高中生物 导学指引（7）选修班 选修3

1 专题二专题二 细胞工程细胞工程 第第 2 2 节节 动物细胞工程动物细胞工程 2 2 12 2 1 动物细胞培养和核移植技术动物细胞培养和核移植技术 学习目标学习目标 1 简述动物细胞培养的过程 条件及应用 2 比较动物细胞培养与植物组织培养区别 3 简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景 学习重点学习重点 1 动物细胞培养的过程及条件 2 用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程 学习难点 用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程 教学过程教学过程 A A 自主学习 自主学习 一 知识网络体系一 知识网络体系 二 阅读教材 整合提炼二 阅读教材 整合提炼 动物细胞的培养 1 概念 从动物机体中取出相关的组织 将它分散成 然后放在适宜的培 养基中 让这些细胞 和 2 过程 动物组织单个细胞 中培养 用胰蛋白酶处理分散 胰蛋白酶 3 条件 1 培养液应进行 处理 2 合成培养基成分 无机盐 微量元素 通常需加入 血浆等 3 温度和 pH 适宜温度 0 5 pH 4 气体环境 主要有 O2和 CO2 是细胞代谢所必需的 主要维持培养液的 PH 4 应用 如 疫苗 干扰素 的生产 例 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 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 解析 在动物组织细胞的间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质 它们将细胞网络起来形成具 有一定的弹性和韧性的组织和器官 而弹性纤维易被胰蛋白酶在中性略偏碱性环境下催化分解 而胃蛋白酶在 pH 为 1 8 左右催化效率最高 此环境动物细胞被破坏 答案 B 例 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 B 动物细胞培养不需要在无菌条件下进行 C 动物细胞可以传代培养 而植物细胞不能 D 动物细胞能够大量培养 而植物细胞只能培养成植株 解析 考查动物细胞培养与植物组织培养的主要区别 动物细胞培养与植物组织培养有许多相 似之处 也有许多不同点 其主要不同点是它们的培养基的成分不同 动物细胞培养的培养液 中通常含有葡萄糖 氨基酸 无机盐和维生素 另外还有动物血清 植物组织培养所需要的培 养基包含植物生长和发育的全部营养成分 如矿质元素 蔗糖 维生素 植物激素和有机添加 物 没有动物血清 答案 A 动物细胞核移植技术和克隆动物 1 动物核移植 将动物的一个细胞的 移入一个已经去掉细胞核的 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 2 种类 移植 移植 3 过程 1 取供体 供体细胞培养 2 从卵巢中采集 在体外培养到 去核 3 将供体细胞注入 使两细胞 供体核进人受体卵母细 胞 构建 4 将胚胎 到代孕母体内 生出与供体遗传物质基本相同的个体 4 应用 1 加速家畜 进程 促进优良畜群繁育 2 保护 物种 3 生产 4 作为异种移植的 5 用于 的移植 阅读教材 整合提炼阅读教材 整合提炼 1 单个细胞 生长 增殖 2 制成细胞悬液 转入培养液 原代培养 传代培养 动物细 胞工程 动物体细胞核移植技术和 克隆动物 动物细胞培养 动物细胞培养的应用和概念 细胞培养的过程 细胞培养的条件 细胞培养技术的应用 核移植技术和克隆动物的概念 