高中生物 專題2 第2節(jié) 第1課時 動物細胞培養(yǎng)和核移植技術課件 新人教版選修3.ppt

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成才之路 生物,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 選修3,細胞工程,專題二,第二節(jié) 動物細胞工程,專題二,第一課時 動物細胞培養(yǎng)和核移植技術,1．簡述動物細胞培養(yǎng)的過程、條件(重點)。 2．舉例說出動物細胞培養(yǎng)的作用。 3．簡述通過動物體細胞核移植技術克隆動物的過程。(重、難點)。 4．了解體細胞核移植技術的應用前景。,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,單個細胞,生長,增殖,胰蛋白酶或膠原蛋白酶,細胞懸液,培養(yǎng)瓶,細胞貼壁,原代培養(yǎng),培養(yǎng)液,培養(yǎng)用具,氨基酸,促生長因子,微量元素,血清,36.5,7.2～7.4,O2,CO2,細胞代謝,培養(yǎng)液,病毒,單克隆抗體,細胞核,重組,新的胚胎,胚胎細胞核移植,體細胞核移植,3．過程,,遺傳改良,優(yōu)良畜群,瀕危,醫(yī)用蛋白,供體,移植,成活率低,遺傳缺陷,[思維激活] 1．動物細胞培養(yǎng)為什么需要無菌、無毒的環(huán)境？ 2．在進行核移植時，為什么一般不選用生殖細胞作為供核細胞？ [答案] 1．細菌、真菌和病毒等均可造成細胞培養(yǎng)環(huán)境的污染，而離體培養(yǎng)的細胞已失去了對微生物和有毒物質的防御能力，一旦受到污染或自身代謝物質積累等，培養(yǎng)的細胞就會死亡。 2．因為生殖細胞的遺傳物質相比正常體細胞的遺傳物質減半。,知識貼士：①細胞貼壁和接觸抑制 將細胞懸浮液置于適宜環(huán)境的培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)，懸浮中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細胞貼壁。 當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞便會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。 ②原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng) 通常將動物組織消化后的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)。貼壁的細胞需要重新用胰蛋白酶等處理，然后分散后分瓶繼續(xù)培養(yǎng)，讓細胞繼續(xù)增殖。這樣的培養(yǎng)即為傳代培養(yǎng)。,3．條件 (1)無菌、無毒的環(huán)境 (2)營養(yǎng)：細胞體外培養(yǎng)所需營養(yǎng)物質與體內基本相同。主要成分是：葡萄糖、氨基酸、無機鹽、促生長因子、微量元素、動物血清等。 (3)溫度和pH：細胞體外培養(yǎng)的適宜溫度一般和動物體溫相近。哺乳動物多以36.50.5℃為宜。多數(shù)細胞生存的適宜pH為7.2～7.4。 (4)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)的pH值。,4．應用 (1)大規(guī)模地生產生物制品，如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等。 (2)為皮膚大面積燒傷的病人移植皮膚。 (3)用于檢測有毒物質。,關于動物細胞培養(yǎng)的敘述錯誤的是( ) 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，制成細胞懸液 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或組織是因為它們的分裂能力較強。動物組織細胞間隙中含有一定量的彈性纖維等蛋白質，易被胰蛋白酶催化分解，從而使細胞分離開來。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，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。