2019_2020学年高中生物专题2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教学案含解析新人教版选修.pdf
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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 一、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过程填图 (1)细胞贴壁:将细胞悬液放入培养瓶内,置于适宜环境中培养,悬液中分散的细胞很快 就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。 (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称为细 胞的接触抑制。 (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。 1动物细胞培养的过程:动物组织块单
2、个细胞细动物细胞培养的过程:动物组织块单个细胞细 剪剪碎碎 用用胰胰蛋蛋白白酶酶处处理理 加加培培养养液液 胞悬液胞悬液原代培养原代培养传代培养。传代培养。 2动物细胞培养一般选用胚胎或幼龄动物的组织,细胞在培养过程中会出 现细胞贴壁 动物细胞培养一般选用胚胎或幼龄动物的组织,细胞在培养过程中会出 现细胞贴壁(生长生长)和细胞的接触抑制现象。和细胞的接触抑制现象。 3动物细胞培养的条件包括 : 无菌、无毒的环境,适宜的营养、温度和动物细胞培养的条件包括 : 无菌、无毒的环境,适宜的营养、温度和 pH 及气体环境。及气体环境。 4动物细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性,属于无性繁殖。动物细
3、胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性,属于无性繁殖。 5用于核移植的供体细胞一般选用传代用于核移植的供体细胞一般选用传代 10 代以内的细胞,因为传代代以内的细胞,因为传代 10 代 以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。 代 以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。 6动物体细胞核移植的受体细胞是已经去核的动物体细胞核移植的受体细胞是已经去核的 M期卵母细胞。期卵母细胞。 3条件 (1)无菌、无毒的环境Error! (2)营养Error! (3)温度和 pHError! (4)气体环境Error! 4应用连线 二、动物体细胞核移植技术和克隆动物 1动物核移植的概念和类型 (1)概念: 供体:
4、动物一个细胞的细胞核; 受体:去掉细胞核的卵母细胞; 结果:形成重组胚胎,发育成动物个体。 (2)类型:哺乳动物核移植可分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。 2体细胞核移植的过程填图 3体细胞核移植的应用前景连线 4体细胞核移植技术存在的问题 (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,表现出生理缺陷、遗传缺陷等。 (3)克隆动物食品的安全性问题存在争议。 1动物细胞培养过程的顺序是( ) 原代培养 传代培养 胰蛋白酶处理组织,形成单个细胞,制成细胞悬液 A B C D 解析:选 D 动物细胞培养是用动物胚胎或幼龄动物器官通过胰蛋白酶处理制成细胞悬 液,再通过原代培养和传
5、代培养得到细胞株。 2进行动物细胞培养时,最好选用的培养材料是( ) A衰老的动物组织细胞 B成熟动物个体的体细胞 C动物的受精卵 D动物胚胎或幼龄个体的器官或组织 解析:选 D 动物细胞培养一般选择动物胚胎或出生不久的幼龄个体的器官或组织作为培 养材料,因为这些器官或组织的细胞生命力旺盛,分裂能力强。 3下列哪项条件不是动物细胞培养所需要的( ) A无菌、无毒的环境 B充足的营养物质 C适宜的温度和 pH D95%的空气和 5%的氧气 解析:选 D 二氧化碳培养箱的气体条件是 95%的空气和 5%的二氧化碳。 4进行哺乳动物克隆时,细胞核供体细胞不能是( ) A乳腺细胞 B卵细胞 C胃腺细胞
6、 D胚胎细胞 解析:选 B 卵细胞是由减数分裂形成的,其染色体数目是体细胞的一半,不能用作哺乳 动物克隆时的细胞核供体细胞。 5在克隆多利羊的过程中,下列哪项技术没有运用到( ) A细胞培养技术 B细胞核移植技术 C胚胎移植技术 D基因工程技术 解析:选 D 多利羊的培育过程中首先运用了细胞核移植技术获得重组细胞,然后通过细 胞的体外培养形成早期胚胎,最后把这个胚胎移植到代孕母羊子宫中完成后续的胚胎生长发 育。在整个过程中没有使用基因工程技术。 Error!核心要点一动物细胞培养 1动物细胞培养的过程 (1)选取幼龄动物的组织、器官作为材料的原因 动物细胞培养的原理是细胞增殖。动物细胞培养时,
7、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。 (2)将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, 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。 (3)原代培养和传代培养 原代培养:是细胞悬液第一次在瓶中培养,即在没有分瓶培养之前的细胞培养。 传代培养:是在细胞悬液培养一段时间后,分瓶再进行的细胞培养。 (4)细胞株和细胞系 细胞株:传代培养的细胞能传
