高中生物 2.3 動物細胞工程同步課件 蘇教版選修3.ppt

第三節(jié)動物細胞工程 第二章細胞工程 學(xué)習(xí)導(dǎo)航1 簡述動物細胞的培養(yǎng)過程 重難點 2 舉例說出細胞融合和單克隆抗體的制備 重難點 3 關(guān)注克隆技術(shù)的倫理問題 重點 一 動物細胞與組織培養(yǎng)1 動物細胞工程 1 技術(shù) 一般包括動物細胞與組織培養(yǎng) 移植 克隆 細胞融合 單克隆抗體的制備等技術(shù) 2 基礎(chǔ) 細胞核 體細胞 動物細胞與組織培養(yǎng) 2 動物細胞培養(yǎng)與組織培養(yǎng)的相同點 1 條件 將動物細胞或組織在 和營養(yǎng)充足的條件下培養(yǎng) 2 目的 使其繼續(xù)生長 繁殖并維持 的技術(shù)過程 無菌 溫度適宜 原有結(jié)構(gòu)和功能 3 動物細胞培養(yǎng)與動物組織培養(yǎng)方法的主要區(qū)別 1 動物細胞培養(yǎng)過程中需要用 等使組織塊中的細胞離散 2 動物組織培養(yǎng)過程中不需要使用 等 胰蛋白酶 胰蛋 白酶 4 培養(yǎng)過程 1 原代培養(yǎng)是指從供體獲取組織或細胞后的 培養(yǎng) 2 傳代培養(yǎng)是指將 的細胞分離稀釋后轉(zhuǎn)入新的培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng) 3 一般情況下 傳代培養(yǎng) 后 細胞增殖會明顯緩慢 甚至完全停止 初次 原代培養(yǎng) 10 50次 想一想動物細胞培養(yǎng)如何檢測有毒物質(zhì)毒性的大小 提示 用含有一定濃度有毒物質(zhì)的細胞培養(yǎng)液和正常細胞培養(yǎng)液同時培養(yǎng)正常細胞 通過對照觀察變異細胞的百分數(shù)來確定其毒性強弱 二 細胞核移植與動物體細胞克隆1 動物體細胞克隆 1 概念 將供體體細胞的 與受體去核卵細胞的細胞質(zhì)進行 借助于 的發(fā)育能力 經(jīng)過培養(yǎng)發(fā)育成胚胎進而形成 的技術(shù) 2 關(guān)鍵技術(shù) 技術(shù) 細胞核 人工組合 卵細胞 個體 細胞核移植 2 細胞核移植 是一種利用顯微操作技術(shù)將某種動物的細胞核移入同種或異種動物的去除細胞核的成熟 內(nèi)的技術(shù) 三 細胞融合和單克隆抗體1 細胞融合 1 概念 指在一定條件下將 細胞融合為 細胞的過程 卵細胞 兩個或多個 一個 2 促進細胞融合的方法 主要有 如電激法 化學(xué)法 如用 作為誘導(dǎo)劑 和生物法 如用滅活的 作為誘導(dǎo)劑 目前物理法融合效率較高 且對細胞傷害小 易操作 控制和觀察 在實驗室被廣泛使用 3 最重要的用途 制備 物理法 聚乙二醇 仙臺病毒 單克隆抗體 2 單克隆抗體制備的基本原理單個的效應(yīng)b淋巴細胞只能產(chǎn)生 抗體 骨髓瘤細胞具有 的能力 若將小鼠的b淋巴細胞與骨髓瘤細胞相融合 首先形成 細胞 隨后該細胞通過多次增殖形成一群這樣的細胞 這些細胞即可產(chǎn)生大量的 抗體 一種 無限增殖 雜交 單克隆 判一判 1 動物體細胞克隆的動物核遺傳物質(zhì)來源唯一 2 核移植的供體和受體一定是同一物種 3 鼠的單克隆抗體能用于人體疾病的治療 1 基本條件 1 無菌環(huán)境 應(yīng)保證被培養(yǎng)的細胞處于無菌 即對培養(yǎng)液和所有的培養(yǎng)用具進行無菌處理 2 營養(yǎng) 細胞體外培養(yǎng)所需營養(yǎng)物質(zhì)與體內(nèi)的環(huán)境基本相同 例如 