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1、2.2 动物细胞工程 2.2.1 动物细胞培养和核移植技术 一二 一、动物细胞培养 一二 二、动物体细胞核移植技术 探究点一探究点二当堂检测本课必记 动物细胞培养动物细胞培养 问题导引 动物细胞培养遵循的原理是什么?如何操作? 依据下面动物细胞培养过程探究以下问题。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 (1)以上过程依据的原理为 。 (2)培养材料:一般取自 ,因为 这些组织或器官的生命力旺盛,分裂能力强。 (3)将动物细胞分散成单个细胞培养的原因。 保证细胞所需要的 供应。 保证细胞内有害 的及时排出。 (4)动物细胞培养时,用胰蛋白酶把细胞分散成单个细胞,用胃蛋 白酶行吗?胰蛋白酶对细胞有伤
2、害吗?怎么解决这个问题? 。 答案(1)细胞增殖 (2)幼龄动物的器官或组织 (3)营养 代谢产物 (4)不行,因为动物细胞培养适宜的pH为7.27.4,胃蛋白 酶在此环境中没有活性。用胰蛋白酶处理细胞作用时间长了会损 伤细胞膜蛋白。要控制好胰蛋白酶的作用时间 探究点一探究点二当堂检测本课必记 归纳提升 1.动物细胞培养的原理:细胞增殖。 2.动物细胞培养的过程 探究点一探究点二当堂检测本课必记 3.有关动物细胞培养的知识点可归纳为4个“2”: (1)培养材料为“2”,即动物胚胎、幼龄动物的组织或器官,因为这 些器官或组织中的细胞生命力旺盛、分裂能力强。 (2)培养过程为“2”,即原代培养、传
3、代培养。 (3)胰蛋白酶使用“2”次,即原代培养和传代培养中均使用,目的是 使细胞分散开,使细胞与培养液充分接触,以保证细胞所需氧气和 营养的供应,及细胞内代谢废物及时排出。 (4)原代培养的细胞生长特点有“2”个,即贴壁生长和接触抑制。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 二动物体细胞核移植二动物体细胞核移植 问题导引 核移植的基本技术流程是什么?核移植过程中应注意的问题有哪 些? 下图为核移植过程图,请据图思考并回答下列问题。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 (1)体细胞核移植技术为什么要选择M期的卵母细胞作为受体 细胞? 。 (2)移植前,为什么要去除卵母细胞的细胞核? 。 (3)将供体
4、细胞注入无核的卵母细胞后,要用物理或化学方法处理, 其目的是什么? 。 (4)克隆动物的性状与供核个体的性状完全相同吗?为什么? 。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 答案(1)因为M期卵母细胞体积大,易操作,细胞质中含有促使 细胞核全能性表达的物质和营养条件 (2)为使核移植后的动物的遗传物质尽可能多地来自有重要利用 价值的动物提供的细胞核 (3)核移植时,一般先用电刺激使供受体细胞融合,再用物理或化 学方法激活受体细胞,使其完成细胞分裂和发育进程 (4)克隆动物的性状与供核个体的性状基本相同,而不是完全相同。 原因:克隆动物的细胞质遗传物质主要来自受体卵母细胞;生 物的性状还受环境的影响;
5、可能发生变异 探究点一探究点二当堂检测本课必记 归纳提升 1.克隆高产奶牛的过程 探究点一探究点二当堂检测本课必记 2.关于核移植,应特别注意以下几点。 (1)原理:动物细胞核保持着全能性,而不是动物细胞保持着全能 性。 (2)受体细胞:去核的M期卵母细胞。 (3)供体细胞:一般都选自10代以内的细胞,因为10代以内的细胞 能保持正常的二倍体核型。 (4)重组细胞要用物理或化学方法激活,目的是使其完成细胞分裂 和发育进程。 (5)克隆属于无性生殖,产生的新个体的性状与供核亲本基本一致。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 案例探究 类型一 动物细胞培养 例1实验小鼠皮肤细胞培养的基本过程如图所示
6、。下列叙述错 误的是( ) 胞群体2 A.甲过程需要对实验小鼠进行消毒 B.乙过程需要用胰蛋白酶等处理皮肤组织,使细胞分散开 C.丙过程表示原代培养,该过程中会出现接触抑制现象 D.丁过程表示传代培养,细胞不能保持正常的二倍体核型 探究点一探究点二当堂检测本课必记 解析离体动物细胞培养需要无菌、无毒的环境,甲过程表示从实 验小鼠身上取下皮肤组织,该过程需要对小鼠进行消毒,A项正确; 皮肤细胞培养前需用胰蛋白酶等处理皮肤组织使细胞分散开,并制 成细胞悬液,B项正确;丙过程表示原代培养,该过程中会出现接触 抑制现象,C项正确;丁过程表示传代培养,该过程中少部分细胞的 遗传物质可能会发生变化,不能保
