高中生物 专题2 基因工程 2.2.1 动物细胞工程课件 新人教选修3

2.2.1动物细胞培养和核

移植技术专题2

2.2动物细胞工程1.结合图2－16及相关内容，归纳动物细胞培养的过程、条件及应用。2.结合图2－21，归纳通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程及应用前景。目标导航重难点击1.动物细胞培养的过程、条件。2.通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。方式一：2003年，四川少年小林点燃鞭炮，导致面部、四肢被严重烧伤并感染。为了挽救儿子的生命，小林的爸爸、妈妈向医生恳求“割皮救儿”，烧伤整形科主任魏平最终同意进行这场罕见的亲体皮肤移植手术。为了全覆盖孩子身体上被深度烧伤并发生感染的创面，医生把取自父子俩的皮肤全部剪成指甲盖大小的皮块，儿子和爸爸的皮相隔相嵌，估计父亲的皮肤至少能在其儿子身上存活半年甚至更长时间，这就给儿子自身皮肤的生长带来了生机，孩子的痊愈指日可待。课堂导入思考：1.小林在皮肤烧伤之后，很容易得病，为什么？2.选取植皮时，理论上选择谁的皮肤最好？为什么？3.自身的健康皮肤是有限的，能不能通过其他途径获得自身的皮肤？方式二：古代神话里孙悟空用自己的汗毛变成无数个小孙悟空的离奇故事，表达了人类对复制自身的幻想。1978年，美国科幻小说家罗维克(D.Rorvick)写了一本名叫《克隆人》(TheCloningofaman》，内容是一位富商将自己体细胞核移植到一枚去核卵中，然后将其在体外卵裂成的胚胎移植到母体子宫中，经过足月的怀孕，最后生下了一个健康的男婴，这个男婴就是一个克隆人。现在，克隆人已经不是科幻小说里的梦想，而是呼之欲出的现实。由于克隆人可能带来复杂的后果，一些生物技术发达的国家，现在大都对此采取明令禁止或者严加限制的态度。克隆人，真的如潘多拉盒子里的魔鬼一样可怕吗？我们应该怎样正确看待克隆技术呢？一、动物细胞工程和动物细胞的培养二、动物体细胞核移植技术和克隆动物内容索引对点训练当堂检测自查自纠一、动物细胞工程和动物细胞的培养基础技术手段应用

技术

、动物体细胞核移植、______

、生产单克隆抗体等(1)深入探索并改造生物的遗传特性(2)大量培养细胞(3)单克隆抗体的制备等1.动物细胞工程动物细胞培养知识梳理答案动物细胞融合动物细胞培养2.动物细胞培养(1)概念：从动物机体中取出相关的组织，将它分散成

，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞

和

。(2)过程单个细胞答案生长增殖胰蛋白酶细胞悬液原代培养(3)相关概念①细胞贴壁：悬液中分散的细胞

上。②接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到

时，细胞_________

的现象。③原代培养：指动物组织消化后的

。④传代培养：贴满瓶壁的细胞，出现

后，需要重新用________等处理，然后分瓶继续培养，让细胞

的培养过程。贴附在瓶壁答案表面相互接触停止分裂增殖初次培养接触抑制胰蛋白酶继续增殖(4)培养条件①无菌、无毒的环境：培养液中添加一定量的

，并定期________

，以清除

，防止对细胞自身造成危害。抗生素答案②营养无机物：无机盐、

等有机物：糖、

、

和天然成分：

等③温度和pH温度：哺乳动物多以

为宜pH：多数细胞适宜pH为_______④气体环境O2：细胞代谢所必需CO2：_______________更换培养液代谢产物微量元素氨基酸促生长因子血清、血浆36.5±0.5℃7.2～7.4维持培养液的pH(5)应用①生产生物制品：如病毒疫苗、干扰素、

等。②应用于基因工程：动物细胞是基因工程技术中常用的

。③应用于检测

，判断某种物质的毒性。④用于

等方面的研究，如筛选抗癌药物等。单克隆抗体答案受体细胞有毒物质生理、病理、药理1.动物细胞培养为什么需要无菌、无毒的环境？答案细菌、真菌和病毒等均可造成细胞培养环境的污染，而离体培养的细胞已失去了对微生物和有毒物质的防御能力，一旦受到污染或自身代谢物质积累等，培养的细胞就会死亡。2.根据动物细胞培养的过程，思考下列问题：(1)培养前为什么要将动物组织分散成单个细胞？答案分散后细胞能与培养液充分接触，更易进行物质交换。答案合作探究(2)动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶作用的对象有何不同？答案第一次是将组织块分散成单个细胞，第二次是将贴满瓶壁的细胞分散成单个细胞。3.为什么进行动物细胞培养时，通常要添加血清？答案血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等物质，而且还含有多种未知的促生长因子，能促进细胞的生长、增殖和贴附。答案4.进行动物细胞培养为何常选用幼龄动物组织或胚胎作培养材料？动物细胞培养需要脱分化吗？答案幼龄动物组织或胚胎的细胞分化程度低，增殖能力强，更易于培养。动物细胞培养不需经过脱分化过程，因高度分化的动物细胞发育潜能变弱，失去了发育成完整个体的能力，所以，动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了。答案比较项目植物组织培养动物细胞培养生物学原理_____________________培养基性质固体液体培养基成分蔗糖、氨基酸、水、矿物质、生长素、细胞分裂素、琼脂等葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、水、