动物体细胞核移植技术的过程 动物体细胞核移植技术的应用前景 动物体细胞核移植技术存在的问题 2 动物血清 葡萄糖 氨 基酸 无机盐 维生素 胰蛋白酶 剪碎 细胞株 3 1 无菌 2 糖 氨基酸 促生长因子 血清 3 36 5 7 2 7 4 4 O2 CO2 4 病毒 单克隆抗体 1 细胞核 卵细胞 2 1 胚胎细胞核 2 体细胞核 3 1 体细胞 2 卵母细胞 减 数第二次分裂中期 3 去核卵母细胞 融合 重组胚胎 4 移植 4 1 遗传改良 2 濒危 3 医用蛋白 4 供体 5 组织器官 例 3 在克隆多利羊的过程中 下列哪项技术没有运用到 A 细胞培养技术 B 细胞核移植 C 胚胎移植技术 D 基因工程技术 解析 考查克隆羊产生的过程 多利羊的培育过程是 将一只母羊 A 羊 卵细胞的细胞核吸 出 得到不含核的卵细胞 然后 将实验室中培养的另一只母羊 B 羊 的乳腺上皮细胞的细 胞核注入到无细胞核的卵细胞中并进行电激 这样就通过核移植技术形成了一个同时含有 A 羊 核遗传物质和 B 羊细胞质的重组卵细胞 融合后的卵细胞经过体外细胞培养形成早期胚胎 然 后把这个胚胎移植到第三只羊 C 羊 的子宫中 让 C 羊为胚胎发育提供发育场所和营养物质 这个过程利用了胚胎移植技术 胚胎就在 C 羊子宫内发育成熟 C 羊产下的羊就是克隆羊多利 从以上分析可以看出 多利产生的过程中没有使用基因工程技术 答案 D 三 重难热点归纳三 重难热点归纳 1 动物细胞培养的过程 2 动物细胞培养与植物组织培养的区别 动物细胞培养与植物组织培养有许多相似之处 也有许多不同点 一是它们用的培养基不 同 植物组织培养用的一般是固体培养基 而动物细胞培养用的一般是液体培养基 第二是它 们的培养基的成分不同 动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖 氨基酸 无机盐和维生素 另外还有动物血清 植物组织培养所需要的培养基包含植物生长和发育的全部营养成分 如矿 质元素 蔗糖 维生素 植物激素和有机添加物 没有动物血清 第三是植物组织培养最后一 般得到新的植物个体 而动物细胞培养因为动物体细胞一般不能表达其全能性 因此得到的是 同一种的细胞 3 把握动物体细胞移植的特点 动物体细胞移植依据的原理还是细胞的全能性 与植物组织培养一样属于无性生殖 虽然细 胞核内具有发展成为一个完整个体所需的全套基因 但动物体细胞分化程度较高 因此很难表 达全能性 卵细胞体积大 易于操作 含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件 将体细 胞核移植入去核卵细胞内 既保证了重组细胞的完整性 又能刺激体细胞核表达其全能性 发 展成为一个新的个体 动物体细胞移植产生的新个体的亲本有三个 体细胞核供体 卵细胞细 胞质供体 代孕母体 新个体细胞核基因型与体细胞核供体完全一样 因此新个体性状与体细 胞核供体基本相同 卵细胞细胞质中也有少量的 DNA 新个体性状与卵细胞细胞质供体有一些 地方相同 代孕母体没有为新个体提供遗传物质 新个体性状与代孕母体基本没有联系 B 反馈矫正反馈矫正 一 选择 1 动物细胞工程技术的基础是 A 动物细胞融合 B 胚胎移植 C 动物细胞培养 D 核移植 2 在生物工程中一般都要用到酶 下列酶中属于动物细胞工程最常用的工具酶的是 A 限制酶 B DNA 连接酶 C 果胶酶 D 胰蛋白酶 3 在动物细胞培养过程中 使用胰蛋白酶的目的是 A 使动物组织分散为单个细胞进行培养 B 去掉细胞壁成为原生质体 C 去掉细胞膜暴露出原生质体便于细胞融合 D 促进蛋白质水解为多肽 4 在进行动物细胞培养时 通常选用的培养材料是 A 衰老退化的动物组织细胞 B 