8、到 1050 代,这样的传代细胞称为细胞株。 细胞系:传代培养的细胞在传到 50 代后,有部分细胞的遗传物质发生了改变,获得不 死性,这种具有癌变特点的细胞称为细胞系。 2植物组织培养与动物细胞培养的比较 项目植物组织培养动物细胞培养 理论基础植物细胞全能性细胞增殖 类型固体或半固体培养基液体培养基 培养基 成分 矿质元素、 蔗糖、 维生素、 氨基酸、 植物激素等 无机盐、葡萄糖、维生素、氨基酸、 促生长因子、动物血清等 取材植物幼嫩部位或花药等 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的 器官或组织 过程脱分化、再分化原代培养、传代培养 结果获得新个体或细胞产物大量产生细胞或细胞产物 用途 快速繁殖名贵
9、花卉和果树; 培养无病毒植株、转基因植物 ; 大规模生产细胞产物,如药物、 食品添加剂、香料、色素等 生产蛋白质制品,如病毒疫苗、 干扰素、单克隆抗体等;检测有 毒物质;用于生理、病理、药理 等方面的研究 相同点都需要人工条件下的无菌操作,无菌培养 ; 都需要配制合成培养基 ; 都需要适宜的温度、pH 等条件 名师点拨 有关植物组织培养与动物细胞培养的三点提醒 (1)植物组织培养过程中存在脱分化和再分化,而动物细胞培养过程中没有脱分化和再分 化过程。 (2)植物组织培养可获得新个体,体现了细胞的全能性,而动物细胞培养只能得到细胞, 没有体现细胞的全能性。 (3)两种技术手段培养过程中都进行有丝
10、分裂,不涉及减数分裂,都可称为克隆。 题组冲关 1下列属于动物细胞培养与植物组织培养区别的是( ) A动物细胞培养基与植物细胞培养基的成分有所不同 B动物细胞培养不需要在无菌条件下进行 C动物细胞培养可发生遗传物质改变,而植物组织培养不能 D植物组织培养和动物细胞培养都体现了细胞的全能性 解析:选 A 动物细胞培养所用的培养基与植物组织培养所用的培养基的成分不同,如培 养动物细胞的培养基需加入血清,而植物组织培养所用的培养基则不需加入血清。动物细胞 培养与植物组织培养都需要在无菌、人工控制的条件下进行;动物细胞培养与植物组织培养 过程中都可发生遗传物质的改变;植物组织培养最终能够形成完整的植物
11、体,能体现植物细 胞的全能性,动物细胞最终不能被培养成新的动物,不能体现动物细胞的全能性。 2回答下列有关动物细胞培养的问题: (1)在动物细胞培养过程中,当贴壁细胞分裂生长到细胞表面_时,细胞会停 止分裂增殖,这种现象称为细胞的_。此时,瓶壁上形成的细胞层数是 _。 要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来, 需要用酶处理, 常用的酶是_。 (2)随着细胞传代次数的增多,绝大部分细胞分裂停止,进而出现_ 的现象;但极少数细胞可以连续增殖,其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成 _细胞,这种细胞的黏着性_,细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量 _。 (3)用某种大分子染料对细胞进行染色时,观察到死细胞被染色,
12、而活细胞不染色,原因 是_。 (4)检查某种有毒物质是否能改变细胞染色体的数目,最好选用分裂到_期的 细胞用显微镜进行观察。 (5)在细胞培养过程中,通常在_条件下保存细胞。因为在这种条件下, 细胞中_的活性降低,细胞新陈代谢的速率降低。 (6)给患者移植经细胞培养形成的皮肤后,发生了排斥现象,这是因为机体把移植的皮肤 当作_进行攻击。 解析:(1)在动物细胞培养过程中,细胞表现出接触抑制现象,此时是单层细胞。用胰蛋 白酶处理可以使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来。(2)随着细胞传代培养代数的增多,绝大部分 细胞分裂停止,进而出现衰老甚至死亡的现象,但极少数细胞可以连续增殖,有些细胞会因 遗传物质改
13、变而变成不死性细胞,这种细胞的细胞膜表面糖蛋白减少,细胞黏着性降低。(3) 由于活细胞的膜具有选择透过性,大分子染料不能进入活细胞内;死细胞的细胞膜丧失了选 择透过性,大分子染料能够进入死细胞内而着色。(4)由于细胞分裂中期染色体形态固定、数 目清晰,因此最好选用分裂到中期的细胞用显微镜观察染色体数目。(5)由于在冷冻、超低温 或液氮条件下,细胞中酶的活性降低,细胞新陈代谢的速率降低,通常在此条件下保存细胞。 (6)机体把移植的皮肤当作抗原攻击,会发生排斥现象。 答案:(1)相互接触 接触抑制 单层(或一层) 胰蛋白酶 (2)衰老甚至死亡 不死性 降低 减少 (3)活细胞的膜具有选择透过性,大
14、分子染料不能进入活细胞内,故活细胞不能 着色(或死细胞的膜丧失了选择透过性,大分子染料能够进入死细胞内而着色) (4)中 (5)冷冻(或超低温、液氮) 酶 (6)抗原 Error!核心要点二动物体细胞核移植技术和克隆动物 1细胞核移植的原理 动物体细胞核移植的原理是细胞核的全能性,而不是动物细胞的全能性。因为动物体细 胞的全能性受到限制,不能经培养直接发育成完整个体,所以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。 2供体和受体的选择 (1)供体: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。
