高中生物 精講優(yōu)練課型 專題2 細胞工程 2.2.1 動物細胞培養(yǎng)和核移植技術同課異構課件 新人教版選修3.ppt

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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,一、動物細胞工程 1.常用技術手段：_____________、_______________、動物 細胞融合、生產(chǎn)單克隆抗體等。 2.技術基礎：_________________。,動物細胞培養(yǎng),動物細胞核移植,動物細胞培養(yǎng)技術,二、動物細胞培養(yǎng) 1.概念：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.培養(yǎng)過程：動物組織塊或器官 單個細胞 _________ _________ 傳代培養(yǎng) 3.相關概念： (1)細胞貼壁：細胞懸液中分散的細胞貼附在_____上。 (2)細胞的接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到_____________時， _________________的現(xiàn)象。,剪碎 _________處理,,加培養(yǎng)液,,初次培養(yǎng),,,單個細,胞,生長和增殖,細胞懸液,原代培養(yǎng),瓶壁,表面相互接觸,細胞停止分裂增殖,胰蛋白酶,4.培養(yǎng)條件：,培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具,微量元素,血清,血漿,36.5℃0.5℃,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：,,,,,三、動物體細胞核移植技術和克隆動物 1.概念： (1)供體：動物的一個細胞的_______。 (2)受體：去掉細胞核的_________。 (3)結果：形成重組胚胎，發(fā)育成_________。 2.種類：胚胎細胞核移植和_____________。,細胞核,卵母細胞,動物個體,體細胞核移植,3.體細胞核移植的過程：,MⅡ期去核,細胞融合,胚胎移植,基本相同,4.體細胞核移植技術的應用前景： (1)畜牧生產(chǎn)方面：加速家畜_________進程，促進_________ _____。 (2)保護瀕危物種方面：增加動物的_________。 (3)醫(yī)藥衛(wèi)生領域：轉基因動物作為___________，生產(chǎn)醫(yī)用 蛋白。 (4)治療人類疾?。恨D基因克隆動物細胞、組織和器官作為 _________的供體等。,遺傳改良,優(yōu)良畜群,繁育,存活數(shù)量,生物反應器,異種移植,【微點撥】 1.在進行動物細胞培養(yǎng)過程中，為什么需用胰蛋白酶處理動物組織？ 提示：(1)因組織中細胞間基質成分為蛋白質，利用胰蛋白酶可以分解細胞間的蛋白質。 (2)細胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4，胰蛋白酶作用的適宜pH為7.2～8.4。,2.細胞傳代培養(yǎng)傳至10代是不是指細胞增殖10次？ 提示：不是，細胞的傳代代數(shù)和細胞增殖的代數(shù)并不是一個概念，細胞傳一代后，細胞能倍增3～5次，故細胞傳代至10代時增殖50次左右。 3.為什么進行動物細胞培養(yǎng)時通常需加入血清？ 提示：(1)血清中含有蛋白質、氨基酸、葡萄糖、激素等，其中含有的一些氨基酸，動物細胞本身不能合成，必須由培養(yǎng)液提供。 (2)血清中還含有生長激素和多種生長因子、多種未知的促細胞生長因子，促進細胞生長、增殖和貼附。,4.體細胞核移植技術為什么要選擇MⅡ期的卵母細胞作為受體細胞？ 