成熟动物个体的体细胞 C 动物的受精卵细胞 D 动物胚胎或幼龄动物个体的细胞 5 下列有关动物细胞培养的叙述中正确的是 A 动物细胞培育的目的是获得大量的细胞分泌蛋白 B 动物细胞培养前要用胰蛋白酶使细胞分散 C 细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中 D 培养至 50 代后的传代细胞称为细胞株 6 动物细胞培养液和植物组织培养液的共有成分是 A 葡萄糖 B 维生素 C 动物血清 D 蔗糖 7 从母羊甲的体细胞中取出细胞核 注入到母羊乙去掉核的卵细胞中 融合后的细胞经卵裂形 成早期胚胎 再植入到另一只母羊丙的子宫内 出生小羊的大多数性状 A 难以预测 B 像甲 C 像乙 D 像丙 8 生物技术的发展速度很快 已灭绝生物的 复生 将不再是神话 如果世界上最后一只野驴 刚死亡 以下较易成功 复生 野驴的方法是 A 将野驴的体细胞取出 利用组织培养技术 经脱分化 再分化 培育成新个体 B 将野驴的体细胞两两融合 再经组织培养培育成新个体 C 取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵细胞中 经孕育培养成新个体 D 将野驴的基因导入家驴的受精卵中 培育成新个体 9 如果用动物的细胞进行克隆实验应该选择的细胞核不能是 A 乳腺细胞的 B 卵细胞的 C 胃腺细胞的 D 囊胚时期的胚胎细胞的 10 下列哪 项属于克隆 A 将鸡的某个 DNA 片段整合到小鼠的 DNA 分子中 B 将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内 C 将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞 原代培养 动物胚胎或幼龄 动物器官 组织 单个细胞 细胞悬浮 液 10 代细胞 50 代细胞 细胞系 传代培养 3 D 将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系 11 细胞株的特点是 A 遗传物质没有改变 可以无限传代 B 遗传物质发生改变 不可无限传代 C 遗传物质没有改变 不可无限传代 D 遗传物质发生改变 且有癌变特点 可以无限传代 12 在动物细胞培养中有部分细胞可能在培养条件下无限制地传代下去 这种传代细胞称之为 A 原代培养 B 传代培养 C 细胞株 D 细胞系 13 多选 美国杜克大学医疗中心的一个研究小组利用成年猪的动脉血管细胞和模拟胚胎环境 的新型生物反应器 成功地在实验室里培育出新的动脉血管 这种血管的外形和功能都与真的血 管一样 这一研究成果是生物组织培养领域的重大进展 下列关于以上技术的叙述中 正确的是 A 属于 克隆 B 可能要利用去核卵细胞 C 关键是激发血管细胞的全能性 D 关键是激发血管细胞发育成血管的潜能 二 填空 14 下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 原因是 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 首先在 B 瓶中进行培养 瓶中的培养基成分有 等 在此瓶中培养一段时间后 有许多细胞衰老死亡 这是培养到第 代 到这时的培养称为 4 为了把 B 瓶中的细胞分装到 C 瓶中 用 处理 然后配置成 再分装 5 在 C 瓶中正常培养了一段时间后 发现细胞全部死亡 原因是 14 胚胎或幼龄动物的组织或器官 分裂增殖的能力强 剪碎组织 胰蛋白 使 细胞与培养液充分接触 糖 氨基酸 水 无机盐 促生长因子 微量元素 动物血 清等 10 原代培养 胰蛋白酶 细胞悬液 细胞没有发生癌变 15 下图所示为用两栖动物卵所做的实验图解 