高中生物 2.3《动物的克隆》教案 浙科版选修3

用心 爱心 专心1 第三节第三节 动物的克隆动物的克隆 教学目标 知识与能力方面 1 简述动物细胞组织培养与体细胞克隆 2 说出动物组织培养技术的发展历程 3 描述细胞系及细胞株的含义 4 简述动物的克隆培养法 5 描述动物细胞全能性的表现程度 说出动物难以克隆的原因 6 简述动物细胞核移植的概念和核移植的程序 7 列举动物细胞培养与动物细胞核移植的应用和发展前景 过程与方法方面 通过对植物组织培养和动物细胞培养进行比较分析 提高比较 分析的能力 情感态度 价值观方面 认同细胞生物学基础理论研究与技术开发之间的关系 体会 S 科学 T 技术 S 社会 三者之间的相互关系 教学重点 动物细胞培养 教学难点 动物细胞融合和单克隆抗体的制备 教学方法 讲授法和自学相结合 教学课时 2 课时 教学过程 导入新课 植物组织培养可以进行植物的无性繁殖 动物能不能通过相同的操作来达到这个目的 植物的体细胞杂交可以生产出杂种植株 动物能不能通过相同的操作来达到这个目的 都不能 因为动物体已经高度分化的细胞的全能性很难诱导出来 一 动物细胞培养一 动物细胞培养 提出问题 动物细胞培养的过程是什么 主要应用于哪些方面 学生活动 阅读课本 观看视频 讨论并总结流程 总结归纳 1 1 发展历史发展历史 20 世纪初 人们不知道神经纤维是由神经细胞的细胞质向外突出形成的 还是由神经 细胞周围的其他细胞融合而成的 生物学家们就这个问题展开了激烈的争论 1907 年 美 国生物学家哈里森 Harrison 从蝌蚪的脊索中分离出神经组织 把它放在青蛙的凝固的淋 巴液中培养 蝌蚪的神经组织存活了好几周 并且从神经细胞中长出了神经纤维 哈里森 的实验不仅解决了神经纤维的起源问题 而且开创了动物组织培养的先河 此后 在许多 科学家的不懈努力下 动物组织培养不断改进并逐渐发展成为动物细胞培养 2 2 动物细胞培养的应用和概念 动物细胞培养的应用和概念 动物细胞培养就是从动物有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 动物细胞的培养过程 动物细胞的培养过程 用心 爱心 专心2 胰蛋白酶胰蛋白酶 加培养液加培养液 动物胚胎或幼龄动物的组织 器官动物胚胎或幼龄动物的组织 器官 单个细胞悬浮液单个细胞悬浮液 原代培养原代培养 传传 代培养代培养 思考讨论 在动物细胞培养过程中 为什么要用胰蛋白酶对取出的动物组织进行处理 思考讨论 在动物细胞培养过程中 为什么要用胰蛋白酶对取出的动物组织进行处理 胰蛋白酶处理动物组织 可以使动物组织细胞间的胶原纤维和细胞外的其他成分酶解 获得单个细胞 有关概念有关概念 原代培养 原代培养 从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞 初次培养称为原代细胞培养 传代培养 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 称为传代培养 细胞系 细胞系 可连续传代的细胞 细胞株 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 细胞株和细胞系的区别 细胞株和细胞系的区别 细胞系泛指可传代的细胞 其中的所有细胞都能传代培养 但是却不一定具有相同的特征 不能称为细胞克隆 而细胞株是具有特殊性质的细胞系 一个细胞株就是一个细胞克隆 3 3 动物细胞培养的条件动物细胞培养的条件 1 无菌无毒的环境 2 营养 水 无机盐 葡糖糖 氨基酸 核苷酸 动物血清等 3 温度和 pH 4 气体环境 4 4 动物细胞培养技术的应用动物细胞培养技术的应用 1 蛋白质生物制品的生产 如病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体 2 健康细胞培养 培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植 3 细胞的生理 药理 病理研究 5 5 植物组织培养和动物细胞培养的比较植物组织培养和动物细胞培养的比较 比较项目比较项目植物组织培养植物组织培养动物细胞培养动物细胞培养 原理细胞的全能性细胞增殖 培养基性质固体培养基液体培养基 培养基特有成分蔗糖 植物激素葡萄糖 动物血清 培养结果植物体细胞株 细胞系 培养目的快速繁殖 培育 无病毒植株 获得细胞或细胞 