人教版选修3 2.2.1 动物细胞培养和核移植技术 学案.doc

2.2.1动物细胞培养和核移植技术一、动物细胞培养1概念从动物机体中取出相关的组织，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。2过程(1)分散组织细胞：剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间。(2)原代培养概念：指动物组织消化后的初次培养。特点：a细胞贴壁：细胞悬液中分散的细胞贴附在瓶壁上。b细胞的接触抑制：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)传代培养概念：贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，再分瓶继续培养。细胞特点：a10代以内的细胞保持正常的二倍体核型。b细胞传到1050代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，此时部分细胞的细胞核型可能会发生改变。当继续传代培养时，少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性。3培养条件(1)无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理。(2)营养(3)温度和ph(4)气体环境4应用连线二、动物体细胞核移植技术和克隆动物1动物细胞核移植理论基础动物细胞核的全能性。2动物细胞核移植概念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。3动物细胞核移植的种类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。4动物体细胞核移植过程5体细胞核移植技术的应用前景(1)加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。(2)增加濒危物种的存活数量。(3)转基因克隆动物可作为生物反应器生产医用蛋白。(4)用于组织器官的移植。(5)研究胚胎发育及衰老过程。(6)追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病。6体细胞核移植技术存在的问题(1)成功率低。(2)绝大多数克隆动物还存在健康问题。(3)克隆动物食品的安全性问题存在争议。共研探究动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，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。观察下列流程，探讨动物细胞培养的相关问题。1动物细胞培养的过程取动物组织块 分散组织细胞： 配制细胞悬浮液 原代培养：具有贴壁生长和接触抑制的特点 2动物细胞培养过程中的重点剖析(1)动物细胞培养的原理是细胞增殖。(2)选材：动物细胞培养时选用幼嫩的动物组织块较好，因为幼嫩组织块容易增殖。(3)分散组织细胞：从健康动物体内取出组织块，先剪碎组织，目的是增大胰蛋白酶或胶原蛋白酶与细胞的接触面积；然后用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间，这样组织就会分散成单个细胞。(4)传代培养中酶的选择进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。多数细胞培养的适宜ph为7.27.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，所以胃蛋白酶不适用于细胞培养时的消化。(5)如何区分原代培养与传代培养？提示：原代培养：通常将动物组织消化后的初次培养称为原代培养。传代培养：贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞增殖，即为传代培养。(6)动物细胞培养过程中“两次”使用胰蛋白酶的作用用胰蛋白酶处理组织，目的是把组织分散为单个细胞。用胰蛋白酶处理原代培养细胞，目的是去除接触抑制，进行传代培养。(7)动物细胞培养要经过脱分化的过程吗？为什么？提示：动物细胞培养不需经过脱分化过程。因为高度分化的动物细胞失去了发育成完整个体的能力，所以动物细胞没有脱分化过程。3动物细胞培养的条件(1)无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。(2)营养：合成培养基的成分有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、血清、血浆等。(3)温度和ph：适宜的温度为36.50.5_；ph为7.27.4。(4)气体环境：95%空气和5%co2的混合气体。(5)培养动物细胞的培养基是液体培养基还是固体培养基？培养基中为什么要加入动物血清？提示：液体培养基。为了保证细胞培养时营养物质和生长因子的供给，培养基中需添加一定量的动物血清等天然成分，可以补充合成培养基中缺乏的物质。(6)进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，将其置于含95%空气加5%co2的混合气体的培养箱中进行培养，o2是细胞代谢所必需的，co2的主要作用是维持培养液的ph。4动物细胞培养技术的应用(1)生产病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。(2)为皮肤大面积烧伤病人培养提供移植的皮肤。(3)用于检测有毒物质。(4)医学家培养各种正常或病变的细胞，用于生理、病理、药理等方面的研究，为治疗和预防疾病提供理论依据。总结升华动物细胞培养过程解读(1)原理：细胞增殖。(2)将动物细胞分散成单个细胞培养的原因：保证细胞所需要的营养供应。保证细胞内有害代谢产物的及时排出。(3)细胞株和细胞系：细胞株：传代培养的细胞能传到1050代，这样的传代细胞称为细胞株。细胞系：传代培养的细胞在传到50代后，有部分细胞的遗传物质发生了改变，获得不死性，这种具有癌变特点的细胞称为细胞系。【易错易混】(1)植物组织培养和动物细胞培养过程都存在细胞的培养过程，但植物组织培养过程中细胞既分裂又分化，而动物细胞培养过程中细胞只分裂不分化。(2)植物组织培养可获得新个体，体现了细胞的全能性，而动物细胞培养只能得到细胞，没有体现细胞的全能性。(3)植物组织培养中需要加入植物激素等促生长因子，而动物细胞培养基中需要加入血清、血浆。对点演练1判断正误(1)动物细胞培养的原理是动物细胞的全能性。