第57讲 动物细胞工程 课件-2026届高三生物一轮复习（人教版）

这是一份选择性必修3动物细胞工程复习ppt课件，共54页。PPT课件主要包含了试管家兔诞生，胚胎分割移植成功，克隆羊多莉诞生，科技探索之路，动物细胞培养，动物细胞融合，动物细胞核移植，动物细胞培养与干细胞，3培养对象，胚胎或幼龄动物的细胞等内容，欢迎下载使用。
希普：首例胚胎移植成功
哈里森:首创动物组织体外培养法
张明觉：发现哺乳动物精子获能现象
格登、童第周：体细胞核移植成功
米尔斯坦和科勒：创立单克隆抗体技术
埃文斯：成功分离和培养小鼠的胚胎干细胞
山中伸弥：获得诱导多能干细胞
单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿诞生
我国科学家首次培育了体细胞克隆猴
—动物细胞工程（含胚胎工程）的发展历程
自主梳理课本选择性必修3《生物技术与工程》P43-55
1.什么是动物细胞培养？原理是什么？目的是什么？体外培养动物细胞需要满足哪些条件? 如何维持无菌、无毒的环境？适宜的温度、pH和渗透压分别是多少？适宜的气体环境包 括？分别有什么作用？如何保持该气体环境？3.体外培养动物细胞有哪些类型？请简述动物细胞培养的过程。4.为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？5.为什么将取出的组织分散成单个细胞？如何将组织分散成单个细胞？说明细胞间的物质 主要是什么成分？用胃蛋白酶可以吗？6.什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？为什么要进行分瓶培养？怎么处理？7.什么是原代培养和传代培养？两种“培养”都用到胰蛋白酶处理，对象相同吗？8.什么是干细胞？有什么特点？分布在哪里？有哪些类型？这些类型各有怎样的特点和哪 些方面的应用？9.科学家是怎样获得iPS细胞的？如何应用于治疗人类疾病？它与胚胎干细胞相比，有哪 些应用优势？10.你如何看待干细胞在临床上的应用所产生的效益与风险？
11.动物细胞融合技术的概念、结果、原理分别是什么？动物细胞融合技术常用的诱导方 法有哪些？动物细胞融合技术有何意义？在现实生活中的应用有哪些？12.请列表比较植物体细胞杂交和动物细胞融合的异同。13.单克隆抗体制备过程中为什么给小鼠注射特定的抗原蛋白？会有几种细胞融合方式？ 杂交瘤细胞具有什么特点？产生特定抗体的杂交瘤细胞的获得需要几次筛选？各自筛 选的方法和目的是什么？如何大规模进行培养得到大量的单克隆抗体？14.动物细胞核移植技术的概念、原理？生殖方式？哺乳动物核移植的类型及特点，为什 么体细胞克隆猴的诞生能够轰动世界?为什么非人灵长类动物体细胞核移植非常困难？ 请用箭头和文字画出体细胞核移植的过程。选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因？ 采集的卵母细胞应培养至 ；卵母细胞为什么要“去核”？卵母细胞去核的方法？ 注入去核的卵母细胞的是整个供体细胞还是供体细胞的细胞核？为什么？诱导融合的 方法？融合的结果？什么是重构胚？激活重构胚的方法？用这些方法处理重构胚的目 的？动物体细胞核移植技术用到了哪些动物细胞工程的技术手段？
动物细胞融合技术与单克隆抗体
动物体细胞核移植和克隆动物
幼龄个体的细胞分化程度低、分裂能力强，易培养。
从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下,让这些细胞生长和增殖的技术。
获得细胞或细胞产物；不能获得完整动物个体
哺乳动物细胞培养的温度多以 宜；
除糖类、氨基酸、无机盐和维生素等细胞所需的营养物质外,通常还需加入血清等一些天然成分
(2)无菌、无 毒的环境
①对______和____________进行_____处理；②在________下进行操作；③还需要______________。
以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害
多数动物细胞生存的适宜pH为________
维持细胞正常的形态和功能
(3)温度、PH 和渗透压
提供细胞代谢所必需的O2
蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等促进细胞代谢和生长的物质
一般使用液体培养基，也称培养液
3.动物细胞培养的过程
一般取材于动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。
细胞分化程度低，增殖能力强，容易培养。
①从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖。②利于细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换。
思考：怎样将动物组织分散成单个细胞？
机械的方法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间。
不可以，因为胃蛋白酶的最适PH为1.5左右
细胞膜也含蛋白质，长时间会分解细胞膜蛋白，破坏细胞结构，把细胞消化掉。注意控制时间和酶用量。
①说明动物细胞间的物质主要是什么成分？
③胰蛋白酶处理时间过长，会怎样？
用培养液将细胞制成细胞悬液。
将细胞悬液放入培养皿或培养瓶内，置于适宜环境中进行原代培养。
能够悬浮在培养液中生长增殖。
需要贴附于某些基质表面才能生长增殖。
这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。
内表面光滑、无毒、易于贴附。
指动物组织经处理后的初次培养。
当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖。
会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。
除受以上因素影响外，还会发生接触抑制现象
思考：细胞培养一段时间，分裂会受阻，这是为什么？怎么办？
培养瓶或培养皿的要求：
重新用胰蛋白酶等处理,使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集。
②将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养
动物细胞的整个培养过程中可能多次用到胰蛋白酶或胶原蛋白酶：
第一次使用的目的是使组织细胞分散开；
贴壁细胞传代培养时使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，分散成单个细胞，便于分瓶后继续培养。
