1、22 动物细胞工程22.1 动物细胞培养和核移植技术学 习 目 标知 识 体 系1.简述动物的细胞培养及条件。(重点)2.举例论证动物细胞培养技术的应用及意义。3.简述动物核移植的过程及意义。(重点、难点)01 探新知 自主梳理02 破重难 讲练互动03 固双基 当堂达标04 课后 巩固提升一、动物细胞工程1常用技术手段：、动物细胞融合、生产单克隆抗体等。2技术基础：。二、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原理：细胞增殖。动物细胞培养动物细胞核移植动物细胞培养技术单个细胞生长增殖3过程取动物组织块 分散组织细胞：剪碎，用或处理一
2、段时间 配制细胞悬液 原代培养：具有和的特点传代培养先用等处理贴满瓶壁的细胞，再分瓶继续培养 代左右时，细胞增殖缓慢，甚至停止部分细胞发生改变，获得不死性，能无限增殖胰蛋白酶胶原蛋白酶贴壁生长接触抑制胰蛋白酶1050 核型4条件(2)营养与体内基本相同的营养物质：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、等动物血清、血浆：补充培养液中没有完全搞清 楚的成分微量元素5应用(1)生产生物制品：如疫苗、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，离不开动物细胞培养。(3)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。病毒单克隆抗体受体细胞有毒物质生理、病理、药理三、
3、动物体细胞核移植技术和克隆动物1相关概念(1)供体：动物的一个细胞的。(2)受体：去掉细胞核的。(3)结果：形成重组胚胎，发育成。2种类：胚胎细胞核移植和。3原理：动物细胞核具有、细胞膜具有一定的。细胞核卵母细胞动物个体体细胞核移植全能性流动性4过程5应用(1)畜牧生产方面：加速家畜进程，促进优良畜群繁育。(2)保护濒危物种方面：保护，增加濒危动物的存活数量。(3)医药卫生领域转基因克隆动物作为，生产珍贵的。转基因克隆动物的细胞、组织和器官可作为的供体。人的核移植胚胎干细胞经诱导分化，形成相应的组织、器官后，可用于的移植。(4)了解胚胎发育及衰老过程。(5)用克隆动物做，使人们更好地追踪研究疾
4、病的发展过程和治疗疾病。遗传改良濒危物种生物反应器医用蛋白异种移植组织器官疾病模型6存在问题(1)体细胞核移植技术的非常低。(2)克隆动物存在健康问题，表现出缺陷、遗传缺陷等。(3)克隆动物食品的问题存在争议。成功率生理安全性预习小测1想一想动物细胞培养为什么选胚胎或幼龄动物的细胞进行？提示：胚胎或幼龄动物的细胞分裂旺盛，细胞生命力强。2判一判(1)多数动物细胞培养过程中其培养液所需的适宜pH为6.87.0。()(2)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。()(3)动物细胞培养要定期更换培养液，其目的是便于清除代谢产物，防止代谢产物积累对细胞自身造成伤害。()(4)克隆植物和
5、克隆动物都只具备一个亲本的遗传特性。()(5)动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。()(6)选择M期的卵母细胞作为核移植的受体细胞的主要原因是该细胞大，显微操作方便。()探究主体 1 动物细胞的培养问题情境 结合下面动物细胞培养过程，探究以下问题：(1)以上过程的原理为_。(2)用_处理组织块，可使细胞分散开，目的是使细胞与培养液充分接触。不能使用_分散细胞，因为多数动物细胞培养的适宜pH为7.27.4，此pH下_不具有活性。(3)划分原代培养和传代培养是以_界，即配制细胞悬液后转入培养液中的第一次培养为原代培养，分瓶后的培养(无论分瓶多少次)均为传代培养。(4)动物细胞培养时，通常
6、需加入_，其中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。提示：(1)细胞增殖(2)胰蛋白酶 胃蛋白酶 胃蛋白酶(3)分瓶(4)血清、血浆1相关概念的辨析(1)细胞贴壁和接触抑制细胞贴壁：将细胞悬液放入培养瓶内，置于适宜环境中培养，悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。(2)原代培养和传代培养：区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象。第一次：用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，为原代培养。第二次：细胞培养过程中出现接触
7、抑制，用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，然后，将其分散到多个培养瓶中继续培养，为传代培养。2培养条件的分析(1)添加血清、血浆的作用：血清和血浆中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。细胞培养时，一般需添加10%20%的血清或血浆。(2)气体环境：CO2调节培养液pH，O2维持细胞有氧呼吸。3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区别原理植物细胞的全能性细胞增殖培养基固体或半固体培养基，包括矿质元素、蔗糖、维生素、琼脂、植物激素等液体培养基，包括无机盐、葡萄糖、维生素、氨基酸、动物血清等细胞来源离体植物器官、组织或细胞胚胎或幼龄动物组织
8、、器官过程脱分化、再分化原代培养、传代培养结果获得新个体或细胞产品大量产生细胞或细胞产物项目植物组织培养动物细胞培养区别用途快速繁殖名贵花卉和果树；培养无病毒植株、转基因植物；大规模生产细胞产品，如药物、食品添加剂、香料、色素等生产蛋白质制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；检测有毒物质；研究生理、药理、病理相同点都需要人工条件下的无菌、无毒操作，无菌培养；都进行有丝分裂易错警示(1)培养动物细胞时没有脱分化的过程，因高度分化的动物细胞发育潜能变窄，失去了发育成完整个体的能力。(2)不是所有的细胞增殖过程中都存在接触抑制。例如，癌细胞增殖时不存在接触抑制，所以在培养瓶中可以形成多层细胞。1下
