《2018版高中生物第2章细胞工程2.2动物细胞工程2.2.1动物细胞培养和核移植技术学案新人教版选修》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018版高中生物第2章细胞工程2.2动物细胞工程2.2.1动物细胞培养和核移植技术学案新人教版选修（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、12 22.12.1 动物细胞培养和核移植技术动物细胞培养和核移植技术1简述动物的细胞培养及条件。(重点)2举例论证动物细胞培养技术的应用及意义。3简述动物核移植的过程及意义。(重、难点)动 物 细 胞 培 养(一)动物细胞工程1常用的技术手段：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。2基础：动物细胞培养技术。(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过程取动物组织块分散组织细胞：剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间制成细胞悬液原代培养：具有贴壁生长和接触抑制的特点传代培养Error!3
2、相关概念(1)细胞贴壁：细胞悬液中分散的细胞贴附在瓶壁上。(2)细胞的接触抑制：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。24培养条件Error!1无菌、无 毒的环境(2)营养Error!(3)温度和 pHError!(4)气体环境Error!5应用连线表示动物细胞培养的应用及实例生产生物制品 a筛选抗癌药物用于基因工程b干扰素、单克隆抗体检测有毒物质 c培养受体细胞d判断物质毒性用于生理、病理、 药理等研究提示：b
3、 c d a合作探讨探讨 ：为什么切取动物组织块进行细胞培养时，常选择胚胎或幼龄动物的器官或组织？1提示：因为这些细胞增殖能力强，分化程度低，更容易培养。探讨 ：在进行动物细胞培养过程中，为什么需用胰蛋白酶处理动物组织？2提示：因组织中细胞间基质成分为蛋白质，利用胰蛋白酶可以分解细胞间的蛋白质。探讨 ：探究动物细胞培养时，为什么要在培养基中加入血清、血浆等天然成分？3提示：因血清和血浆中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。因此细胞培养时，为保证细胞能顺利生长和繁殖，一般需添加血清、血浆等天然成分。探讨 ：动物细胞培养需要控制的气体环境是怎么样的？各自起什
4、么作用？4提示：95%的空气和 5%的 CO2混合气体；O2维持细胞代谢，CO2维持培养液的 pH。思维升华1动物细胞培养的操作流程2过程解读3(1)动物细胞培养需要满足的条件充足的营养供给微量元素、无机盐、糖类、氨基酸、促生长因子、血清等。适宜的温度：哺乳动物多以 36.50.5 为宜。适宜的 pH：多数细胞生存的适宜 pH 为 7.27.4。气体环境Error!Error!无菌、无 毒的环境(2)原理：细胞增殖。(3)要把动物细胞分散成单个细胞培养的原因分散成单个细胞后容易培养，细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出。而用大块组织培养时，内部细胞的营养供应和代谢废物的排出都较困难，因此
5、，这些细胞在体外长时间的生存和生长就较困难。同时，分散成单个细胞培养，可使得在细胞水平操作的其他技术得以实现。(4)选取幼龄动物的组织、器官作为材料的原因动物细胞培养时，一般选取幼龄动物的组织、器官，其细胞的分化程度较低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养。(5)原代培养和传代培养的辨析原代培养传代培养可有两种表述：a.细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养；b.第 1 代细胞的培养与传 10 代以内的细胞培养统称为原代培养。两种表述没有本质区别。同样有两种表述：a.细胞悬液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养；b.传 10 代以后的细胞培养，统称为传代培养。(6)细胞贴壁(贴壁
6、生长)和接触抑制细胞贴壁：培养液中分散的动物细胞，置于适宜的条件下，能够分裂，这些细胞贴附在培养瓶壁上，称为细胞贴壁，或贴壁生长。接触抑制：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的现象。(7)胰蛋白酶在培养过程中的作用及与原代培养和传代培养的联系原代培养和传代培养一般均需对细胞进行胰蛋白酶细胞分散处理，区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象。第一次：用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，即为原代培养。第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，然后，4将其分散到多个培养瓶中继续培养，即为传代培养。1一般来说，动物细胞
7、体外培养需要满足以下条件( ) 【导学号：72240023】无毒的环境 无菌的环境 合成培养基需加血浆 温度与动物体温相近 需要 O2，不需要 CO2CO2调节培养液 pHA BCD【解析】 动物细胞体外培养要求环境无菌、无毒，培养液中添加一定量的抗生素，合成培养基中需加血清、血浆等一些天然成分，适宜的温度、pH 分别为 36.50.5 、7.27.4。O2是细胞代谢所必需的，CO2可维持培养液的 pH。【答案】 D2某研究小组进行药物试验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种，甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。请回答下列有关动物细胞培养的问题。(
8、1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其他培养条件均相同。一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量_。(2)在动物细胞培养时，通常在合成培养基中加入适量血清，其原因是_。细胞培养应在含 5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是_。(3)在两种细胞生长过程中，当乙细胞铺满瓶壁时，其生长_。药物试验需要大量细胞，两种细胞频繁传代，甲细胞比乙细胞可以传代的次数更_。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需要_处理。(4)为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的_。【解析】 癌细胞具有无限增殖的特点，故相同培养条件下，肝肿瘤细胞数量多于正常肝细胞数量。动物细胞培
