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2.2 動物細胞工程 2.2.1 動物細胞培養(yǎng)和核移植技術,探究1 動物細胞培養(yǎng) 【研讀教材自主認知】 1.動物細胞工程常用的技術手段:_____________、_______________、 動物細胞融合、_______________等。,動物細胞培養(yǎng),動物細胞核移植,生產單克隆抗體,2.動物細胞培養(yǎng)技術的過程:,胰蛋白酶,膠原蛋白酶,貼壁生長,接觸抑制,胰蛋,白酶,3.相關概念: (1)動物細胞培養(yǎng):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___________。 (2)細胞貼壁:細胞懸液中分散的細胞_____________。 (3)細胞的接觸抑制:當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時,_______ ___________的現象。 (4)原代培養(yǎng):指動物組織消化后的_________。 (5)傳代培養(yǎng):貼滿瓶壁的細胞,出現接觸抑制后,需要重新用_______ ___等處理,然后分瓶繼續(xù)培養(yǎng),讓細胞繼續(xù)增殖的培養(yǎng)過程。,單個細,胞,生長和增殖,貼附在瓶壁上,細胞停,止分裂增殖,初次培養(yǎng),胰蛋白,酶,4.動物細胞培養(yǎng)的條件:,培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具,抗生素,代謝產物,微量元素,血清,血漿,36.50.5 ℃,7.2～7.4,細胞代謝,培養(yǎng)液的pH,5.連線表示動物細胞培養(yǎng)的應用及實例:,,,,,【小判斷】 (1)在動物細胞的培養(yǎng)過程中,向培養(yǎng)基中加入糖、氨基酸、促生長因 子、無機鹽、微量元素就可保證其營養(yǎng)所需。( ) 【分析】由于人們對細胞所需營養(yǎng)物質還沒有完全搞清楚,一般在培 養(yǎng)基中還要加入血清、血漿等物質。 (2)動物細胞培養(yǎng)時,幼齡動物組織比老齡動物組織更易培養(yǎng)。( ) 【分析】幼齡動物組織代謝旺盛,更易于培養(yǎng)。,,√,(3)制備肝細胞懸液時先用剪刀剪碎肝組織,再用胃蛋白酶處理。 ( ) 【分析】制備肝細胞懸液時先用剪刀剪碎肝組織,再用胰蛋白酶或膠 原蛋白酶處理。 (4)動物細胞培養(yǎng)的基本原理是動物細胞的全能性。 ( ) 【分析】動物細胞培養(yǎng)只是進行細胞的生長和增殖,不能發(fā)育成完整 個體,不體現細胞的全能性。,,,(5)動物細胞培養(yǎng)技術可用于轉基因動物的培育。 ( ) 【分析】導入目的基因的受體細胞,需通過動物細胞培養(yǎng)技術獲得早期胚胎,才能進一步培育成轉基因動物。,√,【合作探究核心歸納】 1.相關概念辨析: (1)從細胞增殖特點上分析原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的細胞分裂有何不同。 ①原代培養(yǎng):______________________________________________。 ②傳代培養(yǎng):_________________________________________________ ___________________________________________________________ __________________________________________________。,細胞分裂旺盛,一般表現為細胞貼壁生長和接觸抑制,細胞在傳至10～50代左右時,細胞增殖緩慢,甚至完全停,止,此時細胞普遍表現為衰老和凋亡的特征,但也有少部分細胞的細,胞核型可能會發(fā)生變化,會朝著等同于癌細胞的方向發(fā)展,(2)細胞株和細胞系的增殖代數有何區(qū)別?從遺傳物質上來看,兩種細 胞的遺傳物質組成相同嗎?為什么? ①增殖代數 ②遺傳物質:________________________________________________ __________________________________________________________ ___________________________。