分泌蛋白 思考 思考 1 1 动物细胞培养液的主要成分是什么 较植物组培培养基有何独特之处 动物细胞培养液的主要成分是什么 较植物组培培养基有何独特之处 主要成分 葡萄糖 氨基酸 无机盐 维生素和动物血清等 独特之处有 1 液体 培养基 2 成分中有动物血清等 2 2 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 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 用心 爱心 专心3 因为这些组织或器官上的细胞生命力旺盛 分裂能力强 注意 不是因为细胞的全能 性 因为动物细胞培养一般不能最终形成新的动物个体 而只能获得更多的动物细胞 3 3 为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞 为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞 成块组织不利培养 其中的细胞不能与培养液充分接触 而且动物细胞具有接触抑制 的特性 分散了做成细胞悬浮液利于培养 4 4 动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体 动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体 不能 动物细胞培养只能使细胞数目增多 不能发育成新的动物个体 二 动物细胞培养融合技术 提出问题 让学生回顾有关植物体细胞杂交技术的基本知识 教师设问 植物体细胞杂 交技术的过程是怎样的 先用酶去除两种植物细胞的细胞壁 使之成为原生质体 再用物理或化学的方法 诱 导两种原生质体融合成杂种细胞 最后用植物组织培养的方法把其培育成新的植物体 动植物细胞在结构上有何区别 动物细胞无细胞壁 无明显的液泡 无质体 叶绿体 既然动物细胞与植物细胞不同 那么动物细胞是否可以融合或杂交 如果可以 两着 的方法 过程相同吗 不同 动物细胞融合是怎么一回事 动物细胞融合指的是两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程 学生活动 阅读课文 总结动物细胞融合的过程 方法和应用 总结归纳 1 1 动物细胞融合的基本原理与植物原生质体融合的基本原理是否相同 动物细胞融合的基本原理与植物原生质体融合的基本原理是否相同 相同 都是依赖于细胞膜的流动性 动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同 那么动物细胞融合的具体过程是 否也和植物原生质体融合的过程一样呢 基本一样 但在方法和过程上稍有差别 2 2 动物细胞融合过程动物细胞融合过程 1 动物细胞融合的诱导方法 物理法 电刺激 化学法 聚乙二醇 PEG 生物法 灭活的仙台病毒 动物细胞融合特有的方法 为什么灭活的病毒能作为诱导剂 因为灭活的病毒能使细胞膜上的蛋白质分子和脂质重新排布 细胞膜打开 细胞发生 融合 不灭活的病毒能作为诱导剂吗 不能 因为不灭活的病毒会感染细胞 而不能诱导细胞融合 2 融合过程 把两个不同的动物细胞放在一起 用灭活的病毒处理细胞后 它们就先质融合 再核把两个不同的动物细胞放在一起 用灭活的病毒处理细胞后 它们就先质融合 再核 融合 进而形成杂交细胞 这个细胞有丝分裂后仍能形成两个完整的杂交细胞 融合 进而形成杂交细胞 这个细胞有丝分裂后仍能形成两个完整的杂交细胞 在实际操作中 要用到多个细胞在同一体系中诱导 增加成功率 但诱导之后必须加在实际操作中 要用到多个细胞在同一体系中诱导 增加成功率 但诱导之后必须加 用心 爱心 专心4 以筛选 以选出杂交细胞 以筛选 以选出杂交细胞 3 动物细胞融合的意义 1 打破生殖隔离 使远缘杂交成为可能 广泛应用 制备单克隆抗体 大家都知道 物种间由于存在生殖隔离使得有性杂交方法有局限性 而细胞融合技术 能打破生殖隔离 使远缘杂交成为可能 要注意的是 虽然可以打破种间隔离 但因为动 物细胞一般不能通过培养发育成完整的个体 所以这个意义只是理论上的意义 正因为如此 细胞融合技术已广泛应用于细胞学 遗传学 免疫学及生物新品种培育 等领域 此技术还有一个十分重要的用途 就是制备单克隆抗体 三 单克隆抗体三 单克隆抗体 提出问题 在弄清什么是单克隆抗体之前 我们先回顾一下抗体的基础知识 再来了解 以下两个问题 