2014年高二生物课时学案：2.2.1《动物细胞培养和核移植技术》（新人教版选修3）

第2节动物细胞工程第1课时动物细胞培养和核移植技术 细胞工程 预习提纲 一 动物细胞工程动物细胞工程常用的技术手段有 动物细胞核移植 生产 等 其中 是基础 二 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 然后 放在适宜的培养基中 让这些细胞 和 动物细胞培养 动物细胞融合 单克隆抗体 动物细胞培养 单个细胞 生长 繁殖 2 过程取动物组织块分散组织细胞 和用 或 处理一段时间配制细胞悬浮液原代培养 具有 生长和 抑制的特点 剪碎 胰蛋白酶 胶原蛋白酶 贴壁 接触 胰蛋白酶 细胞核型 缓慢 细胞核型 2 下图所示为体细胞核移植的过程 以多利羊产生为例 自主检测 1 下列关于动物细胞培养的叙述中 正确的是 A 动物细胞培养的目的就是为了获得细胞分泌蛋白 B 动物细胞培养前要用胰蛋白酶处理使细胞分散开 C 动物细胞培养通常不会出现接触抑制现象 D 可以通过细胞培养技术获得完整的动物个体 B 2 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先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3 在动物细胞培养过程中 下列哪种物质不是必需的 A 单糖B 核酸C 氨基酸D 无机盐 B B 4 从母羊甲的体细胞中取出细胞核 移植入母羊乙的去核卵细胞中 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 下列有关说法正确的是 A 生出小羊的性状与甲羊完全相同 B 一般来说生出小羊的核基因型与甲羊完全相同 C 生出小羊的遗传物质由甲 乙两双亲共同决定 所以该过程为有性生殖 D 生出小羊的性状由甲 乙 丙三个亲本的基因型与环境共同决定 B 5 下列关于体细胞克隆的叙述中 错误的是 A 供体为体细胞的细胞核 B 受体为去核卵母细胞的细胞质 C 细胞核移植是体细胞克隆的关键步骤 D 克隆出的后代与供体的遗传物质和表现型完全一致 D 6 下列有关体细胞核移植技术的说法不正确的是 A 体细胞核移植技术在多种动物中获得了成功 成功率非常高B 克隆技术的各个环节有待于进一步改进C 大多数克隆动物还存在一些遗传和生理缺陷类的健康问题D 克隆动物食品的安全性问题仍然存有争议 A 动物细胞培养 1 概念 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 2 过程 1 取材 培养的动物细胞大部分取自动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 是因为这些组织或器官上的细胞生命力旺盛 分裂能力强 2 细胞贴壁和接触抑制 将细胞悬浮液置于适宜环境条件的培养瓶中培养 悬浮液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上 称为细胞贴壁 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时 细胞就会停止分裂增殖 这种现象称为细胞的接触抑制 3 原代培养和传代培养通常将动物组织被胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理以后的细胞的初次培养 称为原代培养 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 让细胞继续增殖 这种培养即为传代培养 一般也这样认为 10代以内的细胞培养是原代培养 10代以后的细胞培养的传代培养 如下图所示 细胞悬浮液 10代细胞 50代细胞 少数细胞会克服细胞寿命获得不死性 朝着等同于癌细胞的方向发展 原代培养 传代培养 3 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 在细胞培养液中添加一定量的抗生素 以防培养过程中的污染 定期更换培养液 以便清除代谢产物 防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害 2 营养物质 需要糖 氨基酸 促生长因子 无机盐 微量元素等 通常需加入血清 血浆等一些天然成分 3 温度和pH 细胞体外培养的适宜温度一般与动物的体温相近 多数细胞生存的适宜pH值为7 2 7 4 4 气体环境 主要有O2和CO2 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 应用 1 可用于生产蛋白质生物制品 如病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体等 2 基因工程中受体细胞的培养 3 检测有毒物质 判断某种物质的毒性 4 为烧伤病人植皮 用于生理 病理 药理等方面的科学研究等 5 植物组织培养和动物细胞培养的比较 回答下列有关动物细胞培养的问题 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 