新教材適用2024-2025學(xué)年高中生物第2章細(xì)胞工程第2節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程第1課時(shí)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)學(xué)案新人教版選擇性必修3

第2節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程課標(biāo)要求1．闡明動(dòng)物細(xì)胞培育的條件和過(guò)程。2．闡述干細(xì)胞在生物醫(yī)學(xué)工程中廣泛的應(yīng)用價(jià)值。3．舉例說(shuō)出動(dòng)物細(xì)胞融合的概念、原理及應(yīng)用。4．闡明利用動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)制備單克隆抗體的過(guò)程。5．認(rèn)同單克隆抗體在臨床上有重要的應(yīng)用價(jià)值。6．概述動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)的含義及類型。7．簡(jiǎn)述動(dòng)物體細(xì)胞核移植的基本過(guò)程。8．說(shuō)出體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景。核心素養(yǎng)1．生命觀念——以細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能為基礎(chǔ)，理解動(dòng)物細(xì)胞融合的內(nèi)涵；并正確理解植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物體細(xì)胞融合技術(shù)的區(qū)分。2．科學(xué)思維——構(gòu)建動(dòng)物細(xì)胞培育的流程圖，認(rèn)同動(dòng)物細(xì)胞培育是動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)。結(jié)合詳細(xì)實(shí)例，以流程圖的形式表示單克隆抗體的制備過(guò)程。3．社會(huì)責(zé)任——理性客觀地分析干細(xì)胞在臨床上的應(yīng)用所產(chǎn)生的效益與風(fēng)險(xiǎn)。了解體細(xì)胞核移植技術(shù)已取得的進(jìn)展和尚未解決的問(wèn)題。理性看待體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問(wèn)題。第1課時(shí)動(dòng)物細(xì)胞培育學(xué)問(wèn)點(diǎn)一動(dòng)物細(xì)胞培育的條件和過(guò)程基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)·雙基夯實(shí)1．概念動(dòng)物細(xì)胞培育是指從動(dòng)物體中取出相關(guān)的組織，將它分散成_單個(gè)細(xì)胞__，然后在相宜的培育條件下，讓這些細(xì)胞生長(zhǎng)和_增殖__的技術(shù)。2．動(dòng)物細(xì)胞培育的條件3．動(dòng)物細(xì)胞培育的過(guò)程(1)懸浮生長(zhǎng)：細(xì)胞懸浮在培育液中生長(zhǎng)增殖。密度過(guò)大時(shí)，由于_有害代謝物__積累和培育液中_養(yǎng)分物質(zhì)缺乏__，細(xì)胞分裂受阻。(2)細(xì)胞貼壁：多數(shù)細(xì)胞貼附在_瓶壁__上生長(zhǎng)。(3)接觸抑制：當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面_相互接觸__時(shí)，細(xì)胞_停止分裂增殖__的現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。(4)原代培育：指動(dòng)物組織經(jīng)處理后的_初次培育__。(5)傳代培育：分瓶后的細(xì)胞培育。傳代培育時(shí)，懸浮生長(zhǎng)的細(xì)胞干脆用_離心__法收集；貼壁生長(zhǎng)的細(xì)胞要先用_胰蛋白酶__等處理，再用_離心__法收集?；顋學(xué)|巧|練1.