传统的抗体生产方法及缺陷是什么 抗体是从何来的 学生活动 阅读课本 讨论总结 传统的抗体生产方法是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 血清中分离所需要的抗体 这种生产抗体的方法产量和纯度都很低 而且制备的抗体特异 性差 B 淋巴细胞有什么特点 B 淋巴细胞能产生抗体 但每一个 B 淋巴细胞只分泌一种特异性抗体 根据 B 淋巴细胞的这个特点 若要想获得大量的单一抗体 如何做呢 采用动物细胞培养 我们必须用单个 B 淋巴细胞进行无性繁殖 也就是通过克隆形成细胞群 这样的细胞 群就有可能产生出化学性质单一 特异性强的抗体 即单克隆抗体 这就是单克隆抗体的 概念 可遗憾的是 在体外培养的条件下 一个 B 淋巴细胞是不可能无限增殖的 那么 米 尔斯坦和柯勒两位科学家是怎样解决这一问题的呢 想一想 能利用细胞融合技术来制备 单克隆抗体吗 请阅读课本单克隆抗体制备的文字及示意图 再思考回答问题 两位科学家极富创造性的设想是什么 如果把一种 B 淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞进行融合 所得到的融合细 胞既能大量增殖 又能产生足够数量的特定抗体 如果把 B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞放在一起诱导时 会有几种融合方式 类型 三种 有 B 淋巴细胞间的融合 骨髓瘤细胞间的融合以及 B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞间 的融合 那么 B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞间融合所形成的能产生抗体的杂交瘤细胞是如何筛选 出来的 先用选择性培养基筛选出杂种细胞 再进行抗体检测和克隆化培养就能得到杂交瘤细 胞 科学家又是如何利用杂交瘤细胞来生产抗体的呢 第一种方法是 将杂交瘤细胞在体外大规模培养 从细胞培养液中就能提取大量的单 克隆抗体 第二种方法是 把杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖 再从小鼠腹腔中提取单 克隆抗体 正是由于这两位科学家的杰出贡献 他们于 1984 年双双获得诺贝尔生理学或医学奖 用心 爱心 专心5 单克隆抗体一般用于哪些方面 诊断试剂 治疗疾病和运载药物 四 动物的克隆繁殖四 动物的克隆繁殖 提出问题 对高等动物能不能通过细胞培养的方法来进行无性繁殖 不能 学生活动 阅读课文 讨论归纳 归纳总结 1 动物细胞全能性的表现程度 全能干细胞 多能干细胞 单能干细胞 高度特化 在这个过程中 细胞分化的结果 使得细胞在结构和功能上高度特化 2 动物难以克隆的根本原因 细胞分化使得细胞发生了基因的差异表达 有的基因开放 有的基因关闭 分化成熟 的体细胞基因组中基因的活动很不完全 不能像受精卵那样发挥细胞的全能性 但因为细胞核还是具有个体发育的全套基因 所以可以利用核移植技术来诱导核基因 全能性的表达 3 细胞核移植和动物的克隆繁殖 动物核移植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 核移植技术核移植技术 1 克隆羊培育过程 A 羊取体细胞核 B 羊取卵细胞去核 重组细胞 早期胚胎 植入代孕羊子宫发育 幼体娩出 成体 2 体细胞核移植技术的应用前景 遗传疾病的治疗 优良品种的培育 物种的优化 濒危动物的保存 转基因动物的扩 群等 板书设计 过程 原代培养 传代培养 动物细胞培养 应用 生产产品 组织器官 进行细胞生理病理研究 动物的克隆 动物细胞培养与植物组织培养的比较 培养基 培养结果 培养目的 原理 膜的流动性 方法 物理法 化学法 生物法 动物细胞融合 应用 单克隆抗体 单克隆抗体的制备 已免疫的 B 细胞 融合 骨髓瘤细胞 杂交瘤细胞 单克隆抗体 动物细胞的全能性 全能 多能 单能 动物的克隆繁殖 动物难以克隆的原因 细胞基因的差异表达 细胞核移植 克隆羊多莉 随堂练习 1 为了使用于培养的动物组织细胞分散开以便配制成一定浓度的细胞悬浮液 选取来的动 用心 爱心 专心6 物组织应选用下列哪种物质处理 A 胃蛋白酶 B 胰蛋白酶 C 盐酸 D 胰脂肪酶 2 下列属于动物细胞培养与植物组织培养主要区别的是 A 培养基成分不同