高中生物三浙科版学案：第二章克隆技术第5课时VIP

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第5课时动物的克隆（Ⅰ）知识内容要求考情解读动物的克隆a1.简述动物细胞、组织培养。2。说出动物组织培养技术的发展历程;描述细胞系及细胞株的含义。3。简述动物的克隆培养法。一、动物细胞、组织培养与动物组织培养技术的发展1．动物克隆的技术基础：动物的细胞和组织培养。2．动物细胞培养(1)培养过程思考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。(2)原代培养和传代培养将动物组织通过酶或机械方法分散成单个细胞后进行的初次培养，称为原代培养，即从机体取出后立即进行的细胞、组织培养.初次培养的细胞生长、繁殖一定时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致营养枯竭，影响细胞的生长，因此需要重新用胰蛋白酶等处理，进行分瓶扩大培养，称为传代培养,即细胞从一个培养瓶转移或移植到另一个培养瓶。3．动物组织培养(1)概念：动物组织在体外及人工条件下维持生活状态或生长特性。(2)结果：由于细胞的运动、变化和培养物的组织成分发生变化，长期的培养结果最终成了简单的细胞培养。(3)在广义的组织培养中还包括器官培养，即器官的原基、器官的一部分或整个器官在体外和人工控制的条件下得以保存、生长，在此过程中保持器官的结构、功能及分化能力。

探究1——科学探究填写动物细胞的培养过程图，思考回答有关问题：1．原理:细胞增殖。2．方法：悬浮培养法。3．常用培养液：鸡胚浸出液、人工培养液“199”。4．动物细胞与组织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.5．为什么要放入CO2培养箱中保温培养?答案动物细胞培养过程中通入CO2的目的是调节pH。6．原代培养和传代培养(1）从机体取出后立即进行的细胞、组织培养称为原代培养；也将最初的若干次传代归入原代范围。(2）将细胞从一个培养瓶转移或移植到另一个培养瓶就称为传代培养。探究2——比较异同比较动物的细胞培养和组织培养1．动物组织培养的特点(1)动物组织培养过程中伴随着组织分化。（2）不管采用什么手段和培养条件,组织培养中主要的生命活动成分仍是以细胞为单位的.(3）长期培养可以使动物组织培养转化成动物细胞培养。由于细胞的运动、变化,使得培养物的组织成分也发生结构和功能变异，结果长期的组织培养只能使单一类型的细胞保存下来，最终成了简单的细胞培养。2．动物细胞培养的目的是获得大量的细胞群体，而动物组织培养的目的是获得动物的器官和组织。3．动物组织在离体的情况下，也能培养并表现出正常的生命活动，但与细胞培养也有不同的地方:在得到离体的组织后,需要机械处理或胰蛋白酶处理得到分散的细胞再进行细胞培养，同时动物组织培养过程中可以伴随组织分化。4．动物的细胞培养和组织培养在一定程度上可以看作是同义词。例1动物细胞培养过程的顺序是(）①原代培养②传代培养③胰蛋白酶处理组织,形成分散的细胞悬浮液A．①②③ B．①③②C．②①③ D．③①②答案D解析动物细胞培养是用动物体内一部分组织通过胰蛋白酶处理制成单细胞悬浮液,再通过原代培养和传代培养得到细胞株或细胞系。例2下列关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，正确的是（)A．动物细胞培养和植物组织培养所用培养基成分不同,但能源物质相同，都是葡萄糖B．植物组织培养无需添加抗生素，动物细胞培养过程中必须添加抗生素C．通过烟草叶片细胞离体培养能产生新个体,可获单倍体烟草植株D．动物细胞培养可用于检测有毒物质，茎尖培养可用于植物脱除病毒答案D解析植物组织培养基中能源物质为蔗糖，A错误；动植物组织培养过程中,都需要加入适量的抗生素，B错误;烟草叶片细胞离体培养获得的是正常植株,花药离体培养得到的才是单倍体植株,C错误；动物细胞培养,可用于检测有毒物质，茎尖细胞几乎不含病毒，可通过植物组织培养获得脱毒幼苗，D正确.方法技巧植物组织培养与动物细胞培养的比较比较项目植物组织培养动物细胞培养理论基础细胞的全能性细胞的增殖培养基类型固体或半固体培养基液体培养基成分水、矿质元素、维生素、蔗糖、琼脂、植物激素葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清取材部位植物幼嫩部位或花药动物胚胎或幼龄动物器官和组织对光的需求再分化阶段需光不需光过程结果获得植株新个体或获得大量的细胞和细胞产物只能获得大量细胞或细胞产物，不能得到生物个体用途①植株快速繁育；②脱毒植物的培育；③制造人工种子；④生产药物、杀虫剂等；⑤转基因植物的培育①蛋白质生物制品的生产；②皮肤移植材料的培养；③检测有毒物质;④生理、病理、药理学研究共性①都需无菌条件，培养基中含有有机物和无机物等营养物质;②都是细胞有丝分裂过程二、细胞系、细胞株与克隆培养法1．