生物學(xué)案：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2.2動(dòng)物細(xì)胞工程2。2。1動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)問(wèn)題導(dǎo)學(xué)一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)活動(dòng)與探究1．為什么選擇動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的器官或組織進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)？2．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(shuō)明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是什么成分？用胃蛋白酶行嗎？3．動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的器官剪碎后用胰蛋白酶處理的目的是什么？不定期用胰蛋白酶把培養(yǎng)細(xì)胞從瓶壁上脫離的目的是什么？4．多細(xì)胞動(dòng)物和人體的細(xì)胞都生活在內(nèi)環(huán)境中.你認(rèn)為體外培養(yǎng)細(xì)胞時(shí)需要提供哪些物質(zhì)？需要什么樣的環(huán)境條件？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?6．細(xì)胞株和細(xì)胞系細(xì)胞有什么差別？目前使用的或冷凍保存的正常細(xì)胞通常是幾代以內(nèi)的細(xì)胞？為什么？7．動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)過(guò)程是怎樣的?遷移與應(yīng)用下列關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述中,正確的是(）.A．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的目的就是獲得細(xì)胞分泌蛋白B．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)前要用胰蛋白酶處理使細(xì)胞分散開(kāi)C．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)通常不會(huì)出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象D．可以通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)獲得完整的動(dòng)物個(gè)體動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的比較動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)原理細(xì)胞的增殖植物細(xì)胞的全能性材料胚胎或幼齡動(dòng)物組織離體植物器官、組織或細(xì)胞培養(yǎng)基狀態(tài)液體固體組成成分葡萄糖、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、維生素、動(dòng)物血清等礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素、植物激素、有機(jī)添加物等過(guò)程原代培養(yǎng),傳代培養(yǎng)更換培養(yǎng)基，細(xì)胞增殖分化生長(zhǎng)特點(diǎn)貼壁生長(zhǎng)、接觸抑制，細(xì)胞增殖不分化脫分化成愈傷組織、再分化成胚狀體,細(xì)胞增殖分化代謝異養(yǎng)需氧代謝前期異養(yǎng)需氧,后期自養(yǎng)需氧接種前處理用胰蛋白酶或膠原蛋白酶使組織分散成單個(gè)細(xì)胞消毒培養(yǎng)條件恒溫、無(wú)菌、無(wú)需光照常溫、無(wú)菌、后期需光照條件培養(yǎng)目的（1）生產(chǎn)蛋白質(zhì)生物制品（2）獲取大量細(xì)胞（3）檢測(cè)有毒物質(zhì)（1）快速繁育無(wú)病毒植株（2）生產(chǎn)藥物、食品添加劑、香料、殺蟲(chóng)劑等二、動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物活動(dòng)與探究1．動(dòng)物細(xì)胞的全能性與植物細(xì)胞的全能性有什么不同?能不能用類似植物組織培養(yǎng)的方法獲得完整的動(dòng)物個(gè)體？2．哺乳動(dòng)物核移植有哪兩類？哪類情況核移植較易成功?3．克隆動(dòng)物屬于哪種生殖方式？核移植的受體細(xì)胞是哪類細(xì)胞?克隆動(dòng)物有哪幾個(gè)親本？4．為什么選用減數(shù)第二次分裂中期的次級(jí)卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞？