動物細胞培養(yǎng)和核移植技術導學案.doc

.2.2.1動物細胞培養(yǎng)和核移植技術導學案【學習目標】1.簡述動物細胞培養(yǎng)的過程、條件及應用。2.簡述通過動物體細胞核移植技術克隆動物的過程和應用前景?！局攸c和難點】1. 學習重點（1）動物細胞培養(yǎng)的過程及條件。（2）用動物體細胞核移植技術克隆動物的過程。2.學習難點（1）原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的區(qū)別。(2) 用動物體細胞核移植技術克隆動物的過程?！咀灾鲗W習】 動物細胞工程常用的技術： 、 、 、 。其中 是最基礎的技術。一、動物細胞培養(yǎng)（一）概念：從動物體取出相關組織，將它分散成 ，再放在適宜培養(yǎng)基中，讓這些細胞 。（二）過程1取材：用于培養(yǎng)的動物細胞一般取至動物胚胎或幼齡動物的組織或器官，先剪碎。2配制成細胞懸液：用 酶或 酶處理一段時間，將組織分散成許多單個細胞。經(jīng)過濾、離心后用培養(yǎng)液將分散的細胞稀釋制成細胞懸液。3動物細胞生長的特點： 和 。4原代培養(yǎng)： 。5傳代培養(yǎng)： 。（三）動物細胞培養(yǎng)的條件1 的環(huán)境，通常還要添加一定量的 ，以防止培養(yǎng)過程中的污染。2營養(yǎng)：需要 ；按細胞所需的營養(yǎng)物質種類和數(shù)量嚴格配制成的培養(yǎng)基稱為 培養(yǎng)基。3溫度和PH：溫度 ；PH 。4氣體環(huán)境：主要有 和 。（四）動物細胞培養(yǎng)技術的應用1大規(guī)模培養(yǎng)生產(chǎn)有重要價值的生物制品：如 、 、 。2與基因工程相結合：動物細胞是基因工程中常用的 細胞3培養(yǎng)的動物細胞可以用于檢測 物質，判斷 。4科研方面：培養(yǎng)正?；蚋鞣N病變細胞，用于 、 、 等方面的研究。如用于篩選抗癌藥物等，為治療和預防癌癥及其他疾病提供理論依據(jù)。二、動物體細胞核移植技術和克隆動物（一）動物核移植、克隆動物的概念. 動物核移植動物核移植是將動物的一個細胞的細胞核，移入一個已經(jīng)去掉細胞核的 細胞中，將其重組并發(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。. 克隆動物用 移植的方法得到的動物稱為克隆動物。. 哺乳動物核移植的類型：可分為 和 。（二）體細胞核移植的過程從供體取 ，進行細胞培養(yǎng)，然后將供體細胞注入 ；用物理或化學方法激活受體細胞，使其完成 和 ；將得到的胚胎移入 體內，生出與供體遺傳物質基本相同的犢牛。（三）體細胞核移植技術的應用前景1在畜牧業(yè)生產(chǎn)中，可以加速家畜 進程，促進 繁育；2在保護瀕危物種方面，可利用 物種；3在醫(yī)藥衛(wèi)生領域：轉基因克隆動物可以作為，生產(chǎn) ；4在治療人類疾病時：轉基因克隆動物細胞、組織和器官可以作為 的供體；5人的核移植胚胎干細胞經(jīng)過誘導分化，形成相應的組織、器官后，可以用于 的移植。（四）體細胞核移植技術存在的問題1成功率 ，存活的個體 。2克隆動物存在 ，許多克隆動物表現(xiàn)出 ，如體型過在， 、發(fā)育困難、臟器缺陷、免疫失調等。3克隆食品的安全性問題也存在 。【合作探究】1為什么動物細胞培養(yǎng)時用動物胚胎或幼齡動物的組織？2原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？3動物細胞培養(yǎng)要經(jīng)過脫分化過程嗎？為什么？4為什么核移植時一般都選擇傳代10代以內的細胞？5在體細胞的細胞核移植到受體卵母細胞之前，為什么必須先去掉受體卵母細胞的核？