人教版選修3 2.2.1 動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù) 學案.doc

2.2.1動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)一、動物細胞培養(yǎng)1概念從動物機體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細胞，然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞生長和增殖。2過程(1)分散組織細胞：剪碎，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理一段時間。(2)原代培養(yǎng)概念：指動物組織消化后的初次培養(yǎng)。特點：a細胞貼壁：細胞懸液中分散的細胞貼附在瓶壁上。b細胞的接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞停止分裂增殖的現(xiàn)象。(3)傳代培養(yǎng)概念：貼滿瓶壁的細胞需要重新用胰蛋白酶等處理，再分瓶繼續(xù)培養(yǎng)。細胞特點：a10代以內(nèi)的細胞保持正常的二倍體核型。b細胞傳到1050代左右時，增殖會逐漸緩慢，以至于完全停止，此時部分細胞的細胞核型可能會發(fā)生改變。當繼續(xù)傳代培養(yǎng)時，少部分細胞會克服細胞壽命的自然極限，獲得不死性。3培養(yǎng)條件(1)無菌、無毒的環(huán)境：對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進行無菌處理。(2)營養(yǎng)(3)溫度和ph(4)氣體環(huán)境4應用連線二、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物1動物細胞核移植理論基礎(chǔ)動物細胞核的全能性。2動物細胞核移植概念將動物的一個細胞的細胞核，移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體。3動物細胞核移植的種類：胚胎細胞核移植和體細胞核移植。4動物體細胞核移植過程5體細胞核移植技術(shù)的應用前景(1)加速家畜遺傳改良進程，促進優(yōu)良畜群繁育。(2)增加瀕危物種的存活數(shù)量。(3)轉(zhuǎn)基因克隆動物可作為生物反應器生產(chǎn)醫(yī)用蛋白。(4)用于組織器官的移植。(5)研究胚胎發(fā)育及衰老過程。(6)追蹤研究疾病的發(fā)展過程和治療疾病。6體細胞核移植技術(shù)存在的問題(1)成功率低。(2)絕大多數(shù)克隆動物還存在健康問題。(3)克隆動物食品的安全性問題存在爭議。共研探究動物細胞培養(yǎng)就是從動物機體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細胞，然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞生長和增殖。觀察下列流程，探討動物細胞培養(yǎng)的相關(guān)問題。1動物細胞培養(yǎng)的過程取動物組織塊 分散組織細胞： 配制細胞懸浮液 原代培養(yǎng)：具有貼壁生長和接觸抑制的特點 2動物細胞培養(yǎng)過程中的重點剖析(1)動物細胞培養(yǎng)的原理是細胞增殖。(2)選材：動物細胞培養(yǎng)時選用幼嫩的動物組織塊較好，因為幼嫩組織塊容易增殖。(3)分散組織細胞：從健康動物體內(nèi)取出組織塊，先剪碎組織，目的是增大胰蛋白酶或膠原蛋白酶與細胞的接觸面積；然后用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理一段時間，這樣組織就會分散成單個細胞。(4)傳代培養(yǎng)中酶的選擇進行動物細胞傳代培養(yǎng)時用胰蛋白酶分散細胞，說明細胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。多數(shù)細胞培養(yǎng)的適宜ph為7.27.4，胃蛋白酶在此環(huán)境中沒有活性，而胰蛋白酶在此環(huán)境中活性較高，所以胃蛋白酶不適用于細胞培養(yǎng)時的消化。(5)如何區(qū)分原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)？提示：原代培養(yǎng)：通常將動物組織消化后的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)。傳代培養(yǎng)：貼滿瓶壁的細胞需要重新用胰蛋白酶等處理，然后分瓶繼續(xù)培養(yǎng)，讓細胞增殖，即為傳代培養(yǎng)。(6)動物細胞培養(yǎng)過程中“兩次”使用胰蛋白酶的作用用胰蛋白酶處理組織，目的是把組織分散為單個細胞。用胰蛋白酶處理原代培養(yǎng)細胞，目的是去除接觸抑制，進行傳代培養(yǎng)。(7)動物細胞培養(yǎng)要經(jīng)過脫分化的過程嗎？為什么？提示：動物細胞培養(yǎng)不需經(jīng)過脫分化過程。因為高度分化的動物細胞失去了發(fā)育成完整個體的能力，所以動物細胞沒有脫分化過程。3動物細胞培養(yǎng)的條件(1)無菌、無毒的環(huán)境：培養(yǎng)液應進行無菌處理。