1、 2.2动物细胞工程第1课时动物细胞培养和核移植技术学习目标1.了解动物细胞培养的概念和过程。2.理解动物细胞培养的条件与应用。3.了解克隆动物。4.简述动物体细胞核移植技术。5.说出克隆动物的应用前景。知识点一动物细胞工程和动物细胞培养知识梳理1.动物细胞工程(1)常用的技术手段：动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等。(2)基础：动物细胞培养。2动物细胞培养(1)概念：从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。(2)原理：细胞增殖。(3)过程选材a一般选取胚胎或幼龄动物的器官或组织。b选材原因：分化程度低，增殖能力强
2、，易于培养。原代培养a.原代培养：通常将动物组织消化后的初次培养称为原代培养。b.细胞贴壁：悬液中分散的细胞贴附在瓶壁上生长的现象。c.接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖的现象。传代培养a传代培养：贴满瓶壁的细胞用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖，这样的培养过程通常被称为传代培养。b胰蛋白酶的作用：使细胞从瓶壁上脱离下来，使细胞相互分散。c培养细胞的特点：10代以内，保持正常的二倍体核型；1050代，增殖会逐渐缓慢，以至完全停止，部分细胞的细胞核型可能会发生变化；50代以后，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性。(4)培养条件无菌、无毒
3、的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理；通常还要在细胞培养液中添加一定量的抗生素，以防止培养过程中的污染；应定期更换培养液，以便清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。营养：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、血清、血浆等。温度和pH气体环境(5)应用生产有重要价值的生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。获取基因工程的受体细胞。用于检测有毒物质及其毒性。用于生理、病理、药理等方面的研究，如用于筛选抗癌药物等，为治疗和预防癌症及其他疾病提供理论依据。1.培养前为什么要将动物组织分散成单个细胞？提示：分散后细胞能与培养液充分接触，更易进行物质交换。2动物细胞培养过程中
4、，用胰蛋白酶处理的时间是不是越长越好？可不可以用胃蛋白酶处理？提示：不是。时间过长胰蛋白酶会催化分解细胞膜蛋白等，对细胞有损伤。不可以。由于大多数动物细胞培养的适宜pH为7.27.4，而胃蛋白酶作用适宜pH约为1.5，当pH大于6时，会失去活性。3如何打破接触抑制呢？是不是所有细胞都存在接触抑制？提示：贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。不是，如癌细胞增殖时不存在接触抑制，在培养瓶中可以形成多层细胞。4动物细胞培养为什么需要无菌、无毒的环境？提示：细菌、真菌和病毒等均可造成细胞培养环境的污染，而离体培养的细胞已失去了对微生物和有毒物质的防御能力，一旦受到污
5、染或自身代谢物质积累等，培养的细胞就会死亡。5动物细胞培养液为什么要加动物血清、血浆？提示：血清、血浆中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等物质，而且还含有多种未知的促生长因子，能促进细胞的生长、增殖和贴附。典题分析题型一动物细胞培养的过程分析例1回答下列与动物细胞培养有关的问题。(1)动物细胞的体外培养需要满足营养物质的供应、适宜的温度和pH、_的环境以及气体环境。细胞培养所需气体主要有_。(2)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面_时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的_。此时，瓶壁上形成的细胞层数是_。(3)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现_的现象；
6、但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而获得_，该种细胞的黏着性_，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的含量_。(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到_期的细胞用显微镜进行观察。解题分析(1)动物细胞的体外培养需要满足以下条件：营养物质的供应、适宜的温度和pH、无菌无毒的环境、气体环境。细胞培养所需气体主要有氧气和二氧化碳，前者为细胞代谢所需，后者维持培养液pH。(2)在动物细胞培养过程中，细胞会表现出接触抑制现象，此时瓶壁上是单层细胞。(3)随着细胞传代培养代数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡的现象，但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细
7、胞会因遗传物质改变而获得不死性，这些细胞正在朝着等同于癌细胞的方向发展，因此这种细胞的黏着性降低，糖蛋白的含量减少。(4)由于中期染色体形态固定、数目清晰，因此最好选用细胞分裂中期的细胞用显微镜观察其染色体数目。答案(1)无菌无毒氧气和二氧化碳(2)相互接触接触抑制单层(或一层)(3)衰老甚至死亡不死性降低减少(4)中题型二动物细胞培养与植物组织培养的比较例2下列属于动物细胞培养与植物组织培养区别的是()A动物细胞培养基与植物细胞培养基的成分有所不同B动物细胞培养不需要在无菌条件下进行C动物细胞培养可发生遗传物质改变，而植物组织培养不能D植物组织培养和动物细胞培养都体现了细胞的全能性解题分析动
