高中生物 探究導(dǎo)學(xué)課型 專題2 細胞工程 2.2.1 動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)同課異構(gòu)課件 新人教版選修3.ppt

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2.2 動物細胞工程 2.2.1 動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù),探究1 動物細胞培養(yǎng) 【研讀教材自主認知】 1.動物細胞工程常用的技術(shù)手段:_____________、_______________、 動物細胞融合、_______________等。,動物細胞培養(yǎng),動物細胞核移植,生產(chǎn)單克隆抗體,2.動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的過程:,胰蛋白酶,膠原蛋白酶,貼壁生長,接觸抑制,胰蛋,白酶,3.相關(guān)概念: (1)動物細胞培養(yǎng):從動物機體中取出相關(guān)的組織,將它分散成_______ ___,然后,放在適宜的培養(yǎng)基中,讓這些細胞___________。 (2)細胞貼壁:細胞懸液中分散的細胞_____________。 (3)細胞的接觸抑制:當(dāng)貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時,_______ ___________的現(xiàn)象。 (4)原代培養(yǎng):指動物組織消化后的_________。 (5)傳代培養(yǎng):貼滿瓶壁的細胞,出現(xiàn)接觸抑制后,需要重新用_______ ___等處理,然后分瓶繼續(xù)培養(yǎng),讓細胞繼續(xù)增殖的培養(yǎng)過程。,單個細,胞,生長和增殖,貼附在瓶壁上,細胞停,止分裂增殖,初次培養(yǎng),胰蛋白,酶,4.動物細胞培養(yǎng)的條件:,培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具,抗生素,代謝產(chǎn)物,微量元素,血清,血漿,36.50.5 ℃,7.2～7.4,細胞代謝,培養(yǎng)液的pH,5.連線表示動物細胞培養(yǎng)的應(yīng)用及實例:,,,,,【小判斷】 (1)在動物細胞的培養(yǎng)過程中,向培養(yǎng)基中加入糖、氨基酸、促生長因 子、無機鹽、微量元素就可保證其營養(yǎng)所需。( ) 【分析】由于人們對細胞所需營養(yǎng)物質(zhì)還沒有完全搞清楚,一般在培 養(yǎng)基中還要加入血清、血漿等物質(zhì)。 (2)動物細胞培養(yǎng)時,幼齡動物組織比老齡動物組織更易培養(yǎng)。( ) 【分析】幼齡動物組織代謝旺盛,更易于培養(yǎng)。,,√,(3)制備肝細胞懸液時先用剪刀剪碎肝組織,再用胃蛋白酶處理。 ( ) 【分析】制備肝細胞懸液時先用剪刀剪碎肝組織,再用胰蛋白酶或膠 原蛋白酶處理。 (4)動物細胞培養(yǎng)的基本原理是動物細胞的全能性。 ( ) 【分析】動物細胞培養(yǎng)只是進行細胞的生長和增殖,不能發(fā)育成完整 個體,不體現(xiàn)細胞的全能性。,,,(5)動物細胞培養(yǎng)技術(shù)可用于轉(zhuǎn)基因動物的培育。 ( ) 【分析】導(dǎo)入目的基因的受體細胞,需通過動物細胞培養(yǎng)技術(shù)獲得早期胚胎,才能進一步培育成轉(zhuǎn)基因動物。,√,【合作探究核心歸納】 1.相關(guān)概念辨析: (1)從細胞增殖特點上分析原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的細胞分裂有何不同。 ①原代培養(yǎng):______________________________________________。 ②傳代培養(yǎng):_________________________________________________ ___________________________________________________________ __________________________________________________。,細胞分裂旺盛,一般表現(xiàn)為細胞貼壁生長和接觸抑制,細胞在傳至10～50代左右時,細胞增殖緩慢,甚至完全停,止,此時細胞普遍表現(xiàn)為衰老和凋亡的特征,但也有少部分細胞的細,胞核型可能會發(fā)生變化,會朝著等同于癌細胞的方向發(fā)展,(2)細胞株和細胞系的增殖代數(shù)有何區(qū)別?從遺傳物質(zhì)上來看,兩種細 胞的遺傳物質(zhì)組成相同嗎?為什么? ①增殖代數(shù) ②遺傳物質(zhì):________________________________________________ __________________________________________________________ ___________________________。,10代細胞～50代細胞,50代以后的細胞,組成不同。細胞株的遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變;當(dāng)細胞傳,到50代以后,即成為細胞系后,有部分細胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變,,朝著等同于癌細胞的方向發(fā)展,(3)進行動物細胞傳代培養(yǎng)時用胰蛋白酶分散細胞,說明細胞間的物質(zhì)主要是什么成分?用胃蛋白酶可以嗎?為什么? 提示:用胰蛋白酶分散細胞,說明細胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。 不可以。多數(shù)動物細胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4,胃蛋白酶(適宜pH為2)在此環(huán)境中沒有活性,而胰蛋白酶在此環(huán)境中活性較高,因此胰蛋白酶適用于細胞培養(yǎng)時的處理。,【規(guī)律方法】區(qū)分原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的方法 原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)一般均需對細胞進行胰蛋白酶分散處理,區(qū)分兩種“培養(yǎng)”的關(guān)鍵是看用胰蛋白酶處理的對象。 (1)第一次:用胰蛋白酶對剪碎的動物組織進行處理,分散后培養(yǎng),即為原代培養(yǎng)。 (2)第二次:細胞培養(yǎng)過程中出現(xiàn)接觸抑制,用胰蛋白酶使其從瓶壁上脫離下來,分散到多個培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng),即為傳代培養(yǎng)。,2.動物細胞培養(yǎng)的條件: (1)幼齡與老齡動物的組織細胞相比較,分化程度低的與分化程度高的組織細胞相比較,哪一種更易于培養(yǎng)?為什么? 提示:幼齡動物的組織細胞、分化程度低的組織細胞更易于培養(yǎng)。 細胞的衰老與動物機體的衰老有密切的關(guān)系,細胞的增殖能力與供體的年齡有關(guān),幼齡動物細胞增殖能力強,有絲分裂旺盛,老齡動物則相反。,(2)探究動物細胞培養(yǎng)時,為什么要在培養(yǎng)基中加入血清、血漿等天然 成分? 提示:因血清和血漿中含有多種維持細胞正常代謝和生長的物質(zhì),如蛋 白質(zhì)、氨基酸、未知的促生長因子等,人們對細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)還 沒有完全搞清楚。因此細胞培養(yǎng)時,為保證細胞能順利生長和繁殖,一 般需添加血清、血漿等天然成分。 (3)動物細胞培養(yǎng)需要控制的氣體環(huán)境是怎么樣的?各自起什么作用? 提示:95%空氣加5% CO2的混合氣體;O2維持細胞代謝,CO2維持培養(yǎng)液 的pH。,3.與植物組織培養(yǎng)的比較: (1)從原理上來看,二者相同嗎?為什么? 