据图回答下列问题 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 和 形 成组织和器官 本实验结果说明 具 有全能性 图中 A 过程采用的技术手段称做 15 全部基因 全部遗传物质 受精卵 细 胞分裂 分化 已分化的动物细胞核 核 移植 16 中国科学院动物研究所陈大元研究员带领的科研小组 首先选择了兔子卵细胞作为受体卵 他们采用了两种核移植方法 即电融合法和核直接注射法 把大熊猫的体细胞核移入兔的去核 卵细胞质中 经过精心的实验 他们已得到了大熊猫的重组胚 实验结果显示 大熊猫的 3 种 体细胞移植到兔去核卵母细胞中均可以卵裂 并进行早期发育 3 种供体细胞核移植的融合率 在 55 59 之间 融合后的重组卵进行培养后 囊胚率以乳腺细胞最高 而骨骼肌细胞的最低 重组囊胚细胞的染色体数目为 42 条 与供体 大熊猫 细胞染色体数目相同 与受体动物家兔 的染色体数 44 条 不同 经 DNA 指纹分析 也证明了重组囊胚细胞的遗传特性为大熊猫的遗 传特性 实验还证明 卵细胞质使体细胞核去分化不具有特异性 大熊猫异种重组胚能否在寄 母子宫着床乃至进行全程发育还是道难题 现正在深入实验 根据以上材料 回答下列问题 1 下面叙述除哪项外都是动物克隆技术的益处 A 探索异种克隆技术 拯救濒危物种 B 克隆技术与转基因技术结合 使异种器官移植成为可能 C 克隆技术的重要性在于复制出一个动物或一批生物 D 克隆技术的研究将帮助人类认识衰老过程 2 去分化 是指 3 细胞分化为囊胚 囊胚由许多细胞构成 其细胞增殖方式为 4 科技预测 请预测大熊猫异种重组胚如果着床成功并顺利产生发育 其表现性状可能是 4 A 大熊猫的特点 B 兔子的特点 C 兼有大熊猫与兔子的特点 D 不具生殖能力 16 C 高度分化的组织器官或细胞重新恢复分裂能力的过程 有丝分裂 C 17 让羊产牛奶 科学家对此做了相关的构想 过程如图所示 请据图回答有关问题 1 图中涉及的现代生物技术有 至少写三种 2 小羊 a 小羊 b 小羊 c 的性状表现 填 相同 或 不同 你的理由 是 小羊 a 与羊 N 呢 理由是 3 若研究发现羊 N 细胞中线粒体发达 故而它的产奶率高 则小羊 a 会有这一优良性状吗 你的依据是 4 有人设想将羊体细胞与牛体细胞进行融合 以获得新物种 羊一牛 你认为依据目前的生 物 技术和理论能否实现这一构思 你的理由是 17 基因工程 核移植 胚胎移植 动物细胞培养 任选三种 相同 这些个体都是由同 一个重组细胞发育形成的 不完全相同 小羊 a 细胞质中的遗传物质来自 O 生物体部分性状 属于细胞质遗传 不会 线粒体中的基因一般通过细胞质传递给后代 小羊 a 的细胞质主要来 自于羊 O 不能 因为高度分化的动物体细胞的全能性受到限制 由羊体细胞和牛体细胞融合 得到的杂交细胞不能正常发育成完整个体 即使得到一个个体也不能成为一个新物种 因为它 不能正常生殖 具有开放性 其他合理答案也可以 18 1997 年 2 月 7 日 自然 杂志报道 英国的维尔穆特和他的同事们培育出克隆绵羊 多利 由此引起了全球范围的 多利风暴 其后 各国传媒大肆渲染 克隆人 的恐怖前景 甚至 有人认为 假如有一天克隆人成功 可能会克隆出一个 爱因斯坦 或者 希特勒 各国政府 纷纷禁令 克隆人 而科学界对此却反应冷漠 下图是维尔穆特培育克隆绵羊的过程图解 请 据图分析 被去掉的黑面母绵羊的细胞核和白面母绵羊的细胞质 很快都将死亡 哪一个最先死去 分析原因 写出图中 a b 所指的细胞工程名称 a b 实施细胞工程 a 时 所需的受体细胞大多采用动物卵 母细胞的原因是 继植物组织培养之后 克隆绵羊的培育成功 证明动物 细胞核也具有 