2017-2018学年高二生物选修3文档：专题2基因工程2-2-1含答案精品

1、2.2 动物细胞工程2.2.1动物细胞培养和核移植技术目标导航 1.结合图 2- 16 及相关内容，归纳动物细胞培养的过程、条件及应用。2.结合图2-21，归纳通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程及应用前景。重难点击 1.动物细胞培养的过程、条件。2.通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。课堂导入方式一：2003 年，四川少年小林点燃鞭炮，导致面部、四肢被严重烧伤并感染。为了挽救 儿子的生命，小林的爸爸、妈妈向医生恳求“割皮救儿”，烧伤整形科主任魏平最终同意进行这场罕见的亲体皮肤移植手术。为了全覆盖孩子身体上被深度烧伤并发生感染的创面，医生把取自父子俩的皮肤全部剪成指甲盖大小的皮块，儿子和

2、爸爸的皮相隔相嵌，估计父亲的皮肤至少能在其儿子身上存活半年甚至更长时间，这就给儿子自身皮肤的生长带来了生机， 孩子的痊愈指日可待。思考：1. 小林在皮肤烧伤之后，很容易得病，为什么？2. 选取植皮时，理论上选择谁的皮肤最好？为什么？3. 自身的健康皮肤是有限的，能不能通过其他途径获得自身的皮肤？方式二：古代神话里孙悟空用自己的汗毛变成无数个小孙悟空的离奇故事，表达了人类对复制自身的幻想。1978 年，美国科幻小说家罗维克(D.Rorvick)写了一本名叫克隆人(The Cloning of aman，内容是一位富商将自己体细胞核移植到一枚去核卵中，然后将其在体 外卵裂成的胚胎移植到母体子宫中，

3、经过足月的怀孕，最后生下了一个健康的男婴，这个男婴就是一个克隆人。现在，克隆人已经不是科幻小说里的梦想，而是呼之欲出的现实。由于克隆人可能带来复杂的后果，一些生物技术发达的国家，现在大都对此采取明令禁止或者严加限制的态度。克隆人，真的如潘多拉盒子里的魔鬼一样可怕吗？我们应该怎样正确看待克隆技术呢？一、动物细胞工程和动物细胞的培养fl 知识梳理夯实基础突破要点1.动物细胞工程基础技术手段应用动物细胞培养技术动物细胞培养、动物体细胞核移植、动物细胞融合、牛产单(1)深入探索并改造生物的遗 传特性克隆抗体等(2) 大量培养细胞(3) 单克隆抗体的制备等2.动物细胞培养(1) 概念：从动物机体中取出相

4、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。过程剪碎加培养液初次培养动物组织块或器官胰蛋白酶(或剪原蛋白酶)处理单个细胞加培养液细胞悬液初次培养原代培养传代培养。(3) 相关概念1细胞贴壁：悬液中分散的细胞贴附在瓶壁上。2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：指动物组织消化后的初次培养。4传代培养：贴满瓶壁的细胞， 出现接触抑制后,需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖的培养过程。(4) 培养条件1无菌、无毒的环境：培养液中添加一定量的抗生素，并定期更换培养液，以清除代谢产物，防止对细胞自身造成危

5、害。无机物：无机盐、微量元素等2营养丿有机物：糖、氨基酸、促生长因子和天然成分: 血清、血浆等应用1生产生物制品：如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。2应用于基因工程：动物细胞是基因工程技术中常用的受体细胞3应用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性。4用于生理、病理、药理等方面的研究，如筛选抗癌药物等。合作探究1.动物细胞培养为什么需要无菌、无毒的环境？ 答案 细菌、真温度和pHpH：温度：哺乳动物多以 36.5 0.5C为宜多数细胞适宜pH 为 7.2 7.4O2:细胞代谢所必需气体环境 8：维持培养液的pH而离体培养的细胞已失去了对微菌和病毒等均可造成细胞培养环境的污染,生物和有毒物质的防御能