(2)營養(yǎng)：合成培養(yǎng)基的成分有糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素、血清、血漿等。(3)溫度和ph：適宜的溫度為36.50.5_；ph為7.27.4。(4)氣體環(huán)境：95%空氣和5%co2的混合氣體。(5)培養(yǎng)動物細胞的培養(yǎng)基是液體培養(yǎng)基還是固體培養(yǎng)基？培養(yǎng)基中為什么要加入動物血清？提示：液體培養(yǎng)基。為了保證細胞培養(yǎng)時營養(yǎng)物質(zhì)和生長因子的供給，培養(yǎng)基中需添加一定量的動物血清等天然成分，可以補充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì)。(6)進行細胞培養(yǎng)時，通常采用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶，將其置于含95%空氣加5%co2的混合氣體的培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)，o2是細胞代謝所必需的，co2的主要作用是維持培養(yǎng)液的ph。4動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的應用(1)生產(chǎn)病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等。(2)為皮膚大面積燒傷病人培養(yǎng)提供移植的皮膚。(3)用于檢測有毒物質(zhì)。(4)醫(yī)學家培養(yǎng)各種正常或病變的細胞，用于生理、病理、藥理等方面的研究，為治療和預防疾病提供理論依據(jù)。總結(jié)升華動物細胞培養(yǎng)過程解讀(1)原理：細胞增殖。(2)將動物細胞分散成單個細胞培養(yǎng)的原因：保證細胞所需要的營養(yǎng)供應。保證細胞內(nèi)有害代謝產(chǎn)物的及時排出。(3)細胞株和細胞系：細胞株：傳代培養(yǎng)的細胞能傳到1050代，這樣的傳代細胞稱為細胞株。細胞系：傳代培養(yǎng)的細胞在傳到50代后，有部分細胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變，獲得不死性，這種具有癌變特點的細胞稱為細胞系?！疽族e易混】(1)植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)過程都存在細胞的培養(yǎng)過程，但植物組織培養(yǎng)過程中細胞既分裂又分化，而動物細胞培養(yǎng)過程中細胞只分裂不分化。(2)植物組織培養(yǎng)可獲得新個體，體現(xiàn)了細胞的全能性，而動物細胞培養(yǎng)只能得到細胞，沒有體現(xiàn)細胞的全能性。(3)植物組織培養(yǎng)中需要加入植物激素等促生長因子，而動物細胞培養(yǎng)基中需要加入血清、血漿。對點演練1判斷正誤(1)動物細胞培養(yǎng)的原理是動物細胞的全能性。()(2)培養(yǎng)動物細胞時，需要對細胞進行一次脫分化處理和兩次蛋白酶處理。()(3)原代培養(yǎng)的細胞是指從貼壁生長到發(fā)生接觸抑制的細胞。()(4)恒溫條件下，細胞周期持續(xù)時間長短不隨細胞培養(yǎng)進程而改變。()(5)傳代培養(yǎng)的細胞因為以有絲分裂方式增殖，所以在傳代過程中其遺傳物質(zhì)保持不變。()(6)只要培養(yǎng)條件適宜，細胞都可在體外無限繁殖。()(7)動物細胞培養(yǎng)可用于檢測有毒物質(zhì)、構(gòu)建人造皮膚、大量生產(chǎn)藥物蛋白。()(8)為了防止培養(yǎng)過程中發(fā)生微生物污染，應將培養(yǎng)箱抽成真空以消毒、滅菌。()解析：動物細胞培養(yǎng)的原理是細胞的增殖；動物細胞培養(yǎng)無需脫分化處理，只要發(fā)生接觸抑制就要用胰蛋白酶處理；細胞從開始貼壁生長到發(fā)生接觸抑制在原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)中都會發(fā)生；多次傳代后，分裂速度減慢，周期因此變長，以致有部分細胞的遺傳物質(zhì)有可能發(fā)生改變；細胞多次傳代后，會逐漸衰老死亡；培養(yǎng)箱抽成真空不利于細胞呼吸。只有(7)正確。答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)共研探究1體細胞核移植的過程用動物細胞克隆動物，實際上是通過核移植來實現(xiàn)的。如圖為動物克隆的一般過程，填圖并回答問題。(1)動物細胞核移植：是將動物的一個細胞的細胞核，移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體。動物體細胞核移植時選用卵母細胞作受體細胞的原因是什么？提示：去核的卵母細胞是最合適的細胞。因為卵母細胞體積大，易操作，而且含有促使細胞核表達全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件。用于核移植的供體細胞一般都選用傳代10代以內(nèi)的細胞，這是為什么？提示：培養(yǎng)的動物細胞一般傳代至1050代左右時，部分細胞核型可能會發(fā)生變化，其細胞遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生突變，而10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型。