动物细胞培养和核移植技术导学案

动物细胞培育和核移植技术导学案

【学习目标】

1.简述动物细胞培育的过程、条件及应用。

2.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。

【重点和难点】

1.学习重点

（1）动物细胞培育的过程及条件°

（2）用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。

（1）原代培育和传代培育的区分。

（2）用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。

【自主学习】

动物细胞工程常用的技术：、、、,

其中是最根底的技术。

一、动物细胞培育

（一）概念：从动物体取出相关组织，将它分散成再放在相宜培育基中，让这

些细胞。

（二）过程

1.取材：用于培育的动物细胞一般取至动物胚胎或幼龄动物的组织或器官，先剪碎。

2.配制成细胞悬液：用酶或酶处理一段时间，将组织分散成很

多单个细胞。经过滤、离心后用培育液将分散的细胞稀释制成细胞悬液。

3.动物细胞生长的特点：和o

4.原代培育：.

5.传代培育：.

（三）动物细胞培育的条件

1.的环境，通常还要添加肯定量的.以防止培育过程中的污染。

2.养分：须要：按

细胞所需的养分物质种类和数量严格配制成的培育基称为培育基。

3.温度和PH：温度；PHo

4.气体环境：主要有和。

（四）动物细胞培育技术的应用

1.大规模培育生产有重要价值的生物制品：如、、。

2.与基因工程相结合：动物细胞是基因工程中常用的细胞

3.培育的动物细胞可以用于检测物质，推断,

4.科研方面：培育正常或各种病变细胞，用于、、等方面的探讨。

如用于筛选抗癌药物等，为治疗和预防癌症及其他疾病供应理论依据。

二、动物体细胞核移植技术和克隆动物

（一）动物核移植、克隆动物的概念

1,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细胞中，

将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.克隆动物

用移植的方法得到的动物称为克隆动物。

3,哺乳动物核移植的类型：可分为和,

（二）体细胞核移植的过程

从供体取，进展细胞培育，然后将供体细胞注入:用物理

或化学方法激活受体细胞，使其完成和:将得到的胚

胎移入体内，生出与供体遗传物质根本一样的犊牛。

（三）体细胞核移植技术的应用前景

1.在苗牧业生产中，可以加速家畜进程，促进繁育：

2.在爱护濒危物种方面，可利用物种；

3.在医药卫生领域：转基因克隆动物可以作为，生产：

4.在治疗人类疾病时：转基因克隆动物细胞、组织和器官可以作为的供体：

5.人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，形成相应的组织、器官后，可以用于

的移植。

（四）体细胞核移植技术存在的问题

1.胜利率，存活的个体0

2.克隆动物存在，很多克隆动物表现出，如体型

过在，、发育困难、脏器缺陷、免疫失调等。

3.克隆食品的平安性问题也存在。

【合作探究】

1.为什么动物细胞培育时用动物胚胎或幼龄动物的组织？

2.原代培育和传代培育？

3.动物细胞培育要经过脱分化过程吗？为什么？

4.为什么核移植时一般都选择传代10代以内的细胞？

5.在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必需先去掉受体卵母细胞的核？

6.卵母细胞为什么要培育到减数其次次分裂中期？

7.用体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动物志展100%的豆制吗？

重难点点拨

1.动物细胞培育的过程/饕株、/细厚系、

动物胚胎或幼龄动胰蛋门的、叫”单个细肥动物血清、前的林$细胞悬泞,1。代细胞一►50代细胞—

物器宜、组织基酸、无机盐、雄.生素、八/

2.动物细胞培育与植物组织培育的区分。一

动物细胞培育与植物组织培育有很多相像之处，也有很多不同点。

一是它们用的培育基不同，植物组织培育用的一般是固体培育基，而动物细胞培育用的

一般是液体培育基。

其次是它们的培育基的成分不同。动物细胞培育的培育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。植物组织培育所须要的培育基包含植物生长和发育的

全部养分成分，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rr最终一般得到新的植物个体，而动物细胞培育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仝能性，与植物组织培育一样属于无性生殖。虽然

细胞核内具有开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养分条件。

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，开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根本一样。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

