2.2.1《动物细胞培养和核移植技术》课件1

一、动物细胞培养
3、条件： 阅读课本P46
都生活在内环境中，根
多细胞动物和人体细胞 （1 ）无菌无毒的环境（ 添加一定量的抗生素，定期更换培养液） 血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中蛋白
为什么对动物 据所学内环境知识，思 质主要为白蛋白和球蛋白。氨基酸有多种，是细胞合成蛋白 （2）营养（糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、 细胞进行培养 考并讨论：体外培养细 质的基本成分，其中有些氨基酸动物细胞本身不能合成（称 时通常要添加 微量元素、血清等） 胞需要提供哪些物质和 为必需氨基酸），必须由培养液提供。血清激素有胰岛素、 什么样的环境条件？ 血清？ 生长激素等及多种生长因子（如表皮生长因子、成纤维细胞 （3）温度和PH（温度为36.5±0.5℃, PH为7.2－7.4） 生长因子、类胰岛素生长因子等）；血清还含有多种未知的 促细胞生长因子、促贴附因子及其他活性物质，能促进细胞 （4）气体环境（O2和CO2， O2是细胞代谢所必需 的生长、增殖和贴附。因此，细胞培养时，要保证细胞能够
程度高的组织细胞比较， 为什么动物细 哪一种更易于培养？ 胞要分散成单 用胰蛋白酶分散细 剪碎组织 胞，说明细胞间的 个细胞培养 ? 物质主要是什么成 用胰蛋白酶处 分？用胃蛋白酶行 理分散成单个 细胞 吗？ 贴满瓶壁的细 什么叫原 胞用胰蛋白酶 代培养？ 动物细胞培 处理分散成单 转入培养液， 个细胞，制成 制成细胞悬液 养中会出现 细胞悬液 进行原代培养 什么特点？ 取动物组织块
完整动物个体，用动物体细胞克隆的动物，实际是
通过核移植来实现的。
二、动物体细胞核移植技术和克隆动物
1、概念： 动物核移植是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,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
胚胎细胞核移植 细胞分化程度低，恢复全能性容易
代10代以内的细胞， 既保证了重组细胞的完整性，又能刺激体细胞 的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的 生突变，而10 代以内的细胞一般能保持正常的二倍体 这是为什么？ 核表达其全能性，发展成为一个新的个体。 核型。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞 遗传物质去掉或将其破坏。
正常的遗传基础，通常采用传代10代以内的细胞。
易于操作，含有促使细胞核表达全能性的物质 为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自有 培养的动物细胞一般当传代至 10～50代左右时，部分 用于核移植的供体 和营养条件。将体细胞核移植入去核卵细胞内， 重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞 细胞一般都选用传 细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发
一、动物细胞培养
4、动物细胞培养技术的应用： 阅读课本P46——47 大规模的生产有重要价值的生物制品 为基因工程提供受体细胞 检测有毒物质，判断毒性 用于生理、病理、药理等方面的研究
小结：
概念： 原理 过程
动 物 组 织
动物细胞培养
细胞增殖
细胞株 剪碎 单 加培养液 个 细 胞 细 胞 悬 液 10 代 细 分瓶培养 胞 50 代 细 胞 细胞系 不 死 细 胞
核移植
体细胞核移植 细胞分化程度高，恢复全能性不容易
核移植的受体 2、体细胞核移植的过程 （以克隆高产奶牛为例）
阅读课本P48的流程图
细胞是什么？ 处在什么时期？ 为什么选用该
细胞？ 在体细胞的细胞核移植到受
体卵母细胞之前，为什么必 须先去掉受体卵母细胞的核？ MII期的卵母细胞做受体细胞 ，卵细胞体积大，
一、动物细胞培养
1、概念：
动物细胞培养就是从动物有机体中取出相关的组 什么是动物细
胞培养？ 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. 细胞增殖原理
该技术实
施的原理 是什么？
怎样进行动物
细胞培养？
一、动物细胞培养
2、过程：
用概念图的方 取什么样的材料好？幼龄