思考：进行传代培养(分瓶培养)时，如何处理？
适宜条件下在培养液可以无限增殖下去。
癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少
正常细胞增殖到相互接触的时候，糖蛋白识别了这种信息，会使细胞停止继续增殖，出现接触抑制的现象。某些异常细胞能解除这种现象。
思考：体外动物细胞培养如何解决细胞分裂受阻的问题呢？
需要对细胞进行分瓶培养，让细胞继续增殖。
思考：正常细胞能否一直传代培养下去？
用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理
细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等
①原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。②细胞贴壁：某些细胞需要贴附于某些基质表面才能增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。③接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。④传代培养：分瓶后的细胞培养。
悬浮培养的细胞:直接用离心法收集贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集
10代以内，保持细胞正常的二倍体核型(遗传物质不改变)
部分细胞的细胞核型可能会发生变化，增殖缓慢，甚至完全停止
细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制。
4.动物细胞培养的意义：
（1）生物制品 酶、生长因子、疫苗、单克隆抗体等（2）进行有毒物质和药物的检测（3）临床治疗 （如人工皮肤）（4）生物学基础研究 （细胞全能性的揭示、细胞周期及调控、癌变机理及细胞衰老的研究）
①培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；②均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件。
用机械法或胰蛋白酶、胶原蛋白酶将组织细胞分散开
离体植物器官、组织、细胞
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
动物和人体内仍保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。存在于早期胚胎、骨髓和脐带血。
必须从胚胎中获取，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。
2. 胚胎干细胞(ES或EK细胞)
(1)形态上：体积小、细胞核大、核仁明显。
(3)在体外培养的条件下，可以只增殖，而不分化。 可以冷冻保存，也可以进行遗传改造。
(2)功能上：具有发育的全能性。
造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血中）神经干细胞（神经系统中）精原干细胞（睾丸中）
具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力
治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病等）
治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病
治疗细胞损伤造成的疾病
通过体外诱导小鼠成纤维细胞得到的类似胚胎干细胞的一种细胞
①将特定基因或特定蛋白导入细胞 （成纤维细胞、已分化的T细胞、B细胞）
②用小分子化合物诱导形成。
①诱导过程无须破坏胚胎；
②iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。
可治疗镰状细胞贫血症；在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等领域的研究也取得新进展
4.诱导多能干细胞(iPS细胞)
诱导iPS细胞定向分化为多种组织细胞
4.干细胞应用面临的问题及展望
干细胞将在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域发挥大作用。
（1）面临的问题：存在导致肿瘤发生的风险。
1.营养供应充足时，传代培养的胚胎干细胞不会发生接触抑制( )2.动物细胞体外培养时，可以直接使用合成培养基( )3.进行动物细胞培养时，各种成分应经过高温灭菌处理后加入培养基( )4.动物细胞培养过程中需将动物细胞放于含95%氧气和5%CO2的CO2培养箱中培养(　　)5.干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中(　　)6.iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞(　　)7.iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫 排斥反应（ ）8.动物细胞培养体现了动物细胞的全能性（ ）9.培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞（ ）10.悬浮培养的细胞直接用离心法收集，贴壁细胞需用胃蛋白酶等处理后再用离心法收集（ ）11.动物细胞培养时，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养基的PH值（ ）12.胚胎干细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟的一类成体干细胞(　　)13.神经干细胞可用于治疗帕金森病和阿尔茨海默病等(　　)
指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
细胞膜具有一定的流动性。
3.诱导细胞融合的方法：
化学法：聚乙二醇（PEG）融合法；
生物法：灭活病毒诱导法
灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，并不破坏病毒的抗原结构。
病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞相互凝集，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。