6、力，一旦受到污染或自身代谢物质积累等，培养的细胞就会死亡。2. 根据动物细胞培养的过程，思考下列问题：(1) 培养前为什么要将动物组织分散成单个细胞？答案分散后细胞能与培养液充分接触，更易进行物质交换。(2) 动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶作用的对象有何不同？答案 第一次是将组织块分散成单个细胞，第二次是将贴满瓶壁的细胞分散成单个细胞。3. 为什么进行动物细胞培养时，通常要添加血清？答案 血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等物质， 而且还含有多种未知的促生长因子，能促进细胞的生长、增殖和贴附。4. 进行动物细胞培养为何常选用幼龄动物组织或胚胎作培养材料？动物细胞培养需要脱分化吗？答案 幼龄

7、动物组织或胚胎的细胞分化程度低，增殖能力强，更易于培养。动物细胞培养不需经过脱分化过程，因高度分化的动物细胞发育潜能变弱，失去了发育成完整个体的能力， 所以，动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了。5. 动物细胞培养与植物组织培养的比较比较项目植物组织培养动物细胞培养生物学原理细胞的全能性细胞增殖培养基性质固体液体培养基成分蔗糖、氨基酸、水、矿物质、生长素、细胞分裂素、琼脂等葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、水、血清、血浆等培养结果新的植株或组织大量新细胞或细胞产物应用1快速繁殖；2培育无病毒植株；3细胞产物的工厂化生产；4制作人工种子1生产病毒疫苗、干扰素、单克隆

8、抗体等；2检测有毒物质；3生理、病理、药理研究取材植物器官、组织或细胞: 动物早期胚胎、幼龄动物的器官或组织培养对象植物器官、组织或细胞分散的单个细胞过程脱分化、再分化原代培养、传代培养细胞分裂、生长、分化特点分裂：形成愈伤组织；分化：形成根、芽只分裂不分化；贴壁生长；接触抑制培养条件无菌、话宜的温度和 pH1. 判断正误(1) 动物细胞培养时，需要对细胞进行一次脱分化处理和两次胰蛋白酶处理()(2) 恒温条件下进行动物细胞培养，细胞周期持续时间长短不随细胞培养进程而改变()(3) 动物细胞培养技术可用于检测有毒物质、构建人造皮肤、大量生产药物蛋白()(4) 为了防止培养过程中发生微生物污染，

9、应将培养箱抽成真空以消毒、灭菌()答案X(2)X(3)V(4)X2. 某研究小组为测定药物对肝肿瘤细胞的治疗效果，准备对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列有关说法正确的是()A. 在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，可用胃蛋白酶处理B. 细胞培养应在 CQ 培养箱中进行，CQ 的作用是作为细胞代谢原料C. 取甲细胞进行培养，传至1050 代就会完全停止D乙细胞在原代培养过程中，最终会出现停止增殖的现象问题导析(1)胃蛋白酶的最适 pH 大约为 2，这一环境下细胞往往会受到破坏，不利于培养，所以一般用胰蛋白酶而不用胃蛋白酶处理细胞。(2) 培养箱中 CO 的作用是

10、调节培养液的pH(3) 在适宜条件下，肝肿瘤细胞可以无限增殖。(4) 正常肝细胞在原代培养过程中会出现接触抑制现象，停止增殖。答案 D二、动物体细胞核移植技术和克隆动物n知识梳理夯实基砒突融要直1. 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，最终发育为动物个体。2. 分类包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植，其中胚胎细胞核移植较易成功。3. 过程2活学活用即时训练巩固提升4.体细胞核移植技术的应用应用前景畜牧业加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育保护濒危物种增加动物的存活数量医药卫生领域转基因克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白治疗人类疾病

11、转基因克隆动物细胞、组织和器官可以作为异种移 植的供体存在问题(1)体细胞核移植技术的成功率非常低克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷等克隆动物食品的安全性问题存在争议合作探究1. 供体和受体细胞的选择和处理(1) 为什么供体细胞要选择 10 代以内的细胞？答案 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。为什么选择 Mn 中期的卵母细胞作为受体细胞？答案 一方面细胞大，易于操作；且卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养。另一方面 此时具备受精能力，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)受体细胞去核的原因是什么？