,10代細胞～50代細胞,50代以后的細胞,組成不同。細胞株的遺傳物質沒有發(fā)生改變;當細胞傳,到50代以后,即成為細胞系后,有部分細胞的遺傳物質發(fā)生了改變,,朝著等同于癌細胞的方向發(fā)展,(3)進行動物細胞傳代培養(yǎng)時用胰蛋白酶分散細胞,說明細胞間的物質主要是什么成分?用胃蛋白酶可以嗎?為什么? 提示:用胰蛋白酶分散細胞,說明細胞間的物質主要是蛋白質。 不可以。多數動物細胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4,胃蛋白酶(適宜pH為2)在此環(huán)境中沒有活性,而胰蛋白酶在此環(huán)境中活性較高,因此胰蛋白酶適用于細胞培養(yǎng)時的處理。,【規(guī)律方法】區(qū)分原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的方法 原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)一般均需對細胞進行胰蛋白酶分散處理,區(qū)分兩種“培養(yǎng)”的關鍵是看用胰蛋白酶處理的對象。 (1)第一次:用胰蛋白酶對剪碎的動物組織進行處理,分散后培養(yǎng),即為原代培養(yǎng)。 (2)第二次:細胞培養(yǎng)過程中出現接觸抑制,用胰蛋白酶使其從瓶壁上脫離下來,分散到多個培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng),即為傳代培養(yǎng)。,2.動物細胞培養(yǎng)的條件: (1)幼齡與老齡動物的組織細胞相比較,分化程度低的與分化程度高的組織細胞相比較,哪一種更易于培養(yǎng)?為什么? 提示:幼齡動物的組織細胞、分化程度低的組織細胞更易于培養(yǎng)。 細胞的衰老與動物機體的衰老有密切的關系,細胞的增殖能力與供體的年齡有關,幼齡動物細胞增殖能力強,有絲分裂旺盛,老齡動物則相反。,(2)探究動物細胞培養(yǎng)時,為什么要在培養(yǎng)基中加入血清、血漿等天然 成分? 提示:因血清和血漿中含有多種維持細胞正常代謝和生長的物質,如蛋 白質、氨基酸、未知的促生長因子等,人們對細胞所需的營養(yǎng)物質還 沒有完全搞清楚。因此細胞培養(yǎng)時,為保證細胞能順利生長和繁殖,一 般需添加血清、血漿等天然成分。 (3)動物細胞培養(yǎng)需要控制的氣體環(huán)境是怎么樣的?各自起什么作用? 提示:95%空氣加5% CO2的混合氣體;O2維持細胞代謝,CO2維持培養(yǎng)液 的pH。,3.與植物組織培養(yǎng)的比較: (1)從原理上來看,二者相同嗎?為什么? 提示:不同。植物組織培養(yǎng)的原理是細胞的全能性,其培養(yǎng)過程的基礎是細胞增殖;而動物細胞培養(yǎng)的原理是細胞增殖。 (2)動物細胞培養(yǎng)也和植物組織培養(yǎng)一樣可以獲得完整個體嗎? 提示:動物細胞培養(yǎng)的結果是細胞的生長和增殖,不能得到完整個體,但是植物組織培養(yǎng)可以獲得完整個體。,(3)動物細胞培養(yǎng)要經過脫分化的過程嗎?為什么? 提示:動物細胞培養(yǎng)不需經過脫分化的過程。 因高度分化的動物細胞發(fā)育潛能變窄,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。,【歸納總結】植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的比較 (1)不同點:,(2)相同點。 ①都需要人工條件下的無菌操作。 ②都是合成培養(yǎng)基。(但其性質和成分不同) ③都需要適宜的溫度、pH等條件。 ④都進行了有絲分裂,屬于無性繁殖,都可稱為克隆。,【過關小練即時應用】 1.(2015連云港高二檢測)下列關于動物細胞培養(yǎng)的敘述中,正確的是 ( ) A.動物細胞培養(yǎng)的目的是獲得細胞分泌蛋白 B.動物細胞培養(yǎng)前要用胰蛋白酶處理使細胞分散開 C.動物細胞培養(yǎng)通常不會出現接觸抑制現象 D.可以通過細胞培養(yǎng)技術獲得完整的動物個體,【解題指南】解答本題的關鍵是: 動物細胞的全能性受到極大抑制,無法表現,因此動物細胞培養(yǎng)的目的是獲得大量的細胞。 【解析】選B。動物細胞的培養(yǎng)是為了獲得更多的動物細胞,不同于植物組織培養(yǎng),它無法獲得完整動物個體。