用灭活的病毒诱导动物细胞融合过程：
灭活的病毒颗粒粘附于细胞表面，使细胞互相凝聚
细胞核融合形成杂交细胞
4.构建动物细胞融合模型
①融合过程:细胞膜融合→细胞质融合→ ________融合。②重组细胞的特点: 具有___________________,杂种细胞表现出两个_________的特点。③融合后的杂交细胞经过_________后仍能形成两个完整的杂交细胞。
物理、化学、生物法诱导
突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交（种间、属间、科间、动植物之间）成为可能。
形成单核杂交细胞。即融合后形成具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。
研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等重要手段，特别是利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤细胞技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性
细胞膜具有一定的流动性
用果胶酶和纤维素酶去除细胞壁
用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散成单个细胞
聚乙二醇（PEG）融合法、电融合法、离心法；高Ca2+-高pH融合法
聚乙二醇（PEG）融合法、电融合法、灭活病毒诱导法
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种
突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能
主要用于制造单克隆抗体
向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清 中分离所需抗体。
骨髓瘤细胞（癌细胞）能无限增殖
一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体
既能无限增殖，又能产生专一抗体
由单个B淋巴细胞经过克隆（无限增殖），形成基因型相同的细胞群，这一细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体。
产量低，纯度低，制备的抗体特异性差。
用特定的抗原免疫，从小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞
将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合
小资料：细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。B淋巴细胞中有两种DNA合成途径，但不能无限增殖。 鼠骨髓瘤细胞中只有D途径，没有S途径，能无限增殖。
HAT培养基：在培养液中加入氨基嘌呤，阻断D途径。
B淋巴细胞及同型融合细胞
骨髓瘤细胞及同型融合细胞
思考：如何筛选出杂交瘤细胞？
筛选原因：由于小鼠体内提取的B淋巴细胞有很多种， 形成的杂交瘤细胞也有很多种
能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
将杂交瘤细胞群稀释，约每孔1个进行培养（克隆化培养）
一段时间后，用标记的抗原检测每个小孔上清液里是否含有我们需要的特异性的抗体（抗原抗体能结合即为阳性孔）
(抗原-抗体杂交技术)
筛选抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞
培养杂交瘤细胞的方法比较
易于控制培养条件（如无需提供无菌环境等），操作简单，成本较低
可大规模培养，大量生产
需要人为控制培养条件，成本相对较高
相关技术和原理：动物细胞融合、动物细胞培养； 细胞膜的流动性、细胞增殖（有丝分裂）
B淋巴细胞(含特异的)
分泌所需抗体的杂交瘤细胞
2.诱导其融合的方法有哪些？
1.注射特定抗原的目的是什么？
获得能产生特定抗体的B淋巴细胞
化学：聚乙二醇 （PEG）融合法
3.杂交瘤细胞的特点？
既可以产生抗体，又可以大量增殖
第1次筛选：得到杂交瘤细胞（多种）
第2次筛选：得到能分泌所需要抗体 的杂交瘤细胞
5.单克隆抗体制备过程中应用到的 细胞工程技术手段？
动物细胞融合、动物细胞培养
6.单克隆抗体制备过程原理？
细胞膜具有一定的流动性、细胞增殖（有丝分裂）
7.单克隆抗体的优点？
① 能准确地识别抗原的细微差异。
② 与特定抗原发生特异性结合。
③ 可以大量制备。（特异性强、灵敏度高、可大量制备）
准确、高效、简易、快速
(2)用于疾病的治疗和运载药物
实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤
单克隆抗体+接头+药物=ADC
1.B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后有三种细胞类型(仅考虑细胞两两融合的情况)(　　)2.动物体细胞融合后的杂交细胞仍然是二倍体细胞(　　)3.在单克隆抗体制备过程中，B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后，要用特定的选择培养基进 行筛选，筛选出来的就是能够分泌所需抗体的杂交瘤细胞( )4.单克隆抗体诊断试剂提高了诊断的准确性、灵敏性(　　)5.相比植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方式是用灭活的病毒处理（ ）6.杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎（ ）7.杂交瘤细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体（ ）8.向杂交瘤细胞培养液中加入抗原，诱导其产生抗体（ ）9.动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理和方法都相同( )10.灭活是用极端的物理或化学手段杀灭细菌或病毒，使其各种结构都失去相应的功能( )11.在单克隆抗体制备过程中，要用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的胸腺中得 到能产生特定抗体的B淋巴细胞( )12.用放射性同位素或荧光标记抗肿瘤表面抗原的单克隆抗体，可以用来对体内的肿瘤进 行定位辅助诊断并确定肿瘤的复发与转移等( )
