浙科版选修三 动物的克隆 学案.doc

第二节动物的克隆1.动物克隆的技术基础主要是动物细胞与组织培养。2.动物细胞培养的过程：3.动物细胞培养的原理是细胞增殖。4.动物细胞培养一般选用胚胎或幼龄动物的组织，细胞在培养过程中会出现细胞贴壁(生长)和细胞的接触抑制现象。5.原代培养物在首次传代时就成为细胞系；通过一定的选择或纯化方法，从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞，称为细胞株。6.把一个细胞从群体中分离出来培养，使之繁殖成一个新的细胞群体的技术称为克隆培养法。一、动物细胞的培养和克隆形成1动物细胞的培养(1)过程(填图)： (2)培养瓶内细胞生长特点：贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁生长。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。(3)原代培养与传代培养：原代培养：从机体取出后立即进行的细胞或组织培养为原代细胞。传代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养(10代以外的培养)。2细胞系和细胞株(1)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，能连续培养下去的细胞系称为连续细胞系，不能连续培养下去的细胞系称为有限细胞系。二倍体细胞通常为有限细胞系。连续细胞系被认为是发生转化了的细胞系，大多数具有异倍体核型。有的连续细胞系是恶性细胞系，具有异体致瘤性；有的连续细胞系获得了不死性，但保留接触抑制现象，不致癌。(2)细胞株：通过一定的选择或纯化方法，从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞称为细胞株。细胞株一般具有恒定的染色体组型、同功酶类型、病毒敏感性和生化特性等。可以连续多次传代的细胞株称为连续细胞株，传代次数有限的细胞株称为有限细胞株。3克隆培养法(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，也称为细胞克隆。(2)特点：由于来源于一个共同的祖细胞，所以称为纯系，也就是克隆。(3)提高细胞克隆形成率的措施：选择适宜的培养基、添加血清(胎牛血清最好)、以滋养细胞支持生长、激素(胰岛素等)刺激、使用co2培养箱、调节ph等。二、动物的细胞融合技术及其应用1细胞融合(1)概念：是指在一定的条件下将两个或多个动物细胞融合为一个细胞的过程。(2)原理：细胞膜的流动性。(3)诱导融合的方法：物理方法和化学方法：电激法、聚乙二醇等。生物方法：灭活的病毒(如仙台病毒)。2细胞杂交(1)概念：基因型不同的细胞间的融合称为细胞杂交。(2)过程：(3)应用：由于细胞杂交中染色体容易丢失，利用杂交细胞检测特定染色体丢失与特定基因产物(蛋白质)减少的对应关系可以进行基因定位。3杂交瘤技术和单克隆抗体的制备(1)制备过程：用外界抗原刺激动物，使其发生免疫反应，使b淋巴细胞产生抗体。利用仙台病毒或聚乙二醇等作介导，使经免疫的动物的脾细胞与可以无限传代的骨髓瘤细胞融合。经过筛选、克隆培养，获得来自单一细胞的既能产生特异抗体、又能无限增殖的杂交瘤细胞克隆。(2)杂交瘤技术制备单克隆抗体的最大优点：可以从特异抗原成分比例极少的抗原混合物中提取单抗。(3)单抗的运用：可作为特异探针，研究相应抗原蛋白的结构、细胞学分布及其功能。三、动物的克隆繁殖1动物细胞全能性(1)动物细胞的分化被认为不可逆的，在动物发育过程中，细胞的发育潜能逐渐变窄。(2)全能性大小：受精卵多能胚胎细胞单能干细胞高度分化的体细胞。低等动物细胞高等动物细胞。2动物体细胞克隆3动物难以克隆的根本原因在动物的个体发育过程中，细胞分化使得细胞发生了基因的差异表达，细胞基因组中基因的活动很不完全。1动物细胞培养过程的顺序是()原代培养传代培养胰蛋白酶处理组织，形成单个细胞，制成细胞悬液abc d解析：选d动物细胞培养是用动物胚胎或幼龄动物器官通过胰蛋白酶处理制成细胞悬液，再通过原代培养和传代培养得到细胞株。2进行动物细胞培养时，最好选用的培养材料是()a衰老的动物组织细胞b成熟动物个体的体细胞c动物的受精卵d动物胚胎或幼龄个体的器官或组织解析：选d动物细胞培养一般选择动物胚胎或出生不久的幼龄个体的器官或组织作为培养材料，因为这些器官或组织的细胞生命力旺盛，分裂能力强。3下列哪项条件不是动物细胞培养所需要的()a无菌、无毒的环境 b充足的营养物质c适宜的温度和ph d氧气培养箱解析：选d动物细胞培养需要二氧化碳培养箱，不需要氧气培养箱。4进行哺乳动物克隆时，细胞核供体细胞不能是()a乳腺细胞 b卵细胞c胃腺细胞 d胚胎细胞解析：选b卵细胞是由减数分裂形成的，其染色体数目是体细胞的一半，不能用作哺乳动物克隆时的细胞核供体细胞。