多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞培育過(guò)程中其培育液所需的相宜pH為6.8～7.0。(×)2．動(dòng)物細(xì)胞培育要定期更換培育液，其目的是便于清除代謝物，防止代謝物積累對(duì)細(xì)胞自身造成損害。(√)3．動(dòng)物細(xì)胞培育技術(shù)的原理是動(dòng)物細(xì)胞的全能性。(×)4．制備肝細(xì)胞懸液時(shí)先用剪刀剪碎肝組織，再用胃蛋白酶處理。(×)5．培育動(dòng)物細(xì)胞的第一代(即第一次細(xì)胞增殖)被稱為原代培育。(×)6．培育保留接觸抑制的細(xì)胞在培育瓶壁上可形成多層細(xì)胞。(×)合|作|探|究1.動(dòng)物細(xì)胞培育過(guò)程中有接觸抑制現(xiàn)象，這一現(xiàn)象說(shuō)明白細(xì)胞膜具有什么功能？細(xì)胞膜接受信息后，細(xì)胞停止分裂又說(shuō)明白什么？提示：細(xì)胞培育過(guò)程中的接觸抑制說(shuō)明白細(xì)胞膜能進(jìn)行細(xì)胞間的信息溝通。細(xì)胞膜接受信息后，細(xì)胞停止分裂，說(shuō)明白細(xì)胞膜接受的信息能夠傳遞到細(xì)胞核。2．依據(jù)癌細(xì)胞的特點(diǎn)，思索一下培育的癌細(xì)胞有沒(méi)有接觸抑制現(xiàn)象。提示：癌細(xì)胞細(xì)胞膜上糖蛋白削減，細(xì)胞的黏著性降低，在相宜的條件下可以無(wú)限增殖，因此培育的癌細(xì)胞無(wú)接觸抑制現(xiàn)象，在培育瓶中能夠生長(zhǎng)成多層。3．動(dòng)物細(xì)胞培育和植物組織培育的目的有什么不同？提示：動(dòng)物細(xì)胞培育是為了獲得大量的動(dòng)物細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物；植物組織培育是為了獲得新個(gè)體或細(xì)胞產(chǎn)物。課內(nèi)探究·名師點(diǎn)睛1．動(dòng)物細(xì)胞培育過(guò)程分析(1)培育流程(2)酶處理①用酶“兩次”處理的目的：第一次運(yùn)用的目的是使組織細(xì)胞分散開；其次次運(yùn)用的目的是使細(xì)胞從瓶壁上脫離下來(lái)，分散后接著培育。②使細(xì)胞分散開的緣由：一是能保證細(xì)胞所須要的養(yǎng)分供應(yīng)；二是能保證細(xì)胞內(nèi)有害代謝物的剛好排出。③不能用胃蛋白酶處理：由于大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞培育的相宜pH為7.2～7.4，而胃蛋白酶發(fā)揮作用的最適pH為2.0左右，因此不能用胃蛋白酶使細(xì)胞分散開。(3)原代培育和傳代培育：區(qū)分兩種“培育”的關(guān)鍵是看用胰蛋白酶處理的對(duì)象①第一次：用胰蛋白酶對(duì)剪碎的動(dòng)物組織進(jìn)行處理，使其分散成單個(gè)細(xì)胞后進(jìn)行培育，為原代培育。②其次次：細(xì)胞培育過(guò)程中出現(xiàn)接觸抑制，用胰蛋白酶使其從瓶壁上脫離下來(lái)，然后，將其分散到多個(gè)培育瓶中接著培育，為傳代培育。2．動(dòng)物細(xì)胞培育與植物組織培育的比較項(xiàng)目植物組織培育動(dòng)物細(xì)胞培育不同點(diǎn)理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞增殖前處理無(wú)菌、離體無(wú)菌，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶等處理取材植物較幼嫩的部位或花藥等動(dòng)物胚胎、幼齡動(dòng)物的組織或器官培育基性質(zhì)固體液體培育基成分水、礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素、植物激素等糖類、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、維生素等，有些還須要加入血清等結(jié)果最終產(chǎn)生新個(gè)體，體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性產(chǎn)生大量細(xì)胞，不形成新個(gè)體相同點(diǎn)①都需人工條件下的無(wú)菌操作；②都須要相宜的溫度、pH等條件；③都進(jìn)行有絲分裂，都不涉及減數(shù)分裂3.