细胞系和细胞株(1）细胞系:可连续传代的细胞.原代培养物在首次传代时就成为细胞系，能连续培养下去的细胞系称为连续细胞系，不能连续培养下去的细胞系称为有限细胞系。二倍体细胞通常为有限细胞系.连续细胞系被认为是发生转化了的细胞系，大多数具有异倍体核型。有的连续细胞系是恶性细胞系，具有异体致瘤性；有的连续细胞系获得了不死性，但保留接触抑制现象,不致癌。(2)细胞株：通过一定的选择或纯化方法,从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞称为细胞株.细胞株一般具有恒定的染色体组型、同功酶类型、病毒敏感性和生化特性等。可以连续多次传代的细胞株称为连续细胞株，传代次数有限的细胞株称为有限细胞株。2．克隆培养法（或细胞克隆)(1）概念：把一个单细胞从群体中分离出来单独培养，使之繁衍成一个新的细胞群体的技术。（2)结果：经过克隆以后的细胞的后裔细胞群，由于来源于一个共同的祖细胞，所以称为纯系，也就是克隆.（3)提高细胞克隆形成率的措施：选择适宜的培养基、添加血清(胎牛血清最好）、以滋养细胞支持生长、激素（胰岛素等)刺激、使用CO2培养箱、调节pH等.归纳总结(1）判断细胞株和细胞系的方法①细胞系是可以传代的细胞，分为两种类型：有限细胞系（细胞系的生存期有限）和连续细胞系（大多具有异倍体核型）。②细胞株是通过一定的纯化或选择法从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞，分为两种类型：连续细胞株和有限细胞株。③细胞系所有细胞都能传代培养，却不一定具有相同的特征，不能称为细胞克隆；而细胞株是具有特殊性质的细胞系，一个细胞株就是一个细胞克隆。（2)克隆的类型探究—-比较异同比较细胞系、细胞株，完善下表:项目细胞系细胞株概念可连续传代的细胞通过一定的选择或纯化方法，从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞分类有限细胞系、连续细胞系有限细胞株、连续细胞株特点二倍体细胞通常为有限细胞系；连续细胞系大多数具有异倍体核型。有的连续细胞系是恶性细胞系，具有异体致瘤性；有的连续细胞系获得了不死性，但保留接触抑制现象，不致癌一般具有恒定的染色体组型、同功酶类型、病毒敏感性和生化特性等联系细胞株来自于原代培养物或细胞系，细胞系指可连续传代的细胞，细胞株是具有特殊性质的细胞系例3下列有关动物细胞培养的叙述，错误的是()A．细胞克隆需要滋养细胞支持生长B．长期动物组织培养最终会成为简单的细胞培养C．细胞系在连续传代过程中遗传性状始终保持均一D．细胞株是从细胞系中选择出的具有特殊性质的细胞答案C解析提高动物细胞克隆形成率的措施有:选择适宜的培养基、激素刺激、添加血清及以滋养细胞支持生长等，A正确；动物组织培养过程中伴随着组织的分化，长期的组织培养最终会成为简单的细胞培养，B正确；细胞系在连续传代的过程中大多数会发生遗传物质改变，而具有异倍体核型，C错误；细胞株是从细胞系中经过选择或纯化，获得的具有特殊性质的细胞，D正确。例4下列关于细胞系和细胞株的说法中，正确的是()A．细胞系有分裂次数的限制，细胞株可连续传代B．细胞系的遗传物质没有变化,细胞株的遗传物质也没有改变C．细胞系是原代培养建成的，细胞株是传代培养建成的D．细胞系是可传代的细胞,细胞株是具有特殊性质的细胞系答案D解析细胞系是指可连续传代的细胞,分为有限细胞系和连续细胞系，连续细胞系是发生转化的细胞，遗传物质已经发生变化；从细胞系中选择出的具有特殊性质的细胞是细胞株。1．下列关于动物细胞培养的叙述,不正确的是()A．培养基为液体培养基B．培养结果只能获得大量细胞及生物制品,而不能获得生物体C．需要氧来满足细胞代谢的需要,不需要二氧化碳D．通过细胞培养可以检测有毒物质，判断某物质的毒性答案C解析动物细胞一般用液体培养基来培养，需要无菌环境、基本营养物质、适宜的温度和pH、一定量的O2和CO2等；通过动物细胞培养可以生产生物制品,可以培养皮肤移植的材料，还可以检测有毒物质,用于生理、病理、药理等方面的研究；由于动物细胞分化程度高，虽然细胞核内具有该物种的全套遗传物质，但单个细胞不具备形成完整个体的其他条件，所以目前还不能通过动物细胞培养获得生物体.2．（2017·鄞州中学测试)下列关于动物细胞培养的叙述，错误的是（)A．在培养基中加入胰岛素可提高动物细胞克隆形成率B．细胞克隆可以从普通细胞系中分离出缺乏特殊基因的突变细胞系C．连续细胞系可认为是发生了转化的细胞系，大多数具有二倍体核型D．