5在克隆多莉羊的过程中，下列哪项技术没有运用到()a细胞培养技术 b细胞核移植技术c胚胎移植技术 d基因工程技术解析：选d多莉羊的培育过程中首先运用了细胞核移植技术获得重组细胞，然后通过细胞的体外培养形成早期胚胎，最后把这个胚胎移植到代孕母羊子宫中完成后续的胚胎生长发育。在整个过程中没有使用基因工程技术。动物细胞培养的过程(1)选取幼龄动物的组织、器官作为材料的原因：动物细胞培养的原理是细胞增殖。动物细胞培养时，一般选取幼龄动物的组织、器官，其细胞的分化程度较低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养。(2)将动物细胞分散成单个细胞培养的原因：分散成单个细胞后容易培养，细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出。(3)原代培养和传代培养： (4)细胞系与细胞株比较：种类来源特点细胞系有限细胞系通常由二倍体细胞传代培养建成有接触抑制；不能连续培养连续细胞系由传代细胞连续培养建成发生了转化，多数具有异倍体核型；有些具有异体致瘤性；有些具有不死性，但不致癌细胞株有限细胞株通过一定的选择或纯化方法，从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞传代次数有限一般具有恒定的染色体组型、同功酶类型、病毒敏感性和生化特性等连续细胞株可连续多次传代 (5)单克隆抗体制备过程的几个问题分析：对动物免疫处理的原因：b淋巴细胞要经过免疫过程，即接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的b淋巴细胞，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的b淋巴细胞实际上是效应b细胞。在单克隆抗体制备过程中，一般认为有两次筛选过程，第一次是筛选出杂交瘤细胞(用选择培养基)，第二次是进一步筛选出能产生人们所需要抗体的杂交瘤细胞。杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有效应b细胞产生特异性抗体的能力，还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力，从而可以克服单纯b淋巴细胞不能无限增殖的缺点，而大量生产单克隆抗体。题组冲关1下列动物细胞培养过程中，属于原代培养的是()a用胰蛋白酶使组织分散成单个细胞的过程b从机体取得细胞后立即进行培养的过程c出现接触抑制现象后取下的细胞的培养过程d生物制药厂通过细胞培养的方法生产细胞产物的过程解析：选b原代培养是指从动物机体组织取出细胞后的立即培养，直到细胞出现接触抑制为止。因为细胞的接触抑制，细胞停止分裂增殖，并逐渐走向衰亡，所以要想继续细胞培养，必须将细胞取下分装后才能进行，分装后的细胞培养是传代培养。生物制药厂通过细胞培养法，用于生产细胞产物的细胞一般具有无限增殖的能力，属于传代培养。2如图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据此回答：(1)容器a中放置的是动物器官或组织，它一般取自_。(2)容器a中的动物器官或组织首先要进行的处理是_，然后用_酶处理，这是为了使细胞分散开来，这样做的目的是_。(3)培养先在b瓶中进行，瓶中的培养基成分有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和_等，细胞增殖产生的新细胞会表现出_生长现象。当细胞分裂生长相互接触时，就会停止分裂增殖，这为_现象。需用胰蛋白酶处理后分瓶继续培养，称为_。(4)细胞在c瓶培养，出现极少数细胞无限繁殖，其原因是_。解析：(1)胚胎或幼龄动物的细胞具有旺盛的分裂能力，培养后可获得较多细胞。(2)为了增加细胞与培养液的接触，应使细胞分散开来，可先用物理方法剪碎，再用胰蛋白酶处理。(3)血清中含有丰富的营养成分，为良好的天然营养物质；在培养过程中细胞会有接触抑制现象，需用胰蛋白酶处理，使之分散开，以便与培养液充分接触；若再分瓶培养则为传代培养。(4)培养过程中细胞的遗传物质可能发生变异而具有癌细胞的特点，即具有无限增殖能力。答案：(1)胚胎或幼龄动物(2)剪碎胰蛋白使细胞与培养液充分接触(3)动物血清贴壁接触抑制传代培养(4)细胞的遗传物质发生了改变，带有癌变特点3根据所学知识，回答下列问题：(1)巴斯德利用固定毒株制成减毒活疫苗，预防狂犬病，制成减毒活疫苗需要用_培养。(2)特异性抗体获取可用单克隆抗体制备。在制备单克隆抗体的过程中，应用的动物细胞工程技术是_。(3)下面是单克隆抗体制备过程示意图，请据图回答：图中a过程从小鼠的脾脏中取得的“小鼠细胞”是_细胞，该细胞能够产生_。从小鼠体内提取分离该细胞之前，给小鼠注射的特定的物质是_。图中b过程是细胞融合，该过程需要用灭活的_、聚乙二醇或电激等诱导。特异性抗体获取的方法也可以采用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。与这种方法制备的抗体相比，单克隆抗体具有_等优点。