培育條件的分析(1)添加血清的作用：血清中含有多種維持細(xì)胞正常代謝和生長(zhǎng)的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、氨基酸、未知的促生長(zhǎng)因子等。細(xì)胞培育時(shí)，一般需添加10%～20%的血清。(2)氣體環(huán)境：CO2維持培育液的pH，O2維持細(xì)胞有氧呼吸。1．培育動(dòng)物細(xì)胞時(shí)沒(méi)有脫分化的過(guò)程，因?yàn)楦叨确只膭?dòng)物細(xì)胞發(fā)育潛能變窄，失去了發(fā)育成完整個(gè)體的實(shí)力。2．不是全部的細(xì)胞增殖過(guò)程中都存在接觸抑制。例如，癌細(xì)胞增殖時(shí)不存在接觸抑制，所以在培育瓶中可以形成多層細(xì)胞。典例1某探討小組對(duì)某種動(dòng)物的肝腫瘤細(xì)胞(甲)和正常肝細(xì)胞(乙)進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培育。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(C)A．在利用兩種肝組織塊制備肝細(xì)胞懸液時(shí)，也可用胃蛋白酶處理B．細(xì)胞培育應(yīng)在含5%CO2和95%O2的混合氣體的恒溫培育箱中進(jìn)行C．為了防止細(xì)胞培育過(guò)程中細(xì)菌的污染，可向培育液中加入適量的抗生素D．在相同相宜條件下培育等量的甲、乙細(xì)胞，一段時(shí)間后，乙細(xì)胞數(shù)量比甲多解析：動(dòng)物細(xì)胞培育的相宜pH為7.2～7.4，而在這樣的環(huán)境中胃蛋白酶會(huì)變性失活，因此在利用兩種肝組織塊制備肝細(xì)胞懸液時(shí)，不行用胃蛋白酶處理，應(yīng)用胰蛋白酶處理，A錯(cuò)誤；細(xì)胞培育應(yīng)在含5%CO2和95%空氣的混合氣體的恒溫培育箱中進(jìn)行，B錯(cuò)誤；為了防止培育過(guò)程中雜菌的污染，可向培育液中加入適量的抗生素，C正確；甲(肝腫瘤細(xì)胞)失去接觸抑制，而乙(正常肝細(xì)胞)具有接觸抑制，因此一段時(shí)間后，甲細(xì)胞數(shù)量比乙多，D錯(cuò)誤。變式訓(xùn)練?下列有關(guān)植物組織培育和動(dòng)物細(xì)胞培育的敘述，正確的是(D)A．動(dòng)物細(xì)胞培育和植物組織培育所用的都是固體培育基B．植物韌皮部細(xì)胞和小鼠雜交瘤細(xì)胞經(jīng)離體培育均能獲得新個(gè)體C．動(dòng)物細(xì)胞培育和植物組織培育都必需在95%空氣和5%CO2的混合氣體條件下進(jìn)行D．植物組織培育技術(shù)可用于突變體的培育，動(dòng)物細(xì)胞培育技術(shù)可用于篩選抗癌藥物解析：動(dòng)物細(xì)胞培育用液體培育基，植物組織培育用固體培育基，A項(xiàng)錯(cuò)誤；植物韌皮部細(xì)胞經(jīng)離體培育可得到新個(gè)體，小鼠雜交瘤細(xì)胞經(jīng)離體培育不能得到新個(gè)體，B項(xiàng)錯(cuò)誤；動(dòng)物細(xì)胞培育須要在95%空氣和5%CO2的混合氣體條件下進(jìn)行，而植物組織培育不用在此條件下進(jìn)行，C項(xiàng)錯(cuò)誤；植物組織培育可用于突變體的培育，動(dòng)物細(xì)胞培育可用于檢測(cè)有毒物質(zhì)、推斷某種物質(zhì)的毒性，也可用于篩選抗癌藥物，D項(xiàng)正確。學(xué)問(wèn)點(diǎn)二干細(xì)胞的培育及其應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)·雙基夯實(shí)1．干細(xì)胞功能：在肯定條件下，可以分化成_其他類型的細(xì)胞__。2．干細(xì)胞的存在：_早期胚胎__、_骨髓__和_臍帶血__等多種組織和器官中。3．干細(xì)胞的種類胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞等。4．胚胎干細(xì)胞培育的過(guò)程5．干細(xì)胞的應(yīng)用(1)將正常的造血干細(xì)胞移到病人體內(nèi)，復(fù)原病人的造血和免疫功能。