6卵母細胞為什么要培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期？7用體細胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物，是對體細胞供體動物進行100%的復制嗎？重難點點撥1動物細胞培養(yǎng)的過程動物血清、葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素胰蛋白酶、剪碎動物胚胎或幼齡動物器官、組織單個細胞細胞懸浮液50代細胞細胞株細胞系原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)10代細胞2動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的區(qū)別。動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)有許多相似之處，也有許多不同點。一是它們用的培養(yǎng)基不同，植物組織培養(yǎng)用的一般是固體培養(yǎng)基，而動物細胞培養(yǎng)用的一般是液體培養(yǎng)基。第二是它們的培養(yǎng)基的成分不同。動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)液中通常含有葡萄糖、氨基酸、無機鹽和維生素，另外還有動物血清。植物組織培養(yǎng)所需要的培養(yǎng)基包含植物生長和發(fā)育的全部營養(yǎng)成分，如礦質元素、蔗糖、維生素、植物激素和有機添加物，沒有動物血清。第三是植物組織培養(yǎng)最后一般得到新的植物個體，而動物細胞培養(yǎng)因為動物體細胞一般不能表達其全能性，因此得到的是同一種的細胞。3把握動物體細胞移植的特點動物體細胞移植依據(jù)的原理還是細胞的全能性，與植物組織培養(yǎng)一樣屬于無性生殖。雖然細胞核內具有發(fā)展成為一個完整個體所需的全套基因，但動物體細胞分化程度較高，因此很難表達全能性。卵細胞體積大，易于操作，含有促使細胞核表達全能性的物質和營養(yǎng)條件。將體細胞核移植入去核卵細胞內，既保證了重組細胞的完整性，又能刺激體細胞核表達其全能性，發(fā)展成為一個新的個體。動物體細胞移植產(chǎn)生的新個體的親本有三個：體細胞核供體、卵細胞細胞質供體、代孕母體。新個體細胞核基因型與體細胞核供體完全一樣，因此新個體性狀與體細胞核供體基本相同。卵細胞細胞質中也有少量的DNA，新個體性狀與卵細胞細胞質供體有一些地方相同。代孕母體沒有為新個體提供遺傳物質，新個體性狀與代孕母體基本沒有聯(lián)系。【歸納總結】植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)培養(yǎng)基的物理性質培 養(yǎng) 基的 成 分結 果應 用取 材 其 他 條 件【課堂鞏固】1. 下列關于動物細胞培養(yǎng)的有關敘述中正確的是A.細胞的癌變發(fā)生于原代培養(yǎng)向傳代培養(yǎng)的過渡過程中B.動物細胞培養(yǎng)液中通常含有葡萄糖、氨基酸、無機鹽、生長素和動物血清等C.動物細胞培養(yǎng)的目的是獲得大量的細胞分泌蛋白D.動物細胞培養(yǎng)前和培養(yǎng)過程中都要用胰蛋白酶處理2. 下列關于動物細胞培養(yǎng)的敘述，說法正確的選項有幾個動物細胞培養(yǎng)的原理是動物細胞的全能性需要對細胞進行一次脫分化處理和兩次蛋白酶處理傳代培養(yǎng)的細胞不會發(fā)生接觸抑制恒溫條件下，核型始終不改變傳代培養(yǎng)的細胞因為以有絲分裂方式增殖，所以在傳代過程中其遺傳物質保持不變只要培養(yǎng)條件適宜，細胞都可在體外無限繁殖可用于檢測有毒物質、構建人造皮膚、大量生產(chǎn)藥物蛋白為防止培養(yǎng)過程中微生物污染，應將培養(yǎng)箱抽成真空并消毒滅菌A1 B2 C3 D43. 