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1、第三节 动物的克隆 一、动物细胞的培养1.动物细胞培养从动物胚胎或幼龄动物组织切片中切取小片样品机械消化胰酶原代细胞株传代细胞系细胞株2.细胞系与细胞株(1)细胞系：细胞系：原代培养物可连续传代的细胞连续细胞系 （异倍体核型细胞）有限细胞系 （二倍体细胞）能连续培养的不能连续培养的(2)细胞株：从_中获得的具有特殊性质的细胞，一般具有恒定的染色体组型、_、病毒敏感性和_等。(3)二者区别：细胞系泛指可传代的细胞，细胞株是具有_的细胞系。原代培养物或细胞系同功酶类型生化特性特殊性质【点拨】胰蛋白酶可以使细胞间的胶原纤维和细胞外的其他成分分解，使动物组织分散为单个细胞。此时不能选用胃蛋白酶，原因是
2、胃蛋白酶需要在酸性条件下发挥作用，而酸性溶液会对细胞造成伤害。 二、动物细胞克隆1.细胞克隆(1)概念：把一个单细胞从群体中分离出来_培养，使之繁衍成一个_的技术。(2)基本要求：必须保证克隆来源于_。单独新的细胞群体单个细胞(3)克隆结果：克隆后的细胞群称为_，特点是_。(4)提高成功率的措施纯系遗传性状均一，表现性状相似选择适宜的培养基添加_以_支持生长激素刺激使用CO2培养箱调节pH 血清滋养细胞2.动物细胞全能性的表现程度(1)_具有全能性；(2)_具有分化出多种组织细胞的潜能；(3)_只能分化为一种细胞；(4)_的细胞不再分化为其他细胞。3.动物难以克隆的根本原因动物的个体发育过程中
3、，细胞分化使得细胞发生了_，细胞基因组中基因的活动很不完全。受精卵多能细胞单能细胞高度分化基因的差异表达4.核移植及克隆羊的诞生(1)核移植：利用一个细胞的_来取代另一细胞中的细胞核，形成一个_。(2)动物的克隆繁殖：细胞核重建的“合子”卵母细胞细胞质体细胞细胞核重组细胞早期胚胎另一雌性 个体代孕克隆动物(3)克隆实验证明的结论：_具有发育的全能性；细胞质具有_的作用。(4)_核移植成功率远高于成体细胞。 高度分化的细胞核调控细胞核发育胚胎细胞【点拨】(1)克隆过程中，仅涉及细胞的有丝分裂，所以后代细胞遗传性状均一，表现性状相似。(2)选择卵母细胞作为核移植的受体细胞，主要是因为其细胞质中含有
4、使已分化的细胞核恢复分裂的物质，其次是其细胞较大，含有较多的营养物质，能满足早期胚胎发育的需要。动物细胞的培养1.培养过程动物胚胎或幼龄动物的组织、器官 单个细胞悬浮液原代培养 传代培养胰蛋白酶加培养液(1)选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织作为动物细胞培养材料的原因：这些组织或器官中的细胞生命力旺盛，分裂能力强。(2)培养前要将组织细胞分散成单个细胞的原因：成块组织不利于培养，其中的细胞不能与培养液充分接触，而且动物细胞具有接触抑制的特性，分散了制成细胞悬浮液利于培养。2.动物细胞培养的条件(1)无菌无毒的环境。(2)营养：水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、核苷酸、血清、血浆等。(3)适宜的温度和
5、pH。(4)气体环境：氧气和二氧化碳。氧气可以满足细胞呼吸的需要，二氧化碳可以维持培养液一定的pH。3.植物组织培养和动物细胞培养的比较比较项较项 目植物组织组织 培养动动物细细胞培养原理培养基性质质培养基特 有的成分培养结结果细胞的全能性细胞增殖固体培养基液体培养基蔗糖、植物激素葡萄糖、血清、血浆植物体细胞株、细胞系【高考警示钟】 1.动物细胞培养不能体现动物细胞的全能性因为动物细胞培养只能获得动物细胞或动物组织，不能获得动物个体。2.原代培养与传代培养的界定细胞悬浮液转入特殊培养液首次培养原代培养换瓶后培养传代培养【典例训练1】某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性，准备对某种动物的肝肿