在培養(yǎng)之前對材料要用胰蛋白酶處理使細胞分散開。在培養(yǎng)過程中動物細胞會出現接觸抑制現象。,2.(2015泰安高二檢測)下圖是動物細胞培養(yǎng)的基本過程示意圖。請 據圖回答: (1)容器A中的動物器官或組織首先要進行的處理是 , 然后用胰蛋白酶處理,使細胞分散開來,這樣做的目的是 。,(2)培養(yǎng)首先在C瓶中進行,瓶中的培養(yǎng)基成分有__________________ 等。在此瓶中培養(yǎng)一段時間后,有許多細胞衰老死亡,這時的培養(yǎng)稱為 。 (3)為了把C瓶中的細胞分裝到D瓶中,用 等處理,然后制 成 再分裝。,【解題指南】解答本題的關鍵有: (1)動物細胞培養(yǎng)選擇的材料應該具有很強的分裂能力。 (2)明確動物細胞培養(yǎng)的條件。 (3)掌握動物細胞培養(yǎng)的過程。,【解析】(1)在進行培養(yǎng)時應盡量使細胞分散,便于與培養(yǎng)液充分接觸,進行物質交換;使其分散需要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理。(2)動物細胞培養(yǎng)過程中應盡量使培養(yǎng)基成分與體內的環(huán)境基本相同,所以需要添加糖、氨基酸、無機鹽、動物血清等。培養(yǎng)的過程分為原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)兩個階段,分瓶之前的培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)。(3)當細胞數目較多時,需要用胰蛋白酶等處理,使細胞分散,從瓶壁上脫離下來,制成細胞懸液繼續(xù)培養(yǎng)。,答案:(1)剪碎 使細胞與培養(yǎng)液充分接觸 (2)糖、氨基酸、無機鹽和動物血清 原代培養(yǎng) (3)胰蛋白酶 細胞懸液,【互動探究】 若圖中C瓶的細胞在適宜的條件下,培養(yǎng)一段時間后全部死亡,原因是什么? 提示:C瓶的細胞沒有發(fā)生突變獲得不死性或C瓶的細胞沒有突破動物細胞分裂次數的限制。,【補償訓練】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.單克隆抗體 D.動物細胞核移植 【解題指南】解答本題的關鍵是理解動物細胞工程的操作最終都要經 過動物細胞培養(yǎng)來實現。,【解析】選A。動物細胞工程常用的技術手段主要有動物細胞培養(yǎng)、動物細胞核移植、動物細胞融合、生產單克隆抗體等,其中動物細胞培養(yǎng)技術是其他動物細胞工程技術的基礎。,探究2 動物體細胞核移植技術和克隆動物 【研讀教材自主認知】 1.概念: (1)供體:動物一個細胞的_______。 (2)受體:去掉_______的卵母細胞。 (3)結果:形成重組胚胎,最終發(fā)育成_________。 2.種類:_______________和_____________。,細胞核,細胞核,動物個體,胚胎細胞核移植,體細胞核移植,3.體細胞核移植的過程:,卵母細胞,MⅡ期去核,胚胎移植,基本相同,4.體細胞核移植技術的應用:,遺傳改良,優(yōu)良,畜群繁育,存活數量,生物反應器,異種移植,非常低,遺傳和生理,安全性,【小判斷】 (1)利用體細胞核移植技術培育出克隆動物,體現了動物細胞具有全能 性。 ( ) 【分析】動物細胞的分化程度較高,其全能性不易表現,克隆動物的培 育體現了動物細胞核的全能性。,,(2)克隆動物的體細胞遺傳物質與提供細胞核的動物完全相同。( ) 【分析】克隆動物體細胞的細胞質來自去核的卵母細胞,所以其細胞 質中的遺傳物質與提供細胞核的動物不完全相同。 (3)取出野驢的體細胞核移植到母家驢的去核卵母細胞中,經孕育可以 培養(yǎng)成新個體。( ) 【分析】野驢的體細胞核中具有發(fā)育成野驢的全部基因,因此通過核 移植技術,可使野驢“復生”。,,√,(4)在進行核移植時,也可以選用生殖細胞作為供核細胞。 ( ) 【分析】生殖細胞的遺傳物質相比正常體細胞的遺傳物質減半,無法 發(fā)育成正常個體。,,【合作探究核心歸納】 1.受體細胞的選擇和處理: (1)為什么選擇MⅡ中期的卵母細胞作為受體細胞? 提示:①細胞大,易于操作;②卵黃多,營養(yǎng)豐富,為胚胎發(fā)育提供充足的營養(yǎng);③此時具備受精能力,細胞質中含有能刺激重組細胞進行分裂分化并形成重組胚胎的物質。 (2)探討將受體細胞去核的原因。 提示:保證克隆動物的遺傳物質最大程度地來自有重要利用價值的動物。,2.克隆動物的遺傳物質和性狀與親本的關系: 克隆羊多利的產生過程如下: (1)多利的遺傳物質是對母羊A的100%的復制嗎?探究其原因。 提示:不是?？寺∵^程中細胞核只來自供體,因此克隆動物多利的核遺傳物質是對供體核遺傳物質的100%復制,而其細胞質中的遺傳物質來自母羊B的細胞質。,(2)從多利的產生過程可以看出多利有三個親本,探究多利的性狀表現與三個親本的關系并分析原因。 提示:①大多數與母羊A相同,因基因型與母羊A完全一樣。 ②少數與母羊B相同,因細胞質中的基因來自母羊B,受質基因控制的性狀與母羊B相同。 ③與母羊C無關,因母羊C沒有為新個體提供遺傳物質。,(3)動物體細胞核移植屬于有性生殖還是無性生殖?并分析原因。 提示:無性生殖。動物體細胞核移植最終得到的個體的細胞核中遺傳物質完全來自一個個體,不是精卵受精得到的,因此屬于無性生殖。,【規(guī)律方法】判斷有性生殖與無性生殖的方法 (1)從概念上判斷。 ①有性生殖:經兩性生殖細胞結合而成的合子或有性配子直接發(fā)育成個體的生殖方式。 ②無性生殖:不經過兩性生殖細胞的結合由親本直接產生子代的生殖方式。,(2)從培養(yǎng)細胞的種類上判斷。 ①若組織培養(yǎng)中培養(yǎng)的是體細胞,則為無性生殖;若培養(yǎng)的是有性配子或合子,則屬于有性生殖。 ②植物體細胞雜交和動物細胞核移植都屬于無性生殖。,【歸納總結】核移植過程及分析 (1)核移植的過程:,(2)核移植過程的相關分析。 ①為了確保核移植形成的克隆動物的遺傳物質全部來自有優(yōu)良性狀的動物提供的體細胞,在供體細胞的細胞核移植到受體細胞之前,必須將受體細胞的遺傳物質去掉或將其破壞掉。 ②細胞融合的原理是細胞膜具有一定的流動性。而克隆動物的形成則利用了動物細胞核的全能性。 ③細胞融合后構建重組胚胎,并移植到代孕母體內獲得克隆動物,需要胚胎工程技術的支持。,【過關小練即時應用】 1.(2015銀川高二檢測)如果用動物細胞進行克隆實驗,應該選擇的細胞核不能來源于 ( ) A.乳腺細胞 B.卵細胞 C.胃腺細胞 D.囊胚期胚胎細胞 【解題指南】解答本題的關鍵是: (1)明確動物克隆應該選擇體細胞的細胞核,而非生殖細胞的細胞核。 (2)了解卵細胞是經減數分裂形成的,染色體數目已經減半。,【解析】選B。將動物的一個體細胞的細胞核移入一個已經去掉細胞核的卵母細胞中,使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎,這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體。卵細胞是減數分裂形成的,細胞核中染色體數目減半。,2.(2015天津高考)2015年2月3日,英國議會下院通過一項歷史性法案,允許以醫(yī)學手段培育“三親嬰兒”。三親嬰兒的培育過程可選用如下技術路線。,據圖分析,下列敘述錯誤的是 ( ) A.該技術可避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代 B.捐獻者攜帶的紅綠色盲基因不能遺傳給三親嬰兒 C.三親嬰兒的染色體全部來自母親提供的細胞核 D.三親嬰兒的培育還需要早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術,【解題指南】(1)圖示信息:捐獻者僅提供細胞質基因,細胞核基因(染色體)來自母親和父親。 (2)關鍵知識:核移植、胚胎移植。 【解析】選C。A項,三親嬰兒細胞質基因主要來自捐獻者卵母細胞,可避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代,故正確。B項,三親嬰兒細胞核基因(染色體)來自母親和父親,捐獻者攜帶的紅綠色盲基因(細胞核基因)不傳給該嬰兒,故正確。C項,由B項分析可知該項錯誤。D項,三親嬰兒的培育還需要早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術才能最終完成,故正確。,【補償訓練】 英國科學家應用哪一種關鍵的細胞工程技術,培育出著名的克隆綿羊——“多利” ( ) A.細胞和組織培養(yǎng) B.細胞融合 C.動物胚胎移植 D.動物體細胞核移植 【解析】選D?？寺【d羊——“多利”的培育過程利用了動物細胞工程中的動物體細胞核移植、胚胎移植等技術手段,其中動物體細胞核移植是最關鍵的。,