為使培養(yǎng)的動物組織細胞分散開，以便配制成一定濃度的細胞懸浮液，選取的動物組織應先用下列哪種物質處理 A. 胃蛋白酶 B. 胰蛋白酶或膠原蛋白酶C. 鹽酸 D. 胰脂肪酶4用于核移植的供體細胞一般都選用A. 受精卵 B. 處于減數(shù)分裂第二次分裂中期的次級卵母細胞 C傳代1050代以內的細胞 D. 傳代10代以內的細胞5培育克隆牛的過程中，如果供體細胞來自同一頭牛，培育出的這些個體在性狀上也不完全相同，分析其原因，下列說法不正確的是A.性狀變異可由環(huán)境條件引起 B.基因可能會發(fā)生突變C.受體細胞的細胞質基因不同 D.細胞核基因發(fā)生了重組6科學家將雌黑鼠乳腺細胞的細胞核移入白鼠去核的卵細胞內，待發(fā)育成早期胚胎后移植入褐鼠的子宮，該褐鼠產(chǎn)下小鼠的體色和性別是A黑、雌 B褐、雌 C白、雄 D黑、雄基礎試題訓練一、選擇題1一只羊的卵細胞核被另一只羊的體細胞核置換后，這個卵細胞經(jīng)過多次分裂，再植入第三只羊的子宮內發(fā)育，結果產(chǎn)下一只羊羔。這種克隆技術具有多種用途，但是不能（ ）A有選擇地繁殖某一性別的家畜 B繁殖家畜中的優(yōu)秀個體C用于保存物種 D改變動物的基因型2動物細胞體外培養(yǎng)時，通常要在培養(yǎng)基中補充一定濃度的某些物質。右圖是血清對正常細胞和癌細胞培養(yǎng)影響的實驗結果。從該圖提供的信息獲得的結論中不正確是 ( )A正常細胞與癌細胞的增殖速率相同B有無血清對正常細胞培養(yǎng)的影響不同C培養(yǎng)基中補充血清有助于正常細胞的培養(yǎng)D培養(yǎng)基中是否補充血清對癌細胞的培養(yǎng)影響不大3下表為植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的有關內容比較，你認為錯誤的是 ( ) 項 目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)理論基礎細胞的全能性細胞增殖培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基結 果新的植株或組織新的細胞或個體培養(yǎng)基區(qū)別生長素是離體組織賴以生長的成分動物血清不可缺少 A0處 B1處 C2處 D3處 4有關全能性的敘述，不正確的是（ ）A受精卵在自然條件下能使后代細胞形成完整個體，因此全能性最高 B生物體內細胞由于分化全能性不能表達來源:高$考試(題庫:_STC卵細胞與受精卵一樣，細胞未分化，全能性很高 D植物細胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出全能性5正常人體內的造血干細胞能分裂產(chǎn)生各種血細胞，在體外某些因素的誘導下，卻可以分化為神經(jīng)細胞和肝細胞，其根本原因是這些造血干細胞 （ ）A有旺盛的分裂能力 B能合成神經(jīng)細胞或肝細胞需要的蛋白質 C還沒有分化 D具有與受精卵相同的全套遺傳基因6如果用動物細胞核移植技術克隆動物，不能作為供核細胞的是（） A乳腺細胞 B卵細胞 C胃腺細胞 D胚胎細胞二、非選擇題719521953年，美國科學家斯提瓦用胡蘿卜根的懸浮培養(yǎng)細胞進行人工培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)單個細胞能像受精卵發(fā)育成胚一樣的途徑，發(fā)育成完整植株。1997年英國維爾穆特等人從白面母綿羊體內取出乳腺上皮細胞靜息培養(yǎng)，然后把它的核移入黑面母綿羊去核的卵細胞中形成重組細胞，并將重組細胞培養(yǎng)成胚胎，將胚胎植入另一母羊的子宮內后獲得了克隆羊多利。閱讀這段材料后，回答下列問題：（1）文中的懸浮培養(yǎng)細胞和乳腺上皮細胞均為_。