提示:不同。植物組織培養(yǎng)的原理是細胞的全能性,其培養(yǎng)過程的基礎(chǔ)是細胞增殖;而動物細胞培養(yǎng)的原理是細胞增殖。 (2)動物細胞培養(yǎng)也和植物組織培養(yǎng)一樣可以獲得完整個體嗎? 提示:動物細胞培養(yǎng)的結(jié)果是細胞的生長和增殖,不能得到完整個體,但是植物組織培養(yǎng)可以獲得完整個體。,(3)動物細胞培養(yǎng)要經(jīng)過脫分化的過程嗎?為什么? 提示:動物細胞培養(yǎng)不需經(jīng)過脫分化的過程。 因高度分化的動物細胞發(fā)育潛能變窄,失去了發(fā)育成完整個體的能力,所以,動物細胞也就沒有類似植物組織或細胞培養(yǎng)時的脫分化過程了。,【歸納總結(jié)】植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的比較 (1)不同點:,(2)相同點。 ①都需要人工條件下的無菌操作。 ②都是合成培養(yǎng)基。(但其性質(zhì)和成分不同) ③都需要適宜的溫度、pH等條件。 ④都進行了有絲分裂,屬于無性繁殖,都可稱為克隆。,【過關(guān)小練即時應(yīng)用】 1.(2015連云港高二檢測)下列關(guān)于動物細胞培養(yǎng)的敘述中,正確的是 ( ) A.動物細胞培養(yǎng)的目的是獲得細胞分泌蛋白 B.動物細胞培養(yǎng)前要用胰蛋白酶處理使細胞分散開 C.動物細胞培養(yǎng)通常不會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象 D.可以通過細胞培養(yǎng)技術(shù)獲得完整的動物個體,【解題指南】解答本題的關(guān)鍵是: 動物細胞的全能性受到極大抑制,無法表現(xiàn),因此動物細胞培養(yǎng)的目的是獲得大量的細胞。 【解析】選B。動物細胞的培養(yǎng)是為了獲得更多的動物細胞,不同于植物組織培養(yǎng),它無法獲得完整動物個體。在培養(yǎng)之前對材料要用胰蛋白酶處理使細胞分散開。在培養(yǎng)過程中動物細胞會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象。,2.(2015泰安高二檢測)下圖是動物細胞培養(yǎng)的基本過程示意圖。請 據(jù)圖回答: (1)容器A中的動物器官或組織首先要進行的處理是 , 然后用胰蛋白酶處理,使細胞分散開來,這樣做的目的是 。,(2)培養(yǎng)首先在C瓶中進行,瓶中的培養(yǎng)基成分有__________________ 等。在此瓶中培養(yǎng)一段時間后,有許多細胞衰老死亡,這時的培養(yǎng)稱為 。 (3)為了把C瓶中的細胞分裝到D瓶中,用 等處理,然后制 成 再分裝。,【解題指南】解答本題的關(guān)鍵有: (1)動物細胞培養(yǎng)選擇的材料應(yīng)該具有很強的分裂能力。 (2)明確動物細胞培養(yǎng)的條件。 (3)掌握動物細胞培養(yǎng)的過程。,【解析】(1)在進行培養(yǎng)時應(yīng)盡量使細胞分散,便于與培養(yǎng)液充分接觸,進行物質(zhì)交換;使其分散需要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理。(2)動物細胞培養(yǎng)過程中應(yīng)盡量使培養(yǎng)基成分與體內(nèi)的環(huán)境基本相同,所以需要添加糖、氨基酸、無機鹽、動物血清等。培養(yǎng)的過程分為原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)兩個階段,分瓶之前的培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)。(3)當(dāng)細胞數(shù)目較多時,需要用胰蛋白酶等處理,使細胞分散,從瓶壁上脫離下來,制成細胞懸液繼續(xù)培養(yǎng)。,答案:(1)剪碎 使細胞與培養(yǎng)液充分接觸 (2)糖、氨基酸、無機鹽和動物血清 原代培養(yǎng) (3)胰蛋白酶 細胞懸液,【互動探究】 若圖中C瓶的細胞在適宜的條件下,培養(yǎng)一段時間后全部死亡,原因是什么? 