生物學案：課堂互動動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精課堂互動三點剖析一、動物細胞培養(yǎng)1。動物細胞培養(yǎng)的條件一般來說，動物細胞體外培養(yǎng)需要滿足以下條件。無菌、無毒的環(huán)境首先應保證被培養(yǎng)的細胞處于無菌、無毒的環(huán)境，即對培養(yǎng)液和所有的培養(yǎng)用具進行無菌處理。通常還要在細胞培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，以防培養(yǎng)過程中的污染.此外，應定期更換培養(yǎng)液,以便清除代謝產(chǎn)物，防止細胞代謝產(chǎn)物積累對細胞自身造成危害.營養(yǎng)細胞體外培養(yǎng)所需營養(yǎng)物質(zhì)與體內(nèi)基本相同，例如，需要有糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽，微量元素等。將細胞所需的上述營養(yǎng)物質(zhì)按其種類和所需數(shù)量嚴格配制而成的培養(yǎng)基，稱為合成培養(yǎng)基.由于人們對細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)還沒有完全搞清楚，因此，在使用合成培養(yǎng)基時，通常需加入血清、血漿等一些天然成分。溫度和pH細胞體外培養(yǎng)的適宜溫度一般與動物的體溫相近,哺乳動物多以36.5±0.5℃為宜。多數(shù)細胞生存的適宜pH為7。2—氣體環(huán)境細胞培養(yǎng)所需氣體主要有O2和CO2，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.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)。2。原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)將動物的器官或組織用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理,分散成單個細胞，然后制成細胞懸液，放入培養(yǎng)瓶內(nèi)，放在適宜的條件下培養(yǎng)，一般細胞繁殖1—10代，就發(fā)生接觸抑制，這種培養(yǎng)叫原代培養(yǎng)。原代培養(yǎng)的細胞由于接觸抑制不再分裂，還要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理后，再分瓶培養(yǎng)，讓細胞繼續(xù)增殖，這種培養(yǎng)叫傳代培養(yǎng)。傳代培養(yǎng)一般傳至10代直至50代就不能再分裂了，這時細胞核內(nèi)遺傳物質(zhì)未發(fā)生變化,形成細胞群叫細胞株。傳代培養(yǎng)過程中有個別細胞傳至50代以后，由于遺傳物質(zhì)改變，失去接觸抑制,成為無限增殖的不死的癌細胞，形成的細胞群，叫細胞系。拓展延伸動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的比較比較項目原理培養(yǎng)基結(jié)果培養(yǎng)目的植物細胞培養(yǎng)細胞的全能性固體；營養(yǎng)物質(zhì)，激素培育成植株快速繁殖，培育無病毒植株等動物細胞培養(yǎng)細胞的增殖液體;營養(yǎng)物質(zhì)，動物血清等培育成細胞或細胞株獲得細胞的產(chǎn)物或細胞等3.動物細胞培養(yǎng)的應用動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的應用是多方面的。①可以大規(guī)模地生產(chǎn)有重要價值的蛋白質(zhì)生物制品，如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等.②利用動物細胞培養(yǎng)技術(shù)中細胞的貼壁生長和接觸抑制特點，可用燒傷病人自己健康的皮膚細胞培養(yǎng)出大量的自身薄層皮膚細胞，供植皮所需。③培養(yǎng)的動物細胞還可以用于檢測有毒物質(zhì)。許多致畸、致癌物質(zhì)加入培養(yǎng)液后，培養(yǎng)細胞會發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的變異。根據(jù)變異細胞占全部培養(yǎng)細胞的百分數(shù)，可以判斷某種物質(zhì)的毒性?，F(xiàn)在，動物細胞培養(yǎng)已經(jīng)成為檢測有毒物質(zhì)的快速而靈敏的有效手段。醫(yī)學家培養(yǎng)各種正常的或病變的細胞，用于生理、病理、藥理的研究，為治療和預防疾病提供理論依據(jù)。變式提升1用動物細胞培養(yǎng)方法使細胞傳到50代以后仍能傳下去的傳代細胞稱為（)A。原代培養(yǎng)B。傳代培養(yǎng)C.細胞系D。細胞株解析:原代培養(yǎng)的細胞一般傳至10代左右就不容易傳下去了，少數(shù)能傳到40-50代，這些細胞稱為細胞株。50代以后，只有少部分細胞遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，變成了無限增殖的細胞，這些細胞稱為細胞系.答案：C二、動物體細胞核移植和克隆動物1.原理動物體細胞核移植依據(jù)的原理還是細胞的全能性。但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，但是動物的細胞核內(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.