动物的克隆(浙科版)
多莉的培育用到了哪些技术? 核移植、动物细胞培养、胚胎移植
A母绵羊
B母绵羊 乳腺细胞
多 莉 羊 的 培 育 过 程
卵细胞
细胞质
细胞核移植
细胞核
融合后的卵细胞
卵裂
早期胚胎 C母绵羊子宫 妊娠 分娩 多莉羊 胚胎移植
三、核移植和动物的克隆繁殖
1、核移植:
利用一个细胞的细胞核(供体核),来取代 另一细胞中的细胞核,形成一个重建的“合子” (重组细胞),使发育成一个新的个体。
CO保温培养 2水平(5%),来对细 胞或组织进行体外培养 的一种装臵。
分装到多个卡氏瓶中 传代培养 细胞系 选择或纯化
细胞株
离体动物细胞的生长特性:
(1)贴壁生长: 悬浮液中分散的细胞紧贴培养瓶内壁才能生长。 (2)接触抑制: 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就 会停止分裂。 (3)正常的生命活动: 生长、分裂、有规律的衰老、死亡等现象,但不 分化。
五、克隆培养法(细胞克隆)
1、概念: 把一个单细胞从群体中分离出来单独培养, 使之繁衍成一个新的细胞群体的技术。
异质性细胞系
克隆培养
纯系(克隆)
2、特点:
遗传性状均一、表现的性状相似,便于研究 3、最基本要求: 保证所建成的克隆来源于单个细胞
4、适合于克隆的细胞:
对环境有较大适应范围和具有较强独立生存能力的细胞
重组细胞 电脉冲处理 早期胚胎 b 另一头母绵羊子宫 妊娠、出生 克隆绵羊多莉
体细胞克隆羊成功的分子细胞生物学机理: 1、核移植前对乳腺细胞的营养限制性培养(调节 牛血清浓度)和电脉冲细胞融合技术,有利于核 的变化和细胞融合后基因表达分子开关启动。 2、重组卵细胞最初分裂时,转录并未开始。 3、重组卵细胞的供体核DNA丢失了来源于乳腺细 胞的阻止核基因表达的调节蛋白。 4、开始第三次分裂时,原乳腺细胞的调节蛋白全 部被卵细胞质中的蛋白因子替换了,核DNA被重新 编排,胚细胞开始表达自己的基因。
一、动物细胞、组织培养
1、什么方法取得离体的单个动物细胞?
机械消化或者胰酶消化(胰蛋白酶)
2、离体的动物细胞能否正常的生活、表现出正 常的生命活动?
能,在人工控制的培养条件下,生长、分裂乃至 接触抑制和衰老、死亡等,并呈现一定的组织特性。
3、是不是所有的动物细胞都能在离体的情况下表 现出生命活动?
动物器官培养:体外培养动物器官原基、部分
或整个器官,使之得以保存、生长。保持器官的 结构、功能及分化能力。
二、动物组织培养技术的发展
“组织培养”一词产生 1.1885年,鸡神经板在生理盐水中培养成活。 2.1903年,皮肤及白细胞在腹水及血清中存活一个月, 且观察到细胞分裂。 真正的组织培养开始; 3.1907年,蛙胚神经管在蛙淋巴液中悬浮培养,成功 创立了悬浮培养法 看到神经末端的阿米巴运动。 成功进行了传代培养; 4.1912年,鸡胚浸出液对鸡胚心脏组织块进行原代培养 发明了卡氏瓶; 和传代培养。 5.1943年,获得长期培养细胞系(可连续传代)和细胞 克隆。 标志着组织培养工作进入 6.1950年,人工培养液“199”研制成功 全新阶段 7.1951年,海拉细胞系的建成。
从普通细胞系中分离出缺乏特殊基因的突变细胞系。 用于研究细胞的遗传规律和生理特性。
一、动物细胞全能性的表现程度
受精卵 二分 裂球 四分 裂球 八分 裂球 桑椹胚 囊胚 原肠胚 组织、器官 幼体
1、动物的受精卵,卵裂球含有2-8个细胞时,每个 细胞具有全能性。 2、随着胚胎发育的继续,有的细胞只具有分化出各 种组织细胞的潜能,这样的细胞叫多能干细胞。
四、细胞系、细胞株
原代培养 传 代 培 养
原代培养物 细胞系:可连续传代的细胞
原代培养物在首次传代时就 成为细胞系。 能连续 培养的 不能连续 培养的
有限细胞系 (异倍体核型细胞)(二倍体细胞) (1)恶性细胞系,异体致瘤性 ………… (2)保留接触抑制,不致癌 (遗传物质改变,不死性)
连续细胞系
1、动物细胞全能性的特点? 随着细胞分化程度的提高而全能性逐渐受到限制, 分化潜能变窄。细胞核仍具有全能性。
2、离体的植物细胞和组织可以通过组织培养技术克隆 成完整的植株,那么动物细胞和组织能否也进行同 样的克隆? 不能,动物细胞的全能性受到限制,到现在为止 将离体的动物细胞直接克隆成个体还很困难,所以 动物细胞和组织不能进行与植物一样的个体克隆。
3、有的细胞只能分化为一种细胞,叫单能干细胞。
一、动物细胞全能性的表现程度
1、高等动物细胞
受精卵 > 胚胎干细胞 > 多能干细胞 > 单能干细胞 > 分化的 体细胞
2、低等动物细胞:全能性一般容易体现。 3、癌细胞:仍能逆转为正常细胞。
无论分化还是癌变,变化的都是表现型, 基因组成的完整性可以保留。 为什么动物细胞很难表现出全能性?