连续细胞系比有限细胞系更容易克隆答案C解析在培养基中加入胰岛素可提高动物细胞克隆形成率,A项正确;细胞克隆即克隆培养法，是将单一细胞从细胞群体中分离出来单独培养形成纯系的技术，从普通细胞系中分离出单个突变细胞即可采用这种方法培养成细胞系，B项正确；连续细胞系被认为是发生了转化的细胞系，大多具有异倍体核型，C项错误；连续细胞系增殖能力更强，更易克隆,D项正确。3．动物细胞培养中，出现遗传物质改变的细胞是()A．连续细胞系 B．细胞株C．原代细胞 D．传代细胞答案A解析原代培养的细胞一般传至10代左右就不容易传下去了，少数能传到40～50代，50代后，有少部分细胞遗传物质发生改变，变成了无限增殖的细胞，这些称为连续细胞系。4．下列有关细胞系的说法不正确的是（)A．二倍体细胞通常为有限细胞系B．连续细胞系就是恶性细胞系，具异体致瘤性C．能连续多次传代的细胞系称为连续细胞系D．从细胞系中获得的具有特殊性质的细胞称为细胞株答案B解析细胞系分为连续细胞系（能连续多次传代的细胞系）和有限细胞系,二倍体细胞分裂次数有限，通常为有限细胞系，A、C正确;连续细胞系分为恶性细胞系和不死系，前者具有异体致瘤性，后者保留接触抑制,不致癌，B错误；细胞株是细胞系经过分离、纯化后获得的具有特殊性质的细胞，一般具有恒定的染色体组型、同功酶类型、病毒敏感性和生化特性等，D正确。5．回答下列问题：(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面____________时,细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的______________.此时,瓶壁上形成的细胞层数是________。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是______________。（2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现________的细胞，但极少数细胞可以连续增殖,其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成________细胞，该种细胞的粘着性________,细胞膜表面蛋白质(糖蛋白）的量________。(3）检查某种有毒物是否能改变细胞染色体的数目,最好选择______________期的细胞用显微镜进行观察。答案（1）相互接触接触抑制单层(或一层)胰蛋白酶（2）衰老甚至死亡不死性（无限增殖)降低减少（3)有丝分裂中解析（1)动物细胞培养过程中当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖.这种现象称为细胞的接触抑制。此时，瓶壁上形成单层细胞。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用胰蛋白酶处理。(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡，但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成无限增殖的细胞,该种细胞的粘着性降低，细胞膜表面蛋白质（糖蛋白）的量减少，称之为细胞系(朝癌变方向发展）。(3）检查某种有毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选择有丝分裂中期的细胞进行显微镜观察，因为在有丝分裂中期染色体形态稳定，数目清晰，便于观察。题组一动物细胞、组织培养1．下列关于动物细胞和组织培养的叙述,错误的是(）A．动物细胞和组织培养是动物克隆技术的基础B．用于培养的细胞最好取自健康动物体内的组织细胞C．动物细胞培养是将所取的组织先用胰蛋白酶进行处理,使其分散成单个细胞D．动物细胞、组织通过培养最终在体外能发育成一个新个体答案D解析动物细胞的全能性随分化程度的提高而受到限制，分化潜能变弱。动物细胞和组织在体外不能发育为成熟的动物个体。2．下列关于动物细胞培养的叙述中，正确的是()A．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞B．克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变C．二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的D．恶性细胞系的细胞可进行传代培养答案D解析动物细胞在培养过程中有接触抑制现象,细胞在培养瓶中会贴壁生长，形成一层细胞，相互接触后停止生长;克隆培养法培养过程中，仅有极少数细胞的基因型会发生改变；二倍体细胞的传代培养一般传至10代后就不易传下去了;恶性细胞系的细胞具有不死性，可以进行传代培养。