高中生物 專題2 第2節(jié) 第1課時 動物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)課件 新人教版選修3.ppt

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成才之路 生物,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修3,細(xì)胞工程,專題二,第二節(jié) 動物細(xì)胞工程,專題二,第一課時 動物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù),1．簡述動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程、條件(重點(diǎn))。 2．舉例說出動物細(xì)胞培養(yǎng)的作用。 3．簡述通過動物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動物的過程。(重、難點(diǎn))。 4．了解體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景。,動物細(xì)胞培養(yǎng),動物細(xì)胞核移植,動物細(xì)胞融合,生產(chǎn)單克隆抗體,單個細(xì)胞,生長,增殖,胰蛋白酶或膠原蛋白酶,細(xì)胞懸液,培養(yǎng)瓶,細(xì)胞貼壁,原代培養(yǎng),培養(yǎng)液,培養(yǎng)用具,氨基酸,促生長因子,微量元素,血清,36.5,7.2～7.4,O2,CO2,細(xì)胞代謝,培養(yǎng)液,病毒,單克隆抗體,細(xì)胞核,重組,新的胚胎,胚胎細(xì)胞核移植,體細(xì)胞核移植,3．過程,,遺傳改良,優(yōu)良畜群,瀕危,醫(yī)用蛋白,供體,移植,成活率低,遺傳缺陷,[思維激活] 1．動物細(xì)胞培養(yǎng)為什么需要無菌、無毒的環(huán)境？ 2．在進(jìn)行核移植時，為什么一般不選用生殖細(xì)胞作為供核細(xì)胞？ [答案] 1．細(xì)菌、真菌和病毒等均可造成細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境的污染，而離體培養(yǎng)的細(xì)胞已失去了對微生物和有毒物質(zhì)的防御能力，一旦受到污染或自身代謝物質(zhì)積累等，培養(yǎng)的細(xì)胞就會死亡。 2．因為生殖細(xì)胞的遺傳物質(zhì)相比正常體細(xì)胞的遺傳物質(zhì)減半。,知識貼士：①細(xì)胞貼壁和接觸抑制 將細(xì)胞懸浮液置于適宜環(huán)境的培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)，懸浮中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細(xì)胞貼壁。 當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時，細(xì)胞便會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。 ②原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng) 通常將動物組織消化后的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)。貼壁的細(xì)胞需要重新用胰蛋白酶等處理，然后分散后分瓶繼續(xù)培養(yǎng)，讓細(xì)胞繼續(xù)增殖。這樣的培養(yǎng)即為傳代培養(yǎng)。,3．條件 (1)無菌、無毒的環(huán)境 (2)營養(yǎng)：細(xì)胞體外培養(yǎng)所需營養(yǎng)物質(zhì)與體內(nèi)基本相同。主要成分是：葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、促生長因子、微量元素、動物血清等。 (3)溫度和pH：細(xì)胞體外培養(yǎng)的適宜溫度一般和動物體溫相近。哺乳動物多以36.50.5℃為宜。多數(shù)細(xì)胞生存的適宜pH為7.2～7.4。 (4)氣體環(huán)境：細(xì)胞培養(yǎng)所需氣體主要有O2和CO2，O2是細(xì)胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)的pH值。,4．應(yīng)用 (1)大規(guī)模地生產(chǎn)生物制品，如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等。 (2)為皮膚大面積燒傷的病人移植皮膚。 (3)用于檢測有毒物質(zhì)。,關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述錯誤的是( ) A．用于培養(yǎng)的細(xì)胞大都取自胚胎或幼齡動物的器官或組織 B．將所取的組織先用胰蛋白酶等進(jìn)行處理使其分散成單個細(xì)胞 C．在培養(yǎng)瓶中要定期用胰蛋白酶使細(xì)胞從瓶壁上脫離，制成細(xì)胞懸液 D．動物細(xì)胞培養(yǎng)只能傳50代左右，所培養(yǎng)的細(xì)胞會衰老死亡,[解析] 選取胚胎或幼齡動物的器官或組織是因為它們的分裂能力較強(qiáng)。