9、列关于动物细胞培养的叙述，不正确的是()A传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞B细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中C癌细胞在培养瓶中不会出现接触抑制现象D动物细胞培养一般需要使用CO2培养箱解析：由原代培养换瓶进行传代培养时，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理贴壁生长的细胞，A项正确；细胞的癌变一般发生于50代后的细胞培养过程中，B项错误；癌细胞膜上糖蛋白减少，细胞黏着性降低，失去了接触抑制，容易分散和转移，C项正确；动物细胞培养的场所是CO2培养箱，培养箱内含有95%的空气和5%的CO2的混合气体，为动物细胞提供适宜的气体环境，D项正确。答案：B2如图所示是某动物细胞培养时，培
10、养液中活细胞和死亡细胞密度统计结果，下列相关叙述错误的是()A实验中要控制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间，以免损伤细胞B培养液中应适当加入青霉素、链霉素，以避免杂菌污染C曲线bc段变化的主要原因是培养液中营养物质不足及有害代谢产物积累等D培养至第6 d时，新产生的细胞数等于死细胞数解析：实验中要控制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间，以免损伤细胞，A正确；培养液中应适当加入青霉素、链霉素等一定量的抗生素，以避免杂菌污染，B正确；曲线bc段表示活细胞密度减少，而此时间段内死细胞密度增加，产生这种变化的主要原因是培养液中营养物质不足及有害代谢产物积累等，C正确；培养至第6 d时，活细胞数等于死细胞数，D错误。
11、答案：D探究主体 2 动物体细胞核移植技术和克隆动物问题情境 结合克隆羊“多利”的产生过程，探究以下问题：(1)以上过程的原理是_。(2)由于控制毛色的基因位于细胞核中，因此“多利”的面部毛色应与_相同，即为_色。(3)若甲、乙两只绵羊分别为雄性、雌性个体，则克隆羊“多利”的性别为_。提示：(1)动物细胞核具有全能性(2)核供体 白(3)雄性1核移植时供体和受体的选择(1)供体：一般选用传代10代以内的细胞，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)受体：减中期的卵母细胞。一方面细胞大，易于操作；卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养。另一方面细胞质中
12、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。2克隆动物的特点(1)克隆动物的性状与核供体生物的性状基本相同，但不是完全相同，原因是：克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞；生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境影响。(2)核基因是供体核基因的100%的复制。(3)克隆动物是一种无性繁殖方式。3判断有性生殖与无性生殖的两种方法(1)从概念上判断：有性生殖是指经两性生殖细胞结合而成的合子或有性配子直接发育成个体的生殖方式；无性生殖是指不经过生殖细胞的结合而由亲本直接产生子代的生殖方式。(2)从培养细胞的种类上判断：组织培养中培养的不是体细胞而是有性配子或合子时，才属于有性生殖；植物
13、组织培养、植物体细胞杂交和动物细胞核移植都属于无性生殖。易错警示(1)动物核移植技术可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，因为胚胎干细胞的全能性比体细胞大，所以胚胎细胞核移植更容易实现。(2)克隆的层次分子水平：如DNA复制；细胞水平：动物细胞培养；个体水平：克隆羊“多利”的诞生。1下列对动物核移植技术的描述，不正确的是()A动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞的B体细胞核移植的过程中可通过显微操作去核法去除卵母细胞中的核C细胞核移植的供体细胞一般选用传代10代以内的细胞D通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对供体100%的复制解析：早期胚胎细胞作细胞核的供体细胞时妊娠成功率最高，体细胞核移
14、植的难度高于胚胎细胞核移植的；在核移植前一般要先用显微操作法去除卵母细胞的细胞核，获得卵母细胞的细胞质；核移植时作供核一方的一般是传代10代以内的细胞，原因是此种细胞能保持正常的二倍体核型，遗传物质不发生改变；通过细胞核移植方法获得的重组细胞，细胞核遗传物质来自供体核，细胞质遗传物质来自受体的细胞质，所以用核移植的方法得到的动物不是对供体动物100%的复制。答案：D2.如图为哺乳动物(羊)的生殖过程，下列叙述不正确的是()A个体2为克隆动物，c为高度分化的体细胞B个体2的遗传性状与提供c细胞的羊不完全相同C产生动物个体1与动物个体2的生殖方式是不同的De细胞为完成减数分裂的卵细胞解析：在核移植