（2）斯提瓦的實驗證明了_。維爾穆特的實驗證明了_。從細胞結構和遺傳角度分析，兩位科學家實驗結論的得出，根本原因在于_。（3）斯提瓦和維爾穆特實驗的差別在于。（4）維爾穆特的實驗技術又稱為_技術。該技術的經(jīng)濟意義在于：；。中國科學院動物研究所陳大元研究員帶領的科研小組，首先選擇了兔子卵細胞作為受體卵。他們采用了兩種核移植方法，即電融合法和核直接注射法，把大熊貓的體細胞核移入兔的去核卵細胞質中。經(jīng)過精心的實驗，他們已得到了大熊貓的重構胚。實驗結果顯示，大熊貓的3種體細胞移植到兔去核卵母細胞中均可以卵裂，并進行早期發(fā)育，3種供體細胞核移植的融合率在55%59%之間；融合后的重構卵進行培養(yǎng)后，囊胚率以乳腺細胞最高，而骨骼肌細胞的最低；重構囊胚細胞的染色體數(shù)目為42條，與供體（大熊貓）細胞染色體數(shù)目相同，與受體動物家兔的染色體數(shù)（44條）不同。經(jīng)DNA指紋分析，也證明了重構囊胚細胞的遺傳特性為大熊貓的遺傳特性。實驗還證明，卵細胞質使體細胞核脫分化不具有特異性。大熊貓異種重構胚能否在寄母子宮著床乃至進行全程發(fā)育還是道難題，現(xiàn)正在深入實驗。根據(jù)以上材料，回答下列問題：來源:Z,xx,k.Com（1）下面敘述除哪項外都是動物克隆技術的益處？_。A探索異種克隆技術，拯救瀕危物種B克隆技術與轉基因技術結合，使異種器官移植成為可能C克隆技術的重要性在于復制出一個動物或一批生物來源:高考試題庫$.STD克隆技術的研究將幫助人類認識衰老過程（2）“脫分化”是指。（3）細胞分化為囊胚，囊胚由許多細胞構成，其細胞增殖方式為。（4）科技預測：請預測大熊貓異種重構胚如果著床成功并順利產(chǎn)生發(fā)育，其表現(xiàn)性狀可能是_。A大熊貓的特點B兔子的特點C兼有大熊貓與兔子的特點D不具生殖能力CCTV一2于2005年4月7日報道，衛(wèi)生部4月6日發(fā)布了蘇丹紅危險性報告評估，報道中提到蘇丹紅一號是一種人工色素(工業(yè)染料)，它在人體內代謝生成相應的胺類?？蒲腥藛T欲采用一定的技術手段探究蘇丹紅是否對人體有危害。請回答：（1）根據(jù)所學的動物細胞工程知識，你認為采取下列哪種技術手段最合適 （ ） A動物細胞融合 B動物細胞培養(yǎng) C胚胎移植 D核移植（2）根據(jù)上述選擇，請你設計一個實驗來探究“蘇丹紅一號”是否對人體有危害。1該實驗的原理是： 2實驗方法步驟：材料準備：從醫(yī)院婦產(chǎn)科獲取所需要的原材料組織，濃度為O09“蘇丹紅一號”試劑，高倍顯微鏡，培養(yǎng)瓶若干，配制好的培養(yǎng)液，剪刀，培養(yǎng)箱，所需要的酶。制備檢測細胞：a 配制細胞懸浮液： 。 b將懸浮液分裝到兩個以上的培養(yǎng)瓶中，置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)一段時間。檢測過程： 。實驗結果觀察、分析得出結論。(略)參考答案：【合作探究】1為什么動物細胞培養(yǎng)時用動物胚胎或幼齡動物的組織？因為動物胚胎或幼齡動物的組織細胞比衰老的體細胞的分化程度低分裂能力強。成體的細胞分化程度高，分裂能力差。分化程度小的組織細胞，潛在的分裂增生能力大。2如何界定原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？ 由新鮮組織制成的細胞培養(yǎng)物稱原代細胞。原代培養(yǎng)即第一次培養(yǎng)，是指將培養(yǎng)物放置在體外生長環(huán)境中持續(xù)培養(yǎng)，中途不分割培養(yǎng)物的培養(yǎng)過程。