供体有一些地方一样。代孕.母体没有为新个体供应遗传物质，新个体性状与代孕母体根本没

有联系。

【归纳总结】

植物组织培育和动物细胞培育的比拟

比拟工程植物组织培育动物细胞培育

培育基的

物理性质

培养基

的成分

结果

应用

取材

其他条件

【课堂稳固】

1.以下关于动物细胞培育的有关表达中正确的选项是

A.细胞的癌变发生于原代培育向传代培育的过渡过程中

B.动物细胞培育液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、生长素和动物血清等

C.动物细胞培育的目的是获得大量的细胞分泌蛋白

D.动物细胞培育前和培育过程中都要用胰蛋白酶处理

2.以下关于动物细胞培育的表达，说法正确的选项有几个

①动物细胞培育的原理是动物细胞的全能性

②须要对细胞进展一次脱分化处理和两次蛋白酶处理

③传代培育的细胞不会发生接触抑制

④恒温条件下，核型始终不变更

⑤传代培育的细胞因为以有丝分裂方式增殖，所以在传代过程中其遗传物质保持不变

⑥只要培育条件相宜，细胞都可在体外无限繁殖

⑦可用于检测有毒物质、构建人造皮肤、大量生产药物蛋白

⑧为防止培育过程中微生物污染，应将培育箱抽成真•空并消毒灭菌

A.1B.2C.3D.4

3.为使培育的动物组织细胞分散开，以便配制成肯定浓度的细胞悬浮液，选取的动物组织应

先用以下哪种物质处理

A.胃蛋白酶B.胰蛋白酶或胶原蛋白酶

C.盐酸D,胰脂肪酶

4.用于核移植的供体细胞一般都选用

A.受精卵B,处于减数分裂K次次分裂中期的次级卵母细胞

C.传代10〜50代以内的细胞D.传代10代以内的细胞

5.培育克隆牛的过程中，假如供体细胞来自同一头牛，培育出的这些个体在性状.上也不完全

一样，分析其缘由，以卜说法不正确的选项是

A.性状变异可由环境条件引起B.基因可能会发生突变

C.受体细胞的细胞质基因不同D.细胞核基因发生了重组

6.科学家将雌黑鼠乳腺细胞的细胞核移入白鼠去核的卵细胞内.待发育成早期胚胎后移植入

褐鼠的子宫，该褐鼠产下小鼠的体色和性别是

A.黑、雌B.褐、雌C.白、雄D.黑、雄

根底试题训练

一、选择题

1.一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵细胞经过屡次分裂，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.变更动物的基因型

2.动物细胞体外培育时，通常要在培育基中补充肯定浓度的某些物质。右图是血清对正常细

胞和癌细胞培育影响的试验结果。从该图供应的信息获得的结论中不正确是（）

血清对正常细腿和癌细胞培养的影响

A.正常细胞与癌细胞的增殖速率一样

B.有无血清对正常细胞培百的影响不同

C.培育基中补充血清有助于正常细胞的培育

D.培育基中是否补充血清对癌细胞的培育影响不大

3.下表为植物组织培育与动物细胞培育的有关内容比拟，你认为错误的选项是

（）

项A植物组织涪育动物细胞培育

理论根底细胞的全能性细胞增殖

培育基固体培育基液体培育基

结果新的植株或组织新的细胞或个体

培育基区分生长素是离体组织赖以生长的成分动物血清不行缺少

A.0处B.1处C.2处D.3处

4.有关全能性的表达，不正碓的选项是

()

A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高

B.生物体内细胞由于分化全能性不能表达

C.卵细胞与受精卵一样，维胞未分化，全能性很高

D.植物细胞离体培育在肯定条件下能表现出全能性

5.正常人体内的造血干细胞能分裂产生各种血细胞，在体外某些因素的诱导下，却可以分化

为神经细胞和肝细胞，其根本缘由是这些造血干细胞()

A.有旺盛的分裂实力B.能合成神经细胞或肝细胞须要的蛋白质

C.还没有分化D.具有与受精卵一样的仝套遗传基因

6.假如用动物细胞核移植技术克隆动物，不能作为供核细胞的是()

