人教版選修3 2.2.1 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù) 學(xué)案.doc

2.2.1動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)1概念從動(dòng)物機(jī)體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個(gè)細(xì)胞，然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長和增殖。2過程(1)分散組織細(xì)胞：剪碎，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理一段時(shí)間。(2)原代培養(yǎng)概念：指動(dòng)物組織消化后的初次培養(yǎng)。特點(diǎn)：a細(xì)胞貼壁：細(xì)胞懸液中分散的細(xì)胞貼附在瓶壁上。b細(xì)胞的接觸抑制：當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時(shí)，細(xì)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(xì)胞需要重新用胰蛋白酶等處理，再分瓶繼續(xù)培養(yǎng)。細(xì)胞特點(diǎn)：a10代以內(nèi)的細(xì)胞保持正常的二倍體核型。b細(xì)胞傳到1050代左右時(shí)，增殖會逐漸緩慢，以至于完全停止，此時(shí)部分細(xì)胞的細(xì)胞核型可能會發(fā)生改變。當(dāng)繼續(xù)傳代培養(yǎng)時(shí)，少部分細(xì)胞會克服細(xì)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(jìn)行無菌處理。(2)營養(yǎng)(3)溫度和ph(4)氣體環(huán)境4應(yīng)用連線二、動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物1動(dòng)物細(xì)胞核移植理論基礎(chǔ)動(dòng)物細(xì)胞核的全能性。2動(dòng)物細(xì)胞核移植概念將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎，這個(gè)新的胚胎最終發(fā)育為動(dòng)物個(gè)體。3動(dòng)物細(xì)胞核移植的種類：胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植。4動(dòng)物體細(xì)胞核移植過程5體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景(1)加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)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(dòng)物可作為生物反應(yīng)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(xì)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(dòng)物還存在健康問題。(3)克隆動(dòng)物食品的安全性問題存在爭議。共研探究動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動(dòng)物機(jī)體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個(gè)細(xì)胞，然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長和增殖。觀察下列流程，探討動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的相關(guān)問題。1動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程取動(dòng)物組織塊 分散組織細(xì)胞： 配制細(xì)胞懸浮液 原代培養(yǎng)：具有貼壁生長和接觸抑制的特點(diǎn) 2動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中的重點(diǎn)剖析(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是細(xì)胞增殖。(2)選材：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)選用幼嫩的動(dòng)物組織塊較好，因?yàn)橛啄劢M織塊容易增殖。(3)分散組織細(xì)胞：從健康動(dòng)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(xì)胞的接觸面積；然后用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理一段時(shí)間，這樣組織就會分散成單個(gè)細(xì)胞。(4)傳代培養(yǎng)中酶的選擇進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞傳代培養(yǎng)時(shí)用胰蛋白酶分散細(xì)胞，說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。多數(shù)細(xì)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(xì)胞培養(yǎng)時(shí)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(dòng)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(xì)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(xì)胞增殖，即為傳代培養(yǎng)。(6)動(dòng)物細(xì)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(gè)細(xì)胞。用胰蛋白酶處理原代培養(yǎng)細(xì)胞，目的是去除接觸抑制，進(jìn)行傳代培養(yǎng)。(7)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)要經(jīng)過脫分化的過程嗎？為什么？提示：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)不需經(jīng)過脫分化過程。因?yàn)楦叨确只膭?dòng)物細(xì)胞失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力，所以動(dòng)物細(xì)胞沒有脫分化過程。3動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件(1)無菌、無毒的環(huán)境：培養(yǎng)液應(yīng)進(jìn)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(jī)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(dòng)物細(xì)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(dòng)物血清？提示：液體培養(yǎng)基。為了保證細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)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(dòng)物血清等天然成分，可以補(bǔ)充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì)。(6)進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，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(jìn)行培養(yǎng)，o2是細(xì)胞代謝所必需的，co2的主要作用是維持培養(yǎng)液的ph。4動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)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(xué)家培養(yǎng)各種正?；虿∽兊募?xì)胞，用于生理、病理、藥理等方面的研究，為治療和預(yù)防疾病提供理論依據(jù)。總結(jié)升華動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程解讀(1)原理：細(xì)胞增殖。(2)將動(dòng)物細(xì)胞分散成單個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)的原因：保證細(xì)胞所需要的營養(yǎng)供應(yīng)。保證細(xì)胞內(nèi)有害代謝產(chǎn)物的及時(shí)排出。(3)細(xì)胞株和細(xì)胞系：細(xì)胞株：傳代培養(yǎng)的細(xì)胞能傳到1050代，這樣的傳代細(xì)胞稱為細(xì)胞株。細(xì)胞系：傳代培養(yǎng)的細(xì)胞在傳到50代后，有部分細(xì)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(diǎn)的細(xì)胞稱為細(xì)胞系。【易錯(cuò)易混】(1)植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程都存在細(xì)胞的培養(yǎng)過程，但植物組織培養(yǎng)過程中細(xì)胞既分裂又分化，而動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)胞只分裂不分化。(2)植物組織培養(yǎng)可獲得新個(gè)體，體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性，而動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)只能得到細(xì)胞，沒有體現(xiàn)細(xì)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(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基中需要加入血清、血漿。