途徑，但能不斷分裂增殖?？寺』囵B(yǎng)、抗體檢測？多孔細(xì)胞培養(yǎng)板96孔板每一個孔中盡量只接種一個雜交瘤細(xì)胞①將雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行有限稀釋，用多孔細(xì)胞培養(yǎng)板培養(yǎng)，使每孔細(xì)胞不超過一個，通過培養(yǎng)讓其增殖。②然后檢測各孔上清液中細(xì)胞分泌的抗體，那些上清液可與特定抗原結(jié)合的培養(yǎng)孔為陽性孔。③陽性孔中的細(xì)胞還不能保證是來自單個細(xì)胞，挑選陽性孔的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行有限稀釋，一般需進(jìn)行3～4次，直至確信每個孔中增殖的細(xì)胞為單個細(xì)胞增殖而來。（單克隆細(xì)胞）該過程即為雜交瘤細(xì)胞的克隆化培養(yǎng)（將單個細(xì)胞分裂增殖獲得細(xì)胞團(tuán)的培養(yǎng)過程）檢測方法？抗原—抗體雜交技術(shù)補(bǔ)充了解——克隆化培養(yǎng)和抗體檢測★有限稀釋法每一個孔中盡量只接種一個雜交瘤細(xì)胞側(cè)面模擬圖克隆化培養(yǎng)一段時間取上清液進(jìn)行抗體檢測【兩次篩選的比較】項目第一次篩選第二次篩選（需要多次篩選）篩選原因篩選方法篩選結(jié)果誘導(dǎo)融合后得到多種雜交細(xì)胞，還有未融合的細(xì)胞等。因為小鼠在生活中還受到其他抗原的刺激，所以經(jīng)選擇培養(yǎng)獲得的雜交瘤細(xì)胞中有能產(chǎn)生其他抗體的細(xì)胞用特定的選擇培養(yǎng)基篩選：只有融合的雜交瘤細(xì)胞才能生長?？寺』囵B(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)多次篩選

得到雜交瘤細(xì)胞（多種）得到足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的雜交瘤細(xì)胞單克隆抗體的應(yīng)用靈敏度高，特異性強(qiáng)，可大量制備。

利用同位素或熒光標(biāo)記的單克隆抗體在特定組織中成像的技術(shù)，可定位診斷腫瘤、心血管畸形等疾病。1.單克隆抗體的優(yōu)點：2.單克隆抗體的應(yīng)用①廣泛用作診斷試劑實例：②運(yùn)載藥物：抗體-藥物偶聯(lián)物ADC（抗體-接頭-藥物）③用于治療疾病。在多種疾病的診斷和病原體的鑒定中發(fā)揮重要作用?？贵w：靶向運(yùn)輸藥物藥物：發(fā)揮治療效應(yīng)，如殺傷靶細(xì)胞動物細(xì)胞核移植技術(shù)與克隆動物1掌握：1.概念：2.原理：3.生殖方式：4.種類：將動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核，移入

中，使這個重新組合的細(xì)胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成的

技術(shù)。去核的卵母細(xì)胞動物個體用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物。供體細(xì)胞：受體細(xì)胞：提供細(xì)胞核的細(xì)胞MⅡ期的卵母細(xì)胞動物細(xì)胞核的全能性無性生殖胚胎細(xì)胞核移植：體細(xì)胞核移植：胚胎細(xì)胞分化程度低，表現(xiàn)全能性容易體細(xì)胞分化程度高，表現(xiàn)全能性十分困難2020采集卵母細(xì)胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期從供體高產(chǎn)奶牛身上取體細(xì)胞顯微操作去核對體細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)去核的卵母細(xì)胞供體細(xì)胞電融合法將供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞重構(gòu)胚

激活早期胚胎物理/化學(xué)（以體細(xì)胞克隆牛為例）(1)該過程用到哪些技術(shù)手段？動物細(xì)胞培養(yǎng)動物細(xì)胞融合早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植動物細(xì)胞核移植技術(shù)代孕母?？寺∨＃ㄅc供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同）動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞融合、動物細(xì)胞核移植、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植（2）選擇MⅡ期卵母細(xì)胞作為核移植受體細(xì)胞的原因？①卵母細(xì)胞體積大，易操作②含有促使細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)③營養(yǎng)豐富（3）將供體細(xì)胞整個注入去核卵母細(xì)胞中的原因？對卵母細(xì)胞損傷較??；保證供體細(xì)胞的細(xì)胞核不被破壞；操作方便；5.過程：1.在將體細(xì)胞的核移植到卵母細(xì)胞之前，為什么必須先對卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作？保證核移植的胚胎或動物的核遺傳物質(zhì)全部來自供體細(xì)胞。2.你認(rèn)為用上述體細(xì)胞核移植技術(shù)培育的克隆動物，是對核供體動物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎？為什么？有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題P54克隆動物遺傳物質(zhì)細(xì)胞核的DNA供體細(xì)胞的細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)的DNA供體細(xì)胞+受體卵母細(xì)胞生活環(huán)境性狀可能發(fā)生基因突變、染色體變異等可遺傳變異病人取核去核卵母細(xì)胞重構(gòu)胚胎各種細(xì)胞組織或器官誘導(dǎo)取出體細(xì)胞核移植移植成纖維細(xì)胞取出轉(zhuǎn)入相關(guān)因子iPS細(xì)胞各種細(xì)胞組織或器官胚胎干細(xì)胞取出誘導(dǎo)移植治療性克隆iPS細(xì)胞治療細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化3.體細(xì)胞核移植技術(shù)與誘導(dǎo)iPS細(xì)胞相比，有什么相似或不同之處？請你預(yù)測它們應(yīng)用前景的差異。

目前動物細(xì)胞核移植技術(shù)中普遍使用的去核方法是

，也有人采用梯度離心、紫外線短時間照射和化學(xué)物質(zhì)處理等方法。這些方法是在沒有穿透卵母細(xì)胞透明帶的情況下去核或使其中的DNA變性。相關(guān)信息P54顯微操作去核法顯微操作去核法紡錘體-染色體復(fù)合物去核”去的是什么？P52透明帶顯微操作法克隆是指由一個共同的祖先，通過無性繁殖產(chǎn)生一群遺傳特性相同的DNA分子、細(xì)胞或個體。拓展：克隆1.定義：2.三個層次：DNA（分子）、細(xì)胞、個體思考：下列克隆分別用什么技術(shù)：

動物細(xì)胞克隆——

動物克隆——

植物克隆——DNA克隆——動物細(xì)胞培養(yǎng)核移植植物組織培養(yǎng)PCR技術(shù)細(xì)胞工程的各種技術(shù)手段及其原理總結(jié)應(yīng)用前景畜牧生產(chǎn)生物多樣性保護(hù)醫(yī)藥衛(wèi)生治療人類疾病科研存在的問題加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育。保護(hù)瀕危物種，增加其數(shù)量轉(zhuǎn)基因克隆動物可以作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白。①轉(zhuǎn)基因克隆動物的細(xì)胞、組織或器官可以作為異種移植的供體；②以患者作為供體培育的核移植胚胎干細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)分化能形成相應(yīng)的細(xì)胞、組織或器官，將它們移植給患者時可以避免免疫排斥反應(yīng)。①研究克隆動物可使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程②克隆一批遺傳背景相同的動物，可以通過它們之間的對比來分析致病基因③克隆特定疾病模型的動物，還能為研究該疾病機(jī)制和開發(fā)相應(yīng)的藥物提供幫助。①成功率非常低②各個技術(shù)環(huán)節(jié)有待進(jìn)一步改進(jìn)③絕大多數(shù)克