6、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CO2培养箱中进行，CO2的作用是作为细胞代谢原料C.将数量相等的甲、乙细胞分别置于相同适宜条件下培养，一段时间后，会观察到甲细胞数量比乙细胞数量多D.乙细胞在原代培养过程中，最终会出现停止增殖的现象【解题指南】1.考查实质(1)动物细胞培养的条件和特点；(2)细胞系的类型。2.解题关键：明确肝肿瘤细胞能无限增殖，无接触抑制现象，正常肝细胞有接触抑制现象，不能无限增殖。【解析】选D。胃蛋白酶的最适pH为2左右，这一环境下细胞往往会受到破坏；培养液中C
7、O2的作用是调节培养液的pH；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。【互动探究】使停止增殖的乙细胞继续增殖，应采取什么措施？提示：用胰蛋白酶处理，使其分散为单个细胞，然后进行传代培养。动物细胞克隆和核移植1.动物细胞克隆(1)技术基础：动物细胞培养。(2)细胞特点：来源于一个单细胞；细胞遗传性状均一，表现性状相似。2.核移植卵细胞A母绵羊B母绵羊乳腺细胞细胞核去核卵细胞融合后的卵细胞早期胚胎C母绵羊子宫多莉羊卵裂妊娠 分娩(1)克隆原理：动物细胞核具有全能性。(2)克隆技术：核移植和胚胎移植。(3)克隆繁殖：无性繁殖。(4)应用：遗传疾病的治疗、优良品种的培育、物种的优化、濒
8、危动物的保存等。【技巧点拨台】克隆技术的不同层次 (1)分子水平的克隆：DNA分子复制；(2)细胞水平的克隆：植物细胞培养和动物细胞培养。(3)个体水平的克隆：动物克隆繁殖(核移植)、扦插等。【典例训练2】因羊奶的营养价值比牛奶高许多，所以可设想让牛产羊奶，科学家对此做了相关的构想，过程如图所示。请据图完成有关问题。(1)图中涉及的现代生物技术有_。(至少写三种)(2)小牛a、小牛b、小牛c的性状表现_(填“相同”或“不同”)，理由是_；小牛a与牛N呢？_，理由是_。(3)若研究发现牛N细胞中线粒体发达，故而它的产奶率高，则小牛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
9、牛体细胞进行融合，以获得新物种“羊牛”，你认为依据目前的生物技术能否实现这一构想？_，你的理由是_。 【解题指南】1.考查实质：培育转基因克隆牛的原理和技术操作流程。2.解题关键：(1)动物细胞核移植的基本过程。(2)重组细胞的遗传物质来源于供体细胞的细胞核和受体细胞的细胞质。(3)克隆动物的遗传性状受细胞核和细胞质遗传物质的共同控制。【解析】由题图可知，让羊乳蛋白基因在牛N体内表达获得产羊奶的牛N，需要利用基因工程技术将目的基因(羊乳蛋白基因)导入牛M的受精卵使之表达，目的基因的导入需要在体外条件下完成，经动物细胞培养成胚胎后需植入体内发育成“产羊奶的牛N”。题干中由早期胚胎到牛1、牛2、牛
10、3的过程属于胚胎的分割移植技术，表现出的性状应该相同，因为这些个体都是由一个细胞(重组细胞)发育而来的。题干图示中经C、D两过程获得重组细胞的过程属于核移植技术。由重组细胞培养、分割，获得小牛a，其核遗传物质来自于牛N，质遗传物质来自于牛O，由于生物性状中既有核遗传物质控制的性状，又有质遗传物质控制的性状，所以小牛a与牛N性状表现不完全相同，牛N因线粒体发达导致产奶率高这一性状也不会在小牛a个体中得以表现。答案：(1)基因工程、核移植、胚胎移植、胚胎分割、动物细胞培养(2)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 小牛a细胞质中的遗传物质来自牛O(3)不会 线粒体中的基因一般通
