动物细胞工程 学案 高二下学期生物人教版选择性必修3

第2节动物细胞工程一动物细胞培养【预习案】动物细胞工程常用的技术包括、和等。其中是动物细胞工程的基础。一、动物细胞培养的概念动物细胞培养是指从动物体中取出相关的组织，将它分散成，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞的技术。二、动物细胞培养的条件1．的环境eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(培养液和培养用具灭菌处理，,无菌环境下进行操作,更换培养液，清除代谢物))2．eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(营养物质：糖类、氨基酸、无机盐、维生素等,血清、血浆：补充培养液中尚未研究清楚的成分))3．eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(温度：哺乳动物多以36.5±0.5℃为宜,pH：7.2～7.4))4．：的混合气体的CO2培养箱中eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(O2：细胞代谢所必需的,CO2：维持培养液的pH))三、动物细胞培养的过程取动物组织→用方法或用等处理分散成单个细胞→用制成→转入培养瓶中进行代培养→贴满瓶壁的细胞重新用等处理分散成单个细胞制成分瓶进行代培养（→10代以内保持细胞正常的二倍体核型→10~50代细胞核型可能发生变化→50代以后获得不死性）。1．悬浮培养：细胞悬浮在培养液中生长增殖。悬浮培养的细胞会因、积累和培养液中等因素而分裂受阻。2．细胞贴壁：多数细胞贴附在上。3．接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面时，细胞通常会的现象称为细胞的接触抑制。4．原代培养：动物组织经处理后的称为原代培养。5．传代培养：称为传代培养。传代培养时，悬浮生长的细胞直接用法收集；贴壁生长的细胞要重新用等处理，使之分散成单个细胞，然后用法收集。之后，将收集的细胞制成，分瓶培养。四、干细胞的培养及其应用1．干细胞功能：在一定条件下，可以分化成。2．干细胞的存在：、和等多种组织和器官中。3．干细胞的种类【探究案】合作探究一：动物细胞培养的过程1.幼年动物的细胞与老年动物的细胞比较，分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较，哪些细胞更易于培养？为什么？2.动物细胞培养过程中有接触抑制现象，这一现象说明了细胞膜具有什么功能？细胞膜接受信息后，细胞停止分裂又说明了什么？3.酶处理的相关知识点①用酶“两次”处理的目的：第一次使用的目的是；第二次使用的目的是。②使细胞分散开的原因：一是；二是。③不能用胃蛋白酶处理的原因：由于大多数动物细胞培养的适宜pH为，而胃蛋白酶发挥作用的最适pH为左右，因此不能用胃蛋白酶使细胞分散开。4.区分原代培养和传代培养的关键是看胰蛋白酶处理的对象。①第一次胰蛋白酶处理的对象是，使其分散成单个细胞后进行原代培养。②第二次胰蛋白酶处理的对象是，使其从瓶壁上脱离下来，然后将其分散到多个培养瓶中进行传代培养。5.根据癌细胞的特点，思考一下培养的癌细胞有没有接触抑制现象。合作探究二：植物组织培养与动物细胞培养的比较项目植物组织培养动物细胞培养理论基础培养基类型固体或半固体培养基培养基成分矿质元素、蔗糖、维生素、氨基酸、植物激素等无机盐、葡萄糖、维生素、氨基酸、促生长因子、动物等取材植物幼嫩部位或花药等动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织过程脱分化、再分化原代培养、传代培养目的获得获得相同点①都需要人工条件下的无菌操作，无菌培养；②都需要配制合成培养基；③都需要适宜的温度、pH等条件④培养过程中细胞都进行分裂。合作探究三：干细胞的种类及功能来源功能及应用胚胎干细胞(ES细胞)早期胚胎能够分化成为动物体内的任何细胞，并进一步形成组织、器官甚至生物个体成体干细胞成体组织或器官只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的潜能诱导多能干细胞(iPS细胞)体外诱导体细胞产生能分化成为具有特定功能的细胞，用于治疗疾病1.诱导多能干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？2.诱导多能干细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题？【检测案】（）1．多数动物细胞培养过程中其培养液所需的适宜pH为6.8～7.0。 （）2．动物细胞培养要定期更换培养液，其目的是便于清除代谢物，防止代谢物积累对细胞自身造成伤害。 （）3．动物细胞培养技术的原理是动物细胞的全能性。 （）4．制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理。 （）5．培养动物细胞的第一代(即第一次细胞增殖)被称为原代培养。 （）6．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。 （）7.提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤，其原因是A.骨髓造血干细胞已高度分化B.骨髓造血干细胞可以无限再生C.骨髓造血干细胞完成功能后不再发挥作用D.骨髓造血干细胞有再生能力，捐献后可刺激骨髓加速造血（）8.某研究小组为测定某种药物对体外培养细胞的毒性，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。下列叙述正确的是A.动物细胞培养过程中，通常要通入5%的CO2刺激细胞呼吸B.培养液需含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、生长素和动物血清等C.为了防止细胞培养过程中的细菌污染，可向培养液中加入适量的抗生素D.甲、乙细胞在持续传代培养过程中，均会出现停止增殖的现象（）9.下列有关动物细胞培养的叙述，正确的是A.动物细胞培养技术的原理是细胞的全能性B.原代培养过程中小部分细胞会发生细胞核型改变而获得不死性C.传代培养时需要用胃蛋白酶处理贴壁生长的细胞D.培养过程中细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖（）10.下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是A.传代培养的正常动物细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞B.原代培养过程中，多数细胞的基因型会发生改变C.传代培养的细胞一般不会发生染色体变异D.在高倍显微镜下观察发生基因突变的细胞比例可推知某化学药品的毒性（）11.下列有关动物细胞培养的叙述，正确的是A.培养瓶中要定期用胰蛋白酶处理，使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液B.将所取的组织先用胃蛋白酶等进行处理，使其分散成单个细胞C.用于培养的细胞大都取自成年动物的器官或组织D.动物细胞培养只能传50代左右，所培养的细胞全部衰老死亡（）12.某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞（甲）和正常肝细胞（乙）进行培养，下列叙述正确的是A.制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理B.肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸C.为了防止培养过程中杂菌的污染，可向培养液中加入适量的干扰素D.用血球计数板计数的方法，可推断乙细胞比甲细胞的增殖周期长（）13.一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下哪些条件①无毒的环境②无菌的环境③使用合成培养基，但通常需加血浆、血清等天然成分④温度与动物的体温相近⑤因在CO2培养箱中培养，故不需要O2⑥适宜的pHA.①②③④⑤⑥B.①②③④C.①②④⑤⑥D.①②③④⑥14．下图为iPS细胞的培养和利用过程示意图，请据图回答下列问题：(1)由iPS细胞分化为各种组织细胞过程的实质是__________________________。(2)从病人体内提取成纤维细胞，将其转化成iPS细胞，经诱导后产生所需细胞，将所需细胞植入病人体内，这种技术的优点有哪些？。(3)iPS细胞是多能干细胞还是专能干细胞？________________，在分裂过程中会发生哪些变异？。15．科学家从哺乳动物早期胚胎中分离出一类胚胎干细胞(ES细胞)，并进一步将ES细胞诱导分化出某些组织细胞，如下图所示，据此回答下列问题：(1)过程①获得的ES细胞体积小、细胞核大、核仁明显，在功能上具有发育的________________。(2)过程②中相同的胚胎干细胞可产生多种多样的细胞，其本质是___________________。(3)获得的动物细胞的初次培养称为____________，培养的细胞在贴壁生长至表面相互接触时通常会停止分裂增殖，这种现象称为____________。在培养过程中，将细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是____________________________。为防止杂菌的污染，培养基中要加入一定量的____________。(4)科学家已能利用患者的体细胞去分化获得与ES细胞功能相似的诱导多能干细胞(iPS细胞)，人类有望利用iPS细胞进行定向____________后用于糖尿病、肝衰竭、心衰竭等疾病的细胞移植治疗，而不会发生__________反应。二动物细胞融合技术与单克隆抗体【核心知识点】一、动物细胞融合技术1．概念：使细胞结合形成的技术。2．诱导原理和结果①诱导原理：。②诱导结果：形成细胞。3．诱导方法：法、电融合法和法等。4．意义：突破了的局限，使成为可能。5．动物细胞融合技术的应用①成为研究、、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。②用于制备。二、单克隆抗体及其应用1.