但只靠動物的細胞核是不行的，必須提供促進細胞核表達全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件，還要保證細胞的完整性,這樣去核的卵細胞是最合適的細胞。因為卵細胞體各積大、易操作，含有促使細胞核表達全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件.通過核移植形成重組細胞，重組細胞必須通過細胞培養(yǎng)形成重組胚胎,然后才能進行胚胎移植，進入代孕母體，發(fā)育成成熟胚胎，產(chǎn)出即是克隆動物，該動物的核基因型與供體體細胞完全相同,該技術(shù)是一種無性繁殖技術(shù)。2.體細胞核移植的過程3.體細胞核移植技術(shù)的應用前景（1）擴大優(yōu)良畜種或稀有動物的數(shù)量,保存和傳播動物物種資源.（2）生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動物。（3)生產(chǎn)人胚胎干細胞用于細胞和組織替代療法.(4）輔助生殖手段，使不孕不育患者得到自己的后代。⑤基礎研究：為研究胚胎發(fā)生,細胞和組織分化基因表達調(diào)控,核質(zhì)互作等機理提供了工具。4.體細胞核移植技術(shù)存在的問題克隆動物基因組重新編程的機制尚不清楚,克隆技術(shù)效率低，克隆動物畸形率高、死亡率高、易出現(xiàn)早衰等問題，生產(chǎn)克隆動物成本高，不容易大規(guī)模推廣。學以致用【例1】關(guān)于動物細胞培養(yǎng)的錯誤敘述是（）A.用于培養(yǎng)的細胞大都取自胚胎或幼齡動物的器官或組織B。將所取的組織先用胰蛋白酶等進行處理使其分散成單個細胞C.在培養(yǎng)瓶中要定期用胰蛋白酶使細胞從瓶壁上脫離，制成懸浮液D。動物細胞培養(yǎng)只能傳50代左右，所培養(yǎng)的細胞會衰老死亡解析：選取胚胎或幼齡動物的器官、組織是因為它們分裂能力較強。動物組織細胞間隙中含有一定量的彈性纖維等蛋白質(zhì),易被胰蛋白酶催化分解,從而使細胞分散,使細胞分離出來，當貼壁生長的細胞分裂生長到表面相互接觸時就停止分裂增殖，出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象，需定期用胰蛋白酶使細胞從瓶壁上脫離下來，配成細胞懸浮液。動物細胞培育傳至50代左右,部分細胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，并且?guī)в邪┳兊奶攸c，能在培養(yǎng)條件下無限制地傳代下去.答案：D【例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：由于動、植物細胞在結(jié)構(gòu)、功能上的差異,所以培養(yǎng)動物細胞和植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基成分差別較大。答案：A【例3】下列屬于動物細胞培養(yǎng)技術(shù)應用的是（)A.生產(chǎn)蛋白質(zhì)生物制品，如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體B。用于物質(zhì)的毒性判斷C。用于生理、病理、藥理等方面研究，為治療和預防疾病提供理論依據(jù)D.以上三項全是解析:考查動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的應用前景。動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的應用是多方面的：許多有重要價值的蛋白質(zhì)生物制品，如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等；取自燒傷病人皮膚的健康細胞進行培養(yǎng)而成的自身的皮膚細胞；檢測有毒物質(zhì)；培養(yǎng)各種正常的或病變的細胞，用于生理、病理、藥理等方面的研究等.答案:D【例4】我國科學家2001年在山東萊陽農(nóng)學院培養(yǎng)出克隆?！翱悼怠焙汀半p雙"的過程如下圖所示，請完成下列問題：（1）a、b所指細胞工程的名稱分別是_____________和_____________。（2）“康康"和“雙雙”之間能否進行器官移植？為什么？（3）實施細胞工程時，所需的受體細胞大多采用動物卵細胞的原因是_____________.(4）“康康”和“雙雙”的培養(yǎng)成功說明了什么問題？解析:動物細胞工程常用的技術(shù)手段有動物細胞培養(yǎng)、動物細胞核移植、動物細胞融合、生產(chǎn)單克隆抗體等，圖中所示a為細胞核移植,b為胚胎移植。圖中的“康康”和“雙雙”是獲得早期胚胎后進行分割移植而得到的個體，來源于同一個細胞，其體內(nèi)遺傳物質(zhì)幾乎完全相同，在進行器官移植時不會發(fā)生排斥反應；在進行動物細胞工程中克隆時，一般采用卵細胞，原因是卵細胞的體積大，易操作，卵細胞中含有使細胞核的全能性表現(xiàn)出來的物質(zhì)。“康康”和“雙雙”的獲得是取乙牛體細胞核經(jīng)培養(yǎng)而獲得的個體,說明了動物細胞的細胞核也具有全能性。答案：（1)細胞核移植胚胎移植(2）能；它們具有幾乎完全相同的遺傳物質(zhì)，移植后不會發(fā)生免疫排斥。(3）①卵細胞體積大，易操作；②卵細胞中含有能使細胞核的全能性表現(xiàn)出來的物質(zhì)（4）動物細胞的細胞核也具有全能性?！纠?】一只羊的卵細胞核被另一只羊的體細胞核置換后,這個卵細胞經(jīng)過多次分裂，再置于第三只羊的子宮內(nèi)發(fā)育，結(jié)果產(chǎn)下一只羊羔。這種克隆技術(shù)具有多種用途，但不能（）A。選擇繁殖某一性別的家畜B.繁殖家畜中的優(yōu)秀個體C.用于保存