(2)種類(3)為什么動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植？提示：因為胚胎細胞分化程度低，恢復其全能性相對容易，而動物體細胞分化程度高，恢復其全能性十分困難。(4)從圖中可以看出，生出的幼體不是由受精卵發(fā)育而成的，動物核移植技術(shù)的理論基礎(chǔ)(原理)是動物細胞核的全能性。用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物，克隆動物屬于無性繁殖。(5)動物細胞核全能性表達的條件是什么？提示：動物的細胞核；提供促進細胞核表達全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件。(6)根據(jù)經(jīng)驗，不能用高產(chǎn)奶牛的一個細胞培育出一頭高產(chǎn)奶牛，原因是動物細胞的全能性隨著動物細胞分化程度的提高而逐漸受到抑制，全能性表達很難，但動物的細胞核內(nèi)仍含有該種動物的全部遺傳基因，具有發(fā)育成完整個體的潛能，即動物的細胞核仍具有全能性。(7)通過體細胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物是對體細胞供體動物進行了100%復制嗎？為什么？提示：不是。因為克隆動物中，絕大部分dna來自于供體細胞核，但其核外還有少量的dna，如線粒體中的dna來自于受體卵母細胞；其次生物的性狀還受環(huán)境的影響。2體細胞核移植技術(shù)的應用前景(1)畜牧生產(chǎn)方面：加速家畜遺傳改良進程，促進優(yōu)良畜群繁育。(2)保護瀕危物種方面：增加動物的存活數(shù)量。(3)醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：轉(zhuǎn)基因克隆動物作為生物反應器，生產(chǎn)醫(yī)用蛋白。(4)治療人類疾?。恨D(zhuǎn)基因克隆動物細胞、組織和器官作為異種移植的供體等。3體細胞核移植技術(shù)存在的問題(1)體細胞核移植技術(shù)的成功率非常低。(2)克隆動物存在健康問題，表現(xiàn)出遺傳缺陷、生理缺陷等。(3)克隆動物食品的安全性問題存在爭議?？偨Y(jié)升華1不同層次的克隆(1)分子水平：如dna復制。(2)細胞水平：動物細胞培養(yǎng)。(3)個體水平：“多利”羊的誕生。2核移植(1)原理：動物細胞核的全能性，而不是動物細胞的全能性。因為動物體細胞的全能性受到限制，不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個體。用體細胞核移植技術(shù)能夠得到克隆動物，說明動物體細胞的細胞核具有全能性。(2)供體和受體卵母細胞的選擇供體：一般選用傳代10代以內(nèi)的細胞，因為10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細胞正常的遺傳基礎(chǔ)。受體卵母細胞：m中期的卵母細胞。因為卵母細胞大，易于操作；卵黃多，營養(yǎng)豐富，為發(fā)育提供充足的營養(yǎng)。而且此時的卵母細胞具備受精能力，細胞質(zhì)中含有能刺激融合后重組細胞進行分裂分化并形成重組胚胎的物質(zhì)。3克隆動物的遺傳特點(1)克隆動物的性狀與細胞核供體生物的性狀基本相同，但不完全相同，因為：克隆動物的細胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自于受體卵母細胞的細胞質(zhì)。生物的性狀不僅與遺傳物質(zhì)有關(guān)，還受環(huán)境的影響。(2)核移植過程中細胞核只來自于一個個體，因此核遺傳物質(zhì)與供體相同，屬于無性繁殖，不會改變生物體的基因型。【方法規(guī)律】判斷有性生殖與無性生殖的方法(1)從概念上判斷：有性生殖是經(jīng)兩性生殖細胞結(jié)合而成的合子發(fā)育成個體的生殖方式。無性生殖是指不經(jīng)過兩性生殖細胞的結(jié)合由親本直接產(chǎn)生子代的生殖方式。(2)從培養(yǎng)細胞的種類上判斷：組織培養(yǎng)中培養(yǎng)的是生殖細胞時，屬于有性生殖；組織培養(yǎng)中培養(yǎng)的是體細胞、組織或器官時，屬于無性生殖。植物體細胞雜交和動物細胞核移植都屬于無性生殖。對點演練2下面是利用現(xiàn)代生物工程技術(shù)治療遺傳性糖尿病的過程圖解。請據(jù)圖回答下列問題：(1)圖中所示的結(jié)構(gòu)名稱是_。(2)圖中所示的生物技術(shù)名稱分別是_、_。(3)過程通常用去核的卵母細胞作為受體細胞的原因除了它體積大、易操作、營養(yǎng)物質(zhì)豐富外，還因為它_。(4)過程通常用作為受體細胞的原因是_。(5)圖示方法與一般的異體移植相比最大的優(yōu)點是_，該種基因治療所屬類型為_。(6)若用圖中所示技術(shù)得到能產(chǎn)生人生長激素的高產(chǎn)奶牛，則該奶牛從生殖方式上看屬于_(填“有性生殖”或“無性生殖”)。解析：(1)是從供體(患者)體細胞分離出的細胞核。(2)表示核移植技術(shù)，表示轉(zhuǎn)基因技術(shù)。(3)核移植技術(shù)中的受體細胞一般是卵母細胞，原因是它體積大、易操作，含有供胚胎發(fā)育的營養(yǎng)物質(zhì)，還含有促進細胞核全能性表達的物質(zhì)。(4)早期胚胎中的細胞分化程度低，全能性高