提示:C瓶的細胞沒有發(fā)生突變獲得不死性或C瓶的細胞沒有突破動物細胞分裂次數(shù)的限制。,【補償訓(xùn)練】動物細胞工程常用的技術(shù)手段中,最基礎(chǔ)的是 ( ) A.動物細胞培養(yǎng) B.動物細胞融合 C.單克隆抗體 D.動物細胞核移植 【解題指南】解答本題的關(guān)鍵是理解動物細胞工程的操作最終都要經(jīng) 過動物細胞培養(yǎng)來實現(xiàn)。,【解析】選A。動物細胞工程常用的技術(shù)手段主要有動物細胞培養(yǎng)、動物細胞核移植、動物細胞融合、生產(chǎn)單克隆抗體等,其中動物細胞培養(yǎng)技術(shù)是其他動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)。,探究2 動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物 【研讀教材自主認知】 1.概念: (1)供體:動物一個細胞的_______。 (2)受體:去掉_______的卵母細胞。 (3)結(jié)果:形成重組胚胎,最終發(fā)育成_________。 2.種類:_______________和_____________。,細胞核,細胞核,動物個體,胚胎細胞核移植,體細胞核移植,3.體細胞核移植的過程:,卵母細胞,MⅡ期去核,胚胎移植,基本相同,4.體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用:,遺傳改良,優(yōu)良,畜群繁育,存活數(shù)量,生物反應(yīng)器,異種移植,非常低,遺傳和生理,安全性,【小判斷】 (1)利用體細胞核移植技術(shù)培育出克隆動物,體現(xiàn)了動物細胞具有全能 性。 ( ) 【分析】動物細胞的分化程度較高,其全能性不易表現(xiàn),克隆動物的培 育體現(xiàn)了動物細胞核的全能性。,,(2)克隆動物的體細胞遺傳物質(zhì)與提供細胞核的動物完全相同。( ) 【分析】克隆動物體細胞的細胞質(zhì)來自去核的卵母細胞,所以其細胞 質(zhì)中的遺傳物質(zhì)與提供細胞核的動物不完全相同。 (3)取出野驢的體細胞核移植到母家驢的去核卵母細胞中,經(jīng)孕育可以 培養(yǎng)成新個體。( ) 【分析】野驢的體細胞核中具有發(fā)育成野驢的全部基因,因此通過核 移植技術(shù),可使野驢“復(fù)生”。,,√,(4)在進行核移植時,也可以選用生殖細胞作為供核細胞。 ( ) 【分析】生殖細胞的遺傳物質(zhì)相比正常體細胞的遺傳物質(zhì)減半,無法 發(fā)育成正常個體。,,【合作探究核心歸納】 1.受體細胞的選擇和處理: (1)為什么選擇MⅡ中期的卵母細胞作為受體細胞? 提示:①細胞大,易于操作;②卵黃多,營養(yǎng)豐富,為胚胎發(fā)育提供充足的營養(yǎng);③此時具備受精能力,細胞質(zhì)中含有能刺激重組細胞進行分裂分化并形成重組胚胎的物質(zhì)。 (2)探討將受體細胞去核的原因。 提示:保證克隆動物的遺傳物質(zhì)最大程度地來自有重要利用價值的動物。,2.克隆動物的遺傳物質(zhì)和性狀與親本的關(guān)系: 克隆羊多利的產(chǎn)生過程如下: (1)多利的遺傳物質(zhì)是對母羊A的100%的復(fù)制嗎?探究其原因。 提示:不是?？寺∵^程中細胞核只來自供體,因此克隆動物多利的核遺傳物質(zhì)是對供體核遺傳物質(zhì)的100%復(fù)制,而其細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)來自母羊B的細胞質(zhì)。,(2)從多利的產(chǎn)生過程可以看出多利有三個親本,探究多利的性狀表現(xiàn)與三個親本的關(guān)系并分析原因。 提示:①大多數(shù)與母羊A相同,因基因型與母羊A完全一樣。 ②少數(shù)與母羊B相同,因細胞質(zhì)中的基因來自母羊B,受質(zhì)基因控制的性狀與母羊B相同。 ③與母羊C無關(guān),因母羊C沒有為新個體提供遺傳物質(zhì)。,(3)動物體細胞核移植屬于有性生殖還是無性生殖?