()(2)培养动物细胞时，需要对细胞进行一次脱分化处理和两次蛋白酶处理。()(3)原代培养的细胞是指从贴壁生长到发生接触抑制的细胞。()(4)恒温条件下，细胞周期持续时间长短不随细胞培养进程而改变。()(5)传代培养的细胞因为以有丝分裂方式增殖，所以在传代过程中其遗传物质保持不变。()(6)只要培养条件适宜，细胞都可在体外无限繁殖。()(7)动物细胞培养可用于检测有毒物质、构建人造皮肤、大量生产药物蛋白。()(8)为了防止培养过程中发生微生物污染，应将培养箱抽成真空以消毒、灭菌。()解析：动物细胞培养的原理是细胞的增殖；动物细胞培养无需脱分化处理，只要发生接触抑制就要用胰蛋白酶处理；细胞从开始贴壁生长到发生接触抑制在原代培养和传代培养中都会发生；多次传代后，分裂速度减慢，周期因此变长，以致有部分细胞的遗传物质有可能发生改变；细胞多次传代后，会逐渐衰老死亡；培养箱抽成真空不利于细胞呼吸。只有(7)正确。答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)共研探究1体细胞核移植的过程用动物细胞克隆动物，实际上是通过核移植来实现的。如图为动物克隆的一般过程，填图并回答问题。(1)动物细胞核移植：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。动物体细胞核移植时选用卵母细胞作受体细胞的原因是什么？提示：去核的卵母细胞是最合适的细胞。因为卵母细胞体积大，易操作，而且含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，这是为什么？提示：培养的动物细胞一般传代至1050代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。(2)种类(3)为什么动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植？提示：因为胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难。(4)从图中可以看出，生出的幼体不是由受精卵发育而成的，动物核移植技术的理论基础(原理)是动物细胞核的全能性。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物，克隆动物属于无性繁殖。(5)动物细胞核全能性表达的条件是什么？提示：动物的细胞核；提供促进细胞核表达全能性的物质和营养条件。(6)根据经验，不能用高产奶牛的一个细胞培育出一头高产奶牛，原因是动物细胞的全能性随着动物细胞分化程度的提高而逐渐受到抑制，全能性表达很难，但动物的细胞核内仍含有该种动物的全部遗传基因，具有发育成完整个体的潜能，即动物的细胞核仍具有全能性。(7)通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%复制吗？为什么？提示：不是。因为克隆动物中，绝大部分dna来自于供体细胞核，但其核外还有少量的dna，如线粒体中的dna来自于受体卵母细胞；其次生物的性状还受环境的影响。2体细胞核移植技术的应用前景(1)畜牧生产方面：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：增加动物的存活数量。(3)医药卫生领域：转基因克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白。(4)治疗人类疾病：转基因克隆动物细胞、组织和器官作为异种移植的供体等。3体细胞核移植技术存在的问题(1)体细胞核移植技术的成功率非常低。(2)克隆动物存在健康问题，表现出遗传缺陷、生理缺陷等。(3)克隆动物食品的安全性问题存在争议。总结升华1不同层次的克隆(1)分子水平：如dna复制。(2)细胞水平：动物细胞培养。(3)个体水平：“多利”羊的诞生。2核移植(1)原理：动物细胞核的全能性，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。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)供体和受体卵母细胞的选择供体：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。受体卵母细胞：m中期的卵母细胞。因为卵母细胞大，易于操作；卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养。而且此时的卵母细胞具备受精能力，细胞质中含有能刺激融合后重组细胞进行分裂分化并形成重组胚胎的物质。3克隆动物的遗传特点(1)克隆动物的性状与细胞核供体生物的性状基本相同，但不完全相同，因为：克隆动物的细胞质遗传物质来自于受体卵母细胞的细胞质。生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境的影响。(2)核移植过程中细胞核只来自于一个个体，因此核遗传物质与供体相同，属于无性繁殖，不会改变生物体的基因型。【方法规律】判断有性生殖与无性生殖的方法(1)从概念上判断：有性生殖是经两性生殖细胞结合而成的合子发育成个体的生殖方式。无性生殖是指不经过两性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：组织培养中培养的是生殖细胞时，属于有性生殖；组织培养中培养的是体细胞、组织或器官时，属于无性生殖。植物体细胞杂交和动物细胞核移植都属于无性生殖。对点演练2下面是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病的过程图解。请据图回答下列问题：(1)图中所示的结构名称是_。(2)图中所示的生物技术名称分别是_、_。(3)过程通常用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因除了它体积大、易操作、营养物质丰富外，还因为它_。(4)过程通常用作为受体细胞的原因是_。(5)图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是_，该种基因治疗所属类型为_。(6)若用图中所示技术得到能产生人生长激素的高产奶牛，则该奶牛从生殖方式上看属于_(填“有性生殖”或“无性生殖”)。解析：(1)是从供体(患者)体细胞分离出的细胞核。(2)表示核移植技术，表示转基因技术。(3)核移植技术中的受体细胞一般是卵母细胞，原因是它体积大、易操作，含有供胚胎发育的营养物质，还含有促进细胞核全能性表达的物质。(4)早期胚胎中的细胞分化程度低，全能性高