高中生物 專題2 基因工程 2.2.1 動物細胞工程課件 新人教選修3

2.2.1動物細胞培養(yǎng)和核

移植技術專題2

2.2動物細胞工程1.結(jié)合圖2－16及相關內(nèi)容，歸納動物細胞培養(yǎng)的過程、條件及應用。2.結(jié)合圖2－21，歸納通過動物體細胞核移植技術克隆動物的過程及應用前景。目標導航重難點擊1.動物細胞培養(yǎng)的過程、條件。2.通過動物體細胞核移植技術克隆動物的過程。方式一：2003年，四川少年小林點燃鞭炮，導致面部、四肢被嚴重燒傷并感染。為了挽救兒子的生命，小林的爸爸、媽媽向醫(yī)生懇求“割皮救兒”，燒傷整形科主任魏平最終同意進行這場罕見的親體皮膚移植手術。為了全覆蓋孩子身體上被深度燒傷并發(fā)生感染的創(chuàng)面，醫(yī)生把取自父子倆的皮膚全部剪成指甲蓋大小的皮塊，兒子和爸爸的皮相隔相嵌，估計父親的皮膚至少能在其兒子身上存活半年甚至更長時間，這就給兒子自身皮膚的生長帶來了生機，孩子的痊愈指日可待。課堂導入思考：1.小林在皮膚燒傷之后，很容易得病，為什么？2.選取植皮時，理論上選擇誰的皮膚最好？為什么？3.自身的健康皮膚是有限的，能不能通過其他途徑獲得自身的皮膚？方式二：古代神話里孫悟空用自己的汗毛變成無數(shù)個小孫悟空的離奇故事，表達了人類對復制自身的幻想。1978年，美國科幻小說家羅維克(D.Rorvick)寫了一本名叫《克隆人》(TheCloningofaman》，內(nèi)容是一位富商將自己體細胞核移植到一枚去核卵中，然后將其在體外卵裂成的胚胎移植到母體子宮中，經(jīng)過足月的懷孕，最后生下了一個健康的男嬰，這個男嬰就是一個克隆人。現(xiàn)在，克隆人已經(jīng)不是科幻小說里的夢想，而是呼之欲出的現(xiàn)實。由于克隆人可能帶來復雜的后果，一些生物技術發(fā)達的國家，現(xiàn)在大都對此采取明令禁止或者嚴加限制的態(tài)度?？寺∪?，真的如潘多拉盒子里的魔鬼一樣可怕嗎？我們應該怎樣正確看待克隆技術呢？一、動物細胞工程和動物細胞的培養(yǎng)二、動物體細胞核移植技術和克隆動物內(nèi)容索引對點訓練當堂檢測自查自糾一、動物細胞工程和動物細胞的培養(yǎng)基礎技術手段應用

技術

、動物體細胞核移植、______

、生產(chǎn)單克隆抗體等(1)深入探索并改造生物的遺傳特性(2)大量培養(yǎng)細胞(3)單克隆抗體的制備等1.動物細胞工程動物細胞培養(yǎng)知識梳理答案動物細胞融合動物細胞培養(yǎng)2.動物細胞培養(yǎng)(1)概念：從動物機體中取出相關的組織，將它分散成

，然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞

和

。(2)過程單個細胞答案生長增殖胰蛋白酶細胞懸液原代培養(yǎng)(3)相關概念①細胞貼壁：懸液中分散的細胞

上。②接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到

時，細胞_________

的現(xiàn)象。③原代培養(yǎng)：指動物組織消化后的

。④傳代培養(yǎng)：貼滿瓶壁的細胞，出現(xiàn)

后，需要重新用________等處理，然后分瓶繼續(xù)培養(yǎng)，讓細胞

的培養(yǎng)過程。貼附在瓶壁答案表面相互接觸停止分裂增殖初次培養(yǎng)接觸抑制胰蛋白酶繼續(xù)增殖(4)培養(yǎng)條件①無菌、無毒的環(huán)境：培養(yǎng)液中添加一定量的

，并定期________

，以清除

，防止對細胞自身造成危害?？股卮鸢涪跔I養(yǎng)無機物：無機鹽、

等有機物：糖、

、

和天然成分：

等③溫度和pH溫度：哺乳動物多以

為宜pH：多數(shù)細胞適宜pH為_______④氣體環(huán)境O2：細胞代謝所必需CO2：_______________更換培養(yǎng)液代謝產(chǎn)物微量元素氨基酸促生長因子血清、血漿36.5±0.5℃7.2～7.4維持培養(yǎng)液的pH(5)應用①生產(chǎn)生物制品：如病毒疫苗、干擾素、