并分析原因。 提示:無性生殖。動物體細胞核移植最終得到的個體的細胞核中遺傳物質(zhì)完全來自一個個體,不是精卵受精得到的,因此屬于無性生殖。,【規(guī)律方法】判斷有性生殖與無性生殖的方法 (1)從概念上判斷。 ①有性生殖:經(jīng)兩性生殖細胞結(jié)合而成的合子或有性配子直接發(fā)育成個體的生殖方式。 ②無性生殖:不經(jīng)過兩性生殖細胞的結(jié)合由親本直接產(chǎn)生子代的生殖方式。,(2)從培養(yǎng)細胞的種類上判斷。 ①若組織培養(yǎng)中培養(yǎng)的是體細胞,則為無性生殖;若培養(yǎng)的是有性配子或合子,則屬于有性生殖。 ②植物體細胞雜交和動物細胞核移植都屬于無性生殖。,【歸納總結(jié)】核移植過程及分析 (1)核移植的過程:,(2)核移植過程的相關(guān)分析。 ①為了確保核移植形成的克隆動物的遺傳物質(zhì)全部來自有優(yōu)良性狀的動物提供的體細胞,在供體細胞的細胞核移植到受體細胞之前,必須將受體細胞的遺傳物質(zhì)去掉或?qū)⑵淦茐牡簟?②細胞融合的原理是細胞膜具有一定的流動性。而克隆動物的形成則利用了動物細胞核的全能性。 ③細胞融合后構(gòu)建重組胚胎,并移植到代孕母體內(nèi)獲得克隆動物,需要胚胎工程技術(shù)的支持。,【過關(guān)小練即時應(yīng)用】 1.(2015銀川高二檢測)如果用動物細胞進行克隆實驗,應(yīng)該選擇的細胞核不能來源于 ( ) A.乳腺細胞 B.卵細胞 C.胃腺細胞 D.囊胚期胚胎細胞 【解題指南】解答本題的關(guān)鍵是: (1)明確動物克隆應(yīng)該選擇體細胞的細胞核,而非生殖細胞的細胞核。 (2)了解卵細胞是經(jīng)減數(shù)分裂形成的,染色體數(shù)目已經(jīng)減半。,【解析】選B。將動物的一個體細胞的細胞核移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中,使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎,這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體。卵細胞是減數(shù)分裂形成的,細胞核中染色體數(shù)目減半。,2.(2015天津高考)2015年2月3日,英國議會下院通過一項歷史性法案,允許以醫(yī)學(xué)手段培育“三親嬰兒”。三親嬰兒的培育過程可選用如下技術(shù)路線。,據(jù)圖分析,下列敘述錯誤的是 ( ) A.該技術(shù)可避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代 B.捐獻者攜帶的紅綠色盲基因不能遺傳給三親嬰兒 C.三親嬰兒的染色體全部來自母親提供的細胞核 D.三親嬰兒的培育還需要早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù),【解題指南】(1)圖示信息:捐獻者僅提供細胞質(zhì)基因,細胞核基因(染色體)來自母親和父親。 (2)關(guān)鍵知識:核移植、胚胎移植。 【解析】選C。A項,三親嬰兒細胞質(zhì)基因主要來自捐獻者卵母細胞,可避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代,故正確。B項,三親嬰兒細胞核基因(染色體)來自母親和父親,捐獻者攜帶的紅綠色盲基因(細胞核基因)不傳給該嬰兒,故正確。C項,由B項分析可知該項錯誤。D項,三親嬰兒的培育還需要早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)才能最終完成,故正確。,【補償訓(xùn)練】 英國科學(xué)家應(yīng)用哪一種關(guān)鍵的細胞工程技術(shù),培育出著名的克隆綿羊——“多利” ( ) A.細胞和組織培養(yǎng) B.細胞融合 C.動物胚胎移植 D.動物體細胞核移植 【解析】選D?？寺【d羊——“多利”的培育過程利用了動物細胞工程中的動物體細胞核移植、胚胎移植等技術(shù)手段,其中動物體細胞核移植是最關(guān)鍵的。,