需要有糖 氨基酸 促生長因子 無機鹽 微量元素等 將細胞所需的上述營養(yǎng)物質(zhì)按其種類和所需數(shù)量嚴格配制而成的培養(yǎng)基 稱為合成培養(yǎng)基 在使用合成培養(yǎng)基時 通常需加入血清 血漿等一些天然成分 3 溫度和ph 細胞體外培養(yǎng)的適宜溫度一般與動物的體溫相近 哺乳動物多以36 5 0 5 為宜 多數(shù)細胞生存的適宜ph為7 2 7 4 4 氣體環(huán)境 細胞培養(yǎng)所需氣體主要有o2和co2 o2是細胞代謝所必需的 co2的主要作用是維持培養(yǎng)液的ph 特別提醒 1 細胞培養(yǎng)過程還需要無毒環(huán)境 在細胞培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素 以防培養(yǎng)過程中的污染 應(yīng)定期更換培養(yǎng)液 以便清除代謝產(chǎn)物 防止細胞代謝產(chǎn)物積累對細胞自身造成危害 2 氣體環(huán)境 進行細胞培養(yǎng)時 通常采用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶 將其置于含95 空氣加5 co2的混合氣體的培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng) 2 培養(yǎng)過程 1 原代培養(yǎng) 材料 動物早期胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織 因為這些組織或器官中的細胞分化程度低 生命力旺盛 分裂能力強 過程 直接從動物體內(nèi)取出的組織塊 用胰蛋白酶使其分散成單個細胞 然后轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進行培養(yǎng)的過程 應(yīng)用 適合藥物測試 基因表達的研究 2 傳代培養(yǎng)原代培養(yǎng)到一定程度 空間會變小 營養(yǎng)會減少 而且細胞會出現(xiàn)接觸抑制 如果還需要繼續(xù)進行細胞培養(yǎng) 就要用胰蛋白酶使細胞從瓶壁上脫離下來 重新形成懸浮細胞 分裝到多個培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng) 3 培養(yǎng)流程圖 動物器官的體外培養(yǎng)技術(shù)對于研究器官的生理 病理過程及其機制意義重大 如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 這有利于肝臟細胞 2 氣室中充入5 co2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菌生長 但要注意選擇抗生素的 以保證抗生素對肝臟無害 4 有機物x有毒性 可誘發(fā)染色體斷裂 利用上圖所示裝置和提供的下列材料用具 探究肝臟小塊對有機物x是否具有解毒作用 材料用具 肝臟小塊 外周血淋巴細胞 淋巴細胞培養(yǎng)液 植物凝集素 刺激淋巴細胞分裂 顯微 鏡 載玻片 蓋玻片 玻璃皿 滴管 吉姆薩染液 使染色體著色 有機物x溶液等 實驗過程 在淋巴細胞培養(yǎng)液中加入植物凝集素培養(yǎng)淋巴細胞 取4等份備用 利用甲 乙 丙 丁4組上圖所示裝置 按下表步驟操作 表示已完成的步驟 上表中還需進行的操作是 培養(yǎng)一段時間后 取4組裝置中的等量培養(yǎng)液 分別添加到4份備用的淋巴細胞培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng) 