、

等培养结果新的植株或组织大量新细胞或细胞产物5.动物细胞培养与植物组织培养的比较细胞的全能性答案细胞增殖血清血浆答案应用①快速繁殖；②培育无病毒植株；③细胞产物的工厂化生产；④制作人工种子①生产病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；②检测有毒物质；③生理、病理、药理研究培养条件无菌、适宜的温度和pH取材___________________________________________________________培养对象植物器官、组织或细胞分散的单个细胞植物器官、组织或细胞动物早期胚胎、幼龄动物的器官或组织答案过程脱分化、再分化

代培养、

代培养细胞分裂、生长、分化特点①分裂：形成愈伤组织；②分化：形成根、芽①只分裂不分化；②贴壁生长；③接触抑制原传活学活用1.判断正误(1)动物细胞培养时，需要对细胞进行一次脱分化处理和两次胰蛋白酶处理(

)(2)恒温条件下进行动物细胞培养，细胞周期持续时间长短不随细胞培养进程而改变(

)(3)动物细胞培养技术可用于检测有毒物质、构建人造皮肤、大量生产药物蛋白(

)(4)为了防止培养过程中发生微生物污染，应将培养箱抽成真空以消毒、灭菌(

)××√×答案2.某研究小组为测定药物对肝肿瘤细胞的治疗效果，准备对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列有关说法正确的是(

)A.在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，可用胃蛋白酶处理B.细胞培养应在CO2培养箱中进行，CO2的作用是作为细胞代谢原料C.取甲细胞进行培养，传至10～50代就会完全停止D.乙细胞在原代培养过程中，最终会出现停止增殖的现象D答案问题导析返回(1)胃蛋白酶的最适pH大约为2，这一环境下细胞往往会受到破坏，不利于培养，所以一般用

酶而不用胃蛋白酶处理细胞。(2)培养箱中CO2的作用是

。(3)在适宜条件下，肝肿瘤细胞可以

。(4)正常肝细胞在

培养过程中会出现

现象，停止增殖。胰蛋白调节培养液的pH问题导析答案返回上页无限增殖接触抑制返回原代二、动物体细胞核移植技术和克隆动物1.概念将动物的一个细胞的

，移入一个已经去掉细胞核的

中，使其

并发育成一个

，最终发育为动物个体。2.分类包括

移植和

移植，其中

移植较易成功。细胞核知识梳理答案卵母细胞重组新的胚胎胚胎细胞核体细胞核胚胎细胞核3.过程供体细胞答案去核卵母细胞克隆动物重组胚胎应用前景畜牧业加速家畜

进程，促进

保护濒危物种增加动物的_________医药卫生领域转基因克隆动物作为

，生产医用蛋白治疗人类疾病转基因克隆动物细胞、组织和器官可以作为____

的供体存在问题(1)体细胞核移植技术的成功率非常低(2)克隆动物存在健康问题，表现出

缺陷等(3)克隆动物食品的安全性问题存在争议4.体细胞核移植技术的应用遗传改良答案优良畜群繁育存活数量生物反应器异种移植遗传和生理1.供体和受体细胞的选择和处理(1)为什么供体细胞要选择10代以内的细胞？答案因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。(2)为什么选择MⅡ中期的卵母细胞作为受体细胞？答案一方面细胞大，易于操作；且卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养。另一方面此时具备受精能力，细胞质中含有能刺激融合后重组细胞进行分裂分化并形成重组胚胎的物质。答案合作探究(3)受体细胞去核的原因是什么？答案保证克隆动物的遗传物质最大程度地来自有重要利用价值的动物。2.为什么核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同？答案(1)克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外线粒体中的DNA来自于受体卵母细胞。(2)性状是基因与环境共同作用的结果。供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其性状也不可能和供核动物完全相同。(3)在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。答案3.动物体细胞核移植属于哪种生殖方式？为什么？答案无性生殖。因为动物体细胞核移植最终得到的个体的细胞核中遗传物质完全来自一个个体，不是精卵受精得到的，因此属于无性生殖。答案3.判断正误(1)核移植过程中细胞核只来自于一个个体，因此核遗传物质与供核个体的相同，属于无性生殖(