阅读课本 P44-45 与老龄动物的组织细胞比
二、动物体细胞核移植技术和克隆动物
4、存在的问题： 阅读课本P50
体细胞核移植技术在研究和应用上还存在什么问题？ 请你查阅资料，了解这方面的前沿动态。 研究方面：克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚， 克隆技术效率低，克隆动物畸形率高、死亡率高、易
取供体细胞
细胞培养
取卵母细胞 以概念图的形
式表示体细胞 培养到 MⅡ中期 核移植过程？ 卵母细胞去核 细胞培养
供体细胞培养
核移植技术
供体细胞注入去核的卵母细胞
电激处理
供体核进入受体卵母细胞 生殖方式—— 无性生殖 哪些生物学技
细胞培养
此过程用到了 术？繁殖方式
胚胎移植
遗传物质来源—— 主要来自供体细胞核， 重组细胞 是什么类型？ 少量来自卵细胞质 早期胚胎 后代性状表现—— 主要与核供体相似， 少量性状与卵供体相似 代孕母牛
现,是染色体数目、大小、形态特征的总和。 培养液 贴壁生长 原代培养 适宜环境 接触抑制 遗传物质
未改变
10代细胞
细胞株
遗传物质 已改变
50代细胞
细胞系
传代培养
对于目前使 用或冷冻保 存的细胞有
无限传代
什么要求？
1957年，科学家采用胰蛋白酶消化处 理和应用液体培养基的方法，获得了单层 细胞培养。单层培养法的出现，对细胞培 养的发展起了很大的推动作用。此后单层 培养成为细胞培养普遍应用的技术。
式完成细胞培
养的流程图
较，分化程度低的与分化
放入二氧化 碳培养箱中 培养 什么是传 代培养？ 转入培养液 中进行传代 培养
目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内,以保持细
剪碎 胞正常的二倍体核型 . 胰蛋白酶 二倍体核型:二倍体生物体细胞染色体组在有丝分裂中期的表 细胞悬液
动物胚胎或幼龄动物器官组织
二、动物体细胞核移植技术和克隆动物
3、应用前景：
阅读课本P49
1、畜牧业：利用体细胞克隆技术可以加速家畜遗传改良进程， 促进优良畜群繁育 2、保护濒危物种方面：利用体细胞核移植技术增加这些动物的 存活数量 3、医药卫生方面：转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产 许多珍贵的医用蛋白;转基因克隆动物细胞、组织和器官可以作 为异种移植的供体;人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，形成 相应的组织、器官后，可以用于组织器官的移植。
以上资料，透露了怎样的信息？
专题2.2动物细胞工程
动物细胞工程常用的技术手段
动物细胞培养—基础 核移植 动物细胞融合 单克隆抗体制备应用
一、动物细胞培养
材料一：在治疗烧伤病人时，通常是取病人的 健康皮肤进行自体移植。对于大面积烧伤的病
为什么要进行动
人，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来 物细胞培养？ 源又不足，且会产生排斥反应。怎样才能获 得大量的自体健康皮肤呢？ 材料二：许多动物细胞能分泌蛋白质，如抗体 等。但是，单个细胞产生的蛋白质很少，怎样 才能获得大量的分泌蛋白呢？
4、研究克隆动物和克隆细胞可使人类更深入地了解胚胎发育
及衰老过程;用克隆动物做疾病模型，能使人们更好的追踪研 究疾病的发展过程和治疗疾病。
2001年我国科学家将牛耳细胞克隆 的胚胎移入135头牛体内，每头牛移植了 两枚克隆胚。从2002年1月8日起，陆续 获取了14头克隆牛犊。至2003年11月， 这批被克隆的牛，存活的只有5头。
长有人耳的小白鼠
英国科学家近日用患者自身的细胞制成一种
名为“我的皮肤”的生物活性绷带，它给皮肤烧
伤病人带来了福音。
他们先从患者身上采集一些细胞样本，再让
其在特殊的膜片上增殖。5至7天后，就可以将这
种特殊膜片敷在患者的伤口上，膜片会将患者自 身的细胞逐渐“释放”到伤口，并促进新生皮肤 层的生长，达到加速伤口愈合的目的。
2、体细胞核移植的过程
动物体细胞核移植产生的新个 核移植方法生产的克 来自于供体细胞核， 体的亲本有三个：体细胞核供 隆动物，是对体细胞 供体动物进行了100% 体、卵细胞细胞质供体、代孕 但其核外还有少量的 的复制吗？为什么？ 母体。新个体细胞核基因型与 克隆牛的遗传物质主 DNA，即线粒体中的 体细胞核供体完全一样，因此 要来自谁？ DNA是来自于受体卵母 新个体性状与体细胞核供体基 动物体细胞核移植产 本相同。卵细胞细胞质中也有 细胞。所以，用教材 生的新个体涉及的亲 少量的DNA ，新个体性状与卵 中所述的方法克隆的 本有几个？与克隆动 细胞细胞质供体有一些地方相 物在遗传上是什么关 动物不是供核动物完 同。代孕母体没有为新个体提 系？ 供遗传物质，新个体性状与代 全相同的复制。 孕母体基本没有联系。
