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1、生物选修生物选修3 3（人教版）（人教版）专题专题2 细胞工程细胞工程 第第2节节 动物细胞工程动物细胞工程 第第1课时课时 动物细胞培养动物细胞培养 和核移植技术和核移植技术 要点突破要点突破知识点知识点1 1 动物细胞培养动物细胞培养1 1概概念念：动动物物细细胞胞培培养养就就是是从从动动物物机机体体中中取取出出相相关关的的组组织织，将将它它分分散散成成单单个个细细胞胞，然然后后放放在在适适宜宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。的培养基中，让这些细胞生长和增殖。2 2过程。过程。(1)(1)取取材材：培培养养的的动动物物细细胞胞大大部部分分取取自自动动物物胚胚胎胎或或出出生生不不久久的的幼
2、幼龄龄动动物物的的器器官官或或组组织织，是是因因为为这这些些组组织织或或器官上的细胞生命力旺盛，分裂能力强。器官上的细胞生命力旺盛，分裂能力强。(2)(2)细细胞胞贴贴壁壁和和接接触触抑抑制制：将将细细胞胞悬悬浮浮液液置置于于适适宜宜环环境境条条件件的的培培养养瓶瓶中中培培养养，悬悬浮浮液液中中分分散散的的细细胞胞很很快快就就贴贴附附在在瓶瓶壁壁上上，称称为为细细胞胞贴贴壁壁。当当贴贴壁壁细细胞胞分分裂裂生生长长到到表表面面相相互互接接触触时时，细细胞胞就就会会停停止止分分裂裂增增殖殖，这这种种现现象象称为细胞的接触抑制。称为细胞的接触抑制。(3)(3)原代培养和传代培养。原代培养和传代培养。
3、通通常常将将动动物物组组织织被被胰胰蛋蛋白白酶酶或或胶胶原原蛋蛋白白酶酶处处理理以以后后的的细胞的初次培养，称为原代培养。贴满瓶壁的细胞需细胞的初次培养，称为原代培养。贴满瓶壁的细胞需要要重重新新用用胰胰蛋蛋白白酶酶等等处处理理，然然后后分分瓶瓶继继续续培培养养，让让细细胞胞继继续续增增殖殖，这这种种培培养养即即为为传传代代培培养养。一一般般也也这这样样认认为为：1010代代以以内内的的细细胞胞培培养养是是原原代代培培养养，1010代以后的细胞培养是传代培养代以后的细胞培养是传代培养(如下图所示如下图所示)。3 3条件。条件。(1)(1)无无菌菌、无无毒毒的的环环境境：对对培培养养液液和和所所
4、有有培培养养用用具具进进行行无无菌菌处处理理；在在细细胞胞培培养养液液中中添添加加一一定定量量的的抗抗生生素素，以以防防培培养养过过程程中中的的污污染染；定定期期更更换换培培养养液液，以以便便清清除除代代谢谢产产物物，防防止止细细胞胞代代谢谢产物积累对细胞自身造成危害。产物积累对细胞自身造成危害。(2)(2)营营养养物物质质：需需要要糖糖、氨氨基基酸酸、促促生生长长因因子子、无无机机盐盐、微微量量元元素素等等，通通常常需需加加入入血血清清、血血浆浆等等一一些些天然成分。天然成分。(3)(3)温温度度和和pHpH：细细胞胞体体外外培培养养的的适适宜宜温温度度一一般般与与动动物物的的体体温温相相近