)(2)通过克隆技术形成重组细胞并发育成一个新个体，体现了动物细胞的全能性(

)(3)克隆动物细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体(

)(4)克隆技术可以用于增加濒危动物数量，改善濒危物种的基因组成(

)活学活用√×√×答案4.下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病的过程图解。请据图回答下列问题：(1)图中①所示的结构名称是________。(2)图中③④所示的生物技术名称分别是___________、____________________________________________________。(3)过程③通常用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因除了它体积大、易操作、营养物质丰富外，还因为它_______________________________。(4)过程④通常用②作为受体细胞的原因是_____________________________________________________________。(5)图示方法与一般的异体核移植相比最大的优点是_______________________，该种基因治疗所属类型为_______________。细胞核答案问题导析核移植技术转基因技术(或基工程、DNA重组技术、基因拼接技术)含有促进细胞核全能性表达的物质早期胚胎细胞分化程度低，全能性高，可诱导分化为各种组织、器官细胞移植无免疫排斥反应体外基因治疗(1)①是从供体(患者)体细胞中分离出的

。(2)③表示

技术，④表示

技术。(3)核移植的受体细胞一般是

，原因是它体积大、易操作，含有供胚胎发育的

,它还含有促进细胞核

表达的物质。(4)早期胚胎中的细胞分化程度

，全能性

，可诱导分化成各种组织器官。(5)图示培育出的细胞(胰岛B细胞)核遗传物质来自

，所以移植后不发生

反应；图中所示基因治疗是体外转基因，故所属类型为____

。细胞核答案返回上页问题导析核移植转基因MⅡ中期的卵母细胞营养物质全能性低高患者本人免疫排斥体外基因治疗(1)图中健康胰岛B细胞基因可采用_________技术导入动物细胞中。(2)图中重组细胞A在培养液中培养成早期胚胎的过程中是否发生基因重组？答案一题多变显微注射答案

否。单个返回答案课堂小结胰蛋白酶原代传代无菌、无毒空气CO2转基因有毒物质体细胞卵母细胞重组细胞代孕对点训练当堂检测自查自纠1.动物细胞工程常用的技术手段中，最基础的是(

)A.动物细胞培养B.动物细胞融合C.动物组织培养D.胚胎细胞核移植A12345答案2.动物细胞培养与植物组织培养的重要区别在于(

)A.培养基不同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的培养基与植物组织培养的培养基不同，动物细胞一般用液体培养基培养，而植物组织培养一般用固体培养基，与植物组织培养的培养基相比，动物细胞培养的培养基中还要加动物血清等；它们都是在无菌条件下进行的，故A项正确；B、C、D项的叙述有误。A解析答案12345A.动物个体2为克隆动物，c为高度分化的体细胞B.动物个体2的遗传性状与提供b细胞的母体完全不同C.产生动物个体2的生殖方式为有性生殖D.e细胞为完成减数分裂的卵细胞3.如图为某哺乳动物的生殖过程图，正确的叙述是(

)解析通过克隆技术培育的动物称为克隆动物，提供细胞核的是高度分化的体细胞，A项正确；考虑细胞质基因，应该是“有相同之处”，B项错误；动物的克隆实际上是无性生殖过程，C项错误；e细胞是处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，并没有完全完成减数分裂，D项错误。A解析答案123454.下列有关生物工程的说法正确的是(

)A.克隆技术发展的过程是：微生物的克隆→个体水平的克隆→遗传工

程克隆B.动物细胞培养时，如果缺少氨基酸供应，细胞一般会停留在细胞周期

的分裂期C.提高细胞克隆成功率，需在培养基中加入血清，使用CO2培养箱调节pHD.利用人工诱变手段可获得生产人干扰素的工程菌解析答案12345解析克隆技术发展的过程是微生物的克隆→遗传工程克隆→个体水平的克隆；动物细胞培养时，如果缺少氨基酸供应，细胞一般会停留在细胞周期的分裂间期，因为间期需要氨基酸合成蛋白质；动物细胞克隆时加入血清可为细胞提供多种营养物质、激素及生长因子，CO2的主要作用是维持培养液的pH；诱变育种方法的缺点是有利变异少，诱变的方向和性质不能控制，所以不能通过诱变获得生产人干扰素的工程菌，而通常采用的是基因工程技术。答案C123455.科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如图所示)，请结合图示回答下列相关问题：12345(1)在进行细胞培养之前，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分离，形成单个细胞，这个过程中需要利用_______酶处理。解