動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)

導(dǎo)入新課用離體的植物細(xì)胞可以培育出完整植株，那么，能否用高產(chǎn)奶牛的一個(gè)體細(xì)胞，培育出一頭高產(chǎn)奶牛呢？

1996年7月5日，世界上第一只克隆羊“多利”在英國(guó)蘇格蘭盧斯林研究所的試驗(yàn)基地誕生。視頻：克隆羊多利克隆動(dòng)物之家專題2細(xì)胞工程2.2.1

動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)2.2動(dòng)物細(xì)胞工程1、簡(jiǎn)述動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過(guò)程、條件。搜集有關(guān)動(dòng)物細(xì)胞工程前沿知識(shí)，辯證地看問(wèn)題。知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)

2、簡(jiǎn)述通過(guò)動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動(dòng)物的過(guò)程和應(yīng)用前景。情感態(tài)度與價(jià)值觀1、討論動(dòng)物細(xì)胞工程的意義和應(yīng)用。2、關(guān)注動(dòng)物細(xì)胞工程的發(fā)展前景。用動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動(dòng)物的過(guò)程。重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重難點(diǎn)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過(guò)程及條件。用動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動(dòng)物的過(guò)程。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞融合單克隆抗體技術(shù)核移植技術(shù)動(dòng)物細(xì)胞工程常用技術(shù)(基礎(chǔ)技術(shù))1、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)從動(dòng)物機(jī)體中取出相關(guān)組織，將它們分散成單個(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。如何進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)？培養(yǎng)時(shí)需要提供哪些必要條件？胚胎或幼齡動(dòng)物的組織器官細(xì)胞懸液10代細(xì)胞50代細(xì)胞剪碎胰蛋白酶洗滌、稀釋、分離原代培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)不能最終培養(yǎng)成生物體細(xì)胞增殖緩慢，核型可能變化貼壁生長(zhǎng)接觸抑制傳代培養(yǎng)1.1動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過(guò)程：為什么要用動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的器官組織？因?yàn)閯?dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的器官組織比老齡動(dòng)物的組織細(xì)胞增殖能力強(qiáng)，有絲分裂旺盛。分化程度越低，增殖能力越強(qiáng)，越容易培養(yǎng)。動(dòng)物組織細(xì)胞間隙中含有一定量的彈性纖維等蛋白質(zhì)，將細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)起來(lái)形成具有一定彈性和韌性的組織和器官。用胰蛋白酶分散細(xì)胞。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)適宜的pH為7.2—7.4，此環(huán)境下胃蛋白酶（2.0）沒(méi)有活性，而胰蛋白酶（7.2-8.4）的活性較高。胰蛋白酶

左圖顯示了創(chuàng)面愈合過(guò)程中一個(gè)十分有趣的現(xiàn)象。當(dāng)周邊的上皮向創(chuàng)面中央爬行時(shí),一旦上皮細(xì)胞互相接觸,就停止分化和增殖。該現(xiàn)象就叫“接觸抑制”。因此,創(chuàng)面上不會(huì)出現(xiàn)多余的皮贅。這是一種十分巧妙和“神秘”的調(diào)控現(xiàn)象。細(xì)胞的接觸抑制細(xì)胞在貼壁生長(zhǎng)過(guò)程中，隨著細(xì)胞分裂，數(shù)量不斷增加，最后形成一個(gè)單層，此時(shí)細(xì)胞間相互接觸，細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)停止，數(shù)量不再增加。細(xì)胞的接觸抑制當(dāng)繼續(xù)傳代培養(yǎng)時(shí)，少部分細(xì)胞會(huì)克服細(xì)胞壽命的極限，獲得不死性，這些細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生了突變，正在朝著同等于癌細(xì)胞的方向發(fā)展。1.2動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件：無(wú)菌、無(wú)毒環(huán)境全面的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)適宜的溫度和PH氣體環(huán)境抗生素;定期更換培養(yǎng)液合成培養(yǎng)基;血清溫度：36.5±0.5℃;