5．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？6．動(dòng)物體細(xì)胞核移植的流程是怎樣的?7．你認(rèn)為用體細(xì)胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動(dòng)物，是對(duì)體細(xì)胞供體動(dòng)物進(jìn)行了100％的復(fù)制嗎？為什么？遷移與應(yīng)用日本研究人員依靠體細(xì)胞克隆技術(shù)進(jìn)行反復(fù)“拷貝”，成功培育出第四代克隆豬.這個(gè)研究小組培育的第一代克隆豬于2004年4月誕生，此后，他們又從長(zhǎng)大的克隆豬唾液腺中提取細(xì)胞,將細(xì)胞核植入未受精的卵子中，依次培育出第二代和第三代克隆豬。研究人員發(fā)現(xiàn)，豬與人類身體構(gòu)造相似，克隆豬可作為研究人類疾病的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。根據(jù)材料回答下列問(wèn)題。（1）第四代克隆豬利用了動(dòng)物細(xì)胞核的______性。（2)在細(xì)胞核植入受體卵母細(xì)胞之前,要用顯微針去除卵母細(xì)胞的______，再將唾液腺細(xì)胞核注入。（3）研究顯示，利用克隆技術(shù)根本無(wú)法培育出完全相同的個(gè)體,究其原因，除了發(fā)育過(guò)程中的環(huán)境因素的影響外，還可能有__________________________________________等原因。(4)如果希望克隆豬都能生產(chǎn)人體胰島素，那么需要利用__________技術(shù),把____________拼接到豬的核基因中。轉(zhuǎn)基因是否成功可以用__________檢測(cè)。（1)體細(xì)胞核移植技術(shù)中注入去核卵母細(xì)胞中的不是整個(gè)細(xì)胞，而是供體細(xì)胞核。(2)該技術(shù)形成重組細(xì)胞發(fā)育成一個(gè)新個(gè)體，體現(xiàn)了細(xì)胞核的全能性而非動(dòng)物細(xì)胞的全能性。（3）克隆屬于無(wú)性繁殖，產(chǎn)生新個(gè)體的性別、絕大多數(shù)性狀與供核親本一致.(4）核移植技術(shù)獲得的動(dòng)物與供核動(dòng)物性狀不完全相同：①克隆動(dòng)物絕大部分DNA來(lái)自于供體細(xì)胞核，但其核外線粒體中的DNA是來(lái)自于受體卵母細(xì)胞。②性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果。供核動(dòng)物生活的環(huán)境與克隆動(dòng)物所生活的環(huán)境不會(huì)完全相同，其性狀也不可能和供核動(dòng)物完全相同.③在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中有可能發(fā)生基因突變，產(chǎn)生供核動(dòng)物沒(méi)有的性狀。答案：課前·預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)【預(yù)習(xí)導(dǎo)引】動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞核移植動(dòng)物細(xì)胞融合單克隆抗體動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)一、1．組織單個(gè)培養(yǎng)基生長(zhǎng)和增殖2．胰蛋白酶單個(gè)細(xì)胞細(xì)胞懸液原代胰蛋白酶?jìng)鞔?．（1)胰蛋白酶初次（2）原代胰蛋白酶（4)遺傳物質(zhì)4．（1）貼附在瓶壁上（2）相互接觸分裂增殖5．（1)無(wú)菌抗生素細(xì)胞代謝產(chǎn)物（2)血清、血漿（3）36。5±0。5℃7.2～7。4（4）空氣CO2細(xì)胞代謝pH6．病毒單克隆預(yù)習(xí)交流：1．提示:可以.通過(guò)培養(yǎng)病人的細(xì)胞而構(gòu)建人造皮膚進(jìn)行皮膚移植就不會(huì)出現(xiàn)排異反應(yīng)。2．提示：通常采用定向誘導(dǎo)動(dòng)物干細(xì)胞技術(shù)，使其在培養(yǎng)過(guò)程中分化成所需要的組織或器官。二、1．細(xì)胞核卵母2．無(wú)核卵母細(xì)胞細(xì)胞融合重組細(xì)胞重組胚胎相同3．（1)遺傳（2）瀕危（3）醫(yī)用蛋白（4）供體(5）組織器官4．健康遺傳和生理課堂·合作探究【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】一、活動(dòng)與探究:1．提示：幼齡動(dòng)物細(xì)胞分化程度低、分裂能力強(qiáng),比老年動(dòng)物的組織細(xì)胞易于培養(yǎng)。2．提示：蛋白質(zhì)。不行.因?yàn)榕囵B(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的pH不適合胃蛋白酶發(fā)揮作用。