生物学案：课堂互动动物细胞培养和核移植技术

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，业必贵于专精课堂互动三点剖析一、动物细胞培养1。动物细胞培养的条件一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件。无菌、无毒的环境首先应保证被培养的细胞处于无菌、无毒的环境，即对培养液和所有的培养用具进行无菌处理。通常还要在细胞培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染.此外，应定期更换培养液,以便清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害.营养细胞体外培养所需营养物质与体内基本相同，例如，需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐，微量元素等。将细胞所需的上述营养物质按其种类和所需数量严格配制而成的培养基，称为合成培养基.由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，因此，在使用合成培养基时，通常需加入血清、血浆等一些天然成分。温度和pH细胞体外培养的适宜温度一般与动物的体温相近,哺乳动物多以36.5±0.5℃为宜。多数细胞生存的适宜pH为7。2—气体环境细胞培养所需气体主要有O2和CO2，O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH.进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶,将其置于含95%空气加5％CO2的混合气体的培养箱中进行培养。2。原代培养和传代培养将动物的器官或组织用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,分散成单个细胞，然后制成细胞悬液，放入培养瓶内，放在适宜的条件下培养，一般细胞繁殖1—10代，就发生接触抑制，这种培养叫原代培养。原代培养的细胞由于接触抑制不再分裂，还要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理后，再分瓶培养，让细胞继续增殖，这种培养叫传代培养。传代培养一般传至10代直至50代就不能再分裂了，这时细胞核内遗传物质未发生变化,形成细胞群叫细胞株。传代培养过程中有个别细胞传至50代以后，由于遗传物质改变，失去接触抑制,成为无限增殖的不死的癌细胞，形成的细胞群，叫细胞系。拓展延伸动物细胞培养与植物组织培养的比较比较项目原理培养基结果培养目的植物细胞培养细胞的全能性固体；营养物质，激素培育成植株快速繁殖，培育无病毒植株等动物细胞培养细胞的增殖液体;营养物质，动物血清等培育成细胞或细胞株获得细胞的产物或细胞等3.动物细胞培养的应用动物细胞培养技术的应用是多方面的。①可以大规模地生产有重要价值的蛋白质生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等.②利用动物细胞培养技术中细胞的贴壁生长和接触抑制特点，可用烧伤病人自己健康的皮肤细胞培养出大量的自身薄层皮肤细胞，供植皮所需。③培养的动物细胞还可以用于检测有毒物质。许多致畸、致癌物质加入培养液后，培养细胞会发生染色体结构和数目的变异。根据变异细胞占全部培养细胞的百分数，可以判断某种物质的毒性。现在，动物细胞培养已经成为检测有毒物质的快速而灵敏的有效手段。医学家培养各种正常的或病变的细胞，用于生理、病理、药理的研究，为治疗和预防疾病提供理论依据。变式提升1用动物细胞培养方法使细胞传到50代以后仍能传下去的传代细胞称为（)A。原代培养B。传代培养C.细胞系D。细胞株解析: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，这些细胞称为细胞株。50代以后，只有少部分细胞遗传物质发生改变，变成了无限增殖的细胞，这些细胞称为细胞系.答案：C二、动物体细胞核移植和克隆动物1.原理动物体细胞核移植依据的原理还是细胞的全能性。但是动物细胞的全能性随着动物细胞分化程度的提高而逐渐受到抑制，全能性表达很难，但是动物的细胞核内仍含有该种动物的全部遗传基因，具有发育成完整个体的潜能，即动物的细胞核仍具有全能性.但只靠动物的细胞核是不行的，必须提供促进细胞核表达全能性的物质和营养条件，还要保证细胞的完整性,这样去核的卵细胞是最合适的细胞。因为卵细胞体各积大、易操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件.通过核移植形成重组细胞，重组细胞必须通过细胞培养形成重组胚胎,然后才能进行胚胎移植，进入代孕母体，发育成成熟胚胎，产出即是克隆动物，该动物的核基因型与供体体细胞完全相同,该技术是一种无性繁殖技术。2.体细胞核移植的过程3.体细胞核移植技术的应用前景（1）扩大优良畜种或稀有动物的数量,保存和传播动物物种资源.（2）生产转基因动物。（3)生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法.(4）辅助生殖手段，使不孕不育患者得到自己的后代。⑤基础研究：为研究胚胎发生,细胞和组织分化基因表达调控,核质互作等机理提供了工具。4.体细胞核移植技术存在的问题克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚,克隆技术效率低，克隆动物畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题，生产克隆动物成本高，不容易大规模推广。学以致用【例1】关于动物细胞培养的错误叙述是（）A.用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织B。将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞C.在培养瓶中要定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液D。动物细胞培养只能传50代左右，所培养的细胞会衰老死亡解析：选取胚胎或幼龄动物的器官、组织是因为它们分裂能力较强。动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质,易被胰蛋白酶催化分解,从而使细胞分散,使细胞分离出来，当贴壁生长的细胞分裂生长到表面相互接触时就停止分裂增殖，出现接触抑制现象，需定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离下来，配成细胞悬浮液。动物细胞培育传至50代左右,部分细胞的遗传物质发生改变，并且带有癌变的特点，能在培养条件下无限制地传代下去.答案：D【例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：由于动、植物细胞在结构、功能上的差异,所以培养动物细胞和植物组织培养的培养基成分差别较大。答案：A【例3】下列属于动物细胞培养技术应用的是（)A.生产蛋白质生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体B。用于物质的毒性判断C。用于生理、病理、药理等方面研究，为治疗和预防疾病提供理论依据D.以上三项全是解析:考查动物细胞培养技术的应用前景。动物细胞培养技术的应用是多方面的：许多有重要价值的蛋白质生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；取自烧伤病人皮肤的健康细胞进行培养而成的自身的皮肤细胞；检测有毒物质；培养各种正常的或病变的细胞，用于生理、病理、药理等方面的研究等.答案:D【例4】我国科学家2001年在山东莱阳农学院培养出克隆牛“康康”和“双双"的过程如下图所示，请完成下列问题：（1）a、b所指细胞工程的名称分别是_____________和_____________。（2）“康康"和“双双”之间能否进行器官移植？为什么？（3）实施细胞工程时，所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是_____________.(4）“康康”和“双双”的培养成功说明了什么问题？解析:动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等，图中所示a为细胞核移植,b为胚胎移植。图中的“康康”和“双双”是获得早期胚胎后进行分割移植而得到的个体，来源于同一个细胞，其体内遗传物质几乎完全相同，在进行器官移植时不会发生排斥反应；在进行动物细胞工程中克隆时，一般采用卵细胞，原因是卵细胞的体积大，易操作，卵细胞中含有使细胞核的全能性表现出来的物质。“康康”和“双双”的获得是取乙牛体细胞核经培养而获得的个体,说明了动物细胞的细胞核也具有全能性。答案：（1)细胞核移植胚胎移植(2）能；它们具有几乎完全相同的遗传物质，移植后不会发生免疫排斥。(3）①卵细胞体积大，易操作；②卵细胞中含有能使细胞核的全能性表现出来的物质（4）动物细胞的细胞核也具有全能性。【例5】一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后,这个卵细胞经过多次分裂，再置于第三只羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但不能（）A。选择繁殖某一性别的家畜B.繁殖家畜中的优秀个体C.用于保存