(2)可應(yīng)用于治療人類的某些頑癥，如帕金森綜合征、少年糖尿病和老年癡呆癥等。(3)可通過(guò)胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化培育人造器官，解決目前臨床上存在的供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問(wèn)題?；顋學(xué)|巧|練1.造血干細(xì)胞主要存在于成體的骨髓、外周血和臍帶血中。(√)2．iPS細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞均須從胚胎中獲得，也都涉及倫理問(wèn)題。(×)合|作|探|究1.誘導(dǎo)多能干細(xì)胞用于治療人類的某些頑癥的原理是什么？提示：誘導(dǎo)多能干細(xì)胞具有發(fā)育的全能性，可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞，經(jīng)移植可使壞死或退化部位得以修復(fù)并復(fù)原正常功能。2．誘導(dǎo)多能干細(xì)胞為什么可以解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問(wèn)題？提示：通過(guò)干細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化，可以培育出人造器官，從而解決供體器官不足的問(wèn)題。另一方面，由于是自身細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)分化形成的，所以無(wú)免疫排斥反應(yīng)。課內(nèi)探究·名師點(diǎn)睛三種干細(xì)胞的比較舉例胚胎干細(xì)胞成體干細(xì)胞誘導(dǎo)多能干細(xì)胞來(lái)源早期胚胎成體組織或器官中誘導(dǎo)高度分化的組織細(xì)胞形成特點(diǎn)具有分化成為成年動(dòng)物體內(nèi)的任何一種類型的細(xì)胞，進(jìn)一步形成機(jī)體的全部組織和器官甚至個(gè)體的潛能具有組織特異性，只能分化成特定的細(xì)胞或組織，不具有發(fā)育成完整個(gè)體的實(shí)力誘導(dǎo)過(guò)程無(wú)須破壞胚胎，不涉及倫理問(wèn)題，且iPS細(xì)胞可以來(lái)源于病人自身的體細(xì)胞，將它移植回病人體內(nèi)后，理論上可以避開免疫排斥反應(yīng)典例22012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者發(fā)覺(jué)，利用逆轉(zhuǎn)錄病毒將Oct4等4個(gè)關(guān)鍵基因?qū)胍逊只捏w細(xì)胞中并表達(dá)，可使這個(gè)細(xì)胞成為類似干細(xì)胞的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)。下圖為該技術(shù)在人體細(xì)胞中的試驗(yàn)示意圖。下列相關(guān)敘述，錯(cuò)誤的是(C)A．由iPS細(xì)胞產(chǎn)生其他種類細(xì)胞的過(guò)程稱為細(xì)胞分化B．與傳統(tǒng)器官移植相比，利用患者的iPS細(xì)胞對(duì)其自身受損器官進(jìn)行修復(fù)，勝利率更高C．目前iPS細(xì)胞在實(shí)際應(yīng)用中還存在很多問(wèn)題，例如，有探討發(fā)覺(jué)iPS細(xì)胞的增殖難以限制，即iPS細(xì)胞具有蒼老細(xì)胞的特征D．結(jié)合以上信息分析，iPS細(xì)胞可能簡(jiǎn)單分散解析：iPS細(xì)胞擁有與胚胎干細(xì)胞相像的分化潛力，說(shuō)明iPS細(xì)胞分化程度低，不易蒼老。變式訓(xùn)練?胚胎干細(xì)胞可以分裂、分化形成各種不同的組織細(xì)胞。有關(guān)胚胎干細(xì)胞的敘述錯(cuò)誤的是(D)A．具有細(xì)胞周期B．分化形成不同組織細(xì)胞是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果C．形成各種組織細(xì)胞的過(guò)程一般是不行逆的D．