等。②應用于基因工程：動物細胞是基因工程技術中常用的

。③應用于檢測

，判斷某種物質(zhì)的毒性。④用于

等方面的研究，如篩選抗癌藥物等。單克隆抗體答案受體細胞有毒物質(zhì)生理、病理、藥理1.動物細胞培養(yǎng)為什么需要無菌、無毒的環(huán)境？答案細菌、真菌和病毒等均可造成細胞培養(yǎng)環(huán)境的污染，而離體培養(yǎng)的細胞已失去了對微生物和有毒物質(zhì)的防御能力，一旦受到污染或自身代謝物質(zhì)積累等，培養(yǎng)的細胞就會死亡。2.根據(jù)動物細胞培養(yǎng)的過程，思考下列問題：(1)培養(yǎng)前為什么要將動物組織分散成單個細胞？答案分散后細胞能與培養(yǎng)液充分接觸，更易進行物質(zhì)交換。答案合作探究(2)動物細胞培養(yǎng)中兩次使用胰蛋白酶作用的對象有何不同？答案第一次是將組織塊分散成單個細胞，第二次是將貼滿瓶壁的細胞分散成單個細胞。3.為什么進行動物細胞培養(yǎng)時，通常要添加血清？答案血清中含有蛋白質(zhì)、氨基酸、葡萄糖、激素等物質(zhì)，而且還含有多種未知的促生長因子，能促進細胞的生長、增殖和貼附。答案4.進行動物細胞培養(yǎng)為何常選用幼齡動物組織或胚胎作培養(yǎng)材料？動物細胞培養(yǎng)需要脫分化嗎？答案幼齡動物組織或胚胎的細胞分化程度低，增殖能力強，更易于培養(yǎng)。動物細胞培養(yǎng)不需經(jīng)過脫分化過程，因高度分化的動物細胞發(fā)育潛能變?nèi)?，失去了發(fā)育成完整個體的能力，所以，動物細胞也就沒有類似植物組織或細胞培養(yǎng)時的脫分化過程了。答案比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)生物學原理_____________________培養(yǎng)基性質(zhì)固體液體培養(yǎng)基成分蔗糖、氨基酸、水、礦物質(zhì)、生長素、細胞分裂素、瓊脂等葡萄糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素、水、

、

等培養(yǎng)結(jié)果新的植株或組織大量新細胞或細胞產(chǎn)物5.動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的比較細胞的全能性答案細胞增殖血清血漿答案應用①快速繁殖；②培育無病毒植株；③細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)；④制作人工種子①生產(chǎn)病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等；②檢測有毒物質(zhì)；③生理、病理、藥理研究培養(yǎng)條件無菌、適宜的溫度和pH取材___________________________________________________________培養(yǎng)對象植物器官、組織或細胞分散的單個細胞植物器官、組織或細胞動物早期胚胎、幼齡動物的器官或組織答案過程脫分化、再分化

代培養(yǎng)、

代培養(yǎng)細胞分裂、生長、分化特點①分裂：形成愈傷組織；②分化：形成根、芽①只分裂不分化；②貼壁生長；③接觸抑制原傳活學活用1.判斷正誤(1)動物細胞培養(yǎng)時，需要對細胞進行一次脫分化處理和兩次胰蛋白酶處理(

)(2)恒溫條件下進行動物細胞培養(yǎng)，細胞周期持續(xù)時間長短不隨細胞培養(yǎng)進程而改變(

)(3)動物細胞培養(yǎng)技術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(

)(4)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(

)××√×答案2.某研究小組為測定藥物對肝腫瘤細胞的治療效果，準備對某種動物的肝腫瘤細胞(甲)和正常肝細胞(乙)進行動物細胞培養(yǎng)。下列有關說法正確的是(