现象 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 该种细胞的黏着性 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 在细胞培养过程中 通常在 条件下保存细胞 因为在这种条件下 细胞中 的活性降低 细胞 的速率降低 6 给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后 发生了排斥现象 这是因为机体把移植的皮肤组织当做 进行攻击 解析 本题考查了有关动物细胞培养的基础知识 在动物细胞的培养过程中 细胞因相互接触而出现接触抑制并具有贴壁现象 可用胰蛋白酶将贴壁细胞分离下来 随着细胞培养传代次数的增多 大多数细胞失去分裂能力而衰老死亡 只有少数细胞仍具有分裂能力 这部分细胞具有癌细胞的特征 其细胞膜上的糖蛋白减少 细胞的黏着性下降 细胞膜具有选择透过性 故染料分子不能使活细胞着色 温度能影响细胞内酶的活性而影响细胞的新陈代谢 故可低温保存培养的细胞 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 中 5 冷冻 或超低温 液氮 酶新陈代谢 6 抗原 名师点睛 1 植物组织培养和动物细胞培养的比较 胰蛋白酶处理 剪碎 培养液 2 分散动物细胞用胰蛋白酶或胶原蛋白酶 不可用胃蛋白酶 分离植物细胞用95 酒精与15 盐酸的混合液 1 1 3 动物细胞培养时要加血清 而植物组织培养要加生长素 细胞分裂素等植物激素 动物体细胞核移植技术和克隆动物 1 动物核移植的概念 就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 2 动物体细胞核移植的原理 动物细胞核具有全能性 3 动物体细胞核移植的过程 如下图所示 4 动物体细胞核移植技术的应用及面临问题 1 畜牧生产方面 利用体细胞克隆技术可以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 可望通过利用体细胞核移植技术增加这些动物的存活数量 3 医药卫生方面 转基因克隆动物可以作为生物反应器 生产许多珍贵的医用蛋白 在治疗人类疾病时 可作为异种移植的供体 如下图所示 4 研究克隆动物使人类更好地了解胚胎发育及衰老过程 更好地追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病 5 克隆面临的问题如何解决 利用 克隆人 作器官供体合不合乎人道 是否合法 经济是否合算 克隆人与被克隆人实质是存在年龄差的同胞胎 如何应付这种伦理关系等等 面对难以预料的社会 经济 伦理 道德后果 需要相应的约束机制以保证克隆技术为人类服务 现有A和B两个肉牛品种 A品种牛的细胞组成可表示为A细胞核 A细胞质 B品种牛则为B细胞核 B细胞质 1 如果要获得一头克隆牛 使其细胞由A细胞核和B细胞质组成 基本步骤是 从A品种牛体内取出体细胞 进行体外培养 然后再从培养细胞中取出 注入B品种牛的 卵母细胞 经过某些刺激和培养后 可形成胚胎 该胚胎被称为 将该胚胎移入代孕母牛的 中 通过培育可达到目的 2 上述过程中运用了动物细胞工程的哪些技术 3 克隆牛的产生说明 具有全能性 由A B两品种杂交得到的牛与克隆牛相比 杂交牛细胞核的遗传物质来自 个亲本 细胞质来自 性亲本 克隆牛和杂交牛的遗传物质组成 相同 不同 4 请举一例说明克隆牛培育成功的实际意义 解析 动物的克隆所用的方法是核移植 也就是把动物体细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中 然后经过某些刺激和培养后可形成重组胚胎 再移入代孕动物的子宫中继续发育 从而获得克隆个体 克隆动物的成功说明了动物体细胞核具有全能性 克隆动物的遗传特性与提供细胞核的个体基本一致 在体细胞克隆动物中不仅用到了核移植 还用到了动物细胞培养 答案 1 细胞核去核重组胚胎子宫 2 动物细胞核移植和动物细胞培养 3 动物体细胞核两雌不同 4 保存濒危物种 繁育优良品种 医学上克隆器官等 名师点睛 1 核移植一般选择去核的卵母细胞 因为卵母细胞体积大 易操作 含有促使细胞核全能性表达的物质和营养条件 2 核移植时 一般先用电刺激使供受体细胞融合 再用物理或化学方法激活受体细胞 使其完成细胞分裂和发育进程 3 在核移植时 一般不选择生殖细胞作为供核细胞 因为生殖细胞与正常体细胞相比 遗传物质减半 4 克隆动物的性状与核供体生物的性状基本相同 而不是完全相同 因为 克隆动物的细胞质遗传物质来自于受体卵母细胞 生物的性状不仅与遗传物质有关 还受环境的影响 突变 5 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核个体的相同 属于无性繁殖 不会改变生物体的基因型 基础巩固 1 动物细胞工程技术的基础是 A 动物细胞融合B 单克隆抗体C 胚胎移植D 动物细胞培养 解析 动物细胞工程技术常用的技术手段有动物细胞培养 动物细胞核移植 动物细胞融合 生产单克隆抗体等 其中动物细胞培养技术是其他