對點(diǎn)演練1判斷正誤(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是動(dòng)物細(xì)胞的全能性。()(2)培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞時(shí)，需要對細(xì)胞進(jìn)行一次脫分化處理和兩次蛋白酶處理。()(3)原代培養(yǎng)的細(xì)胞是指從貼壁生長到發(fā)生接觸抑制的細(xì)胞。()(4)恒溫條件下，細(xì)胞周期持續(xù)時(shí)間長短不隨細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)程而改變。()(5)傳代培養(yǎng)的細(xì)胞因?yàn)橐杂薪z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(xì)胞都可在體外無限繁殖。()(7)動(dòng)物細(xì)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(yīng)將培養(yǎng)箱抽成真空以消毒、滅菌。()解析：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是細(xì)胞的增殖；動(dòng)物細(xì)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(xì)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(xì)胞的遺傳物質(zhì)有可能發(fā)生改變；細(xì)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(xì)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(xì)胞核移植的過程用動(dòng)物細(xì)胞克隆動(dòng)物，實(shí)際上是通過核移植來實(shí)現(xiàn)的。如圖為動(dòng)物克隆的一般過程，填圖并回答問題。(1)動(dòng)物細(xì)胞核移植：是將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎，這個(gè)新的胚胎最終發(fā)育為動(dòng)物個(gè)體。動(dòng)物體細(xì)胞核移植時(shí)選用卵母細(xì)胞作受體細(xì)胞的原因是什么？提示：去核的卵母細(xì)胞是最合適的細(xì)胞。因?yàn)槁涯讣?xì)胞體積大，易操作，而且含有促使細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件。用于核移植的供體細(xì)胞一般都選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞，這是為什么？提示：培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞一般傳代至1050代左右時(shí)，部分細(xì)胞核型可能會發(fā)生變化，其細(xì)胞遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生突變，而10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型。(2)種類(3)為什么動(dòng)物體細(xì)胞核移植的難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植？提示：因?yàn)榕咛ゼ?xì)胞分化程度低，恢復(fù)其全能性相對容易，而動(dòng)物體細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)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(dòng)物核移植技術(shù)的理論基礎(chǔ)(原理)是動(dòng)物細(xì)胞核的全能性。用核移植的方法得到的動(dòng)物稱為克隆動(dòng)物，克隆動(dòng)物屬于無性繁殖。(5)動(dòng)物細(xì)胞核全能性表達(dá)的條件是什么？提示：動(dòng)物的細(xì)胞核；提供促進(jìn)細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件。(6)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，不能用高產(chǎn)奶牛的一個(gè)細(xì)胞培育出一頭高產(chǎn)奶牛，原因是動(dòng)物細(xì)胞的全能性隨著動(dòng)物細(xì)胞分化程度的提高而逐漸受到抑制，全能性表達(dá)很難，但動(dòng)物的細(xì)胞核內(nèi)仍含有該種動(dòng)物的全部遺傳基因，具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能，即動(dòng)物的細(xì)胞核仍具有全能性。(7)通過體細(xì)胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動(dòng)物是對體細(xì)胞供體動(dòng)物進(jìn)行了100%復(fù)制嗎？為什么？提示：不是。因?yàn)榭寺?dòng)物中，絕大部分dna來自于供體細(xì)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(xì)胞；其次生物的性狀還受環(huán)境的影響。2體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景(1)畜牧生產(chǎn)方面：加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育。(2)保護(hù)瀕危物種方面：增加動(dòng)物的存活數(shù)量。(3)醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)醫(yī)用蛋白。(4)治療人類疾?。恨D(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物細(xì)胞、組織和器官作為異種移植的供體等。3體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題(1)體細(xì)胞核移植技術(shù)的成功率非常低。(2)克隆動(dòng)物存在健康問題，表現(xiàn)出遺傳缺陷、生理缺陷等。(3)克隆動(dòng)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(fù)制。(2)細(xì)胞水平：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)。(3)個(gè)體水平：“多利”羊的誕生。2核移植(1)原理：動(dòng)物細(xì)胞核的全能性，而不是動(dòng)物細(xì)胞的全能性。因?yàn)閯?dòng)物體細(xì)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(gè)體。用體細(xì)胞核移植技術(shù)能夠得到克隆動(dòng)物，說明動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。(2)供體和受體卵母細(xì)胞的選擇供體：一般選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞，因?yàn)?0代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)。受體卵母細(xì)胞：m中期的卵母細(xì)胞。因?yàn)槁涯讣?xì)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(shí)的卵母細(xì)胞具備受精能力，細(xì)胞質(zhì)中含有能刺激融合后重組細(xì)胞進(jìn)行分裂分化并形成重組胚胎的物質(zhì)。3克隆動(dòng)物的遺傳特點(diǎn)(1)克隆動(dòng)物的性狀與細(xì)胞核供體生物的性狀基本相同，但不完全相同，因?yàn)椋嚎寺?dòng)物的細(xì)胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自于受體卵母細(xì)胞的細(xì)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(xì)胞核只來自于一個(gè)個(gè)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?！痉椒ㄒ?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(xì)胞結(jié)合而成的合子發(fā)育成個(gè)體的生殖方式。無性生殖是指不經(jīng)過兩性生殖細(xì)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(xì)胞的種類上判斷：組織培養(yǎng)中培養(yǎng)的是生殖細(xì)胞時(shí)，屬于有性生殖；組織培養(yǎng)中培養(yǎng)的是體細(xì)胞、組織或器官時(shí)，屬于無性生殖。植物體細(xì)胞雜交和動(dòng)物細(xì)胞核移植都屬于無性生殖。對點(diǎn)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(xì)胞作為受體細(xì)胞的原因除了它體積大、易操作、營養(yǎng)物質(zhì)豐富外，還因?yàn)樗黖。(4)過程通常用作為受體細(xì)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(diǎn)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(xì)胞分離出的細(xì)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(xì)胞一般是卵母細(xì)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(jìn)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)。(4)早期胚胎中的細(xì)胞分化程度低，全能性高