3．提示：動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的器官剪碎后用胰蛋白酶分解組織細(xì)胞間質(zhì)中的膠原蛋白,從而使組織分散成單個(gè)細(xì)胞。在進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)使細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸。細(xì)胞在培養(yǎng)瓶中貼壁生長(zhǎng)，隨著細(xì)胞的生長(zhǎng)和繁殖，培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞越來(lái)越多，當(dāng)貼壁生長(zhǎng)的細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互接觸時(shí)就停止增殖，這種現(xiàn)象叫作接觸抑制。需要定期用胰蛋白酶處理,使細(xì)胞從瓶壁上脫離下來(lái),傳代培養(yǎng)。4．提示：充足的營(yíng)養(yǎng)供給、適宜的溫度、適宜的pH和氣體環(huán)境以及無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境。5．提示：液體培養(yǎng)基.為了保證細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生長(zhǎng)因子的供給，培養(yǎng)基中需添加一定量的血清、血漿等天然成分，可以補(bǔ)充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì)。6．提示：細(xì)胞株細(xì)胞核內(nèi)遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變,而細(xì)胞系細(xì)胞核內(nèi)遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，失去接觸抑制，成為無(wú)限增殖的不死的癌細(xì)胞。目前使用的或冷凍、保存的正常細(xì)胞通常是10代以內(nèi)的細(xì)胞，以保持細(xì)胞正常的二倍體核型.7．提示：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過(guò)程如下圖所示：注：①表示剪碎組織塊后用胰蛋白酶等處理使細(xì)胞分散；②在培養(yǎng)液中培養(yǎng),這時(shí)的培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)；③④時(shí)的培養(yǎng)稱為傳代培養(yǎng),以50代為界限；③時(shí)的細(xì)胞稱為細(xì)胞株,之后稱為細(xì)胞系；④時(shí)的細(xì)胞發(fā)生了癌變。遷移與應(yīng)用:B解析：動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)是為了獲得更多的動(dòng)物細(xì)胞，不同于植物組織培養(yǎng)，它無(wú)法獲得完整動(dòng)物個(gè)體。在培養(yǎng)之前對(duì)材料要用胰蛋白酶處理使細(xì)胞分散開(kāi).在培養(yǎng)過(guò)程中動(dòng)物細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象。二、活動(dòng)與探究:1．提示:動(dòng)物細(xì)胞的全能性與植物細(xì)胞的全能性不同;隨著動(dòng)物細(xì)胞分化程度的提高其全能性逐漸受到限制，分化潛能逐漸變?nèi)?。因此，目前還不能用類似植物組織培養(yǎng)的方法獲得完整動(dòng)物個(gè)體。用動(dòng)物體細(xì)胞克隆的動(dòng)物，實(shí)際上是通過(guò)核移植來(lái)實(shí)現(xiàn)的.2．提示：哺乳動(dòng)物核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植。由于動(dòng)物胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)其全能性相對(duì)容易，所以胚胎細(xì)胞核移植較易成功。3．提示：克隆動(dòng)物屬于無(wú)性生殖.接受核移植的受體細(xì)胞為減Ⅱ中期的卵母細(xì)胞?？寺‘a(chǎn)生的新個(gè)體的親本有三個(gè)：體細(xì)胞核供體、卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)供體、代孕母體.4．提示：①卵母細(xì)胞質(zhì)內(nèi)存在激發(fā)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)；②卵母細(xì)胞體積大,便于操作;③卵黃多，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富。5．