将动物的一个细胞的 ，移入 中，使这个重新组合的细胞发育成 ，继而发育成 的技术。
用核移植的方法得到的动物 称为克隆动物
2.哺乳动物核移植分类：
分化程度低，全能性容易表现
分化程度高，全能性难表现
一、动物体细胞核移植技术
是无性繁殖，具体地说，是指一个共同的祖先，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。
思考：下列克隆分别用什么技术？ 动物克隆—— 动物细胞克隆—— 植物克隆—— DNA克隆——
从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞(研究人员正在使用设备从牛的卵巢采集卵母细胞)，在体外培养到MⅡ期
从供体高产奶牛身体的某一部位(如耳)上取体细胞，进行细胞培养
将供体细胞注射入去核的卵母细胞
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚。
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
激活重构胚使其完成细胞分裂和发育进程
二、体细胞核移植的过程
1.为什么选择卵母细胞作为核移植受体细胞？
①卵母细胞体积大，易操作
③含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件（如促成熟因子（MPF）其水平高低可影响供体染色体的状态和复制）
②卵黄多，营养物质丰富。
2.为何要培养到MⅡ期？
此时的细胞核核膜核仁消失，为纺锤体-染色体复合物。含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件
3.卵母细胞去核原因是什么？
保证克隆动物的遗传物质尽可能来自于有重要利用价值的动物。
4.卵母细胞去核的方法是什么？
也可用紫外线短时间照射等方法。
使DNA变性失活，达到去核目的。没有刺破透明带或卵母细胞质膜，对卵母细胞伤害小。
5.将供体细胞整个注入去核卵母细胞的原因？
①对卵母细胞损伤较小；②保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。
6.克隆动物遗传物质来源谁？
①细胞核遗传物质：全部来自供体动物的细胞核
②细胞质遗传物质：一部分来自供体细胞，另一部分来自受体卵母细胞。
采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
从供体高产奶牛身上取体细胞
将供体细胞注入去核的卵母细胞
用物理或化学方法激活
将胚胎移入受体（代孕）母牛体内
加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
①建立转基因体细胞系，再利用此技术培育的转基因克隆动物可作为生物反应器 生产珍贵的医用蛋白。
②治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官,可作为异种移植的供体。
③患者的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，能形成相应的细胞、组织或器官可用 于移植以避免免疫排斥反应。
①研究克隆动物可以使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程；
②克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析致病基因；
③克隆特定疾病模型的动物，为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助。
（4）在保护濒危物种方面
该技术有望增加濒危物种的存活数量
许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过大，异常肥胖，发育困难，脏器缺陷，免疫失调等。易出现早衰（多利羊猜想）。
胚胎移植—动物幼体产出概率＜10％
(2)克隆动物存在健康问题
(3)克隆动物食品的安全性问题存在争议
1.动物细胞培养时，为什么要将动物组织分散成单个细胞？
①保证细胞所需要的营养供应；②保证细胞内有害代谢物的及时排出。
2.克隆动物的诞生是否证明了动物细胞具有全能性？
用体细胞核移植技术得到克隆动物，仅仅说明动物体细胞的细胞核具有全能性，而不能说明动物细胞具有全能性。
3.为什么科学家认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞？
iPS细胞的诱导过程无需破坏胚胎，而且iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。
4.所谓的“三亲婴儿”中遗传学上的母亲应是哪一个？该技术主要是为了避免什么疾病？
“三亲婴儿”中遗传学上的母亲应是提供卵细胞核的个体。 该技术主要是为了避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代。
[2025·黑吉辽蒙卷·高考真题]（多选）下图是制备抗白细胞介素-6（IL-6）单克隆抗体的示意图。下列叙述错误的是（     ）A.步骤①给小鼠注射IL-6后，应从 脾中分离筛选T淋巴细胞B.步骤②在脾组织中加入胃蛋白酶， 制成单细胞悬液C.步骤③加入灭活病毒或PEG诱导细胞融合，体现了细胞膜的流动性D.步骤④经过克隆化培养和抗体检测筛选出了杂交瘤细胞
[2025·湖北·高考真题]利用犬肾细胞MDCK扩增流感病毒，生产流感疫苗，具有标准化、产量高等优点。但MDCK细胞贴壁生长的特性不利于生产规模的扩大，严重制约疫苗的生产效率。研究人员通过筛选，成功获得一种无成瘤性的（多代培养不会癌变）、可悬浮培养的MDCK细胞——XF06.下列叙述错误的是（　　）A.XF06悬浮培养可提高细胞密度，进而提升生产效率B.采用无成瘤性细胞生产疫苗，是为了避免疫苗中有致瘤DNA的污染C.可采用离心技术从感染病毒的细胞裂解液中分离出流感病毒D.细胞贴壁生长特性的改变是由于流感病毒感染所导致
[2025·安徽·高考真题]细胞工程技术已在生物制药和物种繁育等领域得到了广泛应用。下列关于动物细胞工程的叙述，正确的是（     ）A.从动物体内取出组织，用胰蛋白酶处理后直接培养的细胞称为传代细胞B.将特定基因或特定蛋白导入已分化的T细胞，可将其诱导形成iPS细胞C.将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合，经诱导融合的细胞即为能分泌所需抗 体的细胞D.采用胚胎分割技术克隆动物常选用桑葚胚或囊胚，因这两个时期的细胞 未发生分化