7、持正常的二倍体核型,D项错误。 答案D 探究点一探究点二当堂检测本课必记 拓展延伸动物细胞培养与植物组织培养的区别 探究点一探究点二当堂检测本课必记 特别提醒(1)植物组织培养的结果一般是形成完整的植株,而动物 细胞培养的目的是获得细胞或细胞产物,不是获得完整个体,其过 程不能体现细胞的全能性。 (2)动物细胞培养用的是液体培养基,需要特别添加一定量的动物 血清或血浆,可以为细胞提供营养物质和生长因子。植物组织培养 用的是固体培养基,需要特别添加生长素和细胞分裂素。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 下列关于动物细胞培养的叙述,错误的是( ) A.动物细胞培养液中应添加一定量的抗生素,以防培养
8、过程中的 污染 B.用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理剪碎的动物组织,可使其分散成 单个细胞 C.动物细胞培养的气体环境是95%O2和5% CO2 D.传代培养的细胞一般在传至1050代左右时,增殖会逐渐减慢 解析动物细胞培养液中应添加一定量的抗生素,以防培养过程中 杂菌的污染,A项正确;用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理剪碎的动物组 织,可使其分散成单个细胞,B项正确;动物细胞培养的气体环境是 95%空气和5%CO2,C项错误;传代培养的细胞一般在传至1050代 左右时,增殖会逐渐减慢,D项正确。 答案C 探究点一探究点二当堂检测本课必记 类型二 克隆与动物细胞核移植技术 例2世界上首例体细胞克隆猴“中中”
9、,第二例克隆猴“华华”先后 在我国诞生。获得克隆猴的流程如图所示,据图回答问题。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 (1)“中中”“华华”的性状与 (填“核供体”“卵母细胞 供体”或“代孕”)动物的性状基本无关。 (2)图示过程运用了 (填“胚胎细胞核移 植”或“体细胞核移植”)技术,该技术难度更 ,原因是 。 (3)欲获得单个雌猕猴体细胞,可用 酶处理雌猕猴组织块。过程表示去除卵母细胞的细胞核,该过程 一般要将卵母细胞培养至 期再进 行,目前常用的去核方法是 。将卵母细 胞作为受体细胞的原因是 (答出两点即可)。 (4)与克隆羊多利培养成功一样,“中中”和“华华”克隆猕猴的诞生 证明了 。
10、探究点一探究点二当堂检测本课必记 解析(1)代孕动物只是为通过核移植技术得到的胚胎的发育提供 营养物质和发育场所,因此克隆猴的性状与代孕动物的性状无遗传 关系。(2)由于动物胚胎细胞分化程度低,恢复其全能性相对容易, 而动物体细胞分化程度高,恢复其全能性十分困难,因此哺乳动物 体细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植。(3)欲获得单个雌猕猴 体细胞,可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理雌猕猴组织块。过程表 示去除细胞核,该过程一般要在卵母细胞培养至减数第二次分裂中 期再进行,目前常用的去核方法是显微操作去核法。核移植时选择 卵母细胞的原因有:此类细胞体积大,易于操作;可为重组细胞 早期发育提供较充足的营养
11、;卵母细胞的细胞质中存在激发动物 体细胞的细胞核全能性表达的物质。(4)克隆羊多利与克隆猴“中 中”“华华”的诞生证明了动物已分化体细胞的细胞核具有全能性。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 答案(1)代孕 (2)体细胞核移植 高 胚胎细胞分化程度低,恢 复其全能性相对容易;动物体细胞分化程度高,恢复其全能性十分 困难 (3)胰蛋白酶或胶原蛋白 减数第二次分裂中 显微操作去 核法 此类细胞体积大,易于操作;可为重组细胞早期发育提 供较充足的营养;卵母细胞的细胞质中存在激发动物体细胞的细 胞核全能性表达的物质 (4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能 性 探究点一探究点二当堂检测本课必记 科学家通
12、过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛,如果 要加快转基因奶牛的繁殖速度,可以对此转基因奶牛进行克隆(如 下图所示)。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 (1)在进行细胞培养之前,要对取自转基因奶牛的组织进行分离, 形成单个细胞,这一过程中需要利用 酶处理。 不能用纤维素酶与果胶酶的原因是 。 (2)转基因奶牛的克隆成功,说明动物的 具有全能 性。 (3)将进行细胞培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中,去掉卵母 细胞细胞核的目的是 。 (4)将重组胚胎移入受体母牛体内,就会生出与供体奶牛遗传性状 相同的犊牛,但也有可能出现性状上的某些差异,原因可能是 。 (5)利用体细胞核移植技术得到克隆牛