PH值：7.2~7.4O2和CO2（95%空氣和5%CO2

）1.3動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用：大規(guī)模的生產(chǎn)有重要價(jià)值的生物制品獲得大量自身的皮膚細(xì)胞，用于植皮如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體為基因工程技術(shù)提供受體細(xì)胞培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞還可以用于檢測(cè)有毒物質(zhì)，判斷某種物質(zhì)的毒性細(xì)胞的生理、藥理、病理研究如用于篩選抗癌藥物等，為治療和預(yù)防癌癥及其他疾病提供依據(jù)。2、動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎，這個(gè)新胚胎最終發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體。用核移植的方法得到的動(dòng)物稱為克隆動(dòng)物核移植胚胎細(xì)胞核移植體細(xì)胞核移植中國(guó)首例異體克隆動(dòng)物———克隆北山羊世界首例胚胎克隆波爾山羊"津生"從理論上說(shuō)，細(xì)胞核具有基因組全套遺傳信息，生物的體細(xì)胞有潛力發(fā)育成胚胎和形成與核供體完全相同的克隆個(gè)體。卵細(xì)胞Ａ母綿羊Ｂ母綿羊乳腺細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞核移植早期胚胎卵裂C母綿羊子宮胚胎移植多莉羊分娩妊娠融合后的卵細(xì)胞2.1體細(xì)胞核移植的過(guò)程：以克隆羊“多莉”為例取供體細(xì)胞取卵母細(xì)胞

供體細(xì)胞培養(yǎng)

卵母細(xì)胞去核

供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞

供體核進(jìn)入受體卵母細(xì)胞

重組胚胎

代孕母牛

生出與供體遺傳物質(zhì)基本相同的個(gè)體以克隆高產(chǎn)奶牛牛為例

1、核在進(jìn)行體細(xì)胞核移植之前，為何要去掉受體卵母細(xì)胞的核？討論為使核移植動(dòng)物的遺傳物質(zhì)全部來(lái)自有利用價(jià)值的動(dòng)物提供的細(xì)胞。

2、細(xì)胞核移植生產(chǎn)的克隆動(dòng)物是對(duì)體細(xì)胞供體動(dòng)物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎？為什么？

不是，克隆動(dòng)物絕大部分DNA來(lái)自供體細(xì)胞核，但核外還有少部分DNA（如線粒體DNA）來(lái)自受體卵母細(xì)胞。對(duì)比多莉羊和課本高產(chǎn)奶牛的克隆過(guò)程，找出操作過(guò)程的不同點(diǎn)？多莉克隆過(guò)程的受體細(xì)胞是去核卵細(xì)胞，而高產(chǎn)奶牛的克隆過(guò)程的受體細(xì)胞是去核卵母細(xì)胞；多莉克隆過(guò)程是將供體細(xì)胞核注入受體細(xì)胞，而高產(chǎn)奶牛的克隆過(guò)程是將供體細(xì)胞注入受體細(xì)胞。想一想卵母細(xì)胞當(dāng)中的細(xì)胞周期蛋白含量、活性比卵細(xì)胞高，用它作受體更容易成功。將供體細(xì)胞注入受體細(xì)胞，使克隆動(dòng)物更像供體動(dòng)物，操作也方便。討論分析上述哪一種措施更科學(xué)？并說(shuō)明理由？想一想2.2體細(xì)胞核移植的應(yīng)用前景：在畜牧業(yè)中可以加速家畜遺傳改良的進(jìn)程保護(hù)瀕危物種醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域生產(chǎn)醫(yī)用蛋白質(zhì)及組織器官的移植了解胚胎發(fā)育和衰老過(guò)程；追蹤研究疾病的發(fā)展過(guò)程和治療疾病小知識(shí)目前核移植技術(shù)中普遍使用的去核方法是顯微操作去核法。還有人采用其他方法，如梯度離心、紫外光短時(shí)間照射、化學(xué)物理處理等。這些方法是在沒(méi)有刺破透明帶或卵母細(xì)胞質(zhì)膜的情況下，去除細(xì)胞核或使卵細(xì)胞核DNA變性，從而達(dá)到去核目的。2.3體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問(wèn)題：成功率比較低大多存在健康問(wèn)題克隆動(dòng)物食品安全問(wèn)題植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較比較項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)基性質(zhì)培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)結(jié)果培養(yǎng)目的植物體細(xì)胞株、細(xì)胞系快速繁殖、培育無(wú)病毒植株等獲得細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物蔗糖、植物激素葡萄糖、動(dòng)物血清固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基細(xì)胞的全能性細(xì)胞增殖課堂小結(jié)（2004上海）下列關(guān)于細(xì)胞工程的敘述中，錯(cuò)誤的是（）A．植物細(xì)胞融合必須先制備原生質(zhì)體B．試管嬰兒技術(shù)包括人工受精和胚胎移植兩方面C．經(jīng)細(xì)胞核移植培育出的新個(gè)體只具有一個(gè)親本的遺傳性狀D．用于培養(yǎng)的植物器官或組織屬于外植體C高考鏈接課堂練習(xí)1、細(xì)胞膜的主要成份是___________。蛋白質(zhì)和磷脂先用剪刀剪碎,后用蛋白酶處理。2、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)取材時(shí)，一般是取胚胎組織或幼齡動(dòng)物的組織或器官，原因是：將動(dòng)物組織分散成單個(gè)的細(xì)胞的方法是：胚胎組織或幼齡動(dòng)物的組織或器官分裂、增殖旺盛3、用于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的組織和細(xì)胞大都取自胚胎或出生不久的幼齡動(dòng)物的器官或組織，其主要原因是這樣的組織細(xì)胞（）