9、养需提供无菌环境，如向培养液中加入适量的抗生素可防止细菌的污染；需提供一定的营养，如向培养基中加入适量血清，以便补充合成培养基中缺乏的物质；需提供一定的气体环境，如向恒温培养箱中加入 5%的 CO2，目的是维持培养液的pH。【答案】 (1)多 (2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质 维持培养液的 pH (3)停止 多 胰蛋白酶(4)抗生素5动 物 体 细 胞 核 移 植 技 术 和 克 隆 动 物1概念(1)供体：动物的一个细胞的细胞核。(2)受体：去掉细胞核的卵母细胞。(3)结果：形成重组胚胎，最终发育成动物个体。2种类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。3体细胞核移植的过程4体细胞核移植技术
10、的应用前景(1)畜牧生产中：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。(2)保护濒危物种方面：增加动物的存活数量。(3)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。(4)治疗人类疾病：转基因克隆动物细胞、组织和器官作为异种移植的供体等。5存在问题(1)体细胞核移植技术的成功率非常低。(2)克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷等。(3)克隆动物食品的安全性问题存在争议。合作探讨探讨 ：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？1提示：(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 是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
11、。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。6探讨 ：结合动物细胞核移植的过程，分析为什么体细胞核移植较胚胎细胞核移植更困2难。提示：由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易；而动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难。因此动物体细胞核移植的难度就明显高于胚胎细胞核移植。思维升华1动物体细胞核移植技术的原理：动物细胞核的全能性。2动物体细胞核移植技术的过程3体细胞核移植技术的条件及原因(1)卵母细胞的选择时期及原因选择处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞作为受体细胞，其原因
12、是：卵母细胞细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质；卵母细胞体积大，便于操作；卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。(2)供体细胞：取供体动物的体细胞培养，一般选用传代 10 代以内的细胞，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。(3)动物体细胞不能经培养直接发育成完整个体的原因是动物体细胞的全能性受到限制。用体细胞核移植技术能够得到克隆动物，说明动物体细胞的细胞核具有全能性。(4)该过程用到的技术手段：动物细胞培养、动物细胞融合、早期胚胎培养和胚胎移植。4核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本不同的原因(1)克隆动物细胞质基因来源于另一个亲本。所以与植物组
13、织培养不同(只来自于一个亲本)，克隆动物的遗传物质来自 2 个亲本。(2)在发育过程中可能发生基因突变、染色体变异导致性状改变。(3)外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。1下列对哺乳动物体细胞核移植技术的描述不正确的是( )A该技术的难度明显高于胚胎细胞核移植B通常采用减数第二次分裂期卵母细胞作为受体细胞7C可通过显微操作法除去卵母细胞核D克隆动物是对提供体细胞核的动物进行了完全复制【解析】 克隆动物的性状与核供体生物的性状基本相同，但不是完全相同。【答案】 D2 “治疗性克隆”是将人胚胎干细胞(简称 ES 细胞)造福人类的一种非常重要的途径。应用人胚胎干细胞进行“治疗性克隆”研究的技术途径
14、包括以下几个步骤：首先取病人的体细胞核，移植到去核的成熟受体卵母细胞中；在早期胚胎形成后，从中分离获得 ES 细胞；对 ES 细胞进行基因修饰和定向分化研究，将定向分化后的细胞移植给病人。进行核移植的目的并不是用于克隆人，而是希望通过对 ES 细胞进行分离培养、定向分化等处理后，进一步获得再造的人体组织或器官。请根据材料回答下列问题。(1)人类“治疗性克隆”属于动物细胞工程的_技术。(2)科学家为何要将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中，而不直接用体细胞进行细胞培养？_。(3)相同的胚胎干细胞， “克隆”的结果各种各样，如有的是胰岛细胞，有的是血细胞，有的是心肌细胞，究其本质原因是基因_的结果
15、。(4)克隆的器官在给自身移植方面的主要优点是_。【解析】 (1)依据“治疗性克隆”的步骤分析，可知此技术属于动物细胞工程的细胞核移植技术。(2)动物体细胞全能性随着分化程度的提高而受到限制，而卵母细胞的细胞质中含有促使其全能性表达的物质。(3)“治疗性克隆”可利用基因选择性表达这一特点分化出各种组织或器官。(4)自身移植的最大优点是没有免疫排斥反应。【答案】 (1)动物细胞核移植(2)体细胞核在体细胞中不能表达全能性，而卵母细胞的细胞质可以为其提供表达全能性的环境(3)选择性表达(4)没有免疫排斥反应1下列关于动物细胞培养的叙述，不正确的是( )A传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞B细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中8C癌细胞在培养瓶中不会出