提示：(1)細胞大，易于操作；卵黃多，營養(yǎng)豐富，為發(fā)育提供充足的營養(yǎng)。 (2)在MⅡ期的卵母細胞和受精卵的細胞質中，存在重組因子，促進重組細胞的分裂和分化，形成重組胚，而其他細胞中重組因子降解，不能形成重組胚。,5.在體細胞的細胞核移植到受體卵母細胞之前，為什么必須先去掉受體卵母細胞的核？ 提示：為使核移植產(chǎn)生的胚胎或動物的遺傳物質全部來自有重要利用價值的動物提供的體細胞，在供體細胞的細胞核移至受體細胞之前，必須將受體細胞的細胞核去掉或將其破壞。,1.在動物細胞培養(yǎng)過程中，使用胰蛋白酶的目的是( ) A.使動物組織分散為單個細胞進行培養(yǎng) B.去掉細胞壁成為原生質體 C.去掉細胞膜，暴露出原生質體，便于細胞融合 D.促進蛋白質水解為多肽 【解析】選A。在動物細胞培養(yǎng)前，先用胰蛋白酶處理使細胞相互分散開，以增加與培養(yǎng)液的接觸面積，便于培養(yǎng)。,2.動物細胞培養(yǎng)過程中一定可以出現(xiàn)的情況是( ) A.培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細胞 B.培養(yǎng)過程中多數(shù)細胞的基因型會發(fā)生改變 C.二倍體細胞的傳代培養(yǎng)次數(shù)通常是無限的 D.當細胞發(fā)生類似于癌細胞的變化時，可進行傳代培養(yǎng),【解析】選D。由于細胞之間相互接觸而發(fā)生接觸抑制現(xiàn)象時，細胞會停止分裂增殖，所以正常培養(yǎng)的細胞在培養(yǎng)瓶壁上只能形成單層細胞，A項錯；克隆培養(yǎng)中的細胞進行有絲分裂，所以細胞的基因型一般不會發(fā)生改變，B項錯；二倍體細胞傳代培養(yǎng)至10～50代左右時，多數(shù)細胞會死亡，只有少數(shù)細胞能夠培養(yǎng)至50代以后，C項錯；發(fā)生類似于癌細胞的變化時，細胞能夠無限增殖，可以進行傳代培養(yǎng)，D項正確。,3.一般來說，動物細胞體外培養(yǎng)需要滿足的條件是( ) ①無毒的環(huán)境 ②無菌的環(huán)境 ③合成培養(yǎng)基需加血清 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,【解析】選D。動物細胞培養(yǎng)是需要CO2的，它能調節(jié)培養(yǎng)液的pH，因此⑤是錯誤的，其余幾項都是正確的，即培養(yǎng)條件： (1)要保證無毒、無菌的環(huán)境；(2)配制成的合成培養(yǎng)基中要加動物血清，因為血清中含有蛋白質、氨基酸、葡萄糖、激素及一些未知的營養(yǎng)物質；(3)要維持一定的氣體環(huán)境(需要O2和CO2)和一定的溫度、pH等。,4.關于細胞克隆的說法錯誤的是( ) A.克隆細胞的遺傳性狀均一，表現(xiàn)的性狀相似 B.細胞克隆的最基本要求是保證克隆后的后裔細胞均來源于單個細胞 C.細胞克隆過程中存在細胞的分化 D.細胞克隆的最主要用途之一就是從普通細胞系中分離出缺乏特殊基因的突變細胞系,【解析】選C。細胞克隆是把一個單細胞單獨培養(yǎng)，使之繁衍成一個新的細胞群體，由于細胞進行有絲分裂，后裔細胞的遺傳性狀均一，表現(xiàn)的性狀相似；細胞克隆的主要用途就是分離出突變細胞系。在細胞克隆過程中不存在細胞的分化，只存在細胞的分裂。,5.下列關于體細胞克隆的敘述中，錯誤的是( ) A.供體為體細胞的細胞核 B.受體為去核卵母細胞的細胞質 C.細胞核移植是體細胞克隆的關鍵步驟 D.克隆出的后代與供體的遺傳物質和表現(xiàn)型完全一致 【解析】選D。經(jīng)體細胞核移植形成的克隆動物，遺傳物質主要由供體細胞核提供，但也含有受體細胞的細胞質中的遺傳物質，因此克隆動物與供體的遺傳物質和表現(xiàn)型不完全相同。,6.乙馬的卵細胞核被甲馬的體細胞核置換后，這個卵細胞經(jīng)過多次分裂發(fā)育成重組胚胎，再植入丙馬的子宮內發(fā)育，結果產(chǎn)下一只小馬。