的， CO2的主要作用是维持培养液的PH）
顺利生长和增殖，一般需添加10%～20%的血清。
在科学研究中，有时需要明确界定培 养液的成分，而血清中由于含有许多未知 成分，会对研究结果有影响，因此，在进 行细胞培养时，也可采用无血清培养。无 血清培养基是在基本培养基中，添加一些 已知的促进细胞生长和增殖的物质。
生出与核供体遗传物质基本相同的个体
思考与探究：
美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达 （Lucinda）的奶牛，年产奶量为30.8 t，创造了世界奶牛 产奶量最高新纪录。能利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛 卢辛达吗？请说明理由。 首先从卢辛达耳朵（也可用别的组织、器官，耳朵在活 可以用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达。卢辛达的 如果将克隆高产奶牛卢辛达的任务交给你，你将如何 体上容易取）上剪取一小块组织，在体外培养获得该组织 产奶量很高，说明它有高产奶的遗传基础，利用卢辛达的体细 对它进行克隆？ （如软骨组织）的细胞。从屠宰场取废弃的牛卵巢，抽取卵 胞克隆的奶牛其遗传物质基本上全部来自该奶牛，其克隆牛具 母细胞体外培养成熟。用显微针去除卵母细胞的核，再将耳 有高产的遗传基础，如果精心培育和饲养，有可能在世界范围 细胞注入卵母细胞，用电刺激方法使卵母细胞与体细胞融合， 内推广，克隆牛再与高产的公牛自然繁殖，可得到很多高产的 这时供体核就进入了受体卵母细胞，再用电刺激或化学物质 后代，从而加快奶牛改良进程。 激活注入了体细胞核的卵母细胞，使其完成细胞分裂和发育 但同时需注意，该克隆牛不能无限制地推广，其数量不宜 过程。核移植胚胎在体外短时间培养后，挑选正常卵裂的胚 过多，尤其是在小范围内不能无限的繁殖，以避免奶牛群出现 胎植入经同期发情处理的受体母牛体内。 近亲繁殖而引起种质衰退。
克隆动物绝大部分 你认为用上述体细胞 DNA
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。还有人采用其他方法，如梯度离 心、紫外光短时间照射、化学物质处理等。这些 方法是在没有刺破透明带或卵母细胞质膜的情况 下,去除细胞核或使卵细胞核DNA变性，从而达到 去核目的。
2、体细胞核移植的技术流程
胰蛋白酶
适宜条件
原代培养 特点
传代培养
贴壁生长，接触抑制
培养条件 无菌无毒，营养，温度、PH，气体环境 应用
植物组织培养和动物细胞培养的比较
比较项目
原理
植物组织培养
细胞的全能性
动物细胞培养
细胞增殖 液体培养基
用离体的植物组织或 培养基性质 固体培养基
细胞能培养成完整的
能否培育成完整动物
植株，一个动物细胞 培养基特有成分 蔗糖 植物激素 葡萄糖 动物血清
培养结果 体？ 培养目的 克隆水平
植物体 快速繁殖、培育 无病毒植株 个体水平
更多细胞 获得细胞或 细胞分泌蛋白 细胞水平
பைடு நூலகம்
1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫
卢辛达（Lucinda）的奶牛，年产奶量为30.8 t，
创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前世界各国 高度分化的植物组织仍保持着全能性，动物细 高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为十几吨，而 胞的全能性会随着动物细胞分化程度的提高而逐渐 我国奶牛产奶量年平均水平仅为 3～4 t。能不能用 变弱。目前还不能用类似植物组织培养的方法获得 高产奶牛的一个体细胞，培养出一头高产奶牛呢？
克 隆 羊 “ 多 莉 ”
“人耳鼠”再出风头
2001年，一只特别的活老 鼠在北京引起轰动——这是有 着一对红眼睛的、尾巴长长的、 浑身没毛的小白鼠。值得一提 的是，这只小白鼠的背上，竟 长着一只几乎与身子一般大小 的“人耳”。这只老鼠背上的 “人耳”是由上海市第九人民 医院副院长、整复外科主任曹 谊林教授利用组织工程技术复 制出来的。