5、近，多多数数细细胞胞生生存存的的适适宜宜pHpH值值为为7.27.27.47.4。(4)(4)气气体体环环境境：主主要要有有O O2 2和和COCO2 2。O O2 2是是细细胞胞代代谢谢所所必必需的。需的。COCO2 2的主要作用是维持培养液的的主要作用是维持培养液的pHpH。4 4应用。应用。(1)(1)可可用用于于生生产产蛋蛋白白质质生生物物制制品品，如如病病毒毒疫疫苗、干扰素、单克隆抗体等。苗、干扰素、单克隆抗体等。(2)(2)基因工程中受体细胞的培养。基因工程中受体细胞的培养。(3)(3)检测有毒物质，判断某种物质的毒性。检测有毒物质，判断某种物质的毒性。(4)(4)为为烧烧伤伤病病
6、人人植植皮皮，用用于于生生理理、病病理理、药药理等方面的科学研究等。理等方面的科学研究等。5 5植物组织培养和动物细胞培养的比较。植物组织培养和动物细胞培养的比较。例例1 1 回答下列有关动物细胞培养的问题。回答下列有关动物细胞培养的问题。(1)(1)在在动动物物细细胞胞培培养养过过程程中中。当当贴贴壁壁细细胞胞分分裂裂生生长长到到细细胞胞表表面面_时时，细细胞胞会会停停止止分分裂裂增增殖殖，这这种种现现象象称称为为细细胞胞的的_。此此时时，瓶瓶壁壁上上形形成成的的细细胞胞层层数数是是_。要要使使贴贴壁壁的的细细胞胞从从瓶瓶壁壁上上分分离离下下来来，需需要要用用酶酶处处理理，可可用用的的酶酶是
7、是_。(2)(2)随随着着细细胞胞传传代代次次数数的的增增多多，绝绝大大部部分分细细胞胞分分裂裂停停止止，进进而而出出现现_现现象象；但但极极少少数数细细胞胞可可以以连连续续增增殖殖，其其中中有有些些细细胞胞会会因因遗遗传传物物质质发发生生改改变变而而变变成成_细细胞胞，该该种种细细胞胞的的黏黏着着性性_，细细胞胞膜膜表表面面蛋蛋白白质质(糖糖蛋蛋白白)的的量量_。(3)(3)现现用用某某种种大大分分子子染染料料，对对细细胞胞进进行行染染色色时时，观观察察到到 死死 细细 胞胞 被被 染染 色色，而而 活活 细细 胞胞 不不 染染 色色，原原 因因 是是_。(4)(4)检检查查某某种种毒毒物物
8、是是否否能能改改变变细细胞胞染染色色体体的的数数目目，最最好好选选用用细细胞胞分分裂裂到到_期期的的细细胞胞用用显显微微镜镜进进行行观察。观察。(5)(5)在在细细胞胞培培养养过过程程中中，通通常常在在_条条件件下下保保存存细细胞胞。因因为为在在这这种种条条件件下下，细细胞胞中中_的的活活性性降降低低，细细胞胞_的的速速率降低。率降低。(6)(6)给给患患者者移移植植经经细细胞胞培培养养形形成成的的皮皮肤肤组组织织后后，发发生生了了排排斥斥现现象象，这这是是因因为为机机体体把把移移植植的的皮皮肤组织当作肤组织当作_进行攻击。进行攻击。解解析析：在在动动物物细细胞胞的的培培养养过过程程中中，细细
9、胞胞因因相相互互接接触触而而出出现现接接触触抑抑制制并并具具有有贴贴壁壁现现象象，可可用用胰胰蛋蛋白白酶酶将将贴贴壁壁细细胞胞分分离离下下来来。随随着着细细胞胞培培养养传传代代次次数数的的增增多多，大大多多数数细细胞胞失失去去分分裂裂能能力力而而衰衰老老死死亡亡，只只有有少少数数细细胞胞仍仍具具有有分分裂裂能能力力，这这部部分分细细胞胞具具有有癌癌细细胞胞的的特特征征，其其细细胞胞膜膜上上的的糖糖蛋蛋白白减减少少，细细胞胞的的黏黏着着性性下下降降。细细胞胞膜膜具具有有选选择择透透过过性性，故故染染料料分分子子不不能能使使活活细细胞胞着着色色。温温度度能能影影响响细细胞胞内内酶酶的的活活性性而而