传统抗体的获得①方法eq\x(抗原)eq\o(→,\s\up7(反复注射))eq\x(动物体内)eq\o(→,\s\up7(形成))eq\x(多种B淋巴细胞)eq\o(→,\s\up7(产生))eq\x(多种)→eq\x(从中分离抗体)②缺点：产量低、________低、________差。2.单克隆抗体①制备原理(1)B淋巴细胞特点：一种B淋巴细胞只能分泌一种但不能。(2)骨髓瘤细胞特点：能在体外。但不能。(3)杂交瘤细胞特点：B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞，既能；又能产生大量。②制备过程：如右图。③单克隆抗体的优点能准确地识别，与特定抗原发生特异性结合，并且可以。④单克隆抗体的应用（1）被广泛用作________试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。（2）运载________，形成抗体—药物偶联物，实现对肿瘤细胞的___________杀伤。（3）用于________________。【归纳提升】一、动物细胞融合1.如图为动物细胞融合的过程图解，请思考回答下列问题：(1)动物细胞融合的过程：融合→融合→融合(实质）。动物细胞完成融合的标志是。(2)什么是灭活？灭活病毒诱导细胞融合的原理是什么？(3)动物细胞融合的结构基础是什么？融合后的细胞是否可以直接用于培养？为什么？(4)比较动物细胞融合与植物体细胞杂交所用的促融方法的异同。(5)只考虑A、B两种细胞间的两两融合，若进行细胞融合后的细胞有5种，原因是什么？(6)某同学为了保证融合不会出现其他情况，只选用一个A细胞和一个B细胞进行融合，你认为他的做法是否合理？说出你的理由。2．动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合原理融合前处理先除去先使细胞分散开使用的酶酶和酶酶诱导手段物理法：法、法化学法：法、法物理法：法化学法：法、生物法：法结果应用培育植物新品种主要用于制备意义克服了的障碍，打破了，扩展了杂交的亲本组合，使成为可能。二、单克隆抗体的制备及其应用1．血清抗体和单克隆抗体的比较名称产生特点血清抗体由B淋巴（浆）细胞分泌一般从中分离，产量低、纯度低、特异性差单克隆抗体由细胞分泌特异性强、灵敏度高，能大量制备2.列表比较制备单克隆抗体的过程中的三种细胞的特点细胞特点B淋巴（浆）细胞骨髓瘤细胞杂交瘤细胞3．制备单克隆抗体过程中的两次筛选项目第一次筛选第二次筛选筛选原因诱导融合后得到多种融合细胞，另外还有未融合的细胞从小鼠体内提取的B淋巴细胞有很多种，形成的杂交瘤细胞也有很多种筛选方法用特定的培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞都会死亡，只有细胞才能生长用多孔培养皿培养，每一个孔中只接种一个杂交瘤细胞，进行和，经多次筛选，得到足够数量的能产生特异性抗体的杂交瘤细胞筛选原理筛选目的得到细胞得到细胞例、(2020·全国卷Ⅰ)为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。回答下列问题：(1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是________________________________________________________________________。(2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：___________________________________________________________________________________________。(3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于，使用该培养基进行细胞培养的结果是。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是__________________________________________________________。(4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有______________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。4.单克隆抗体的应用（1）单克隆抗体的应用①广泛用作试剂，在多种疾病的和病原体中发挥重要的作用；②，形成抗体—药物偶联物（ADC），实现对肿瘤细胞的选择性杀伤；③用于治疗疾病（2）单克隆抗体被广泛用作诊断试剂的原因是什么？（3）教材P50的思考·讨论①ADC通常由、和三部分组成，其中抗体和药物各具有什么作用？②)除了细胞毒素，还有哪些物质理论上可以作为ADC偶联的药物？③单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应用上各具有什么优势？