(4)动物细胞体外培养需要满足的环境条件有_。解析：病毒是营寄生生活的，所以体外培养只能利用活细胞进行。单克隆抗体制备应用的动物细胞工程技术是动物细胞的融合和动物细胞培养。图示中a过程从小鼠的脾脏中获取的“小鼠细胞”是免疫的b淋巴细胞，该细胞能够产生抗体，该细胞是受到相应抗原刺激后才产生的。诱导b淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的促融剂是聚乙二醇、灭活的病毒等。单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高，并可大量制备的优点。动物细胞的培养需要在无菌、无毒、温度和ph适宜，充足的气体、营养物质充足的条件下进行。答案：(1)活细胞(2)动物细胞融合技术和动物细胞培养技术(3)免疫的b淋巴抗体抗原(或狂犬病病毒)病毒(或仙台病毒)特异性强、灵敏度高，并可以大量制备(4)无菌、无毒、适宜温度和ph、充足的气体、营养物质1细胞核移植的原理动物体细胞核移植的原理是细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。因为动物体细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，所以用体细胞核移植技术能够得到克隆动物，说明动物体细胞的细胞核具有全能性。2供体和受体的选择(1)供体：一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。(2)受体：卵细胞，其原因是：卵细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。卵母细胞体积大，便于操作。卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。3克隆动物的遗传特点克隆动物的亲本有三个，即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体。(1)克隆动物细胞核基因来自于体细胞核供体，因此，克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。(2)克隆动物的细胞质基因来自于卵细胞，因此，克隆动物的性状与卵母细胞供体部分相同。(3)代孕母体没有为克隆动物提供遗传物质，因此，克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。题组冲关4.右图为哺乳动物(羊)的生殖过程，下列叙述错误的是()a个体2为克隆动物，c为高度分化的体细胞b个体2的遗传性状与提供c细胞核的羊不完全相同c产生动物个体1与动物个体2的生殖方式是不同的de细胞为完成减数分裂的卵细胞解析：选d在核移植过程中，去核卵细胞一般选用处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞，而不是完成减数分裂的卵细胞。5如图所示为用两栖动物未受精卵所做的实验图解，请据图回答下列问题：(1)蝌蚪肠上皮细胞核中含有青蛙发育所需的_，重新组合的细胞相当于蛙的_细胞，经过细胞_、_能形成组织和器官。本实验结果说明_具有全能性。(2)图中a过程采用的技术手段称为_技术。(3)图中培养过程采用的培养基与植物组织培养基成分的主要不同是_。(4)通过图示过程产生新个体的生殖方式是_。解析：(1)该过程重组的细胞经细胞分裂和分化能发育为完整的个体，因此重组细胞相当于受精卵，含有本物种发育所需的全部遗传信息。(2)图中获取重组细胞的过程采用了核移植技术。(3)动物细胞培养过程中为保证顺利增殖，培养基中一般要加入血清、血浆等。(4)该过程是由重组细胞直接发育成新个体，属于无性繁殖。答案：(1)全部基因(全部遗传物质)受精卵分裂分化动物细胞核(2)核移植(3)前者必须含有血清、血浆等(4)无性繁殖方法规律 判断有性生殖与无性生殖的两种方法(1)从概念上判断。有性生殖是指经两性生殖细胞结合而成的合子或有性配子直接发育成个体的生殖方式。无性生殖是指不经过生殖细胞的结合由亲本直接产生子代的生殖方式。(2)从培养细胞的种类上判断。组织培养中培养的不是体细胞而是有性配子或合子时，才属于有性生殖。植物体细胞杂交和动物细胞核移植都属于无性生殖。 随堂基础巩固1一般来说，动物细胞体外培养需要满足的条件有()无毒的环境无菌的环境培养液中需加血清温度与动物体温相近需要o2加co2维持培养液的phabc d解析：选a动物细胞体外培养要求环境无菌、无毒，在细胞培养液中需添加血清、血浆等一些天然成分，培养温度一般与动物体温相近。动物细胞培养还需要o2和co2，o2是细胞代谢所必需的，co2可维持培养液的ph。2下列有关核移植的说法错误的是()a用核移植技术得到的动物称为克隆动物b核移植的受体细胞最好是受精卵c核移植技术可以充分发挥优良种畜的生殖潜力d用核移植技术得到克隆动物的过程属于无性生殖解析：选b核移植的受体细胞应该是卵细胞，相对受精卵来说，卵细胞细胞质所含的物质更有利于细胞核全能性的表达。