15、(2)受体:选择 M期的卵母细胞,其原因是: 卵母细胞的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。 3克隆动物的遗传特点 克隆动物的亲本有三个,即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体。 (1)克隆动物细胞核基因来自体细胞核供体,因此,克隆动物的性状与体细胞核供体基本 相同。 (2)克隆动物的细胞质基因来自卵母细胞,因此,克隆动物的性状与卵母细胞供体部分相 同。 (3)代孕母体没有为克隆动物提供遗传物质,因此,克隆动物的性状与代孕母体没有直接 关系。 题组冲关 3下列对哺乳动物体细胞核移植技术的描述错误的是( ) A该技术的难度明
16、显高于胚胎细胞核移植 B通常采用减数第二次分裂中期卵母细胞作为受体细胞 C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的动物进行了完全复制 解析:选 D 克隆动物绝大部分遗传物质来自供体细胞核,但细胞质内的遗传物质来自受 体卵母细胞,其次生物的性状还受环境的影响,因此,克隆动物并不是对提供体细胞的动物 进行完全复制。 4(全国卷节选)如图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。 回答下列问题: (1)图中 A 表示正常细胞核, 染色体数为 2n, 则其性染色体的组成可为_。 过程表示去除细胞核,该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行,去核时常采用 _的方法。
17、(2)经过多次传代后,供体细胞中_的稳定性会降低。因此,选材时必须关注 传代次数。 (3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同,从遗传物质的角度分析其原因是 _。 (4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样,其他克隆动物的成功获得也证明了 _。 解析:(1)哺乳动物的正常细胞核中性染色体的组成为 XX(雌性)或 XY(雄性)。卵母细胞 在培养至减数第二次分裂的中期时,常采用显微操作法去除细胞核。(2)一般来说,动物细胞 在传代培养到 1050 代时,部分细胞的细胞核型可能会发生变化,即遗传物质的稳定性会降 低。因此,选材时一般选 10 代以内的细胞,以保证细胞正常的二倍体核型。(3)获得的克
18、隆 动物性状与供体动物基本相同,但不完全相同,从遗传物质的角度分析,其原因是:克隆动 物细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞的细胞质,细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性 状产生影响。(4)高度分化的动物体细胞的全能性受到限制,但其细胞核的全能性在卵母细胞 质中物质的作用下仍能得以表达。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆动物的培育成功,证 明了高度分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。 答案:(1)XX 或 XY 显微操作 (2)遗传物质 (3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对 克隆动物的性状产生影响 (4)已经分化的动物体细胞核具有全能性 方法规律 判断有性生殖与无性生殖的两种方法 (1)从概念
19、上判断。 有性生殖是指经两性生殖细胞结合而成的合子或有性配子直接发育成个体的生殖方式。 无性生殖是指不经过生殖细胞的结合由亲本直接产生子代的生殖方式。 (2)从培养细胞的种类上判断。 组织培养中培养的不是体细胞而是有性配子或合子时,才属于有性生殖。 植物体细胞杂交和动物细胞核移植都属于无性生殖。 随堂基础巩固 1一般来说,动物细胞体外培养需要满足的条件有( ) 无毒的环境 无菌的环境 培养液中需加血浆 温度与动物体温相近 需要O2 加 CO2维持培养液的 pH A B C D 解析:选 A 动物细胞体外培养要求环境无菌、无毒,在细胞培养液中需添加血清、血浆 等一些天然成分,培养温度一般与动物体
20、温相近。动物细胞培养还需要 O2和 CO2,O2是细胞代 谢所必需的,CO2可维持培养液的 pH。 2下列过程属于动物细胞原代培养的是( ) A用胰蛋白酶使组织分散成单个细胞的过程 B从机体取得细胞后初次进行培养的过程 C出现接触抑制现象后取下的细胞的培养过程 D哺乳动物细胞在培养基中的悬浮生长过程 解析:选 B 原代培养是最初的细胞培养,即还没有分瓶培养前的细胞培养。 3下列有关核移植的说法错误的是( ) A用核移植技术得到的动物称为克隆动物 B核移植的受体细胞最好是受精卵 C核移植技术可以充分发挥优良种畜的生殖潜力 D用核移植技术得到克隆动物的过程属于无性生殖 解析:选 B 核移植的受体细
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