10、影影响响细细胞胞的的新新陈陈代代谢谢，故可低温保存培养的细胞。故可低温保存培养的细胞。答答案案：(1)(1)相相互互接接触触接接触触抑抑制制单单层层(或或一一层层)胰胰蛋蛋白白酶酶(2)(2)衰衰老老甚甚至至死死亡亡不不死死性性降降低低减减少少(3)(3)由由于于活活细细胞胞的的膜膜具具有有选选择择透透过过性性，大大分分子子染染料料不不能能进进入入活活细细胞胞内内，故故活活细细胞胞不不能能着着色色(或或由由于于死死细细胞胞的的膜膜丧丧失失了了选选择择透透过过性性，大大分分子子染染料料能能够够进进入入死死细细胞胞内内而而着着色色)(4)(4)中中(5)(5)冷冷冻冻(或或超低温、液氮超低温、液氮
11、)酶新陈代谢酶新陈代谢(6)(6)抗原抗原名名师师点点睛睛：(1)(1)分分散散动动物物细细胞胞用用胰胰蛋蛋白白酶酶或或胶胶原原蛋蛋白白酶酶(不不可可用用胃胃蛋蛋白白酶酶)，分分离离植植物物细细胞胞用用95%95%酒酒精精与与15%15%盐盐酸酸的的混混合合液液(1(11)1)。(2)(2)动动物物细细胞胞培培养养时时要要加加血血清清，而而植植物物组组织织培培养养要要加加生生长长素素、细胞分裂素等植物激素。细胞分裂素等植物激素。知识点知识点2 2 动物体细胞核移植技术和克隆动物动物体细胞核移植技术和克隆动物1 1动动物物核核移移植植的的概概念念：就就是是将将动动物物的的一一个个细细胞胞的的细细
12、胞胞核核，移移入入一一个个已已经经去去掉掉细细胞胞核核的的卵卵母母细细胞胞中中，使使其其重重组组并并发发育育成成一一个个新新的的胚胚胎胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。这个新的胚胎最终发育为动物个体。2 2动动物物体体细细胞胞核核移移植植的的原原理理：动动物物细细胞胞核核具具有全能性。有全能性。3 3动物体细胞核移植的过程动物体细胞核移植的过程(如下图所示如下图所示)：4 4动物体细胞核移植技术的应用及面临问题。动物体细胞核移植技术的应用及面临问题。(1)(1)畜畜牧牧生生产产方方面面：利利用用体体细细胞胞克克隆隆技技术术可可以以加加速速家家畜畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。遗传改良进程，
13、促进优良畜群繁育。(2)(2)保保护护濒濒危危物物种种：可可望望通通过过利利用用体体细细胞胞核核移移植植技技术术增增加这些动物的存活数量。加这些动物的存活数量。(3)(3)医医药药卫卫生生方方面面：转转基基因因克克隆隆动动物物可可以以作作为为生生物物反反应应器器，生生产产许许多多珍珍贵贵的的医医用用蛋蛋白白；在在治治疗疗人人类类疾疾病病时时，可作为异种移植的供体可作为异种移植的供体(如下图所示如下图所示)：(4)(4)研研究究克克隆隆动动物物使使人人类类更更好好地地了了解解胚胚胎胎发发育育及及衰衰老老过过程程；更更好好地地追追踪踪研研究究疾疾病病的的发发展展过过程程和和治疗疾病。治疗疾病。(5