【检测案】一、判断对错（）(1)植物原生质体融合与动物细胞融合的原理是相同的（）(2)杂交瘤细胞进行体内培养，更容易控制培养条件（）(3)制备单克隆抗体时要选用已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞（）(4)灭活的病毒能促进动物细胞融合，但不能促进植物细胞融合（）(5)相比植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方式是用灭活的病毒处理（）(6)杂交瘤细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体（）(7)杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎二、单选题（）1、动物细胞工程技术的基础是A、动物细胞融合B、胚胎移植C、动物细胞培养D、核移植（）2、动物细胞融合和植物原生质体融合比较，在动物细胞融合中有特殊性的是A、融合的原理 B、融合的优点C、融合的诱导手段D、融合的过程（）3、科学家用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合，得到杂交瘤细胞，经培养可产生大量的单克隆抗体，与骨髓瘤细胞融合的是A、经过免疫的B淋巴细胞 B、不经过免疫的T淋巴细胞C、经过免疫的T淋巴细胞 D、不经过免疫的B淋巴细胞（）4、如图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。下列有关叙述正确的是A．①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的细胞毒性T细胞B．②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成C．③同时具有脾脏细胞和小鼠骨髓瘤细胞的特性D．④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞（）5、下列关于细胞工程的叙述，错误的是A.电融合法可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合B.去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理C.小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫的小鼠B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体D.培养人的浆细胞能产生单克隆抗体（）6、单克隆抗体制备过程中使用的骨髓瘤细胞是一种缺陷型细胞，在含有次黄嘌呤、氨基嘌呤和胸腺嘧啶的培养基(HAT)中无法生长；而小鼠B淋巴细胞是正常细胞，在HAT培养基上可正常存活。用聚乙二醇诱导细胞融合后，经过数代培养，最终可在HAT培养基上存活的细胞是A.骨髓瘤细胞之间形成的融合细胞B.B淋巴细胞间形成的融合细胞C.骨髓瘤细胞与B淋巴细胞之间形成的融合细胞D.B淋巴细胞三动物体细胞核移植技术与克隆动物【预习案】一、动物细胞核移植技术的概念、种类和原理1．概念：将动物一个细胞的移入细胞中，使这个重新组合的细胞发育成，继而发育成的技术。(1)供体：动物一个细胞的。(2)受体：。(3)结果：形成重组细胞并发育成，最终发育成。2．种类：哺乳动物核移植可以分为和。两者中难度较高的是。种类难易程度原因胚胎细胞核移植分化程度，全能性容易表现体细胞核移植十分困难分化程度，全能性难表现3．原理：动物细胞核具有。二、体细胞核移植的过程三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题1．应用前景(1)加速家畜进程、促进优良畜群繁育。(2)生产珍贵的。(3)用于细胞、组织或器官移植，可以避免发生反应。(4)使人类更深入地了解胚胎发育及过程。(5)分析；研究疾病的致病机制，开发相应药物。(6)增加物种的存活数量。2．存在的问题(1)成功率非常，各个技术环节也有待进一步改进。(2)克隆动物存在问题，表现出遗传和生理缺陷，如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。【探究案】合作探究一：动物体细胞核移植的过程

【情景探究】克隆羊“多莉”的产生过程如图：多莉的遗传物质是对母羊B的100%复制吗？并分析原因。

2．克隆羊的诞生是否证明了动物细胞具有全能性？

3、为什么要选择MⅡ期卵母细胞作为受体细胞？合作探究二：克隆动物【情景探究】下图为我国培育的克隆猴：“中中”和“华华”。请据图思考回答问题：1．“中中”和“华华”的产生是有性生殖还是无性生殖？并分析原因。

2．克隆猴“中中”和它的妹妹“华华”的诞生意味着中国科学家成功突破了现有技术中无法克隆灵长类动物的世界难题。请问：克隆技术能够使生物多样性大大增加吗？【检测案】一、判断对错()(1)克隆动物的制备体现了动物细胞的全能性()(2)克隆动物的遗传物质全部来自供体细胞()(3)减数分裂Ⅱ中期卵母细胞中的“核”其实是纺锤体—染色体复合物()(4)重构胚具有发育成完整个体的能力二、单选题（）1.以性染色体组成为XY的牛体细胞核移植到牛的去核卵母细胞内,经过多次卵裂后,植入母牛子宫孕育,子代小牛犊的性别是A.性别不能确定 B.雌性C.雄性 D.雌雄性别比例为1∶1（）2、研究者采集了一只睡眠紊乱明显的猕猴的体细胞,通过克隆