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高中生物专题2细胞工程2.2.1动物细胞培养和核移植技术课堂探究素材新人教版选修3


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2.2.1 动物细胞培养和核移植技术
课堂探究 探究点一 动物细胞培养 ·问题导引· 对大面积烧伤的病人, 最好进行自体皮肤移植手术, 为了获得大量的自体皮肤细胞必须 进行细胞培养。思考:(1)从病人身上能大量取材用于皮肤细胞的培养吗?为什么?(2) 列举皮肤细胞培养液中的成分。(3)简述动物细胞培养的大致过程。 提示:(1)不能,因为病人的健康皮肤有限,为了避免对病人的二次伤害,只能从病 人身上获取少量的材料。(2)皮肤细胞培养液的成分包括糖、氨基酸、促生长因子、无机 盐、微量元素、血清(或血浆)等。(3)动物细胞培养的大致过程是:取材→剪碎→用胰 蛋白酶处理→制成细胞悬液→原代培养→传代培养。 ·名师精讲· 1.动物细胞培养的过程 剪碎 加培养液 取动物组织块胰蛋白酶 ― ― → 单个细胞 ― ― → 细胞悬液― →原代培养― →传代培养― →细胞 稀释 群体 特别提醒 (1)动物细胞培养的原理是细胞增殖,其结果是得到克隆细胞,即细胞株

或细胞系,而不是得到动物。 (2) 由于动物细胞间一般存在接触抑制现象, 并且单个细胞与外界的物质交换更迅速, 因此,细胞培养时要用胰蛋白酶将细胞分散开来。 2.动物细胞培养的条件 条件 无菌、无毒的环境 控制 对培养液和所有培养用具进行无菌处理; 在细胞培养液中添加抗生素; 定期更换培养液 糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等,通常需加入血清、 血浆等天然成分 哺乳动物细胞培养温度多以 36.5±0.5 ℃为宜,多数细胞生存的适宜 pH 为 7.2~7.4 O2 是细胞代谢所必需的, CO2 的主要作用是维持培养液的 pH。 通常采用 气体环境 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 3.动物细胞培养和植物组织培养的比较 动物细胞培养 植物组织培养

营养

温度和 pH

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原理 材料

细胞的增殖 胚胎或幼龄动物组织 动物细胞培养

植物细胞的全能性 离体植物器官或组织、细胞 植物组织培养 固体

培 养 基

状态 组成 成分 过程

液体

葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、 矿质元素、 蔗糖、 维生素、 植物激素、 动物血清等 原代培养,传代培养 贴壁生长、接触抑制,细胞增殖不 分化 异养需氧 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使组织分 散成单个细胞 恒温、无菌、无需光照 (1)生产蛋白质生物制品 有机添加物等 更换培养基,细胞增殖分化 脱分化成愈伤组织、再分化成胚状 体,细胞增殖分化 前期异养需氧,后期自养需氧 消毒 常温、无菌、后期需光照条件 (1)快速繁育无病毒植株 (2)生产药物、食品添加剂、香料、 杀虫剂等 ) ⑤

生长特点 代谢 接种前处理 培养条件

培养目的

(2)获取大量细胞 (3)检测有毒物质

【例题 1】 一般来说,动物细胞体外培养需要满足的条件包括( ①无毒的环境 ②无菌的环境 ③合成培养基需加血清

④温度与动物体温相近

需要 O2,不需要 CO2 ⑥需要 CO2 A.①②③④⑤⑥ C.①③④⑤⑥ B.①②③④ D.①②③④⑥

解析:动物细胞体外培养要求环境无菌、无毒,培养液中需添加一定量的抗生素,合成 培养基中需加血清、血浆等一些天然成分,温度与动物的体温相近,pH 多数为 7.2~7.4。 O2 是细胞代谢所必需的,CO2 可维持培养液的 pH。 答案:D 探究点二 动物体细胞核移植技术和克隆动物 ·问题导引· 克隆属于无性繁殖,以植物的完整体细胞为材料已经实现了植物的克隆。思考:(1) 以植物的体细胞为材料进行植物克隆的技术叫什么名字?(2)能否直接以完整的体细胞为 材料对动物进行克隆?简述以动物体细胞为材料克隆动物的大致过程。 提示:(1)植物组织培养。(2)不能。以动物体细胞为材料克隆动物的大致过程是: 获取动物体细胞→获取减数第二次分裂中期的次级卵母细胞→去除次级卵母细胞的细胞核 →将动物体细胞注入无核的次级卵母细胞→将重组细胞培养成重组胚胎→胚胎移植→胚胎 在代孕母畜子宫内完成发育。
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·名师精讲· 1.动物核移植技术的概念 动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核, 移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中, 使 其重组并发育成一个新的胚胎, 这个新的胚胎最终发育为动物个体。 用核移植的方法得到的 动物称为克隆动物。 2.动物核移植的原理 细胞核的全能性。 3.动物核移植的类型 胚胎细胞核移植和体细胞核移植。 4.体细胞核移植的过程

特别提醒

①选择卵母细胞作为体细胞核移植受体的理由是: 卵母细胞能使体细胞核的

全能性得以表达;卵母细胞富含营养物质,能满足早期胚胎发育时对营养的需求;卵母细胞 体积大,易操作。②体细胞核移植得到的动物叫克隆动物,细胞核遗传物质来自体细胞核的 供体, 而细胞质遗传物质来自卵母细胞的供体和体细胞的供体。 ③克隆动物的产生过程不遵 循孟德尔遗传基本定律。④克隆动物的性别和体细胞供体动物相同。 【例题 2】 下列有关克隆的叙述,错误的是( )

A.动物难以克隆的根本原因是基因组中的基因不完整 B.可以加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育 C.“多莉”绵羊的性状与供核绵羊不完全相同 D.克隆动物的核心技术手段是核移植,属于无性生殖 解析: 动物难以克隆的原因是, 动物细胞的全能性会随着动物细胞分化程度的提高而逐 渐受到限制,分化潜能逐渐变弱,因而用体细胞克隆的动物实际是通过核移植来实现的。其 全能性受到限制的根本原因是基因组中某些基因的表达受限制, 而不是基因的不完整。 “多 莉”是通过核移植技术获得的, 其绝大多数性状与供核绵羊相同, 但部分性状是由细胞质中 的基因决定的,并且基因的表达还要受到环境的影响,因而 C 项正确。核移植过程中没有经 过两性生殖细胞的两两结合,因而属于无性生殖。 答案:A 典型方法 对克隆动物进行正确的生殖和遗传属性分析是解答此类题目的关键。 克隆动
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物属于无性繁殖, 遗传过程不遵循遗传基本定律, 但其遗传性状由体细胞的供体动物和卵母 细胞的供体动物共同决定,同时会受到环境的影响。 变式训练 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.用于保存物种 D.改变动物的核基因型 解析:动物的各种性状是由遗传物质 DNA 控制的,DNA 主要存在于细胞核中。目前的克 隆技术是通过核移植来实现的。 通过该技术能够提供供体细胞核的整套遗传物质, 因而能保 持亲本的优良性状,保持性别不变,亦能够用于保存物种,但不能改变动物的核基因型。 答案:D

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