14、)(5)克克隆隆面面临临的的问问题题如如何何解解决决，利利用用“克克隆隆人人”作作器器官官供供体体合合不不合合乎乎人人道道、是是否否合合法法、经经济济是是否否合合算算，克克隆隆人人与与被被克克隆隆人人实实质质是是存存在在年年龄龄差差的的同同胞胞胎胎，如如何何应应付付这这种种伦伦理理关关系系等等等等。面面对对难难以以预预料料的的社社会会、经经济济、伦伦理理、道道德德后后果果，需需要相应的约束机制以保证克隆技术为人类服务。要相应的约束机制以保证克隆技术为人类服务。例例2 2 有有A A和和B B两两个个肉肉牛牛品品种种，A A品品种种牛牛的的细细胞胞组组成成可可表表示示为为A A细细胞胞核核、A
15、A细细胞胞质质，B B品品种种牛牛则则为为B B细细胞胞核核、B B细胞质。细胞质。(1)(1)如如果果要要获获得得一一头头克克隆隆牛牛，使使其其细细胞胞由由A A细细胞胞核核和和B B细细胞胞质质组组成成，基基本本步步骤骤是是，从从A A品品种种牛牛体体内内取取出出体体细细胞胞，进进行行体体外外培培养养，然然后后再再从从培培养养细细胞胞中中取取出出_注注入入B B品品种种牛牛的的_卵卵母母细细胞胞，经经过过某某些些刺刺激激和和培培养养后后，可可形形成成胚胚胎胎，该该胚胚胎胎被被称称为为_，将将该该胚胚胎胎移移入入代代孕孕母母牛牛的的_中中，通过培育可达到目的。通过培育可达到目的。(2)(2)
16、上述过程中运用了动物细胞工程的哪些技术？上述过程中运用了动物细胞工程的哪些技术？_。(3)(3)克克隆隆牛牛的的产产生生说说明明_具具有有全全能能性性。由由A A、B B两两品品种种杂杂交交得得到到的的牛牛与与克克隆隆牛牛相相比比，杂杂交交牛牛细细胞胞核核的的遗遗传传物物质质来来自自_个个亲亲本本，细细胞胞质质来来自自_性性亲亲本本，克克隆隆牛牛和和杂杂交交牛牛的的遗遗传传物物质质组组成成_(_(“相同相同”，“不同不同”)。(4)(4)请举一例说明克隆牛培育成功的实际意义。请举一例说明克隆牛培育成功的实际意义。_。解解析析：动动物物的的克克隆隆所所用用的的方方法法是是核核移移植植，也也就就是
17、是把把动动物物体体细细胞胞的的细细胞胞核核移移入入去去核核的的卵卵母母细细胞胞中中，然然后后经经过过某某些些刺刺激激和和培培养养后后可可形形成成重重组组胚胚胎胎，再再移移入入代代孕孕动动物物的的子子宫宫中中继继续续发发育育，从从而而获获得得克克隆隆个个体体。克克隆隆动动物物的的成成功功说说明明了了动动物物体体细细胞胞核核具具有有全全能能性性，克克隆隆动动物物的的遗遗传传特特性性与与提提供供细细胞胞核核的的个个体体基基本本一一致致。在在体体细细胞胞克克隆隆动动物物中中不不仅仅用用到到了了核核移移植植，还用到了动物细胞培养。还用到了动物细胞培养。答答案案：(1)(1)细细胞胞核核去去核核重重组组胚
18、胚胎胎子子宫宫(2)(2)动动物物细细胞胞核核移移植植和和动动物物细细胞胞培培养养(3)(3)动动物物体体细细胞胞核核两两雌雌不不同同(4)(4)保保存存濒濒危危物物种种，繁繁育育优优良良品品种种，医医学学上上克克隆隆器器官官等等名名师师点点睛睛：(1)(1)核核移移植植一一般般选选择择去去核核的的卵卵母母细细胞胞，因因为为卵卵母母细细胞胞体体积积大大，易易操操作作，含含有有促促使使细细胞胞核核全全能能性性表表达的物质和营养条件。达的物质和营养条件。(2)(2)核核移移植植时时，一一般般先先用用电电刺刺激激使使供供受受体体细细胞胞融融合合，再再用用物物理理或或化化学学方方法法激激活活受受体体细