11、过细胞质传递给后代，小牛a的细胞质主要来自于牛O(4)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(具有开放性，其他合理答案也可)【变式训练】(2010浙江高考)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是( )A.培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞B.克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变C.二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的D.恶性细胞系的细胞可进行传代培养【解析】选D。由于细胞之间相互接触而发生接触抑制，细胞在培养瓶壁上只能形成单层的细胞，A错；克隆培养法中细胞都是由一个细胞经过有丝分裂而得到的，所以细胞的基
12、因型相同，多数不会发生改变，B错；二倍体细胞通常为有限细胞系，C错；恶性细胞系的细胞具有癌变的特点，能够无限地增殖，可以进行传代培养，D正确。【变式备选】在克隆多莉羊的过程中，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】选D。克隆技术需利用核移植产生重组细胞，重组细胞经细胞培养形成早期胚胎后，需移植到母体子宫中发育成个体。 1.动物细胞培养过程的顺序是( )原代培养 传代培养用胰蛋白酶处理组织，形成分散的悬浮液A. B. C. D. 【解析】选D。动物细胞培养时先用胰蛋白酶处理组织，形成分散的悬浮液，原代培养后进行细胞的传代培养得到细胞株
13、或细胞系。2.(2012佛山模拟)下列不属于细胞工程基本技术的是( )A.细胞培养技术B.细胞融合技术C.细胞核移植技术D.转基因技术【解析】选D。D项属于基因工程。细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过某种工程学手段，在细胞水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质，从而获得新型生物或特种细胞产品或产物的一门综合性科学技术。3.用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是( )A.都需用CO2培养箱B.都需用液体培养基C.都要在无菌条件下进行 D.都可体现细胞的全能性【解析】选C。植物细胞培养用固体培养基，不需用CO2培养箱；植物细胞培养可得到完整的植物个体
14、，体现了细胞的全能性，动物细胞培养获得的是动物细胞或代谢产物，未体现细胞的全能性；植物细胞培养和动物细胞培养均需要在无菌条件下进行。 4.(2012台州模拟)下列有关动物细胞克隆培养法的叙述中，错误的是( )A.细胞克隆培养的最基本要求是建成的细胞克隆系来源于单个细胞B.提高动物细胞克隆成功率需要以滋养细胞支持生长及激素刺激等条件C.原代培养细胞、有限细胞系比无限细胞系、肿瘤细胞更容易克隆D.经克隆培养形成的细胞系称为纯系【解析】选C。理论上各种培养细胞都可以被克隆，但原代培养细胞、有限细胞系克隆时有实际困难，无限细胞系、肿瘤细胞反而更容易克隆。5.不同类型的细胞表达不同的基因组合。那么不同类
15、型的动物细胞都具有全套基因吗？科学家进行了如图的克隆研究。代表有关过程，ah代表有关结构或个体。(1)a细胞的名称是_。过程中的细胞分裂方式为_。(2)图中g羊性状与_基本相同，若g是能产生人生长激素的羊，为了尽快获得大量的生长激素，但让g进行有性生殖会丢失目的基因，将通过_技术来实现。(3)供体细胞的细胞核经核移植后，可以得到g和h，说明_。 【解析】(1)核移植过程中所采用的受体细胞为去核的卵细胞或卵母细胞；重组细胞通过有丝分裂方式增加细胞数目。(2)核移植技术可以保持细胞核中遗传物质的稳定性，g羊性状与提供细胞核的供体基本相同。(3)不同类型的动物细胞经核移植，可以获得新的动物个体或者各种细胞，说明均含有生物生长发育所需要的全套基因。答案：(1)(去核)卵细胞(或卵母细胞) 有丝分裂(2)提供细胞核的供体 克