下列敘述正確的是( ) A.直接在體外對甲馬的體細胞進行誘導也能培養(yǎng)出胚胎來 B.小馬的性狀與甲馬完全相同 C.此項技術可用于保護瀕危物種 D.該過程可以很好地證明動物細胞的全能性,【解析】選C?？寺∵^程中細胞質遺傳物質來自一方，而細胞核中遺傳物質來自另一方，所以小馬的性狀與甲馬不完全一致，該過程只能說明動物細胞核具有全能性，而動物細胞全能性的體現(xiàn)目前還沒成功。,一、動物細胞培養(yǎng) 1.過程解讀：,(1)原理：細胞增殖。 (2)選材：一般取自幼齡動物的器官或組織，因為這些組織或器官的生命力旺盛，分裂能力強。 (3)將動物細胞分散成單個細胞培養(yǎng)的原因。 ①保證細胞所需要的營養(yǎng)供應。 ②保證細胞內有害代謝產(chǎn)物的及時排出。,2.相關概念的辨析： (1)原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)：,(2)細胞株與細胞系： ①細胞株：能夠傳代到40～50代的細胞，其遺傳物質沒有發(fā)生改變。 ②細胞系：當細胞株細胞傳到50代以后，有部分細胞的遺傳物質發(fā)生了改變，能在培養(yǎng)條件下無限制地傳代下去，具有癌變的特點。,3.培養(yǎng)條件的分析： (1)添加血清、血漿的作用：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。細胞培養(yǎng)時，一般需添加10%～20%的血清或血漿。 (2)氣體環(huán)境：CO2調節(jié)培養(yǎng)液pH，O2維持細胞有氧呼吸。,【易錯提醒】 (1)動物細胞培養(yǎng)過程與植物組織培養(yǎng)過程不相同。培養(yǎng)動物細胞時沒有脫分化的過程，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。 (2)不是所有的細胞增殖過程中都存在接觸抑制。例如，癌細胞增殖時不存在接觸抑制，所以在培養(yǎng)瓶中可以形成多層細胞。,1.(2014溫州高二檢測)某研究小組為測定藥物對體外培養(yǎng)細胞的毒性，準備對某種動物的肝腫瘤細胞(甲)和正常肝細胞(乙)進行動物細胞培養(yǎng)。下列有關說法正確的是( ) A.在利用兩種肝組織塊制備肝細胞懸液時，可用胃蛋白酶處理 B.細胞培養(yǎng)應在CO2培養(yǎng)箱中進行，CO2的作用是作為細胞代謝原料 C.取甲細胞進行培養(yǎng)，傳至10代～50代就會完全停止 D.乙細胞在原代培養(yǎng)過程中，最終會出現(xiàn)停止增殖的現(xiàn)象,【解題關鍵】解答本題的關鍵有兩點： (1)正常細胞和癌變細胞增殖特點不同，前者會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象，后者無限增殖。 (2)動物細胞培養(yǎng)條件中各種物質的作用不同，要注意區(qū)分，如CO2和O2作用不同。,【解析】選D。A錯，胃蛋白酶的最適pH大約為2，這一環(huán)境下細胞往往會受到破壞，不利于培養(yǎng)，所以一般用胰蛋白酶而不用胃蛋白酶處理細胞；B錯，培養(yǎng)液中CO2的作用是調節(jié)培養(yǎng)液的pH；C錯，肝腫瘤細胞可以無限增殖；D對，正常肝細胞在原代培養(yǎng)過程中會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象，停止增殖。,2.下列對動物細胞培養(yǎng)的有關敘述正確的是( ) A.動物細胞培養(yǎng)的目的是獲得大量的分泌蛋白 B.動物細胞培養(yǎng)前要用胰蛋白酶使細胞分散 C.細胞的癌變發(fā)生于原代培養(yǎng)過程中 D.目前使用或冷凍保存的正常細胞通常是50代以內的細胞 【解析】選B。