動物組織細(xì)胞間隙中含有一定量的彈性纖維等蛋白質(zhì)，易被胰蛋白酶催化分解，從而使細(xì)胞分離開來。當(dāng)貼壁生長的細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時就停止分裂增殖，需定期用胰蛋白酶使細(xì)胞從瓶壁上脫離下來，配成細(xì)胞懸浮液。動物細(xì)胞培養(yǎng)傳至50代左右，部分細(xì)胞的遺傳物質(zhì)會發(fā)生改變，并且?guī)в邪┳兊奶攸c(diǎn)，能在培養(yǎng)條件下無限制地傳代下去。 [答案] D,一般來說，動物細(xì)胞體外培養(yǎng)需要滿足以下條件( ) ①無毒的環(huán)境 ②無菌的環(huán)境 ③合成培養(yǎng)基需加血漿 ④溫度與動物體溫相近 ⑤需要O2，不需要CO2 ⑥CO2能調(diào)節(jié)培養(yǎng)液pH A．①②③④⑤⑥ B．①②③④ C．①③④⑤⑥ D．①②③④⑥ [答案] D [解析] 一般來說，動物細(xì)胞體外培養(yǎng)需要滿足以下條件：無菌、無毒的環(huán)境，與體內(nèi)培養(yǎng)相同的營養(yǎng)，適宜的溫度和pH，還要有適量的CO2。,5．應(yīng)用 ①加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁殖。 ②保護(hù)瀕危物種 ③生產(chǎn)醫(yī)用蛋白 ④作為異種移植的供體 ⑤用于組織器官的移植,6．存在問題 (1)研究方面 克隆動物基因組重新編程的機(jī)制尚不清楚，克隆技術(shù)效率低，克隆動物畸形率高，死亡率高，易出現(xiàn)早衰等問題。 (2)應(yīng)用方面 生產(chǎn)克隆動物費(fèi)用昂貴，距大規(guī)模應(yīng)用還有一段距離。 知識貼士：克隆是從英語clone音譯而來。分為廣義和狹義，廣義的克隆是指所有的無性繁殖，在生物學(xué)領(lǐng)域中，有分子、細(xì)胞、個體三個水平的不同含義。,①分子克隆，即DNA擴(kuò)增。其含義是將某一特定的DNA片段通過重組DNA技術(shù)插入到一個載體(如質(zhì)?；虿《镜?中，并在宿主細(xì)胞自我復(fù)制得到的大量完全相同的該DNA片段群體。 ②細(xì)胞克隆，是指一個單一的共同祖先細(xì)胞分裂所形成的細(xì)胞株。其中每一個細(xì)胞的基因都是相同，如低等生物的分裂生殖，動、植物的細(xì)胞培養(yǎng)等。 ③個體克隆，在個體水平上，克隆是指基因型完全相同的兩個或更多的個體組成的群體，如胚胎分割移植，同卵雙胞胎也屬于克隆。,狹義的克隆是指動物通過的核移植由重組細(xì)胞發(fā)育成新個體的過程。如“多利”羊的培育。,,世界上第一只克隆羊“多利”的培育程序如下圖所示，請據(jù)圖回答下列問題。 (1)寫出圖中a、b所指的細(xì)胞工程名稱：a______；b______。 (2)實施細(xì)胞工程a時，所需的受體細(xì)胞大多采用動物卵細(xì)胞的原因是：________。 (3)“多利”面部的毛色是________。請根據(jù)遺傳學(xué)原理說明判斷根據(jù)：__________________________________。 (4)繼植物組織培養(yǎng)之后，克隆綿羊的培育成功，證明動物細(xì)胞也具有________。,(5)請舉一例，說明克隆羊培育成功的實際意義_________________________________________。 [解析] 該題將動物細(xì)胞工程與遺傳學(xué)原理相結(jié)合，使題目的綜合性、靈活性加強(qiáng)。解答此題需要從動物細(xì)胞工程、遺傳基因的來源與表達(dá)過程去分析和尋求答案?？寺⊙蚨嗬囵B(yǎng)過程中用到的細(xì)胞工程技術(shù)是細(xì)胞核移植和胚胎移植。多利羊的性狀主要是由細(xì)胞核控制，即性狀和白面綿羊相似。,[答案] (1)細(xì)胞核移植 胚胎移植 (2)卵細(xì)胞體積大，易操作，通過發(fā)育可直接表現(xiàn)出性狀來 (3)白色 “多利”的細(xì)胞核基因全部來自白面綿羊 (4)全能性 (5)保存瀕危物種、繁育優(yōu)良品種、醫(yī)學(xué)上克隆某生理器官等等,一只羊的卵細(xì)胞核被另一只羊的體細(xì)胞核置換后，這個卵細(xì)胞經(jīng)過多次分裂，再植入第三只羊的子宮內(nèi)發(fā)育，結(jié)果產(chǎn)下一只羊羔。這種克隆技術(shù)具有多種用途，但是不能( ) A．有選擇的繁殖某一性別的家畜 B．繁殖家畜中的優(yōu)良個體 C．用于保存物種 D．改變動物的基因型 [答案] D,[解析] 解題時首先準(zhǔn)確判斷出這只小羊羔實際上是通過無性生殖方式產(chǎn)生的。而無性生殖的主要特點(diǎn)就是子代保持母本的優(yōu)良性狀，很少發(fā)生變異，改變基因型。,1．動物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的比較,知識貼士：(1)與植物組織培養(yǎng)基比較，動物細(xì)胞培養(yǎng)液的獨(dú)特之處在于：①液體培養(yǎng)基；②其成分中有動物血清。 (2)為了保證細(xì)胞培養(yǎng)時滿足其營養(yǎng)物質(zhì)和生長因子的供給，培養(yǎng)基中需添加一定量的血清，因為血清中含有蛋白質(zhì)、氨基酸、葡萄糖、激素等及一些未知的營養(yǎng)物質(zhì)。,2．