形成肝臟細(xì)胞的過(guò)程體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性解析：胚胎干細(xì)胞能進(jìn)行連續(xù)的有絲分裂，因此具有細(xì)胞周期，A正確；細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)，B正確；胚胎干細(xì)胞通過(guò)分化形成各種組織細(xì)胞，而該過(guò)程具有不行逆性，C正確；胚胎干細(xì)胞形成肝細(xì)胞時(shí)并沒(méi)有形成完整個(gè)體，因此不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性，D錯(cuò)誤。混淆胚胎干細(xì)胞和蒼老細(xì)胞的特點(diǎn)(1)胚胎干細(xì)胞的特點(diǎn)(2)蒼老細(xì)胞特征的簡(jiǎn)易識(shí)記方法“一大一小，一多兩低”。①一大：細(xì)胞核體積增大，核膜內(nèi)折，染色質(zhì)收縮、染色加深。②一?。核窒鳒p，體積變小，代謝減慢，如老人出現(xiàn)皺紋。③一多：色素漸漸積累，阻礙了細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的溝通和信息傳遞。如脂褐素增多，出現(xiàn)“老年斑”。④兩低：細(xì)胞膜通透性變更，物質(zhì)運(yùn)輸功能降低；多種酶的活性降低，如酪氨酸酶活性降低，老年人頭發(fā)變白。典例3下列關(guān)于胚胎干細(xì)胞的敘述中正確的是(D)A．當(dāng)受精卵發(fā)育到囊胚時(shí)，全部的細(xì)胞都是胚胎干細(xì)胞B．胚胎干細(xì)胞在形態(tài)上表現(xiàn)為體積大、細(xì)胞核小、核仁明顯C．胚胎干細(xì)胞在體外培育時(shí)能增殖但不能被誘導(dǎo)分化D．胚胎干細(xì)胞在飼養(yǎng)層細(xì)胞上能維持不分化的狀態(tài)解析：囊胚中的細(xì)胞已出現(xiàn)分化，只有內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞才是胚胎干細(xì)胞，A錯(cuò)誤；胚胎干細(xì)胞在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯，B錯(cuò)誤；胚胎干細(xì)胞在體外培育時(shí)能增殖，也能被誘導(dǎo)分化成不同的組織器官，C錯(cuò)誤；胚胎干細(xì)胞在飼養(yǎng)層細(xì)胞上或在添加抑制因子的培育液中，能夠維持不分化的狀態(tài)，D正確。學(xué)|霸|記|憶1.動(dòng)物細(xì)胞培育的培育基為液體培育基，含有糖類、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、維生素等成分，還要加入血清等自然成分。2．培育動(dòng)物細(xì)胞的CO2培育箱中含有95%的空氣和5%的CO2。3．原代培育和傳代培育均需用胰蛋白酶處理使其分散成單個(gè)細(xì)胞。4．培育的動(dòng)物細(xì)胞有貼壁生長(zhǎng)和接觸抑制現(xiàn)象。5．干細(xì)胞包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。6．體細(xì)胞經(jīng)體外誘導(dǎo)能夠形成類似胚胎干細(xì)胞的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。1．動(dòng)物細(xì)胞培育的特點(diǎn)是(A)①細(xì)胞貼壁②有絲分裂③分散生長(zhǎng)④接觸抑制⑤減數(shù)分裂⑥傳代培育一般傳至10代就不易傳下去A．①②④⑥ B．②③④⑤C．①③④⑥ D．③④⑤⑥解析：培育瓶?jī)?nèi)懸液中分散的細(xì)胞只有貼附在光滑無(wú)毒的瓶壁上才會(huì)生長(zhǎng)增殖，稱為細(xì)胞貼壁，在懸液中不會(huì)分散生長(zhǎng)，①正確、③錯(cuò)誤；動(dòng)物體細(xì)胞增殖的方式是有絲分裂，沒(méi)有減數(shù)分裂，②正確、⑤錯(cuò)誤；當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止分裂，這叫接觸抑制，④正確；傳代培育的細(xì)胞一般傳到10代以后就不易傳下去了，⑥正確。2．下列動(dòng)物細(xì)胞培育過(guò)程中，屬于原代培育的是(B)A．用胰蛋白酶使組織分散成單個(gè)細(xì)胞的過(guò)程B．從機(jī)體取得組織經(jīng)處理后的初次培育過(guò)程C．出現(xiàn)接觸抑