3下图为克隆羊“多莉”的培育过程示意图：下列各项有关表述错误的是()a克隆羊“多莉”的主要性状与甲羊一致，因为其细胞核基因来自甲羊b克隆羊“多莉”的培育过程中采用的生物技术有核移植技术和胚胎移植技术c乙羊的去核卵细胞为重组细胞的基因表达提供了细胞内的环境条件d此过程说明高度分化的动物细胞具有全能性解析：选d生物的性状主要由细胞核中的遗传物质控制，克隆羊的性状与提供细胞核的个体基本一致；甲羊的体细胞核移植到去核的卵细胞中形成重组胚胎后，在体外适宜条件下培养至早期胚胎，再移植到第三只羊的子宫内完成妊娠、分娩等过程；选择去核卵细胞的原因是因为其细胞质中含有使体细胞核表达全能性的物质；此实验只能说明高度分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。4有关动、植物体细胞的离体培养，下列叙述正确的是()a都需用co2培养箱b都需用液体培养基c都要在无菌条件下进行d都可体现细胞的全能性解析：选c动、植物体细胞的离体培养都要在无菌条件下进行；动物的体细胞离体培养用液体培养基，不能体现细胞的全能性；植物的体细胞离体培养一般用固体培养基，能体现细胞的全能性。5科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如下图所示)，请结合图示回答下列问题：(1)在进行细胞培养之前，要对取自转基因奶牛的组织进行分离，形成单个细胞，这一过程中需要利用_酶处理，不能用纤维素酶与果胶酶的原因是_。(2)形成重组细胞时应选用m(或减中)期的卵细胞，并去掉其细胞核的原因是_。(3)如果重组细胞为贴附性细胞，则在进行原代培养时，会表现出_和_等特点。(4)重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛体内会生出与供体奶牛遗传性状相同的犊牛，但也有可能出现性状上的某些差异，原因是_；_。(5)上图中所示的生物技术整体被称为_。转基因奶牛的克隆成功，说明了动物_具有全能性。解析：(1)对动物组织进行分离，用胰蛋白酶处理，才能形成单个细胞。因为酶具有专一性，所以不能用纤维素酶和果胶酶将动物细胞分散开。(2)去掉卵母细胞核后，重组细胞的遗传物质主要来自供体细胞核，其性状主要由供体细胞核决定。(3)如果重组细胞为贴附性细胞，则在进行原代培养时会表现出细胞贴壁和接触抑制的特点。(4)重组细胞发育而来的犊牛与供体奶牛不完全相同，因为重组细胞的遗传物质主要来自供体细胞核，少量来自卵母细胞的细胞质，另外性状还受环境的影响。(5)克隆动物的成功证明了动物体细胞的细胞核具有全能性。答案：(1)胰蛋白(或胶原蛋白)酶具有专一性(2)使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞(或避免卵细胞中的遗传物质对后代造成干扰)(3)细胞贴壁接触抑制(4)生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制生物的性状受环境因素的影响(两空顺序可以颠倒)(5)核移植(或体细胞核移植)体细胞的细胞核课时跟踪检测1下列关于动物细胞培养的叙述，错误的是()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将所取的组织需用胰蛋白酶等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，所培养的细胞都会衰老死亡解析：选d动物细胞培养传至50代左右，若细胞的遗传物质发生改变，并且带有癌变的特点，就能在适宜培养条件下无限制地传代下去。2下列关于动物细胞培养技术应用的叙述，错误的是()a可用于检测某种物质的毒性b可通过培养各种病变细胞，用于药理等方面的研究c可通过动物细胞的大规模培养来生产病毒疫苗、干扰素等d经过脱分化、再分化，可构建人造皮肤解析：选d动物细胞培养没有脱分化与再分化过程。3科学家用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合，得到杂交瘤细胞，经培养可产生大量的单克隆抗体。与骨髓瘤细胞融合的细胞是()a经过特定抗原免疫的b淋巴细胞b不经过免疫的b淋巴细胞c经过特定抗原免疫的t淋巴细胞d不经过免疫的t淋巴细胞解析：选a骨髓瘤细胞必须与经过特定抗原免疫的b淋巴细胞融合，形成杂交瘤细胞，才能大量增殖并产生能够与相应的抗原特异性结合的单克隆抗体。4下列有关动物细胞全能性的叙述中，错误的是()a低等动物细胞全能性一般比较容易体现b受精卵第一次卵裂产生的细胞具有全能性c造血干细胞在体外培养可培育成一个生物体d癌细胞仍可能转化成为正常细胞，因为它保留了基因组的完整性解析：选c造血干细胞分化潜能变窄，只能分化为多种血细胞或某种血细胞。5单克隆抗体是指()a单个骨髓瘤细胞增殖产生的抗体b单个b淋巴细胞增殖产生的抗体c单个杂交瘤细胞增殖产生的高度单一的抗体d单个抗体通过克隆化，产生大量抗体解析：选c单克隆抗体是利用b淋巴细胞能产生抗体和骨髓瘤细胞能无限增殖的特点制备的。