8、物细胞培养所用的培养基与植物组织培养所用的培养基的成分不同，如培养动物细胞的培养基需加入血清，而植物组织培养所用的培养基则不需加入血清，A正确；动物细胞培养与植物组织培养都需要在无菌、人工控制的条件下进行，B错误；动物细胞培养与植物组织培养过程中都可发生遗传物质的改变，C错误；植物组织培养最终能够形成完整的植物体，能体现植物细胞的全能性，动物细胞培养最终不能形成新的动物，不能体现动物细胞的全能性，D错误。答案A题后归纳动物细胞培养和植物组织培养比较知识点二动物体细胞核移植技术和克隆动物知识梳理1.概念：将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，
9、这个新的胚胎最终发育为动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。2理论基础和分类(1)理论基础：动物细胞核的全能性。(2)分类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植，其中胚胎细胞核移植较易成功。因为与胚胎细胞相比，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难。3体细胞核移植的过程(1)过程(2)选取M中期的卵母细胞作为受体细胞的原因卵母细胞细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。卵母细胞体积大，便于操作。卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。(3)克隆动物的特点基因型与供体完全相同原因：克隆动物的细胞核遗传物质全部来自供体。性状与供体基本相同原因：a.克隆动物的大部分性状受细胞核控制，而细胞核来自供体；
10、b克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质；c生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境影响。4体细胞核移植技术的应用前景(1)加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。(2)增加濒危动物的存活数量。(3)转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白。(4)用于组织器官的移植(由转基因克隆动物提供或人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化形成的组织、器官提供)。(5)用于科学研究。5体细胞核移植技术存在的问题(1)成功率非常低。(2)绝大多数克隆动物存在健康问题。(3)克隆动物食品的安全性争议等。1.为什么供体细胞一般选取10代以内的细胞？提示：因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型
11、，保证了供体细胞正常的遗传基础。2受体细胞去核的原因是什么？去核的方法有哪些？提示：受体细胞去核可以保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞。目前核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作去核法，还有采用梯度离心、紫外光短时间照射、化学物质处理等方法。3克隆动物的亲本有几个？其性状与哪个亲本的相同？提示：三个，分别是供核体、供卵母细胞和代孕母体。克隆动物的性别、绝大多数性状与供核亲本一致，部分性状与卵母细胞供体相同，与代孕母体没有直接关系。4核移植技术能否选择生殖细胞的细胞核？提示：不能。因为生殖细胞与正常体细胞相比，遗传物质是减半的。典题分析题型三动物体细胞核移植的过程分析例3下列为克隆羊“多利”
12、的培育过程示意图。下列各项有关表述错误的是()A克隆羊“多利”的主要性状与甲羊一致，因其细胞核基因来自甲羊B克隆羊“多利”的培育过程中采用的生物技术有核移植和动物细胞培养C乙羊的去核卵母细胞为重组细胞基因表达提供了细胞内的环境条件D此过程说明高度分化的动物细胞具有全能性解题分析生物的性状主要是由细胞核中的基因控制，A正确；获得重组细胞需要进行核移植，而重组细胞发育成早期胚胎的过程需要进行动物细胞培养，B正确；由于卵母细胞的细胞质中含有调控细胞核表达全能性的物质和营养条件，所以其为重组细胞基因表达提供了细胞内的环境条件，C正确；此实验只能说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，而不能说明动物细
13、胞有全能性，D错误。答案D知识拓展动物细胞核全能性的表达细胞核全能性的表达，只靠动物的细胞核是不行的，必须提供促进细胞核表达全能性的物质和营养条件，还要保证细胞的完整性，这样去核的卵母细胞是最合适的受体细胞。因为卵母细胞体积大、易操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。通过核移植形成重组细胞，重组细胞必须通过细胞培养形成重组胚胎，然后才能进行胚胎移植，进入代孕母体，发育成成熟胚胎，产出的动物即是克隆动物。该技术由形成的重组细胞发育成一个新个体，体现了动物细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。题型四克隆的不同层次例4下列不属于克隆的是()A利用PCR技术扩增目的基因B利用核移植技术培育出克
14、隆绵羊C利用植物体细胞杂交技术培育出杂种植株D利用胡萝卜茎尖组织经植物组织培养得到脱毒苗解题分析克隆也可以理解为复制、拷贝等，就是从原型中产生出同样的复制品。利用PCR技术扩增目的基因属于分子水平的克隆，A正确；利用核移植技术培育出克隆绵羊属于个体水平的克隆，B正确；利用植物体细胞杂交技术培育出杂种植株产生的不是复制品，不属于克隆，C错误；利用植物组织培养获得脱毒苗，属于个体水平的克隆，D正确。答案C题后归纳对克隆的理解(1)概念：是指从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。(2)克隆的不同层次分子水平：如PCR技术扩增DNA、DNA的复制。细胞水平：如动物细胞培养、细胞分裂。器官水平：利用干细胞培养一个新器官。个体水平：如“多利”羊的诞生、扦插枝条形成植物体。