3．下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是（）A．连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型B．某些癌细胞在合适条件下能逆转为正常细胞C．由多个细胞培养形成的细胞群为一个克隆D．未经克隆化培养的细胞系细胞具有相同的性状答案B解析连续细胞系的细胞一般都培养了多次，二倍体核型发生了改变，大多数具有异倍体核型;细胞癌变是基因突变引起的，如细胞在一定条件下发生基因突变,有可能使癌细胞恢复成正常细胞；一个克隆是指一个细胞经培养形成的细胞群；未经克隆化培养的细胞系可能是由多个能无限增殖的细胞增殖来的,不一定具有相同的性状.4．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答案A解析动物细胞培养与植物组织培养所用的培养基不同，动物细胞一般用液体培养基培养，而植物细胞一般用固体培养基培养；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培养的；动植物细胞都可以传代培养;植物细胞可以培养成植株，也能培养成大量细胞。题组二原代培养与传代培养5．动物体内的细胞不易受到外界细菌、病毒等微生物的感染，原代培养的细胞()A．对微生物有一定的防御能力B．细胞培养的环境中可以有一定量的微生物C．对微生物已失去了防御能力D．刚离体的细胞必须生活在无菌条件下,以后的培养对无菌条件要求不严格答案C解析动物体具有一定免疫力，是因为动物体具有非特异性免疫系统和特异性免疫系统，对各种病原微生物有一定的防御能力,而离体的动物细胞失去了对各种微生物的防御能力，因此，动物细胞培养的环境中不能存在微生物，否则，动物细胞就会死亡。6．下列动物细胞培养过程中，属于原代培养的是()A．用胰蛋白酶使组织分散成单个细胞的过程B．从机体取得细胞后立即进行培养的过程C．出现接触抑制现象后取出的细胞的培养过程D．生物制药厂通过细胞培养的方法生产细胞产物答案B解析原代培养是指从动物机体组织取出细胞后的立即培养,直到细胞出现接触抑制为止。因为细胞的接触抑制,细胞停止分裂增殖,并逐渐走向衰亡，所以要想继续细胞培养，必须将细胞取出分装后才能进行，分装后的细胞培养是传代培养.生物制药厂通过细胞培养法，用于生产细胞产物的细胞一般具有无限增殖的能力，属于传代培养.题组三细胞系、细胞株与克隆培养法7．连续细胞系的细胞特点是(）A．遗传物质没有改变，可以无限传代B．遗传物质有癌变特点，不可无限传代C．遗传物质没有改变，不可无限传代D．遗传物质有癌变特点，可以无限传代答案D解析细胞系是指可以连续传代的细胞，连续细胞系能连续传代的原因是遗传物质发生改变，而且有癌变特点。8．不属于细胞株特点的是（)A．不具有恒定的染色体组型B．具有同功酶类型C．具有病毒敏感性D．具有生化特性答案A解析细胞株的特点是具有恒定的染色体组型、同功酶类型、病毒敏感性和生化特性.9．下列有关克隆技术的叙述正确的是()A．动物细胞培养时,保留接触抑制的连续细胞系获得不死性，但不致癌B．由于植物细胞具有全能性,水稻等在多次传代培养后，细胞全能性的表达能力不变C．从个体中分离出单个组织进行培养是细胞克隆最基本要求D．原生质体的获取需在较低渗透压的环境下进行答案A解析动物细胞培养时,保留接触抑制的连续细胞系获得不死性,但不致癌，A正确;由于植物细胞具有全能性，水稻等在多次传代培养后，细胞全能性的表达能力越来越小，B错误；从个体中将细胞分散成单个，制成细胞悬浮液，是动物细胞克隆最基本要求，C错误；原生质体的获取需在0。5~0。6mol/L较高渗透压的甘露醇溶液中进行,D错误.10．下列属于细胞克隆的是（）A．棉花根尖细胞经诱导形成幼苗B．单细胞的DNA在体外大量扩增C．培养单抗细胞株D．小鼠体细胞经诱导培育成小鼠答案C解析棉花根尖细胞经诱导形成幼苗过程是植物组织培养，属于个体水平的克隆，故A错误；PCR技术将单细胞的DNA在体外大量扩增，产生的大量DNA分子，属于分子水平的克隆,故B错误；小鼠体细胞经诱导培育成小鼠,属于克隆动物，属于个体水平的克隆，故D错误.题组四综合应用11．对某种动物的肝肿瘤细胞进行细胞培养,下列说法正确的是（）A．取单个肝肿瘤细胞进行培养,获得细胞群的方法不属于克隆培养法B．细胞培养过程中不需考虑细菌的污染问题C．该培养液也能用来培养乙肝病毒D．在原代培养过程中，培养的细胞最终也会出现停止增殖的现象答案D解析A选项的描述属于细胞层次的克隆;培养液受细菌污染后,其中的营养成分会发生改变，不利于细胞的培养,B错误；病毒的生存离不开细胞，用培养液不能培养病毒，C错误；原代培养过程中,细胞会出现接触抑制现象，将停止增殖，D正确。