一段時間后取淋巴細胞分別染色 制片 在顯微鏡下觀察 并對比分析 若丙組淋巴細胞出現(xiàn)異常 而甲組的淋巴細胞正常 則說明 思路點撥 考查了動物細胞組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用 圍繞細胞與培養(yǎng)液之間的物質(zhì)交換 氣體條件 無毒環(huán)境的需求 結(jié)合染色體的變異考查動物細胞培養(yǎng)在物質(zhì)毒性鑒定方面的應(yīng)用 解析 肝臟是動物體內(nèi)最大的消化腺 還有造血和解毒功能 將肝臟切成小薄片 可使肝細胞直接接觸培養(yǎng)液 有利于肝細胞吸收氧氣和營養(yǎng)物質(zhì) 排出代謝廢物 向培養(yǎng)液中充入5 co2 有利于維持培養(yǎng)液的ph 添加抗生素可抑制細菌生長 但不能用錯 用多 否則會傷害甚至殺死肝細胞 答案 1 吸收氧氣和營養(yǎng)物質(zhì) 排出代謝廢物 2 維持培養(yǎng)液適宜的ph 3 種類和劑量 4 向乙 或丁 組裝置中放置肝臟小塊 染色體形態(tài)和數(shù)量肝臟小塊對有機物x具有解毒作用 變式訓(xùn)練1 2012 東北師大附中高二期末 某研究小組為測定藥物對體外培養(yǎng)細胞的毒性 準備對某種動物的肝腫瘤細胞 甲 和正常肝細胞 乙 進行動物細胞培養(yǎng) 下列敘述中 不正確的是 a 當貼壁的甲細胞分裂生長到表面相互接觸時 細胞就會停止分裂增殖 稱為接觸性抑制 b 為了防止細胞培養(yǎng)過程中細菌的污染 可向培養(yǎng)液中加入適量的抗生素c 甲 乙細胞培養(yǎng)都應(yīng)在36 5 0 5 ph7 2 7 4環(huán)境中d 人們通常將從正常肝臟組織消化后初次培養(yǎng)乙細胞的過程為原代培養(yǎng) 解析 選a 甲細胞是肝腫瘤細胞 在體外培養(yǎng)是無限增殖 癌細胞表面糖蛋白減少 不存在接觸抑制的現(xiàn)象 1 原理 細胞核的全能性 2 動物細胞全能性的特點動物細胞的全能性隨著動物細胞分化程度的提高而逐漸受到抑制 全能性表達很難 但動物的細胞核內(nèi)仍含有該種動物的全部遺傳基因 具有發(fā)育成完整個體的潛能 即動物的細胞核仍具有全能性 3 細胞核全能性表達的條件不能只靠動物的細胞核 必須提供促進細胞核表達全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件 才能保證細胞核全能性的表達 去核的卵母細胞是最合適的細胞 因為卵母細胞含有促使細胞核表達全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件 另外體積大 易操作 3 體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用 加速家畜遺傳改良進程 促進優(yōu)良畜群繁育 保護瀕危物種 增大存活數(shù)量 生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白 作為異種移植的供體 用于組織 器官移植等 5 動物體細胞克隆的一般過程 特別提醒 1 動物細胞克隆利用的技術(shù)主要包括動物體細胞核移植技術(shù) 動物細胞培養(yǎng)技術(shù)和胚胎移植 2 動物體細胞核移植產(chǎn)生的新個體的親本有三個 體細胞核供體 卵細胞細胞質(zhì)供體 代孕母體 新個體細胞核基因型與體細胞核供體完全一樣 因此新個體性狀與體細胞核 供體基本相同 卵細胞細胞質(zhì)中也有少量dna 即線粒體dna 新個體性狀與卵細胞供體也有一些地方相同 