動物細胞培養(yǎng)技術是動物細胞工程的基礎，其目的不僅僅是獲得大量的分泌蛋白；目前使用或冷凍保存的正常細胞通常是10代以內的細胞；細胞的癌變發(fā)生于傳代培養(yǎng)過程中。,二、動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(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)都進行有絲分裂，屬于無性繁殖，都可稱為克隆。,【易錯提醒】 植物組織培養(yǎng)的結果與動物細胞培養(yǎng)的結果不相同 (1)植物組織培養(yǎng)可獲得新個體，體現(xiàn)了細胞的全能性。 (2)動物細胞培養(yǎng)只能得到細胞，沒有體現(xiàn)細胞的全能性。,1.(2014金華高二檢測)某研究性學習小組同學在研究細胞工程時，列表比較了動物細胞培養(yǎng)和植物細胞工程的有關內容，其中錯誤的是( ),【解題關鍵】解答本題時注意以下兩點： (1)動物細胞培養(yǎng)與植物細胞工程在培養(yǎng)基的性質和成分、培養(yǎng)的過程、培養(yǎng)的結果上是有區(qū)別的。 (2)植物細胞工程培養(yǎng)的結果是獲得新的植株或組織，而動物細胞培養(yǎng)的結果沒有獲得完整的新個體。,【解析】選B。本題考查了植物細胞工程和動物細胞培養(yǎng)有關方面的比較。A項，植物細胞工程中去除細胞壁時用的是纖維素酶和果膠酶，而在動物細胞培養(yǎng)中采用胰蛋白酶處理組織使其分散成單個細胞。B項，植物細胞工程的原理是植物細胞的全能性和細胞增殖，動物細胞培養(yǎng)的原理是細胞增殖，沒有體現(xiàn)出全能性。C項，植物細胞工程可以高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖，利用動物細胞培養(yǎng)可以大規(guī)模生產(chǎn)病毒疫苗、干擾素等。D項，兩者的培養(yǎng)基性質和成分是不同的。,2.對動物和植物成體的體細胞進行離體培養(yǎng)，下列敘述正確的是( ) A.都需用培養(yǎng)箱 B.都需用液體培養(yǎng)基 C.都需在無菌條件下進行 D.都可體現(xiàn)細胞的全能性 【解題關鍵】明確細胞培養(yǎng)的條件要求必須嚴格無菌培養(yǎng)，但根據(jù)培養(yǎng)的對象不同，培養(yǎng)的過程和結果并不完全相同。,【解析】選C。對動物和植物成體的體細胞進行離體培養(yǎng)都要在無菌條件下進行。動物成體的體細胞離體培養(yǎng)用液體培養(yǎng)基，不能體現(xiàn)細胞的全能性；植物成體的體細胞離體培養(yǎng)一般用固體培養(yǎng)基，能體現(xiàn)細胞的全能性。,【誤區(qū)警示】通過植物細胞工程可以得到細胞或新植株，若得到細胞，則其原理是細胞增殖；若得到的是植株，則其原理既有細胞的全能性也有細胞增殖。,三、動物體細胞核移植技術和克隆動物 1.過程分析：,(1)原理：動物細胞核的全能性，而不是動物細胞的全能性。因動物體細胞的全能性受到限制，不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個體。所以用體細胞核移植技術能夠得到克隆動物，說明動物體細胞的細胞核具有全能性。 (2)供體和受體的選擇。 ①供體：一般選用傳代10代以內的細胞，因為10代以內的細胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細胞正常的遺傳基礎。 ②受體：去核的減Ⅱ中期的卵母細胞。,2.克隆動物： (1)性狀與供體不完全相同的原因。 ①克隆動物的細胞質遺傳物質來自受體卵母細胞的細胞質。 ②生物的性狀不僅與遺傳物質有關，還受環(huán)境影響。 (2)基因型與供體相同：核移植過程中細胞核只來自供體，因此核遺傳物質是對供體核遺傳物質的100%復制，其基因型與供體相同。