A.乳腺细胞B.卵细胞C.丐腺细胞.D.胚胎细胞

二、非选择题

7.1952〜1953年，美国科学家斯提瓦用胡萝卜根的悬浮培育细胞进展人工培育，发觉单个细

胞能像受精卵发育成胚一样的途径，发育成完整植.株。1997年英国维尔穆特等人从白面母

绵羊体内取出乳腺上皮细胞静息培育，然后把它的核移入黑面母绵羊去核的卵细胞中形成

重组细胞，并将重组细胞培育成呸胎，将胚胎植入另一母羊的子宫内后获得了克隆羊多利。

阅读这段材料后，答复以下问题：

(1)文中的悬浮培育细胞和乳腺上皮细胞均为o

(2)斯提瓦的试验证明白____________o维尔穆特的试验证明三。从细胞构

造和遗传角度分析，两位科学家试验结论的得出，根本缘由在于0

(3)斯提瓦和维尔穆特试验的差异在于.

(4)维尔穆特的试验技术又称为技术。该技术的经济意义在于：

①;②>

8.中国科学院动物探讨所陈大元探讨员带着的科研小组，首先选择了兔子卵细胞作为受体

卵。他们采纳了两种核移植方法，即电融合法和核干脆注射法，把大熊猫的体细胞核移入

兔的去核卵细胞质中。经过细心的试验，他们已得到了大熊猫的重构胚。试验结果显示，

大熊猫的3种体细胞移植到免去核卵母细胞中均可以卵裂，并进展早期发育，3种供体细胞

核移植的融合率在55%〜5州之间：融合后的重构卵进展培育后，囊胚率以乳腺细胞最高，

而骨骼肌细胞的最低；重构囊胚细胞的染色体数目为42条，与供体(大熊猫)细胞染色体

数目一样，与受体动物家兔的染色体数(44条)不同。经DNA指纹分析，也证明白重构囊

胚细胞的遗传特性为大熊猫的遗传特性。试验还证明，卵细胞质使体细胞核脱分化不具有

特异性。大熊猫异种重构胚能否在寄母子宫着床乃至进展全程发育还是道难题，现正在深

化试验。依据以上材料，答复以下问题:

(1)下面表达除哪项外都是动物克隆技术的好处？°

A.探究异种克隆技术，挽救濒危物种

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.克隆技术的探讨将帮助人类相识

苍老过程

(2)“脱分化”是指。

(3)细胞分化为囊胚，囊胚由很多细胞构成，其细胞增殖方式为。

(4)科技预料：请预料大熊猫异种重构胚假如着床胜利并顺当产生发育，其表现性状可能是

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.不具生殖实力

9.CCTV-2于2005年4月7日报道，卫生部4月6日发布了？苏丹红危急性报告评估？，报

道中提到苏丹红一号是一种人工色素(工业染料)，它在人体内代谢生成相应的胺类。科研人

员欲采纳肯定的技术手段探究苏丹红是否对人体有危害。请答复：

(1)依据所学的动物细胞工程学问，你认为实行以下哪种技术手段最相宜.()

A.动物细胞融合B.动物细胞培育C.胚胎移植D.核移植

(2)依据上述选择，请你设计一个试验来探究“苏丹红一号”是否对人体有危害。

[1]该试验的原理是：________________________________________________________

[2]试验方法步骤：

①材料打算：从医院妇产科获得所须要的原材料组织，浓度为0.09%“苏丹红一号"试剂，

高倍显微镜，培ff瓶假设干，配制好的培育液，剪刀，培育箱，所须要的前。

②制备检测细胞：

a.配制细胞悬浮液：_______________________________________________________________

__________________________________________________________________________________>

b.将悬浮液分装到两个以上的培育瓶中，置于培育箱中培育一段时间。

③检测过程:

④试验结果视察、分析得出结论。（略）

参考答案：

【合作探究】

1.为什么动物细胞培育时用动物胚胎或幼龄动物的组织？

因为动物胚胎或幼龄动物的组织细胞比苍老的体细胞的分化程度低分裂实力强。成体的

细胞分化程度高，分裂支力差.分化程度小的组织细胞，潜在的分裂增生实力大。

2.如何界定原代培育和传代培育？

由簇新组织制成的细胞培育物称原代细胞。原代培育即第一次培育，是指将培育物放置在

体外生长环境中持续培育，中途不分割培育物的培育过程。培育物一经接种到培育器皿（瓶）

中就不在分割，任其生长繁殖：原代培育中的“代”并非细胞的“代”数，因为培育过程中

细胞经屡次分裂已经产生多代子细胞：原代培育过程中不分割培育物不等于不更换培育液，

也不等于不更换培育器皿。

传代培育：当原代培育胜利以后，随着培育时间的延长和细胞不断分裂，一那么细胞之

间相互接触而发生接触性抑制，生长速度减慢甚至停顿：另一方面也会因养分物缺乏和代谢

物枳累而不利于生长或发生中堆。此时就须要将培育物分割成小的局部，重新接种到另外的

培育器皿（瓶）内，再进展培育。这个过程就称为传代（passage）或者再培育（subculture）。

3.动物细胞培育要经过脱分化过程吗？为什么？

脱分化又称去分化，是指分化细胞失去特有的构造和功能变为具有未分化细胞特性的过程。

植物的任何一局部，甚至单个细胞都具有长成完整植株的实力。但要发育成完整植株，必需

先脱分化，脱分化的细胞具有发育成任何组织的实力，然后进展再分化，形成完整植株。植

物细胞培育主要用于农林生产中的作物、苗木方种，快速繁行种苗、培育无病毒植株等，这

就要求植物的组织或细胞先进展脱分化。动物细胞的培育有各种用途，一般而言，动物细胞

培育不需经过脱分化过程。因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

实力，所以，动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培育时的脱分化过程了。要想使培育的

动物细胞定向分化，通常采纳定向诱导动物干细胞，使其分化成所须要的组织或器官。

4.为什么核移植时一般都选择传代10代以内的细胞？

10代以内的细胞一般能保挣正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，为保证供体细

胞正常的遗传根底，通常采纳传代10代以内的细胞。

5.在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必需先去掉受体卵母细胞的核？

作为核受体细胞时要去核，主要是为了使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自有重

要价值的动物。

6.卵母细胞为什么要培育到减数其次次分裂中期？

因为卵母细胞培育到减数其次次分裂中期时才具备受精实力，且MH期的卵母细胞中含有

促进供体核表达全能性的物质，即成熟促进因子（UPF）,而且活性很高，虽然MI期卵母细胞

也有活性较高的MPF,但M【期卵母细胞的细胞核、细胞质尚未成熟，其细胞质不能支持胚胎

的仝程发育，所以不能作为受4卯母细胞。早期核移植技术中常用受精卯作为受体细胞，但

作为卵母细胞细胞质中重要的胞质影响因子MPF,其活性卵母细胞减数分裂的MI期和MII期

到达最高，受精或激活后，MPF快速失活，所以不再用受精卵作为受体细胞。

体细胞核移植技术最初是用玻璃微型吸管将供体细胞的细胞核吸出，再注人去核卵母细

胞内，后来开展出了另外一种方法，即干脆将供体细胞注入去核卵母细胞透亮质内，然后用

病毒介导或者电脉冲等方式使两个细胞融合。这种方法操作简便，对卵母细胞损伤较小，现

在较为常用，多莉羊的产生就是用的这种方法。因为供体细胞的细胞核拥有完整的遗传信息,

对后代的性状表达起确定性的作用，线粒体DNA编码的基因很少，表达的蛋白主要存在于线

粒体中，与线粒体自身氧化磷酸化产生能量的功能相关，与后代的性状表达并没有很大的关

系。但是核移植后的细胞质中同时存在供体细胞和受体细胞的线粒体，究竟这些线粒体是共

存，还是一种消逝一种保存，这个还处于探讨阶段。

7.用体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动物进展100%的复制吗？

克隆动物绝大局部DNA来自供体细胞核，但其核外还有少量的DNA,即线粒体中的DNA是来

自于受体卵母细胞。所以不是100%的豆制。

【课堂稳固】

1.D2.A3.B4.D5.D6.A

根底试题训练

一、选择题

1.D2.A3.D4.C5.D6.B

二、非选择题

7⑴体细胞

⑵植物细胞具有全能性动物细胞细胞核也有全能性细胞核中具有个体发育所需的

全部遗传信息

(3)动物细胞全能性的实现还需借助卵细胞，而植物体细胞干脆就可以培育出新个体

(4)克隆利用克隆技术繁殖珍稀物种，克隆组织、器官.降低手术费用

8.(1)C

(2)高度分化的组织器官或细胞重新更原分裂实力的过程(3)有丝分裂(4)C

9.(1)B

(