代孕母體沒有為新個體提供遺傳物質(zhì) 性狀之間沒有聯(lián)系 3 克隆可分以下三個層次 分子水平 如dna復(fù)制 細胞水平 如動物細胞培養(yǎng) 個體水平 如 多利 羊的誕生 下圖是利用核移植技術(shù)培育克隆牛的過程示意圖 下列有關(guān)敘述錯誤的是 a 供體乳腺細胞不經(jīng)過核質(zhì)分離也可以整個細胞注入去核的卵母細胞中b 重構(gòu)卵形成后需要用蛋白酶制劑激活其分裂能力c 當重構(gòu)卵進行細胞分裂和分化形成早期胚胎時 就可以移植了d 克隆牛d的性狀大部分和良種母牛b相同 如性別 思路點撥 本題考查了體細胞克隆的基本過程 以各個環(huán)節(jié)的特點和操作為考點 解析 核移植的操作有兩種形式 一種是利用微型吸管吸取細胞核 然后顯微注射到去核的卵母細胞中 另外是直接顯微注入細胞 也能獲得重構(gòu)卵 重構(gòu)卵的激活需要電脈沖 鈣離子載體以及蛋白酶抑制劑等 不是蛋白酶制劑 移植的胚胎必需是早期胚胎 克隆牛d的核基因全部來自良種母牛b 因此性狀大部分相同 答案 b 變式訓(xùn)練2 2012 無錫高二檢測 乙馬的卵細胞核被甲馬的體細胞核置換后 這個卵細胞經(jīng)過多次分裂 再植入丙馬的子宮內(nèi)發(fā)育 結(jié)果產(chǎn)下一只小馬 下列敘述正確的是 a 直接在體外對甲馬的體細胞進行誘導(dǎo)也能培養(yǎng)出胚胎來b 小馬的性狀完全與甲馬相同c 此項技術(shù)可用于保護瀕危物種d 該過程可以很好地證明動物細胞的全能性 解析 選c 克隆過程中細胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)來自一方 而細胞核中遺傳物質(zhì)來自另一方 所以小馬與甲馬不完全一致 該過程只能說明動物細胞核具有全能性 而動物細胞全能性的體現(xiàn)目前還沒成功 1 動物細胞融合 1 概念 指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程 不同類型的動物細胞之間能進行融合 形成雜種細胞 2 原理 細胞膜的流動性 3 誘導(dǎo)方法 物理和化學(xué)方法與植物體細胞雜交相同 如用聚乙二醇 電激法等 還可采用生物方法 滅活的病毒 4 過程 細胞融合的過程依次是細胞膜 質(zhì)膜 融合 細胞質(zhì)融合和細胞核融合 細胞膜融合是細胞融合的先導(dǎo) 沒有細胞膜的融合 就不會有細胞質(zhì)和細胞核的融合 2 單克隆抗體 1 概念 通過細胞融合技術(shù)獲得的雜交瘤細胞群產(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì)單一 特異性強的抗體 2 制備過程 3 特點 特異性強 靈敏度高 產(chǎn)量大 容易標準化生產(chǎn) 4 制備條件 無菌 無毒的環(huán)境 營養(yǎng)全面 適宜的溫度和ph 氣體條件符合要求 5 作用 治療惡性腫瘤 治療免疫系統(tǒng)的紊亂導(dǎo)致的各種疾病 治療器官移植后的免疫排斥 特別提醒 1 從小鼠或其他動物體中取b淋巴細胞前必須先注射抗原 使其體內(nèi)發(fā)生免疫反應(yīng) 而且參與融合的細胞應(yīng)是效應(yīng)b細胞 只有效應(yīng)b細胞能產(chǎn)生抗體 或已免疫過的b淋巴細胞 不能簡單地說b淋巴細胞 2 融合過程中一共有五種細胞 一般只考慮了細胞兩兩融合 未融合的有兩種 已融合的有三種 符合要求的只有雜交瘤細胞 3 兩次篩選 第一次利用選擇培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細胞 