培養(yǎng)物一經(jīng)接種到培養(yǎng)器皿（瓶）中就不在分割，任其生長繁殖；原代培養(yǎng)中的“代”并非細胞的“代”數(shù)，因為培養(yǎng)過程中細胞經(jīng)多次分裂已經(jīng)產(chǎn)生多代子細胞；原代培養(yǎng)過程中不分割培養(yǎng)物不等于不更換培養(yǎng)液，也不等于不更換培養(yǎng)器皿。傳代培養(yǎng)：當原代培養(yǎng)成功以后，隨著培養(yǎng)時間的延長和細胞不斷分裂，一則細胞之間相互接觸而發(fā)生接觸性抑制，生長速度減慢甚至停止；另一方面也會因營養(yǎng)物不足和代謝物積累而不利于生長或發(fā)生中毒。此時就需要將培養(yǎng)物分割成小的部分，重新接種到另外的培養(yǎng)器皿（瓶）內，再進行培養(yǎng)。這個過程就稱為傳代（passage）或者再培養(yǎng)（subculture）。3動物細胞培養(yǎng)要經(jīng)過脫分化過程嗎？為什么？脫分化又稱去分化，是指分化細胞失去特有的結構和功能變?yōu)榫哂形捶只毎匦缘倪^程。植物的任何一部分，甚至單個細胞都具有長成完整植株的能力。但要發(fā)育成完整植株，必須先脫分化，脫分化的細胞具有發(fā)育成任何組織的能力，然后進行再分化，形成完整植株。植物細胞培養(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胞先進行脫分化。動物細胞的培養(yǎng)有各種用途，一般而言，動物細胞培養(yǎng)不需經(jīng)過脫分化過程。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。要想使培養(yǎng)的動物細胞定向分化，通常采用定向誘導動物干細胞，使其分化成所需要的組織或器官。4為什么核移植時一般都選擇傳代10代以內的細胞？ 10代以內的細胞一般能保持正常的二倍體核型。因此，在體細胞核移植中，為保證供體細胞正常的遺傳基礎，通常采用傳代10代以內的細胞。5在體細胞的細胞核移植到受體卵母細胞之前，為什么必須先去掉受體卵母細胞的核？ 作為核受體細胞時要去核，主要是為了使核移植的胚胎或動物的遺傳物質全部來自有重要價值的動物。6卵母細胞為什么要培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期？因為卵母細胞培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期時才具備受精能力，且M期的卵母細胞中含有促進供體核表達全能性的物質，即成熟促進因子（MPF）,而且活性很高，雖然M期卵母細胞也有活性較高的MPF，但M期卵母細胞的細胞核、細胞質尚未成熟，其細胞質不能支持胚胎的全程發(fā)育，所以不能作為受體卵母細胞。早期核移植技術中常用受精卵作為受體細胞，但作為卵母細胞細胞質中重要的胞質影響因子MPF，其活性卵母細胞減數(shù)分裂的M期和M期達到最高，受精或激活后，MPF迅速失活，所以不再用受精卵作為受體細胞。 體細胞核移植技術最初是用玻璃微型吸管將供體細胞的細胞核吸出，再注人去核卵母細胞內，后來發(fā)展出了另外一種方法，即直接將供體細胞注人去核卵母細胞透明質內，然后用病毒介導或者電脈沖等方式使兩個細胞融合。這種方法操作簡便，對卵母細胞損傷較小，現(xiàn)在較為常用，多莉羊的產(chǎn)生就是用的這種方法。因為供體細胞的細胞核擁有完整的遺傳信息，對后代的性狀表達起決定性的作用，線粒體DNA編碼的基因很少，表達的蛋白主要存在于線粒體中，與線粒體自身氧化磷酸化產(chǎn)生能量的功能相關，與后代的性狀表達并沒有很大的關系。但是核移植后的細胞質中同時存在供體細胞和受體細胞的線粒體，到底這些線粒體是共存，還是一種消失一種保留，這個還處于研究階段。7用體細胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物，是對體細胞供體動物進行100%的復制嗎？克隆動物絕大部分DNA來自供體細胞核