)A.在利用兩種肝組織塊制備肝細胞懸液時，可用胃蛋白酶處理B.細胞培養(yǎng)應在CO2培養(yǎng)箱中進行，CO2的作用是作為細胞代謝原料C.取甲細胞進行培養(yǎng)，傳至10～50代就會完全停止D.乙細胞在原代培養(yǎng)過程中，最終會出現(xiàn)停止增殖的現(xiàn)象D答案問題導析返回(1)胃蛋白酶的最適pH大約為2，這一環(huán)境下細胞往往會受到破壞，不利于培養(yǎng)，所以一般用

酶而不用胃蛋白酶處理細胞。(2)培養(yǎng)箱中CO2的作用是

。(3)在適宜條件下，肝腫瘤細胞可以

。(4)正常肝細胞在

培養(yǎng)過程中會出現(xiàn)

現(xiàn)象，停止增殖。胰蛋白調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的pH問題導析答案返回上頁無限增殖接觸抑制返回原代二、動物體細胞核移植技術和克隆動物1.概念將動物的一個細胞的

，移入一個已經(jīng)去掉細胞核的

中，使其

并發(fā)育成一個

，最終發(fā)育為動物個體。2.分類包括

移植和

移植，其中

移植較易成功。細胞核知識梳理答案卵母細胞重組新的胚胎胚胎細胞核體細胞核胚胎細胞核3.過程供體細胞答案去核卵母細胞克隆動物重組胚胎應用前景畜牧業(yè)加速家畜

進程，促進

保護瀕危物種增加動物的_________醫(yī)藥衛(wèi)生領域轉(zhuǎn)基因克隆動物作為

，生產(chǎn)醫(yī)用蛋白治療人類疾病轉(zhuǎn)基因克隆動物細胞、組織和器官可以作為____

的供體存在問題(1)體細胞核移植技術的成功率非常低(2)克隆動物存在健康問題，表現(xiàn)出

缺陷等(3)克隆動物食品的安全性問題存在爭議4.體細胞核移植技術的應用遺傳改良答案優(yōu)良畜群繁育存活數(shù)量生物反應器異種移植遺傳和生理1.供體和受體細胞的選擇和處理(1)為什么供體細胞要選擇10代以內(nèi)的細胞？答案因為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。(2)為什么選擇MⅡ中期的卵母細胞作為受體細胞？答案一方面細胞大，易于操作；且卵黃多，營養(yǎng)豐富，為發(fā)育提供充足的營養(yǎng)。另一方面此時具備受精能力，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)。答案合作探究(3)受體細胞去核的原因是什么？答案保證克隆動物的遺傳物質(zhì)最大程度地來自有重要利用價值的動物。2.為什么核移植技術獲得的動物與供核動物性狀不完全相同？答案(1)克隆動物絕大部分DNA來自于供體細胞核，但其核外線粒體中的DNA來自于受體卵母細胞。(2)性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果。供核動物生活的環(huán)境與克隆動物所生活的環(huán)境不會完全相同，其性狀也不可能和供核動物完全相同。(3)在個體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變，產(chǎn)生供核動物沒有的性狀。答案3.動物體細胞核移植屬于哪種生殖方式？為什么？答案無性生殖。因為動物體細胞核移植最終得到的個體的細胞核中遺傳物質(zhì)完全來自一個個體，不是精卵受精得到的，因此屬于無性生殖。答案3.判斷正誤(1)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)與供核個體的相同，屬于無性生殖(

)(2)通過克隆技術形成重組細胞并發(fā)育成一個新個體，體現(xiàn)了動物細胞的全能性(

)(3)克隆動物細胞、組織或器官可以作為異種移植的供體(

)(4)克隆技術可以用于增加瀕危動物數(shù)量，改善瀕危物種的基因組成(

)活學活用√×√×答案4.下圖是利用現(xiàn)代生物工程技術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①所示的結(jié)構(gòu)名稱是________。(2)圖中③④所示的生物技術名稱分別是___________、____________________________________________________。(3)過程③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④通常用②作為受體細胞的原因是_____________________________________________________________。(5)圖示方法與一般的異體核移植相比最大的優(yōu)點是_______________________，該種基因治療所屬類型為_______________。細胞核答案問題導析核移植技術轉(zhuǎn)基因技術(或基工程、DNA重組技術、基因拼接技術)含有促進細胞核全能性表達的物質(zhì)早期胚胎細胞分化程度低，全能性高，可誘導分化為各種組織、器官細胞移植無免疫排斥反應體外基因治療(1)①是從供體(患者)體細胞中分離出的

