動物細(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：克隆羊多利克隆動物之家專題2細(xì)胞工程2.2.1

動物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)2.2動物細(xì)胞工程1、簡述動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程、條件。搜集有關(guān)動物細(xì)胞工程前沿知識，辯證地看問題。知識目標(biāo)能力目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)

2、簡述通過動物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動物的過程和應(yīng)用前景。情感態(tài)度與價值觀1、討論動物細(xì)胞工程的意義和應(yīng)用。2、關(guān)注動物細(xì)胞工程的發(fā)展前景。用動物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動物的過程。重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重難點(diǎn)動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程及條件。用動物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動物的過程。動物細(xì)胞培養(yǎng)動物細(xì)胞融合單克隆抗體技術(shù)核移植技術(shù)動物細(xì)胞工程常用技術(shù)(基礎(chǔ)技術(shù))1、動物細(xì)胞培養(yǎng)從動物機(jī)體中取出相關(guān)組織，將它們分散成單個細(xì)胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長和增殖。如何進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)？培養(yǎng)時需要提供哪些必要條件？胚胎或幼齡動物的組織器官細(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接觸抑制傳代培養(yǎng)1.1動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程：為什么要用動物胚胎或幼齡動物的器官組織？因?yàn)閯游锱咛セ蛴g動物的器官組織比老齡動物的組織細(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)面愈合過程中一個十分有趣的現(xiàn)象。當(dāng)周邊的上皮向創(chuàng)面中央爬行時,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)胞在貼壁生長過程中，隨著細(xì)胞分裂，數(shù)量不斷增加，最后形成一個單層，此時細(xì)胞間相互接觸，細(xì)胞分裂和生長停止，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，少部分細(xì)胞會克服細(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動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件：無菌、無毒環(huán)境全面的營養(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)的動物細(xì)胞還可以用于檢測有毒物質(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、動物細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物將動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個新胚胎最終發(fā)育成動物個體。用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物核移植胚胎細(xì)胞核移植體細(xì)胞核移植中國首例異體克隆動物———克隆北山羊世界首例胚胎克隆波爾山羊"津生"從理論上說，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？討論為使核移植動物的遺傳物質(zhì)全部來自有利用價值的動物提供的細(xì)胞。

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

不是，克隆動物絕大部分DNA來自供體細(xì)胞核，但核外還有少部分DNA（如線粒體DNA）來自受體卵母細(xì)胞。對比多莉羊和課本高產(chǎn)奶牛的克隆過程，找出操作過程的不同點(diǎn)？多莉克隆過程的受體細(xì)胞是去核卵細(xì)胞，而高產(chǎn)奶牛的克隆過程的受體細(xì)胞是去核卵母細(xì)胞；多莉克隆過程是將供體細(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，使克隆動物更像供體動物，操作也方便。討論分析上述哪一種措施更科學(xué)？并說明理由？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)育和衰老過程；追蹤研究疾病的發(fā)展過程和治療疾病小知識目前核移植技術(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、紫外光短時間照射、化學(xué)物理處理等。這些方法是在沒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)存在的問題：成功率比較低大多存在健康問題克隆動物食品安全問題植物組織培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)的比較比較項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)動物細(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體只具有一個親本的遺傳性狀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、動物細(xì)胞培養(yǎng)取材時，一般是取胚胎組織或幼齡動物的組織或器官，原因是：將動物組織分散成單個的細(xì)胞的方法是：胚胎組織或幼齡動物的組織或器官分裂、增殖旺盛3、用于動物細(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.動物細(xì)胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進(jìn)行C.動物細(xì)胞可以傳代培養(yǎng)，植物細(xì)胞不能D.動物細(xì)胞能夠大量培養(yǎng)，而植物細(xì)胞只能培養(yǎng)成植株5、簡答：簡述在動物細(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)直接來自動物機(jī)體的細(xì)胞群，將細(xì)胞從一個培養(yǎng)瓶轉(zhuǎn)移到另外一個培養(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)過程中發(fā)生突變或轉(zhuǎn)化的細(xì)胞，可無限繁殖。

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、簡答：培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞培養(yǎng)到什么時候就不再分裂、增殖？如此時細(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)胞分裂生長到表面相互接觸時，細(xì)胞分裂就會停止分裂增殖，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)，幼齡動物細(xì)胞增殖能力強(qiáng)，有絲分裂旺盛，老齡動物則相反。所以，一般來說幼齡動物的組織細(xì)胞比老齡動物的組織細(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：動物細(xì)胞的培養(yǎng)有各種用途，一般而言，動物細(xì)胞培養(yǎng)不需經(jīng)過脫分化過程。因高度分化的動物細(xì)胞發(fā)育潛能變窄，失去了發(fā)育成完整生物個體的能力，所以，動物細(xì)胞也就沒有類似植物組織或細(xì)胞培養(yǎng)時的脫分化過程了。要想使培養(yǎng)的動物細(xì)胞定向分化，通常采用定向誘導(dǎo)動物干細(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)