骨髓瘤细胞自身不能产生抗体。而一个细胞产生的抗体是非常有限的，不能应用于生产和实践，所以单个b淋巴细胞也不能产生大量的抗体。抗体本身很难克隆。而单个杂交瘤细胞通过无性繁殖能产生大量的相同的杂交瘤细胞，产生的抗体专一、特异性强。6根据所学知识回答下列问题：(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面_时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的_。此时，瓶壁上形成的细胞层数是_。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是_。(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现_的细胞，但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成_细胞，该种细胞的粘着性_，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量_。(3)现用某种大分子染料，对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不染色，原因是_。(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到_期的细胞用显微镜进行观察。(5)给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了免疫排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤组织当作_进行攻击。解析：(1)动物细胞培养过程中当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制，此时，瓶壁上形成单层细胞。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用胰蛋白酶处理。(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡，但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成无限增殖的细胞，该种细胞的粘着性降低，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量减少，称之为细胞系(朝癌变方向发展)。(3)用大分子染料对细胞进行染色时，活细胞不能染色，原因是活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内。(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到有丝分裂中期的细胞进行显微镜观察，因为有丝分裂中期的染色体形态稳定、数目清晰，便于观察。(5)给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了免疫排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤组织当作抗原进行攻击。答案：(1)相互接触接触抑制单层(或一层)胰蛋白酶(2)衰老甚至死亡不死性(无限增殖)降低减少(3)由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，故活细胞不能着色(或由于死细胞的膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色)(4)有丝分裂中(5)抗原7某研究小组进行药物实验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种，甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。请回答下列有关动物细胞培养的问题：(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其他培养条件均相同。一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量_。(2)在动物细胞培养时，通常在合成培养基中加入适量血清，其原因是_。(3)在两种细胞生长过程中，当乙细胞铺满瓶壁时，其生长_。药物实验需要大量细胞，两种细胞频繁传代，甲细胞比乙细胞可以传代的次数更_。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需用_消化处理。(4)为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的_。(5)