,【易錯提醒】 在進行核移植時，一般不選用生殖細胞作為供核細胞，因為生殖細胞與正常體細胞相比遺傳物質減半。,1.(2014南寧高二檢測)科學家通過轉基因技術獲得了含有人生長激素基因的奶牛，如果要加速轉基因奶牛的繁殖速度，可以對此轉基因奶牛進行克隆(如下圖所示)。,(1)在進行細胞培養(yǎng)之前，要對取自轉基因奶牛的組織進行分離，形成單個細胞，這一過程中需要利用 酶處理，不能用纖維素酶與果膠酶的原因是 。 (2)轉基因奶牛的克隆成功，說明動物細胞的 具有全能性。 (3)將進行細胞培養(yǎng)的供體細胞核注入去核的卵母細胞中，去掉卵母細胞核的目的是 。,(4)重組細胞在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成的重組胚胎移入受體母牛體內會生出與供體奶牛遺傳性狀相同的犢牛，但也有可能出現(xiàn)性狀上的某些差異，原因可能是 。 (5)體細胞核移植技術得到的克隆牛從生殖方式上看屬于 (選填“有性生殖”或“無性生殖”)。,【解題關鍵】解答本題需理解以下兩點： (1)明確圖示體現(xiàn)的過程是動物細胞核移植，其理論基礎是細胞核的全能性。 (2)克隆技術屬于無性生殖，明確子代的性狀表現(xiàn)除受遺傳物質控制以外，還與外界環(huán)境有關。,【解析】(1)對動物組織進行分離，用胰蛋白酶處理，才能形成單個細胞。因為酶具有專一性，所以不能用纖維素酶和果膠酶將動物細胞分散開。 (2)克隆動物的成功證明了動物細胞的細胞核具有全能性。 (3)去掉卵母細胞核后，重組細胞的遺傳物質主要來自供體細胞核，其性狀主要由供體細胞核決定。 (4)重組細胞發(fā)育而來的犢牛與供體奶牛不完全相同，因為重組細胞的遺傳物質主要來自供體細胞核，少量來自卵母細胞的細胞質，性狀還受環(huán)境的影響。 (5)體細胞核移植沒有經(jīng)過兩性生殖細胞的結合，所以從生殖方式上看屬于無性生殖。,答案：(1)胰蛋白 酶具有專一性 (2)細胞核 (3)使犢牛的性狀主要由供體細胞核決定 (4)①生物的性狀受細胞核和細胞質共同控制；②生物的性狀還受環(huán)境因素的影響 (5)無性生殖,2.從母羊甲的體細胞中取出細胞核，移植入母羊乙的去核卵母細胞中，融合后的細胞經(jīng)卵裂形成早期胚胎，再植入另一只母羊丙的子宮內，下列有關說法正確的是( ) A.生出小羊的性狀與甲羊完全相同 B.一般來說生出小羊的核基因型與甲羊完全相同 C.生出小羊的遺傳物質由甲、乙雙親共同決定，所以該過程為有性生殖 D.生出小羊的性狀由甲、乙、丙三個親本的基因型與環(huán)境共同決定,【解題關鍵】解答本題注意以下兩點： (1)生物體的性狀主要由細胞核內的遺傳物質控制。 (2)克隆動物的遺傳物質主要來自提供細胞核的動物。 【解析】選B。核移植獲得克隆動物的生殖方式是無性生殖，遺傳物質中甲羊的和乙羊的都有，因此認為生出的小羊性狀完全同甲羊是不正確的，應是主要性狀與甲羊相同，核基因型一般與甲羊完全相同，因此B項是正確的。,【互動探究】 (1)題1圖中人生長激素基因通常應該采取什么方法轉入動物細胞？ 提示：顯微注射法。 (2)題1(4)中重組細胞在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成重組胚胎的過程中遺傳物質是否發(fā)生改變？為什么？ 提示：遺傳物質沒有改變，因為這個過程中進行的是有絲分裂。,【方法規(guī)律】判斷有性生殖與無性生殖的方法 (1)從概念上判斷：有性生殖是經(jīng)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。無性生殖是不經(jīng)過兩性生殖細胞的結合由親本直接產(chǎn)生子代的生殖方式。 (2)從培養(yǎng)細胞的種類上判斷：組織培養(yǎng)中培養(yǎng)的不是體細胞而是有性配子或合子時，才屬于有性生殖。植物組織培養(yǎng)、植物體細胞雜交和動物細胞核移植都屬于無性生殖。,