12．实验小鼠皮肤细胞培养（非克隆培养)的基本过程如图所示.下列叙述错误的是(）eq\x（实验小鼠）eq\o(→，\s\up7(甲）)eq\x(皮肤组织)eq\o（→,\s\up7（乙)）eq\x(皮肤细胞)eq\o(→，\s\up7(丙）)eq\x（培养细胞1）eq\o（→，\s\up7(丁）)eq\x(培养细胞2）A．甲过程需要对实验小鼠进行消毒B．乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化C．丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型D．丁过程得到的细胞具有异质性答案C解析取小鼠皮肤组织进行培养时需对实验小鼠进行消毒；通过胰蛋白酶消化皮肤组织可获得皮肤细胞；丙过程为原代培养,细胞核型稳定；来源于多个细胞的非克隆培养所得到的细胞系具有异质性，该实验小鼠皮肤细胞属于非克隆培养,丁过程得到的细胞具有异质性。13．动物器官的体外培养技术对于研究器官的生理、病理过程及其机制意义重大。如图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图。请回答下列问题:(1)将肝脏切成小薄片，这有利于肝脏细胞_______________________________________________________________________________________________________________.(2）气室中充入5%CO2气体的主要作用是______________________________________________________________________________________________________________。（3）如果经细胞培养形成的皮肤组织移植给患者，培养的细胞来源最好是________________________,以避免移植后发生排斥现象.答案（1)吸收氧气和营养物质、排出代谢废物（2)维持培养液适宜的pH（3)患者本人的健康皮肤解析（1)将肝脏切成小薄片，有利于肝脏细胞透过滤纸从培养液中吸收营养物质。同时有利于与外界进行气体交换和自身代谢废物的排出.(2)组织培养时5%CO2有维持培养液pH的功能。(3)皮肤克隆就是皮肤细胞进行有丝分裂增殖,其遗传物质没有改变，培养的细胞来源最好是患者本人的健康皮肤,以防移植后发生排斥现象。

14．如图是动物细胞培养的基本过程示意图,请据图回答：(1）动物细胞培养的理论基础是（）A．细胞分化 B．细胞增殖C．细胞全能性 D．细胞膜流动性(2）容器A中的动物器官或组织首先要进行的处理是__________，然后用________酶处理，这是为了使细胞分散开来。这样做的目的是______________________。(3）培养首先在B瓶中进行。在此瓶中培养一段时间后，有许多细胞衰老死亡,到这时的培养称为________。(4）为了把B瓶中的细胞分装到C瓶中,用__________________处理,然后配制成______________，再分装。（5）在C瓶中正常培养细胞的过程称为________。答案（1）B（2）剪碎组织胰蛋白使细胞与培养液充分接触（3）原代培养(4)胰蛋白酶细胞悬浮液(5）传代培养解析(1)动物细胞培养的理论基础是细胞增殖。（2）在进行培养时应尽量使细胞分散，便于与培养液充分接触进行物质交换，使其分散需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理.(3)培养的过程分为原代培养和传代培养两大阶段。当培养到第10代左右,出现许多细胞衰老死亡现象，这时为原代培养。（4)用胰蛋白酶处理使细胞从玻璃瓶壁上脱离下来,配制成细胞悬浮液继续培养。(5）在C瓶中的培养属于传代培养.15．（2017·台州中学高二期中节选）下图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线(图中B、E两点表示经筛选后继续培养），请据图回答下列问题:（1)OB段的培养称为________培养，AB段可能发生了____________现象，需要用________酶处理使组织细胞分散开来,分装到多个卡氏瓶中进行________培养。(2)上述动物细胞培养过程中有很多重要的现象，下列叙述中,正确的是________。A．E点以后的细胞大多数具有二倍体核型B．培养过程中某些细胞癌变后能在合适条件下逆转为正常细胞C．由B点后筛选出多个祖细胞培养形成的细胞群为一个克隆D．未