根本原因在于 在培育 多利 的过程中 有三只母绵羊参与了 多利 繁育的过程 但有人说 这三 个母亲都是假的 对此谈谈你的理解 多利与哪只绵羊性状基本相同 原因是 它是不是这只绵羊的 复制品 原因是 结合遗传学原理说明科学界对于克隆 爱因斯坦 或者 希特勒 反应冷漠的原因 请试举一例 说明克隆绵羊培育成功的实际意义 18 去掉白面母绵羊的细胞质先死去 因为去核的细胞质仍有原来转录的 RNA 可继续指导 蛋白质合成 为生命活动提供所需的酶和原料 有线粒体为生命活动提供能量 所以可维持一 段时间 而去掉白面母绵羊的细胞质的细胞核中因缺乏新陈代谢必需的酶 原料和能量 会很 快死去 细胞核移植 胚胎移植 卵母细胞体积大 易操作 含有促使细胞核全能性表达 的物质和营养条件 全能性 细胞核中具有个体发育的全套基因 作为哺乳动物的母 亲 应该为子代提供一个完整的卵细胞以及胚胎发育的场所 而黑面母绵羊仅提供了细胞质 5 白面母绵羊仅提供了细胞核 第 3 只母绵羊只是提供了胚胎发育的场所 所以 从这种意义上 说 多利的三个母亲都是假的 白面母绵羊 白面母绵羊 提供了完整的细胞核 生物的性状 主要受细胞核内的遗传物质控制 不是 另一头黑面母绵羊提供了重组细胞的细胞质 生物的 性状也受细胞质基因的影响 因为生物的性状不仅受细胞核基因控制 同时还受细胞质基因影 响 另外 生物的表现型是基因型和环境条件共同作用的结果 即使是利用 爱因斯坦 或者 希特勒 的细胞克隆出来的人也不会成为他们的 复制品 促进优良畜群繁育 保存 濒危物种 生产医用蛋白 器官移植的供体 高二年级生物导学提纲选修 3 七 选修班的参考答案 A A 自主学习 自主学习 阅读教材 整合提炼阅读教材 整合提炼 1 单个细胞 生长 增殖 2 制成细胞悬液 转入培养液 原代培养 传代培养 3 1 无菌 2 糖 氨基酸 促生长因子 血清 3 36 5 7 2 7 4 4 O2 CO2 4 病毒 单克隆抗体 1 细胞核 卵细胞 2 1 胚胎细胞核 2 体细胞核 3 1 体细胞 2 卵母细胞 减 数 第二次分裂中期 3 去核卵母细胞 融合 重组胚胎 4 移植 4 1 遗传改良 2 濒危 3 医用蛋白 4 供体 5 组织器官 B 反馈矫正反馈矫正 题号12345678910111213 答案CDADBBBCBDCDABD 14 胚胎或幼龄动物的组织或器官 分裂增殖的能力强 剪碎组织 胰蛋白 使 细胞与培养液充分接触 糖 氨基酸 水 无机盐 促生长因子 微量元素 动物血 清等 10 原代培养 胰蛋白酶 细胞悬液 细胞没有发生癌变 15 全部基因 全部遗传物质 受精卵 细胞分裂 分化 已分化的动物细胞核 核移植 16 C 高度分化的组织器官或细胞重新恢复分裂能力的过程 有丝分裂 C 17 基因工程 核移植 胚胎移植 动物细胞培养 任选三种 相同 这些个体都是由同 一个重组细胞发育形成的 不完全相同 小羊 a 细胞质中的遗传物质来自 O 生物体部分性状 属于细胞质遗传 不会 线粒体中的基因一般通过细胞质传递给后代 小羊 a 的细胞质主要来 自于羊 O 不能 因为高度分化的动物体细胞的全能性受到限制 由羊体细胞和牛体细胞融合 得到的杂交细胞不能正常发育成完整个体 即使得到一个个体也不能成为一个新物种 因为它 不能正常生殖 具有开放性 其他合理答案也可以 18 去掉白面母绵羊的细胞质先死去 因为去核的细胞质仍有原来转录的 RNA 可继续指导 蛋白质合成 为生命活动提供所需的酶和原料 有线粒体为生命活动提供能量 所以可维持一 段时间 而去掉白面母绵羊的细胞质的细胞核中因缺乏新陈代谢必需的酶 原料和能量 会很 快死去 细胞核移植 胚胎移植 卵母细胞体积大 易操作 含有促使细胞核全能性表达 的物质和营养条件 全能性 细胞核中具有个体发育的全套基因