。(2)③表示

技術，④表示

技術。(3)核移植的受體細胞一般是

，原因是它體積大、易操作，含有供胚胎發(fā)育的

,它還含有促進細胞核

表達的物質(zhì)。(4)早期胚胎中的細胞分化程度

，全能性

，可誘導分化成各種組織器官。(5)圖示培育出的細胞(胰島B細胞)核遺傳物質(zhì)來自

，所以移植后不發(fā)生

反應；圖中所示基因治療是體外轉(zhuǎn)基因，故所屬類型為____

。細胞核答案返回上頁問題導析核移植轉(zhuǎn)基因MⅡ中期的卵母細胞營養(yǎng)物質(zhì)全能性低高患者本人免疫排斥體外基因治療(1)圖中健康胰島B細胞基因可采用_________技術導入動物細胞中。(2)圖中重組細胞A在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成早期胚胎的過程中是否發(fā)生基因重組？答案一題多變顯微注射答案

否。單個返回答案課堂小結(jié)胰蛋白酶原代傳代無菌、無毒空氣CO2轉(zhuǎn)基因有毒物質(zhì)體細胞卵母細胞重組細胞代孕對點訓練當堂檢測自查自糾1.動物細胞工程常用的技術手段中，最基礎的是(

)A.動物細胞培養(yǎng)B.動物細胞融合C.動物組織培養(yǎng)D.胚胎細胞核移植A12345答案2.動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的重要區(qū)別在于(

)A.培養(yǎng)基不同B.動物細胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進行C.動物細胞可以傳代培養(yǎng)，而植物細胞不能D.動物細胞能夠大量培養(yǎng)，而植物細胞只能培養(yǎng)成植株解析動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基不同，動物細胞一般用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)，而植物組織培養(yǎng)一般用固體培養(yǎng)基，與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基相比，動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基中還要加動物血清等；它們都是在無菌條件下進行的，故A項正確；B、C、D項的敘述有誤。A解析答案12345A.動物個體2為克隆動物，c為高度分化的體細胞B.動物個體2的遺傳性狀與提供b細胞的母體完全不同C.產(chǎn)生動物個體2的生殖方式為有性生殖D.e細胞為完成減數(shù)分裂的卵細胞3.如圖為某哺乳動物的生殖過程圖，正確的敘述是(

)解析通過克隆技術培育的動物稱為克隆動物，提供細胞核的是高度分化的體細胞，A項正確；考慮細胞質(zhì)基因，應該是“有相同之處”，B項錯誤；動物的克隆實際上是無性生殖過程，C項錯誤；e細胞是處于減數(shù)第二次分裂中期的卵母細胞，并沒有完全完成減數(shù)分裂，D項錯誤。A解析答案123454.下列有關生物工程的說法正確的是(

)A.克隆技術發(fā)展的過程是：微生物的克隆→個體水平的克隆→遺傳工

程克隆B.動物細胞培養(yǎng)時，如果缺少氨基酸供應，細胞一般會停留在細胞周期

的分裂期C.提高細胞克隆成功率，需在培養(yǎng)基中加入血清，使用CO2培養(yǎng)箱調(diào)節(jié)pHD.利用人工誘變手段可獲得生產(chǎn)人干擾素的工程菌解析答案12345解析克隆技術發(fā)展的過程是微生物的克隆→遺傳工程克隆→個體水平的克?。粍游锛毎囵B(yǎng)時，如果缺少氨基酸供應，細胞一般會停留在細胞周期的分裂間期，因為間期需要氨基酸合成蛋白質(zhì)；動物細胞克隆時加入血清可為細胞提供多種營養(yǎng)物質(zhì)、激素及生長因子，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH；誘變育種方法的缺點是有利變異少，誘變的方向和性質(zhì)不能控制，所以不能通過誘變獲得生產(chǎn)人干擾素的工程菌，而通常采用的是基因工程技術。答案C123455.科學家通過轉(zhuǎn)基因技術獲得了含有人生長激素基因的奶牛，如果要加速轉(zhuǎn)基因奶牛的繁育，可以對此轉(zhuǎn)基因奶牛進行克隆(如圖所示)，請結(jié)合圖示回答下列相關問題：12345(1)在進行細胞培養(yǎng)之前，要對取自轉(zhuǎn)基因奶牛的組織細胞進行分離，形成單個細胞，這個過程中需要利用_______酶處理。解