高三生物一轮复习学案动物细胞工程（第1课时）

第二章细胞工程第一节动物细胞工程（第1课时）【课程标准】2.1阐明动物细胞培养是从动物体内获得相关组织，分散成单个细胞后，模拟体内环境，在温度适宜、营养充足、无菌等条件下培养，使其继续生长、增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础。2.2阐明动物细胞核移植是指把一个动物细胞的细胞核移植到一个已经去除细胞核的成熟卵母细胞中，并使重组细胞发育为一个新的胚胎，继而发育为动物新个体的过程。【重点难点】动物细胞培养技术的过程和应用、动物细胞核移植技术【课前预习】自主预习教材p6366的内容，完成下列填空：1、动物细胞培养技术是指从动物体内获得__________，分散成__________后，模拟体内环境，在__________、__________、_______等条件下培养，使其继续生长、增殖的技术。2、动物细胞培养需要严格的环境条件，包括____________________________________等。具体如下：①营养：__________、无机盐、__________、微量元素、__________和__________，若是合成培养基还需加入__________以满足动物细胞和组织培养的需要。②温度：培养哺乳动物细胞的最适温度一般为______℃，最适pH范围为______。③气体环境：容器中和不仅影响培养环境的pH，还直接影响细胞代谢。④其他条件：在动物细胞培养过程中，需要对培养基和培养器具进行__________，必要时可添加适量__________。此外，还需要______________，因为________________也会危害动物细胞持续生长和存活。3、原代培养是指。传代培养是指。4、动物细胞工程的重要技术有：_______________、_______________、_______________和________________。5、以哺乳动物为例，动物细胞核移植技术是指把一个动物细胞的_______________移植到一个___________________________细胞中，并使重组细胞发育为一个________________，继而发育为________________的技术。根据供核细胞的不同，动物细胞核移植主要分为________________和________________两种类型。这两种类型哪种难度较高？并写出原因。。6、克隆不仅是指_______________，还包括遗传上完全相同的分子、细胞或来自同一祖先的生物个体的_______________。体细胞克隆是指将供体细胞的与受体去核的细胞质进行人工组合，借助于卵细胞的发育能力，经过培养发育成进而形成个体的技术。【课堂活动】活动一：动物细胞培养技术1.概念：从动物体内获得eq\o(□,\s\up1(1))____________，分散成eq\o(□,\s\up1(2))____________后，模拟体内环境，在温度适宜、营养充足、无菌等条件下培养，使其继续eq\o(□,\s\up1(3))____________________的技术。2.过程3.环境条件(1)温度、pH、合适的气体(如氧和二氧化碳)和营养物质等。(2)培养某种动物细胞的温度、pH应与该种动物的体温、内环境pH相近。如培养哺乳动物细胞的最适温度一般为37℃，最适pH范围为7.1～7.3。(3)eq\o(□,\s\up1(5))____________含量会影响培养液的pH。4.营养物质(1)葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素、维生素和eq\o(□,\s\up1(6))____________。(2)血清中含有许多营养物质，能维持动物细胞生长和增殖，保持其生物学性状。因此，在合成培养基中通常需加入一定量的eq\o(□,\s\up1(7))____________，以满足动物细胞培养的营养需要。5.无菌处理在动物细胞培养过程中，需要对培养基和培养器具进行eq\o(□,\s\up1(8))____________处理，以保证动物细胞培养处于无菌环境中，必要时可添加适量的抗生素。6.更换培养液需要定期更换培养液，因为代谢产物积累过多也会危害动物细胞持续生长和存活。[提醒]大多数细胞在低氧时不能很好存活，氧浓度过高也会对细胞产生毒性，抑制其生长。活动二：动物细胞培养技术的应用1.原代培养：从供体获取细胞或组织后进行的eq\o(□,\s\up1(9))________________培养。2.传代培养：将原代培养的细胞继续转接到新的培养基上继续培养的过程。3.应用(1)动物细胞培养技术为eq\o(□,\s\up1(10))______________加工改造提供了大量的动物细胞原材料。(2)广泛应用于重组蛋白、抗体、eq\o(□,\s\up1(11))________________等生物医药产品的工业化生产。(3)应用于基因治疗、细胞治疗、组织工程、药物筛选和毒性检测等相关领域的基础研究和临床实践等。【例题1】判断正误：(1)多数动物细胞培养过程中其培养液所需的适宜pH为6.8～7.0。()(2)培养动物细胞的第一代(即第一次细胞增殖)被称为原代培养。()(3)动物细胞培养要定期更换培养液，其目的是便于清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累过多危害动物细胞持续生长和存活。()(4)在动物细胞培养过程中，需要对培养基和培养器具进行无菌处理。()【例题2】(多选)下图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。下列叙述不正确的是()A.步骤①的操作不需要在无菌环境中进行B.步骤②中用盐酸溶解细胞间物质使细胞分离C.