二、动物难以克隆的根本原因
基因的选择性表达(差异表达),使得细 胞中合成了专一的蛋白质,即动物细胞已经发 生了分化。 分化的细胞,其基因组中的基因不同时进 行活动。 管家基因:维持生存,各种细胞 中都处于活动状态 奢侈基因:随着组织器官和发育 阶段不同而选择性表达。
动物基因组
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动物体细胞难以实现克隆,那么如何 实现动物的克隆? 多 莉 诞 生
三、动物细胞培养过程
(一)培养条件 1、含全部营养物质的培养液
成分:无机盐、葡萄糖、氨基酸、维生素和动物血清等
2、适宜的环境条件
无菌、无毒环境:加抗生素,定期更换培养液 适宜的温度和pH值:温度:36.5±0.5 ℃
pH值:7.2-7.4
适宜的气体环境:O2和CO2(95%空气和5%CO2)
适宜的渗透压等
5、某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性, 准备对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙) 进行动物细胞培养。下列说法正确的是 ( ) A.在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时,也可用 胃蛋白酶处理 B.细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行,CO2的 作用是刺激细胞的呼吸
C
C.甲、乙细胞在持续的原代培养过程中,乙会出现
A.用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或 组织 B.将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成 单个细胞 C.在培养瓶中要定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离 ,制成悬浮液 D.动物细胞培养只能传50代左右,所培养的细胞全部 衰老死亡
D
3、用动、植物成体的体细胞进行离体培养,下列叙述 正确的是 C A.都需用CO2培养箱 B.都须用液体培养基 C.都要在无菌条件下进行 D.都可体现细胞的全能性 4、动物细胞克隆是指 A A.一个单细胞培养成一个新的细胞群的技术 B.一个重组细胞经分裂、分化发育成一个动物个体 的技术 C.几个同种动物的细胞培养成一个新的细胞群的技 术 D.一个卵裂球经胚胎分割发育成四个细胞群的技术
3、动物克隆成功的条件:
(1)具有包含本物种完整基因组的细胞核的活细胞 如:乳腺上皮细胞; (2)能有效调控细胞核发育的细胞质物质 如:去核卵的细胞质; (3)完成胚胎发育的必要的环境条件 如:诱导重组细胞生长、分化的实验条件和怀胎母 体的子宫环境
4、动物克隆的意义:
(1)有利于遗传疾病的治疗,优良品种的培育 (2)对物种的优化、濒危动物的保护和转基因动物 的扩群有重要意义
群体细胞> 单细胞 无限细胞系、转化或肿瘤细胞 >原代细胞、有限细胞系
5、提高细胞克隆形成率的措施:
•选择适宜的培养基 •添加血清 (胎牛血清) (能促进细胞的生长、增殖和贴附) •以滋养细胞支持生长(经射线照射的小鼠成纤维细胞) •激素刺激(胰岛素等) •使用CO2培养箱,调节PH
6、细胞克隆的主要用途:
体细胞克隆羊的培育成功,证明了什么?
高度分化细胞经一定技术处理,也可回复 到类似受精卵时期的功能。
在胚胎和个体发育中,细胞质具有调控细 胞核(包括异源的细胞核)发育的作用。 (核质互作)
体细胞核移植技术存在的问题: 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。
⑴写出 a、b所指的细胞工程 各称:a b 。 ⑵实施细胞工程a时,所需的 受体细胞大多采用动物卵细胞 的原因是: 。 ⑶多莉面部的毛色是 判断依据: , 。 黑面绵羊去 白面绵羊卵 核卵细胞 腺细胞核 a
Hale Waihona Puke ⑷继植物组织培养之后,克隆 绵羊培育成功,证明动物细胞 也具有 。 ⑸请举例说明克隆绵羊培育成 功的实际意义: 。
1、幼嫩细胞(如:动物胚胎或幼龄动物组织、器官) 2、含全部营养物质的液体培养基和适宜的环境条件。
动物细胞培养:体外培养分散后的单个细胞,
使其得以生存,并保持生命活动现象。像体内 一样呈现一定的组织特性。
组 动物组织培养:体外培养动物组织,使其维持 织 生活状态或生长特性。可以伴随组织分化,但最 培 终成为细胞培养。 养
去 核 注 核 重组细胞
2、动物克隆繁殖: • 胚胎细胞克隆:使用的供体核来自胚胎
1952年,罗伯特.布里格斯:
豹蛙→ 囊胚细胞核+去核的卵母细胞 → 发育成个体
• 体细胞克隆:使用的供体核来自体细胞
1978年,童第周: 黑斑蛙→成体红细胞核→去核的卵细胞中→发育成蝌蚪
胚胎细胞核移植成功率远高于成体细胞核移植。
(3)丰富人们的物质生活,降低畜牧业的成本,缩 短育种年限,提高生产效率
1、用于动物细胞培养的组织和细胞大都取自胚胎 或出生不久的幼龄动物的器官或组织,其主要原因 是这样的组织细胞 ( )
D
A、容易产生各种变异
B、具有更强的全能性
C、取材十分方便
D、分裂增殖的能力强
2、下列为有关动物细胞培养的叙述,其中不正确的是
(二)培养过程
(二)培养过程
从动物胚胎或幼龄动物组织 切片中取小片样品 机械消化或胰酶消化 (胰蛋白酶) 单个细胞悬浮液 转入特殊培养液 原代培养 原代培养物 选择或纯化 细胞株