第二次是篩選出能分泌特定抗體的雜交瘤細胞 如圖表示用生物工程制備人抗a抗體的過程 請回答下列問題 1 圖中細胞1是小鼠體內(nèi)注入人a型血紅細胞后獲得的 細胞 這種細胞具有產(chǎn)生 的特點 但難以在體外培養(yǎng) 甲培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的細胞2是從患骨髓瘤的小鼠體內(nèi)獲取的骨髓瘤細胞 這種細胞在體外培養(yǎng)時能 但不會產(chǎn)生抗體 2 為了能充分發(fā)揮上述兩種細胞各自的特點 經(jīng)特殊處理 在促細胞融合因子的作用下 使兩種細胞發(fā)生融合 形成圖中的細胞3 這種細胞稱為 把它在乙培養(yǎng)皿中進行培養(yǎng) 則能產(chǎn)生大量的細胞群 這種方法稱為 3 過程 的主要目的是 通過過程 或 的培養(yǎng)方法能產(chǎn)生大量 抗體 解析 由于抗體具有專一性 而不同的效應(yīng)b細胞產(chǎn)生的抗體是不同的 因此單克隆抗體的制備的首要步驟就是獲得相應(yīng)的效應(yīng)b細胞 圖中細胞1應(yīng)是小鼠體內(nèi)注入人a型血紅細胞后而獲得的效應(yīng)b細胞 這種細胞能分泌單一的特異性抗體 2是骨髓瘤細胞 3是骨髓瘤細胞和b細胞融合形成的雜交瘤細胞 乙是在具有篩選作用的培養(yǎng)基上 培養(yǎng) 目的是篩選出雜交瘤細胞 這種細胞既具有效應(yīng)b細胞能產(chǎn)生抗體的特點 又具有骨髓瘤細胞在體外大量增殖的本領(lǐng) 因此可獲得大量的化學(xué)性質(zhì)單一的抗體 是篩選出能產(chǎn)生單一抗a型血抗體的雜交細胞 是將能產(chǎn)生單一抗體的雜交瘤細胞在體外適宜條件下做大規(guī)模培養(yǎng) 或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖 答案 1 效應(yīng)b淋巴單一的抗a抗體 或單一的特異性抗體 快速大量增殖 2 雜交瘤細胞單克隆 3 篩選出能產(chǎn)生單一抗a抗體的雜交瘤細胞抗a單克隆 變式訓(xùn)練3 2012 無錫期末 將小鼠骨髓瘤細胞與一種效應(yīng)b細胞融合 融合的細胞經(jīng)培養(yǎng)產(chǎn)生單克隆抗體 下列相關(guān)敘述錯誤的是 a 效應(yīng)b細胞只有與骨髓瘤細胞融合后才能產(chǎn)生抗體b 效應(yīng)b細胞與骨髓瘤細胞融合常在聚乙二醇或滅活的病毒誘導(dǎo)下完成c 獲取效應(yīng)b細胞前 要給小鼠注射相應(yīng)的抗原d 如果細胞為兩兩融合 則培養(yǎng)液中一共可以收集到3種不同的融合細胞 解析 選a 效應(yīng)b細胞的功能特點是能夠合成和分泌某種抗體 與是否與骨髓瘤細胞融合無關(guān) 誘導(dǎo)動物細胞融合有物理的 化學(xué)的以及生物的方法 使用聚乙二醇是化學(xué)方法 使用滅活的病毒屬于生物的方法 給小鼠注射相應(yīng)的抗原能夠促進小鼠發(fā)生特異性免疫反應(yīng) 體細胞克隆與單克隆抗體制備過程的比較 例題 2012 信陽高二檢測 下面兩幅圖分別是單克隆抗體制備過程和克隆羊培育過程示意圖 請據(jù)圖回答下列問題 1 圖甲和圖乙所示的過程中 都必須用到的動物細胞工程技術(shù)手段是 2 圖甲中 過程常在 誘導(dǎo)下完成 過程與體外培養(yǎng)相比 其優(yōu)點是 3 圖甲中 單克隆抗體最終可從 中提取 4 單克隆抗體能定向攻擊癌細胞 主要是利用其 5 若不考慮環(huán)境因素影響 克隆羊的性狀全部像白面綿羊嗎 原因是 6 圖乙過程的技術(shù)具有多種用途 但是不能