提示:培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞一般當(dāng)傳代至10～50代時(shí)，部分細(xì)胞核型可能會(huì)發(fā)生變化，其細(xì)胞遺傳物質(zhì)可能會(huì)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。6．提示：7．提示：①克隆動(dòng)物絕大部分DNA來(lái)自于供體細(xì)胞核,但其核外還有少量的DNA，即線粒體中的DNA是來(lái)自于受體卵母細(xì)胞。②即便動(dòng)物的遺傳基礎(chǔ)完全相同，但動(dòng)物的一些行為、習(xí)性的形成也與所處環(huán)境有很大關(guān)系。遷移與應(yīng)用：解析:體細(xì)胞核移植技術(shù)利用了動(dòng)物細(xì)胞核的全能性；在供體細(xì)胞的細(xì)胞核移入受體細(xì)胞之前，必須將受體細(xì)胞的遺傳物質(zhì)去掉或?qū)⑵淦茐?克隆技術(shù)根本無(wú)法培育出完全相同的個(gè)體,原因可能是在細(xì)胞分裂過(guò)程中發(fā)生基因突變或個(gè)體發(fā)育中受細(xì)胞質(zhì)基因及環(huán)境的影響。基因探針技術(shù)的原理是DNA分子雜交，可用于疾病診斷、生物檢測(cè)等。答案：（1）全能（2）細(xì)胞核（3）細(xì)胞分裂過(guò)程中可能發(fā)生基因突變或卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)也有遺傳物質(zhì)DNA,也控制后代某些性狀的表達(dá)（4）基因工程人的胰島素基因基因探針當(dāng)堂檢測(cè)1．用動(dòng)植物成體的體細(xì)胞進(jìn)行離體培養(yǎng),下列敘述正確的是（)。A．都需用CO2培養(yǎng)箱B．都需用液體培養(yǎng)基C．都要在無(wú)菌條件下進(jìn)行D．都可體現(xiàn)細(xì)胞的全能性答案：C解析：動(dòng)植物成體的體細(xì)胞進(jìn)行離體培養(yǎng)都要在無(wú)菌條件下進(jìn)行。動(dòng)物成體的體細(xì)胞離體培養(yǎng)用液體培養(yǎng)基，不能發(fā)育成一個(gè)完整的個(gè)體，不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性；植物成體的體細(xì)胞離體培養(yǎng)不一定用液體培養(yǎng)基,可以發(fā)育成一個(gè)完整的個(gè)體,能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性。2．某研究小組對(duì)某種動(dòng)物的肝腫瘤細(xì)胞(甲）和正常肝細(xì)胞(乙）進(jìn)行培養(yǎng),下列敘述正確的是（）。A．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B．肝細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中通常在培養(yǎng)液中通入5％的CO2刺激細(xì)胞呼吸C．為了防止培養(yǎng)過(guò)程中雜菌的污染，可向培養(yǎng)液中加入適量的干擾素D．用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)的方法,可推斷乙細(xì)胞比甲細(xì)胞增殖周期長(zhǎng)答案：D解析：制備肝細(xì)胞懸液時(shí)，用胰蛋白酶處理使細(xì)胞分散開(kāi)；肝細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中通常在培養(yǎng)液中通入5%的CO2的目的是調(diào)節(jié)pH；為了防止培養(yǎng)過(guò)程中雜菌的污染，可向培養(yǎng)液中加入適量的抗生素；腫瘤細(xì)胞、癌細(xì)胞有無(wú)限增殖的能力,即分裂旺盛，細(xì)胞周期會(huì)縮短。3．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的正確過(guò)程是（)。A．原代培養(yǎng)—傳代培養(yǎng)—細(xì)胞株-細(xì)胞系B．原代培養(yǎng)—傳代培養(yǎng)—細(xì)胞系—細(xì)胞株C．傳代培養(yǎng)-細(xì)胞系—原代培養(yǎng)—細(xì)胞株D．原代培養(yǎng)-細(xì)胞株—傳代培養(yǎng)-細(xì)胞系答案：A解析：原代培養(yǎng)在先，傳代培養(yǎng)在后；細(xì)胞傳至50代前為細(xì)胞株，50代以后帶有癌變特點(diǎn)的傳代細(xì)胞為細(xì)胞系。4．下列哪項(xiàng)不屬于動(dòng)物細(xì)胞工程的具體應(yīng)用？()A．制備單克隆抗體B．繁殖高產(chǎn)奶牛C．培育無(wú)毒馬鈴薯D．克隆動(dòng)物答案:C解析:培育無(wú)毒馬鈴薯是植物細(xì)胞工程的具體應(yīng)用.5．一只羊的卵細(xì)胞核被另一只羊的體細(xì)胞核置換后,這個(gè)卵細(xì)胞經(jīng)過(guò)多次分裂