動物細(xì)胞培養(yǎng)中不經(jīng)過脫分化過程 脫分化又稱去分化，是指分化的細(xì)胞失去特有的結(jié)構(gòu)和功能變?yōu)榫哂形捶只?xì)胞特性的過程。植物的任何一部分，甚至單個細(xì)胞都具有長成完整植株的潛能，但要發(fā)育成完整植株，必須先脫分化。脫分化的細(xì)胞具有發(fā)育成任何組織的能力，然后進(jìn)行再分化，形成完整植株。植物細(xì)胞培養(yǎng)主要用于農(nóng)林生產(chǎn)中的作物、苗木育種，快速繁育種苗，培育無病毒植株等，這就要求植物的組織或細(xì)胞先進(jìn)行脫分化。動物細(xì)胞的培養(yǎng)有各種用途，一般而言，動物細(xì)胞培養(yǎng)不需經(jīng)過脫分化過程。,因高度分化的動物細(xì)胞的發(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(xì)胞也就沒有類似植物組織或細(xì)胞培養(yǎng)時的脫分化過程了。要想使培養(yǎng)的動物細(xì)胞定向分化，通常采用定向誘導(dǎo)動物干細(xì)胞，使其分化成所需要的組織或器官。 3．選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞作為核移植供體細(xì)胞的原因 培養(yǎng)的動物細(xì)胞一般當(dāng)傳代至10～50代時，部分細(xì)胞核型可能會發(fā)生變化，其細(xì)胞遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生突變，而10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型。因此，在動物體細(xì)胞核移植中，為了保證供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)，通常采用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞。,4．克隆動物并非是對體細(xì)胞供體動物的100%的復(fù)制 克隆動物絕大部分DNA來自于供體細(xì)胞核，但其核外還有少量的DNA，即線粒體中的DNA是來自于受體卵母細(xì)胞。所以，用教材中所述的方法克隆的動物不是供核動物完全相同的復(fù)制。 此外，即便動物的遺傳基礎(chǔ)完全相同，但動物的一些行為、習(xí)性的形成與其所處環(huán)境有很大關(guān)系，核供體動物生活的環(huán)境與克隆動物所生活的環(huán)境不會完全相同，其形成的行為、習(xí)性也不可能和核供體動物完全相同，從這一角度看，克隆動物也不會是核供體動物100%的復(fù)制。,動物器官的體外培養(yǎng)技術(shù)對于研究器官的生理、病理過程及其機(jī)制意義重大。下圖是一個新生小鼠的肝臟小塊培養(yǎng)裝置示意圖。請回答下列問題。,,(1)肝臟切成小薄片，這有利于肝臟細(xì)胞________。 (2)氣室中充入5%CO2氣體的主要作用是________。 (3)培養(yǎng)液中添加抗生素是為了抑制細(xì)菌生長，但要注意選擇抗生素的________，以保證抗生素對肝臟無害。 (4)有機(jī)物X有毒性，可誘發(fā)染色體斷裂。利用上圖所示裝置和提供的下列材料用具，探究肝臟小塊對有機(jī)物X是否具有解毒作用。,材料用具： 肝臟小塊，外周血淋巴細(xì)胞，淋巴細(xì)胞培養(yǎng)液，植物凝集素(刺激淋巴細(xì)胞分裂)；顯微鏡，載玻片，蓋玻片，玻璃皿，滴管；吉姆薩染液(使染色體著色)，有機(jī)物X溶液等。 實驗過程： ①在淋巴細(xì)胞培養(yǎng)液中加入植物凝集素培養(yǎng)淋巴細(xì)胞，取4等份，備用。,②利用甲、乙、丙、丁4組上圖所示裝置，按下表步驟操作(“√”表示已完成的步驟)。 上表中還需進(jìn)行的操作是________。,③培養(yǎng)一段時間后，取4組裝置中的等量培養(yǎng)液，分別添加到4份備用的淋巴細(xì)胞培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)。 ④一段時間后取淋巴細(xì)胞分別染色、制片。在顯微鏡下觀察________，并對比分析。若丙組淋巴細(xì)胞出現(xiàn)異常，而甲組的淋巴細(xì)胞正常，則說明________。,[解析] (1)把肝臟切成小薄片，有利于肝臟細(xì)胞的代謝，即吸收氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)、排出代謝廢物。(2)氣室中充入5%CO2的作用是形成碳酸來維持培養(yǎng)液適宜的pH。(3)要注意選擇抗生素的種類和劑量來抑制細(xì)菌生長，否則會影響肝臟細(xì)胞。(4)乙組或丁組沒有處理，向乙(或丁)組裝置中放置肝臟小塊作為對照實驗，有機(jī)物X有毒性，可誘發(fā)染色體斷裂，所以要觀察淋巴細(xì)胞的染色體形態(tài)和數(shù)量是否變化。甲組添加肝臟小塊淋巴細(xì)胞染色體正常，丙組沒有添加出現(xiàn)染色體異常，說明肝臟小塊對有機(jī)物X具有解毒作用。,[答案] (1)吸收氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)、排出代謝廢物 (2)維持培養(yǎng)液適宜的pH (3)種類和劑量 (4)②向乙(或丁)組裝置中放置肝臟小塊 ④染色體形態(tài)和數(shù)量 肝臟小塊對有機(jī)物X具有解毒作用,