15、过程中，去核受体细胞一般选用处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞，而不是完成减数分裂的卵细胞。答案：D夯实生命观念1动物细胞培养的原理是细胞增殖。2细胞在培养过程中会出现细胞贴壁(生长)和细胞接触抑制现象。3动物细胞的培养分为原代培养和传代培养。4动物细胞培养的条件包括：无菌、无毒的环境，适宜的营养、温度和pH及气体环境。5动物细胞核移植的原理是动物细胞核的全能性。6哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。7在动物细胞培养中CO2的作用是维持培养液的pH。注重思维表达1将组织分散成单个细胞的方法是什么？为什么要先剪碎组织？提示：先将动物组织块剪碎，然后用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段
16、时间即可分散成单个细胞。剪碎的目的是增大胰蛋白酶或胶原蛋白酶与细胞的接触面积。2在进行核移植时，为何一般不选用生殖细胞作为供核细胞？提示：因为生殖细胞与正常体细胞相比遗传物质减半。3在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？提示：为使核移植产生的胚胎或动物的遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的细胞核去掉或将其破坏。1实验小鼠皮肤细胞培养的基本过程如图所示。下列叙述错误的是()实验小鼠甲皮肤组织乙皮肤细胞丙培养细胞1丁培养细胞2A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处理C丙过程
17、得到的细胞大多具有异常二倍体核型D丁过程得到的部分细胞可能失去贴壁黏附性解析：甲过程表示获取实验小鼠的组织细胞，需要对实验小鼠进行消毒处理，选项A正确；乙表示用胰蛋白酶处理皮肤组织，使其分散成单个皮肤细胞，选项B正确；丙过程表示原代培养，形成的细胞株遗传物质没有发生改变，具有正常的二倍体核型，选项C错误；丁是传代培养过程，该过程部分细胞遗传物质可能发生了变化而失去贴壁黏附性，选项D正确。答案：C2动物细胞培养的特点是()细胞贴壁 有丝分裂 分散生长 接触抑制 减数分裂 传代培养一般传至10代就不易传下去A BCD解析：培养瓶内悬液中分散的细胞只有贴附在光滑无毒的瓶壁上才会生长增殖，称为细胞贴壁
18、，在悬液中不会分散生长，对、错；动物体细胞增殖的方式是有丝分裂，没有减数分裂，对、错；当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂，这叫接触抑制，对；传代培养的细胞一般传到10代以后就不易传下去了，对。答案：A3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，也可用胃蛋白酶处理B细胞培养应在含5%CO2和95%O2的混合气体的恒温培养箱中进行C为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的抗生素D在相同适宜条件下培养等量的甲、乙细胞，一段时间后，乙细胞数量比甲多解析：动物细胞培养的适宜pH
19、为7.27.4，而在这样的环境中胃蛋白酶会变性失活，因此在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，不可用胃蛋白酶处理，应用胰蛋白酶处理，A错误；细胞培养应在含5%CO2和95%空气的混合气体的恒温培养箱中进行，B错误；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抗生素，C正确；甲(肝肿瘤细胞)失去接触抑制，而乙(正常肝细胞)具有接触抑制，因此一段时间后，甲细胞数量比乙多，D错误。答案：C4下列为克隆羊“多利”的培育过程示意图。下列各项有关表述错误的是()A克隆羊“多利”的主要性状与甲羊一致，因其细胞核基因来自甲羊B克隆羊“多利”的培育过程中采用的生物技术有核移植和胚胎移植C乙羊的去核卵母细胞
20、为重组细胞基因表达提供了细胞内的环境条件D此过程说明高度分化的动物细胞具有全能性解析：生物的性状主要由细胞核中的基因控制，此过程中培育成的早期胚胎需要移植到第三只羊的子宫内完成发育过程，此实验只能说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，而不能证明动物细胞的全能性。答案：D5某生物兴趣小组对一种抗癌新药进行实验时，以动物肝癌细胞为材料，测定抗癌药物对体外培养细胞增殖的影响。请回答下列有关动物细胞培养的问题：(1)在动物细胞培养时，将细胞所需的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_培养基。通常在培养基中还需要加入适量_等一些天然成分。细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO
21、2的作用是_。另外，还应该保证被培养的细胞处于_、_的环境。(2)在细胞生长过程中，当细胞贴壁生长到一定程度时，其生长会受到抑制，这种现象称为_。(3)为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的_。(4)请你帮助兴趣小组的同学分析本实验，实验的自变量是_，实验组和对照组除了自变量不同外，其他处理均应该相同，这是为了遵循实验设计的_原则。解析：(1)将动物细胞所需要的各种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，还要加入一些动物血清、血浆等天然成分。细胞培养所需的气体中有CO2，作用是维持培养液的pH。被培养的细胞必须处于无菌、无毒的环境中，才能保证细胞正常地生长增殖。(2)动物细胞在分裂过程中有接触抑制的现象。(3)抗生素能杀死培养基中的微生物，保证无菌无毒环境。(4)要测定抗癌药物对体外培养细胞增殖的影响，实验的自变量为抗癌药物的有无，其他无关变量应该相同，否则会干扰实验结果，这种设计遵循的是实验的单一变量原则。答案：(1)合成 血清、血浆 维持培养液的pH 无菌 无毒(2)接触抑制(3)抗生素(4)是否加入抗癌药物 单一变量04 课后 巩固提升