19、细胞胞，使使其其完完成成细细胞胞分分裂裂和发育进程。和发育进程。(3)(3)在在核核移移植植时时，一一般般不不选选择择生生殖殖细细胞胞作作为为供供核核细细胞胞，因为生殖细胞与正常体细胞相比，遗传物质减半。因为生殖细胞与正常体细胞相比，遗传物质减半。(4)(4)克克隆隆动动物物的的性性状状与与核核供供体体生生物物的的性性状状基基本本相相同同，而而不不是是完完全全相相同同，因因为为：克克隆隆动动物物的的细细胞胞质质遗遗传传物物质质来来自自于于受受体体卵卵母母细细胞胞。生生物物的的性性状状不不仅仅与与遗遗传传物物质质有有关关，还还受受环环境境的影响。的影响。突变。突变。(5)(5)核核移移植植过过程
20、程中中细细胞胞核核只只来来自自于于一一个个个个体体，因因此此核核遗遗传传物物质质与与供供核核个个体体的的相相同同，属属于于无无性繁殖，不会改变生物体的基因型。性繁殖，不会改变生物体的基因型。本节小结本节小结核心归纳核心归纳1 1动动物物细细胞胞工工程程的的常常用用技技术术有有动动物物细细胞胞培培养养、动动物物细细胞胞核核移移植植、动动物物细细胞胞融融合合、生生产产单单克克隆隆抗抗体等，其中动物细胞培养是基础。体等，其中动物细胞培养是基础。2 2动动物物细细胞胞培培养养分分原原代代培培养养和和传传代代培培养养，培培养养时时均均需需用用胰胰蛋蛋白白酶酶对对细细胞胞进进行行分分散散处处理理，培培养养
21、液液中通常要添加血清。中通常要添加血清。3 3动动物物细细胞胞要要分分散散成成单单个个细细胞胞培培养养，培培养养液液中中通常要添加血清。通常要添加血清。4 4动动物物细细胞胞培培养养中中的的两两个个显显著著特特点点是是贴贴壁壁生生长、接触抑制。长、接触抑制。5 5动动物物核核移移植植的的理理论论基基础础是是细细胞胞核核具具有有全全能能性。性。6 6动动物物体体细细胞胞核核移移植植的的难难度度高高于于胚胚胎胎细细胞胞核核移移植植，因因为为动动物物体体细细胞胞分分化化程程度度高高，恢恢复复其其全全能性十分困难。能性十分困难。正误判断正误判断1 1常常选选用用胚胚胎胎或或幼幼龄龄动动物物的的器器官官
22、或或组组织织进进行行动动物物细细胞胞培养是因为这些细胞容易获得。培养是因为这些细胞容易获得。()2 2动动物物细细胞胞是是基基因因工工程程技技术术中中常常用用的的受受体体细细胞胞，离离不不开动物细胞培养。开动物细胞培养。()3 3克克隆隆动动物物时时，常常以以去去核核的的卵卵母母细细胞胞为为受受体体细细胞胞的的原原因因是是细细胞胞体体积积大大、含含有有促促进进细细胞胞核核全全能能性性表表达达的的物物质质。()4 4克隆动物的性状与供体细胞动物完全相同。克隆动物的性状与供体细胞动物完全相同。()5 5克克隆隆动动物物成成功功率率低低且且存存在在健健康康问问题题，因因此此克克隆隆动动物物研究无意义。研究无意义。()1 1提提示示：选选用用胚胚胎胎或或幼幼龄龄动动物物组组织织的的原原因因是是这这些些细细胞胞增增殖殖能能力强、分化程度低。力强、分化程度低。2 23 34 4提提示示：克克隆隆动动物物的的性性状状绝绝大大部部分分与与供供体体动动物物相相同同，卵卵细细胞胞的细胞质中含有少量的细胞质中含有少量DNADNA。5 5提提示示：克克隆隆动动物物在在胚胚胎胎发发育育、疾疾病病发发生生和和治治疗疗方方面面有有广广阔阔的前景。的前景。