步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理D.步骤④培养过程中不会发生细胞转化【例题3】完善植物组织培养与动物细胞培养的比较表：项目植物组织培养动物细胞培养不同点原理____________________________________________培养基____________培养基，包括无机盐、碳源、氮源、维生素以及________等______培养基，包括无机盐、葡萄糖、维生素、氨基酸、微量元素、________、________等过程结果完整的植株，____体现植物细胞的全能性新的细胞群，不形成个体，____体现动物细胞的全能性相同点①分裂方式角度：培养过程中细胞都进行___________，都不涉及___________；②培养条件角度：均需___________，需要适宜的温度、pH等条件[温馨提示](1)培养动物细胞时没有脱分化的过程，因为高度分化的动物细胞发育潜能变窄，失去了发育成完整个体的能力。(2)不是所有的细胞增殖过程中都存在接触抑制现象。例如，癌细胞增殖时不存在接触抑制，所以在培养瓶中可以形成多层细胞。活动三：动物细胞核移植技术引入：克隆羊多莉的培育过程1.概念把一个动物细胞的eq\o(□,\s\up1(3))___________移植到一个已经去除细胞核的eq\o(□,\s\up1(4))______________中，并使重组细胞发育为一个eq\o(□,\s\up1(5))__________，继而发育为动物新个体的技术。2.类型胚胎细胞核移植和体细胞核移植。3.克隆(1)含义包括eq\o(□,\s\up1(6))______________以及遗传上完全相同的分子、细胞或来自同一祖先的生物个体的eq\o(□,\s\up1(7))_______________________________。(2)体细胞克隆利用eq\o(□,\s\up1(8))________________的方法，将供体的eq\o(□,\s\up1(9))____________核注入受体的eq\o(□,\s\up1(10))____________________中，重组细胞经过培养后生长发育成胚胎。4.动物细胞核移植技术的应用(1)促进畜牧业的发展、培育优良畜种、生产实验动物和转基因动物、拯救濒危动物、保护动物资源。(2)在畜牧业生产中，利用体细胞核移植技术可以______________进程，促进优良畜群的繁育；在保护濒危物种方面，利用体细胞核移植技术增加动物数量的工作也已经初见成效。【例题4】判断正误：(1)克隆植物和克隆动物都只具备一个亲本的遗传特性。()(2)将供体的体细胞核注入受体的去核卵母细胞中，需要利用显微操作的方法。()(3)由于动物体细胞的分化程度较高，实现动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。()(4)克隆动物的性状与供体动物完全相同。()(5)动物细胞核移植主要分为生殖细胞核移植和体细胞核移植。()【例题5】下列有关核移植的叙述，错误的是()A.通过核移植得到的细胞称为重组细胞B.动物体细胞核移植技术可以促进优良畜群的繁育C.核移植得到克隆动物属于无性繁殖D.克隆动物与供核动物的遗传信息完全相同【例题6】下图为克隆羊多莉的培育过程示意图。下列各项叙述错误的是()A.克隆羊多莉的主要性状与甲羊一致，因其细胞核基因来自甲羊B.克隆羊多莉的培育过程中采用的生物技术有核移植和胚胎移植C.乙羊的去核卵母细胞为重组细胞基因表达提供了细胞内的环境条件D.此过程说明高度分化的动物细胞具有全能性【例题7】某位研究人员声称，可以使用克隆技术先克隆一个胚胎，然后从胚胎获取器官用于器官移植。你认为这一做法可行吗？并简述你的理由____________________________。【核心突破】1.克隆不同层次的含义克隆具体是指从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。如果克隆当动词用，就表示整个无性繁殖的过程。在生物学中克隆有以下4个不同层次的含义：①分子水平：如DNA复制；②细胞水平：如动物细胞培养；③器官水平：如利用细胞培育出新器官；④个体水平：如克隆动物。2.克隆动物过程分析(1)供体供给细胞核的个体，动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。(3)注入①细胞核移植技术中注入去核卵母细胞中的不是供体细胞核，而是整个细胞，伴随着两细胞融合，体现出细胞质膜具有一定的流动性的结构特点。②核移植时，一般先用电脉冲方法使供体和受体细胞融合，再用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程。(4)涉及技术动物细胞培养技术、动物细胞融合技术、核移植技术、胚胎移植技术等。其中，核移植是核心技术。[温馨提示](1)克隆动物的性状与供体不完全相同的原因：①克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质；②生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境影响。(2)克隆动物的基因型与供体相同：核移植过程中细胞核只来自供体，因此核遗传物质是对供体核遗传物质的100%复制，其基因型与供体相同。【课后巩固】()1、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()2、下列有关植物组织培养和动物细胞培养的比较中，叙述错误的是A.所用的培养基的成分基本相同B.植物组织培养的结果是培育成植株，动物细胞培养的结果是培育成很多细胞C.