動物細胞培養(yǎng)傳至50代左右，部分細胞的遺傳物質會發(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,一般來說，動物細胞體外培養(yǎng)需要滿足以下條件( ) ①無毒的環(huán)境 ②無菌的環(huán)境 ③合成培養(yǎng)基需加血漿 ④溫度與動物體溫相近 ⑤需要O2，不需要CO2 ⑥CO2能調節(jié)培養(yǎng)液pH A．①②③④⑤⑥ B．①②③④ C．①③④⑤⑥ D．①②③④⑥ [答案] D [解析] 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，與體內培養(yǎng)相同的營養(yǎng)，適宜的溫度和pH，還要有適量的CO2。,5．應用 ①加速家畜遺傳改良進程，促進優(yōu)良畜群繁殖。 ②保護瀕危物種 ③生產醫(yī)用蛋白 ④作為異種移植的供體 ⑤用于組織器官的移植,6．存在問題 (1)研究方面 克隆動物基因組重新編程的機制尚不清楚，克隆技術效率低，克隆動物畸形率高，死亡率高，易出現(xiàn)早衰等問題。 (2)應用方面 生產克隆動物費用昂貴，距大規(guī)模應用還有一段距離。 知識貼士：克隆是從英語clone音譯而來。分為廣義和狹義，廣義的克隆是指所有的無性繁殖，在生物學領域中，有分子、細胞、個體三個水平的不同含義。,①分子克隆，即DNA擴增。其含義是將某一特定的DNA片段通過重組DNA技術插入到一個載體(如質?；虿《镜?中，并在宿主細胞自我復制得到的大量完全相同的該DNA片段群體。 ②細胞克隆，是指一個單一的共同祖先細胞分裂所形成的細胞株。其中每一個細胞的基因都是相同，如低等生物的分裂生殖，動、植物的細胞培養(yǎng)等。 ③個體克隆，在個體水平上，克隆是指基因型完全相同的兩個或更多的個體組成的群體，如胚胎分割移植，同卵雙胞胎也屬于克隆。,狹義的克隆是指動物通過的核移植由重組細胞發(fā)育成新個體的過程。如“多利”羊的培育。,,世界上第一只克隆羊“多利”的培育程序如下圖所示，請據(jù)圖回答下列問題。 (1)寫出圖中a、b所指的細胞工程名稱：a______；b______。 (2)實施細胞工程a時，所需的受體細胞大多采用動物卵細胞的原因是：________。 (3)“多利”面部的毛色是________。請根據(jù)遺傳學原理說明判斷根據(jù)：__________________________________。 (4)繼植物組織培養(yǎng)之后，克隆綿羊的培育成功，證明動物細胞也具有________。,(5)請舉一例，說明克隆羊培育成功的實際意義_________________________________________。 [解析] 該題將動物細胞工程與遺傳學原理相結合，使題目的綜合性、靈活性加強。解答此題需要從動物細胞工程、遺傳基因的來源與表達過程去分析和尋求答案。克隆羊多利培養(yǎng)過程中用到的細胞工程技術是細胞核移植和胚胎移植。多利羊的性狀主要是由細胞核控制，即性狀和白面綿羊相似。,[答案] (1)細胞核移植 胚胎移植 (2)卵細胞體積大，易操作，通過發(fā)育可直接表現(xiàn)出性狀來 (3)白色 “多利”的細胞核基因全部來自白面綿羊 (4)全能性 (5)保存瀕危物種、繁育優(yōu)良品種、醫(yī)學上克隆某生理器官等等,一只羊的卵細胞核被另一只羊的體細胞核置換后，這個卵細胞經過多次分裂，再植入第三只羊的子宮內發(fā)育，結果產下一只羊羔。這種克隆技術具有多種用途，但是不能( ) A．有選擇的繁殖某一性別的家畜 B．繁殖家畜中的優(yōu)良個體 C．用于保存物種 D．改變動物的基因型 [答案] D,[解析] 解題時首先準確判斷出這只小羊羔實際上是通過無性生殖方式產生的。而無性生殖的主要特點就是子代保持母本的優(yōu)良性狀，很少發(fā)生變異，改變基因型。,1．動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的比較,知識貼士：(1)與植物組織培養(yǎng)基比較，動物細胞培養(yǎng)液的獨特之處在于：①液體培養(yǎng)基；②其成分中有動物血清。 (2)為了保證細胞培養(yǎng)時滿足其營養(yǎng)物質和生長因子的供給，培養(yǎng)基中需添加一定量的血清，因為血清中含有蛋白質、氨基酸、葡萄糖、激素等及一些未知的營養(yǎng)物質。,2．動物細胞培養(yǎng)中不經過脫分化過程 脫分化又稱去分化，是指分化的細胞失去特有的結構和功能變?yōu)榫哂形捶只毎匦缘倪^程。植物的任何一部分，甚至單個細胞都具有長成完整植株的潛能，但要發(fā)育成完整植株，必須先脫分化。脫分化的細胞具有發(fā)育成任何組織的能力，然后進行再分化，形成完整植株。植物細胞培養(yǎng)主要用于農林生產中的作物、苗木育種，快速繁育種苗，培育無病毒植株等，這就要求植物的組織或細胞先進行脫分化。動物細胞的培養(yǎng)有各種用途，一般而言，動物細胞培養(yǎng)不需經過脫分化過程。,因高度分化的動物細胞的發(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。要想使培養(yǎng)的動物細胞定向分化，通常采用定向誘導動物干細胞，使其分化成所需要的組織或器官。 3．選用傳代10代以內的細胞作為核移植供體細胞的原因 培養(yǎng)的動物細胞一般當傳代至10～50代時，部分細胞核型可能會發(fā)生變化，其細胞遺傳物質可能會發(fā)生突變，而10代以內的細胞一般能保持正常的二倍體核型。因此，在動物體細胞核移植中，為了保證供體細胞正常的遺傳基礎，通常采用傳代10代以內的細胞。,4．克隆動物并非是對體細胞供體動物的100%的復制 克隆動物絕大部分DNA來自于供體細胞核，但其核外還有少量的DNA，即線粒體中的DNA是來自于受體卵母細胞。所以，用教材中所述的方法克隆的動物不是供核動物完全相同的復制。 此外，即便動物的遺傳基礎完全相同，但動物的一些行為、習性的形成與其所處環(huán)境有很大關系，核供體動物生活的環(huán)境與克隆動物所生活的環(huán)境不會完全相同，其形成的行為、習性也不可能和核供體動物完全相同，從這一角度看，克隆動物也不會是核供體動物100%的復制。,動物器官的體外培養(yǎng)技術對于研究器官的生理、病理過程及其機制意義重大。下圖是一個新生小鼠的肝臟小塊培養(yǎng)裝置示意圖。請回答下列問題。,,(1)肝臟切成小薄片，這有利于肝臟細胞________。 (2)氣室中充入5%CO2氣體的主要作用是________。 (3)培養(yǎng)液中添加抗生素是為了抑制細菌生長，但要注意選擇抗生素的________，以保證抗生素對肝臟無害。 (4)有機物X有毒性，可誘發(fā)染色體斷裂。利用上圖所示裝置和提供的下列材料用具，探究肝臟小塊對有機物X是否具有解毒作用。,材料用具： 肝臟小塊，外周血淋巴細胞，淋巴細胞培養(yǎng)液，植物凝集素(刺激淋巴細胞分裂)；顯微鏡，載玻片，蓋玻片，玻璃皿，滴管；吉姆薩染液(使染色體著色)，有機物X溶液等。 實驗過程： ①在淋巴細胞培養(yǎng)液中加入植物凝集素培養(yǎng)淋巴細胞，取4等份，備用。,②利用甲、乙、丙、丁4組上圖所示裝置，按下表步驟操作(“√”表示已完成的步驟)。 上表中還需進行的操作是________。,③培養(yǎng)一段時間后，取4組裝置中的等量培養(yǎng)液，分別添加到4份備用的淋巴細胞培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)。 ④一段時間后取淋巴細胞分別染色、制片。在顯微鏡下觀察________，并對比分析。若丙組淋巴細胞出現(xiàn)異常，而甲組的淋巴細胞正常，則說明________。,[解析] (1)把肝臟切成小薄片，有利于肝臟細胞的代謝，即吸收氧氣和營養(yǎng)物質、排出代謝廢物。(2)氣室中充入5%CO2的作用是形成碳酸來維持培養(yǎng)液適宜的pH。(3)要注意選擇抗生素的種類和劑量來抑制細菌生長，否則會影響肝臟細胞。(4)乙組或丁組沒有處理，向乙(或丁)組裝置中放置肝臟小塊作為對照實驗，有機物X有毒性，可誘發(fā)染色體斷裂，所以要觀察淋巴細胞的染色體形態(tài)和數(shù)量是否變化。甲組添加肝臟小塊淋巴細胞染色體正常，丙組沒有添加出現(xiàn)染色體異常，說明肝臟小塊對有機物X具有解毒作用。,[答案] (1)吸收氧氣和營養(yǎng)物質、排出代謝廢物 (2)維持培養(yǎng)液適宜的pH (3)種類和劑量 (4)②向乙(或丁)組裝置中放置肝臟小塊 ④染色體形態(tài)和數(shù)量 肝臟小塊對有機物X具有解毒作用,