13、,从生殖方式上看这属于 (填“有性生殖”或“无性生殖”)。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 解析(1)对动物组织用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理使之分散成 单个细胞。因为酶具有专一性,所以植物细胞工程中的工具酶不能 将动物细胞分离开。(2)克隆动物的成功证明了动物细胞的细胞核 具有全能性。(3)去掉卵母细胞的细胞核后,重组细胞的遗传物质主 要来自供体细胞的细胞核,得到的克隆动物的性状主要由供体细胞 的细胞核决定。(4)由重组细胞发育而来的犊牛的性状与供体牛不 完全相同,因为重组细胞的遗传物质主要来自供体细胞核,少量来 自卵母细胞的细胞质,性状还受环境因素的影响。(5)利用体细胞核 移植技术得到
14、克隆牛的过程没有经过两性生殖细胞的结合,所以从 生殖方式上来看属于无性生殖。 答案(1)胰蛋白(或胶原蛋白) 酶具有专一性(或动物组织细胞间 的物质主要是蛋白质) (2)细胞核 (3)使犊牛的性状主要由供体 细胞核决定 (4)生物的性状受到细胞核和细胞质的共同控 制;生物的性状还受环境因素的影响 (5)无性生殖 探究点一探究点二当堂检测本课必记 1.一般来说,动物细胞体外培养需要满足的条件是( ) 无毒的环境 无菌的环境 合成培养基需加血浆 温度 与动物的体温相近 需要O2,也需要CO2 适宜的pH A.B. C. D. 解析动物细胞培养一般需要无菌、无毒的环境,一定的营养、适宜 的温度、pH
15、以及气体环境等。 答案A 探究点一探究点二当堂检测本课必记 2.下列属于动物细胞培养与植物组织培养主要区别的是 ( ) A.培养基成分不同 B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行 C.动物细胞可以传代培养,而植物细胞不能 D.动物细胞能够大量培养,而植物细胞只能培养成植株 解析动物细胞培养所用的培养基是液体培养基,其中通常含有葡萄 糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等,植物组织培养所用的 培养基一般是固体培养基,其中通常含有蔗糖、氨基酸、无机盐和 植物激素等,A项正确;动物细胞培养与植物组织培养均需要在无菌 条件下进行,B项错误;动植物细胞都可以传代培养,C项错误;植物细 胞可以培养成植株,
16、也能以细胞形式大量培养,D项错误。 答案A 探究点一探究点二当堂检测本课必记 3.下列关于动物细胞培养的叙述,正确的是( ) A.传代培养的正常动物细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞 B.原代培养过程中多数细胞的基因型会发生改变 C.传代培养的细胞一般不会发生染色体变异 D.在高倍显微镜下观察发生基因突变的细胞比例可推知某化学药 品的毒性 探究点一探究点二当堂检测本课必记 解析由于接触抑制,正常的动物细胞进行培养时在培养瓶壁上只能 形成单层细胞,A项错误;来自同一动物组织的细胞基因型相同,而 原代培养是对动物细胞的初次培养,细胞的遗传物质一般不会发生 改变,所以基因型一般都相同,B项错误;传代培养
17、至10代左右多数 细胞会死亡,少数生存下来的细胞在培养至50代时会大量死亡,只 有少数细胞会发生突变导致其细胞核型发生变化,获得不死性,所 以传代培养的细胞一般不会发生染色体变异,C项正确;基因突变无 法在高倍显微镜下观察到,D项错误。 答案C 探究点一探究点二当堂检测本课必记 4.下列关于动物体细胞核移植技术和克隆动物的叙述,正确的是( ) A.目前在实验中,科学家可以用类似植物组织培养的方法获得完整 的动物个体 B.作为受体细胞的卵母细胞需体外培养至减数第二次分裂中期 C.用于核移植的供体细胞一般都选用传代50代以内的细胞 D.用体细胞核移植方法生产的克隆动物,其核基因发生改变 解析与植物
18、细胞相比,动物细胞的全能性随分化程度的提高而逐渐 受到限制,目前,还不能用类似植物组织培养的方法克隆动物;用于 核移植的供体细胞一般都选10代以内的细胞,因为10代至50代左右 时,部分细胞的核型可能发生改变。用核移植技术生产的动物的核 基因未发生改变。 答案B 探究点一探究点二当堂检测本课必记 5.下列不属于动物细胞工程应用的是( ) A.大规模生产干扰素,用于抵抗病毒引起的感染 B.为大面积烧伤的病人提供移植的皮肤细胞 C.大规模生产食品添加剂、香料等 D.利用核移植技术,加快优良种畜的繁殖 答案C 探究点一探究点二当堂检测本课必记本课必记 1.动物细胞培养的原理是细胞增殖。 2.细胞在培养过程中会出现细胞贴壁(生长)和细胞接触抑制现象。 3.动物细胞的培养分为原代培养和传代培养。 4.动物细胞培养的条件包括:无菌、无毒的环境,适宜的营养、温 度和pH及气体环境。 5.动物细胞核移植的原理是动物细胞核保持着全能性。 6.在动物细胞培养过程中通入CO2的作用是维持培养液的pH。