植物组织培养的目的是为了快速繁殖和获得无病毒的植株，动物细胞培养的目的是为了获得细胞产物或细胞D.植物组织培养的原理是细胞的全能性，动物细胞培养的原理是细胞的增殖()3、下列关于动物细胞培养的叙述，错误的是A.用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织B.将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞C.在培养瓶中要定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液D.动物细胞培养只能传代50次左右，所培育的细胞会衰老死亡()4、一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能A.有选择地繁殖某一性别的家畜B.繁殖家畜中的优秀个体C.用于保存物种D.改变物种的基因型()5、在动物体细胞克隆技术中，不一定涉及A.卵母细胞的培养B.细胞核移植C.早期胚胎培养D.导入外源基因()6、(2023·南京高二检测)在将动物组织分散成单个细胞时，可以使用胰蛋白酶。由此不能推测出来的是A.动物细胞之间可能依靠蛋白质相互联系B.处理时一定要注意处理时间、加酶量C.胰蛋白酶一定不会对动物细胞造成损伤D.动物细胞培养液的pH应该与胰蛋白酶作用的适宜pH基本一致()7、动物细胞培养的基本过程如下图所示，下列叙述正确的是A.应选择幼龄动物的皮肤组织进行动物细胞培养B.甲过程需要用纤维素酶和果胶酶处理C.丙过程是传代培养，所有细胞贴壁生长D.乙过程是原代培养，一般不会出现接触抑制现象()8、下图为体细胞克隆猴“中中”和“华华”的培育流程，为建立人类疾病的动物模型、研究疾病机理带来了光明前景。下列叙述正确的是A.过程①将成纤维细胞注射到去核的卵母细胞中，体现细胞膜的选择透过性B.过程②在培养基中加入的动物血清含有激发成纤维细胞核全能性表达的物质C.“中中”“华华”的诞生证明了动物细胞具有全能性D.与模型小鼠相比，模型猴更适用于研究人类疾病的发病机理、研发诊治药物()9、科学家将蜘蛛的蛛丝蛋白基因导入山羊体内，得到转基因山羊，使羊奶中含有一种独特的蛛丝蛋白，生产原理见下图。下列叙述错误的是A.图中的核供体细胞来自雌羊B.导入了蛛丝蛋白基因的核供体细胞不需要进行传代培养C.形成重组细胞时来自核供体细胞的调节蛋白全部被卵细胞质中的蛋白因子替换D.为获得更多转基因山羊，可对早期胚胎进行胚胎分割()10、下图是利用体细胞核移植技术获得克隆奶牛的流程图。下列叙述错误的是A.过程①通过显微操作去除细胞核B.过程②和过程④所使用的培养基成分相同C.过程③可用电脉冲使供体细胞和去核卵母细胞融合D.过程⑤操作前需要对代孕母牛进行发情处理()11、为解决大面积烧伤病人的植皮难题，科学家研制出人造皮肤，研制过程中需要将人的皮肤细胞置于培养瓶中进行培养。培养液配制除必需的已知成分外，还必须加入天然成分，细胞方可正常生长和增殖。下列叙述正确的是A.在动物细胞培养液中加入抗生素就可以为细胞培养提供无菌条件B.细胞培养过程中只需不断通入氧气，就能保证细胞正常生命活动C.加入的天然成分是血清或血浆，用来补充细胞生长和增殖所需的物质D.经培养可得到由多层细胞构成的人造皮肤，能直接用于移植()12、以下有关动物细胞培养、植物组织培养的表述中正确的是A.动物细胞培养中，含15%CO2的恒温培养箱的作用是调控pH和温度B.植物组织培养过程中加入诱导因素也不会出现组织分化现象C.目前使用或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型D.动物细胞培养过程中，首先要用胃蛋白酶处理部分组织以使细胞分散获得单个细胞()13、（多选）最近，科学家利用猪的动脉血管以及能够模拟胚胎环境的新型生物反应器，成功的在实验室内培育出新的动脉血管。这种培养新血管的技术可能需要A.“克隆”技术B.去核卵细胞C.激发血管细胞的“全能性”D.激发血管细胞发育成血管的潜能()14、（多选）动物细胞进行传代培养可能发生的变化有A.细胞形态发生变化B.细胞核核型发生变化C.细胞不断增多，堆叠在一起D.细胞核体积增大，染色质固缩()15、（多选）2017年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育“三亲婴儿”的申请。其培育过程可选用如下技术路线。据图分析，下列叙述正确的是()A.该技术涉及动物细胞培养、细胞核移植等操作B.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代C.卵母细胞捐献者携带的红绿色盲基因能够遗传给“三亲婴儿”D.“三亲婴儿”同时拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因16、(2023·南通高二检测)华南虎是原产中国的老虎品种，已有近30年没有野生华南虎出现的报告，野生华南虎也被一些专家认为已经濒临灭绝。科学工作者尝试用普通老虎完成体细胞克隆华南虎的研究，下图是其培育过程，请据图回答下列问题：(1)克隆华南虎的遗传性状与虎__________(填字母)基本一致。(2)A、B、C3只虎没有提供遗传物质的是__________。(3)克隆华南虎的过程是否遵循孟德尔的遗传定律？_________________。为什么？_____________________________________________________________________________。(4)有人设想将虎的体细胞与牛的体细胞进行融合，以获得新物种“虎—牛”，你认为依据目前的生物技术和理论能否实现这一愿望？________。原因是________________________________________________________