12、答案保证克隆动物的遗传物质最大程度地来自有重要利用价值的动物。2. 为什么核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同？答案(1)克隆动物绝大部分 DNA 来自于供体细胞核，但其核外线粒体中的DNA 来自于受体卵母细胞。(2) 性状是基因与环境共同作用的结果。 供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会 完全相同，其性状也不可能和供核动物完全相同。(3) 在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。3. 动物体细胞核移植属于哪种生殖方式？为什么？答案无性生殖。因为动物体细胞核移植最终得到的个体的细胞核中遗传物质完全来自一个 个体，不是精卵受精得到的，因此属于无性生殖。3.判断

13、正误(1)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，属于无性活学活用即时训练巩固提升生殖()(2) 通过克隆技术形成重组细胞并发育成一个新个体，体现了动物细胞的全能性()(3) 克隆动物细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体()(4) 克隆技术可以用于增加濒危动物数量，改善濒危物种的基因组成()答案V(2)X(3)V X4.下图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：占擋卵母細胞 “、想汩%细胞整尸就迸早期胚胎一吃常合砸胰躬秦的胰岛B抽胞足I对诜叶分化(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 _过程通常用去

14、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 _图示方法与一般的异体核移植相比最大的优点是该种基因治疗所属类型为 _。问题导析是从供体(患者)体细胞中分离岀的细胞核。(2) 表示核移植技术，表示转基因技术。(3) 核移植的受体细胞一般是MH 中期的卵母细胞，原因是它体积大、易操作，含有供胚胎发育的营养物质，它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，竺能性高，可诱导分化成各种组织器官。(5) 图示培育出的细胞(胰岛 B 细胞)核遗传物质来自患者本人，所以移植后不发生免疫排斥 反应：图中所示基因治

15、疗是体外转基因，故所属类型为体外基因治疗。答案(1)细胞核(2)核移植技术转基因技术(或基因工程、DNA 重组技术、基因拼接技术)(3)含有促进细胞核全能性表达的物质(4)早期胚胎细胞分化程度低，全能性高，可诱导分化为各种组织、器官(5)细胞移植无免疫排斥反应体外基因治疗题多变（1）_ 图中健康胰岛 B 细胞基因可采用技术导入动物细胞中。（2）图中重组细胞 A 在培养液中培养成早期胚胎的过程中是否发生基因重组? 答案显微注射（2）否。運课堂小结1存在的沏題：成功率低;克隆动物的健展问兰;克隔曲物食品的安全性间縣弋匸哆出堂检测自查自纠1. 动物细胞工程常用的技术手段中，最基础的是（）A. 动物细

16、胞培养B. 动物细胞融合C. 动物组织培养D. 胚胎细胞核移植答案 A2. 动物细胞培养与植物组织培养的重要区别在于（）A. 培养基不同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答案 A解析动物细胞培养的培养基与植物组织培养的培养基不同，动物细胞一般用液体培养基培动物细胞培养动物体轴胞檢描植槨念：从动鞫机体川取出相盖的坦织，将它分畝成单个细胞.然后就柱适宜的培养基中*让这些细胞生爸和増殖I -细胞株- 卜期I胞系-I遺转勒电凉理曲泸佬质改变）无眼制弋传代培养-过程戚材融口遍-单临胞细胞一细胞贴壁* 一L 1Nl切槪、 悬液出现接触抑制质圭妇RH-原代培养/无苗无黯的环境条件 皮肤细胞一-培养细胞 1 -培养细胞 2A. 甲过程需要对实验小鼠进行消毒一.亲姿儿卵母细抱M II期駐因LXWLXW人血r r基餅制淼胞餅制淼胞盛佇有LJ的垂内的威纤维细胞B. 乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶处理C.