DA.容易產(chǎn)生各種變異B.具有更強(qiáng)的全能性C.取材十分方便D.分裂增殖的能力強(qiáng)

4、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物細(xì)胞培養(yǎng)的重要區(qū)別在于（）AA.培養(yǎng)基不同B.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)不需要在無(wú)菌條件下進(jìn)行C.動(dòng)物細(xì)胞可以傳代培養(yǎng)，植物細(xì)胞不能D.動(dòng)物細(xì)胞能夠大量培養(yǎng)，而植物細(xì)胞只能培養(yǎng)成植株5、簡(jiǎn)答：簡(jiǎn)述在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中原代培養(yǎng)、細(xì)胞株、細(xì)胞系的概念。原代培養(yǎng)：培養(yǎng)直接來(lái)自動(dòng)物機(jī)體的細(xì)胞群，將細(xì)胞從一個(gè)培養(yǎng)瓶轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)培養(yǎng)瓶稱為傳代或傳代培養(yǎng)。從腫瘤組織培養(yǎng)建立的細(xì)胞群或培養(yǎng)過(guò)程中發(fā)生突變或轉(zhuǎn)化的細(xì)胞，可無(wú)限繁殖。

細(xì)胞株：從原代培養(yǎng)細(xì)胞群中篩選出的具有特定性質(zhì)或標(biāo)志的細(xì)胞群。細(xì)胞系：6、簡(jiǎn)答：培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞培養(yǎng)到什么時(shí)候就不再分裂、增殖？如此時(shí)細(xì)胞數(shù)量并未達(dá)到人們的需求，應(yīng)該怎樣辦？當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞分裂就會(huì)停止分裂增殖，這種現(xiàn)象叫接觸抑制。如果細(xì)胞數(shù)目未達(dá)到需求，將貼滿細(xì)胞壁的細(xì)胞用胰蛋白酶處理，然后繼續(xù)增殖。這樣的過(guò)程叫做傳代培養(yǎng)。提示：思考與探究1提示：習(xí)題答案細(xì)胞的衰老與動(dòng)物機(jī)體的衰老有著密切的關(guān)系，細(xì)胞的增殖能力與供體的年齡有關(guān)，幼齡動(dòng)物細(xì)胞增殖能力強(qiáng)，有絲分裂旺盛，老齡動(dòng)物則相反。所以，一般來(lái)說(shuō)幼齡動(dòng)物的組織細(xì)胞比老齡動(dòng)物的組織細(xì)胞易于培養(yǎng)。同樣，組織細(xì)胞的分化程度越低，則增值能力越強(qiáng)，所以更易于培養(yǎng)。

思考與探究2提示：動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)有各種用途，一般而言，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)不需經(jīng)過(guò)脫分化過(guò)程。因高度分化的動(dòng)物細(xì)胞發(fā)育潛能變窄，失去了發(fā)育成完整生物個(gè)體的能力，所以，動(dòng)物細(xì)胞也就沒(méi)有類似植物組織或細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)的脫分化過(guò)程了。要想使培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞定向分化，通常采用定向誘導(dǎo)動(dòng)物干細(xì)胞，使其分化成為所需要的組織或器官。思考與探究3提示：（1）可以。盧辛達(dá)的產(chǎn)奶量很高，有高產(chǎn)奶的遺傳基礎(chǔ)，利用盧辛達(dá)的體細(xì)胞克隆的奶牛其遺傳物質(zhì)基本上全部來(lái)自該奶牛，其克隆牛具有高產(chǎn)的遺傳基礎(chǔ)，如果精心培育和飼養(yǎng)，有可能在世界范圍內(nèi)推廣，克隆牛再與高產(chǎn)的公牛自然繁殖，可得到很多高產(chǎn)的后代，從而加快奶牛改良進(jìn)程。思考與探究3提示：（2）從盧辛達(dá)耳朵上剪取一小塊組織，體外培養(yǎng)獲得該組織的細(xì)胞。取廢棄的牛卵巢，抽取卵母細(xì)胞體外培養(yǎng)成熟。去除卵母細(xì)胞的核，將耳細(xì)胞注入卵母細(xì)胞，用電刺激使卵母細(xì)胞與體細(xì)