高二蘇教版生物選修三課件231動物細胞工程的應(yīng)用（Ⅰ）VIP

第三節(jié)動物細胞工程的應(yīng)用(Ⅰ)第二章

細胞工程學(xué)習(xí)導(dǎo)航1.概述動物細胞與組織培養(yǎng)的原理、方法及應(yīng)用。2.在理解細胞核移植基本過程的基礎(chǔ)上，掌握動物體細胞克隆的過程和意義。重難點擊1.動物細胞與組織培養(yǎng)的原理、方法及應(yīng)用。2.動物體細胞克隆的過程和意義。課堂導(dǎo)入方式一

2003年，四川少年小林點燃鞭炮，導(dǎo)致面部、四肢被嚴重?zé)齻⒏腥?。為了挽救兒子的生命，小林的爸爸、媽媽向醫(yī)生懇求“割皮救兒”，燒傷整形科主任魏平最終同意進行這場罕見的親體皮膚移植手術(shù)。為了全覆蓋孩子身體上被深度燒傷并發(fā)生感染的創(chuàng)面，醫(yī)生把取自父子倆的皮膚全部剪成指甲蓋大小的皮塊，兒子和爸爸的皮膚相隔相嵌，估計父親的皮膚至少能在其兒子身上存活半年甚至更長時間，這就給兒子自身皮膚的生長帶來了生機，孩子的痊愈指日可待。思考：1.小林在皮膚燒傷之后，很容易得病，為什么？2.選取植皮時，理論上選擇誰的皮膚最好？為什么？3.自身的健康皮膚是有限的，能不能通過其他途徑獲得自身的皮膚？方式二古代神話里孫悟空用自己的汗毛變成無數(shù)個小孫悟空的離奇故事，表達了人類對復(fù)制自身的幻想。1978年，美國科幻小說家羅維克(D.Rorvick)寫了一本名叫《克隆人》(TheCloningofaman)的書，內(nèi)容是一位富商將自己體細胞核移植到一枚去核卵中，然后將其在體外卵裂成的胚胎移植到母體子宮中，經(jīng)過足月的懷孕，最后生下了一個健康的男嬰，這個男嬰就是一個克隆人?，F(xiàn)在，克隆人已經(jīng)不是科幻小說里的夢想，而是呼之欲出的現(xiàn)實。由于克隆人可能帶來復(fù)雜的后果，一些生物技術(shù)發(fā)達的國家，現(xiàn)在大都對此采取明令禁止或者嚴加限制的態(tài)度?？寺∪耍娴娜缗硕嗬凶永锏哪Ч硪粯涌膳聠?？我們應(yīng)該怎樣正確看待克隆技術(shù)呢？一、動物細胞與組織培養(yǎng)內(nèi)容索引當(dāng)堂檢測二、動物細胞核移植與體細胞克隆一、動物細胞與組織培養(yǎng)基礎(chǔ)梳理1.概念(1)操作環(huán)境：在

模擬

環(huán)境。(2)操作目的：使組織或細胞

、

并維持原有的

和

。2.培養(yǎng)過程(1)取材：動物

或出生后不久的

動物的器官或組織。(2)步驟①動物細胞培養(yǎng)動物組織

分散成懸浮細胞―→

中培養(yǎng)―→形成一層細胞―→轉(zhuǎn)移到新培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)動物體內(nèi)體外繼續(xù)生長增殖結(jié)構(gòu)功能胚胎幼齡胰蛋白酶培養(yǎng)皿②動物組織培養(yǎng)動物組織―→剪碎組織塊―→用

沖洗―→將組織塊移入_______中―→貼壁培養(yǎng)3.培養(yǎng)條件(1)條件：

、溫度適宜、

充足、pH合適等。(2)培養(yǎng)基種類(根據(jù)營養(yǎng)物質(zhì)來源劃分)①天然培養(yǎng)基：主要取自

、動物組織提取液和雞胚汁等。其特點是成分復(fù)雜、

。②合成培養(yǎng)基：人工配制的，其成分

、便于控制實驗條件，使用時需加入

。生理鹽水無菌培養(yǎng)瓶氣體、營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)價值高動物血清一定的動物血清明確4.原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)(1)原代培養(yǎng)①含義：從供體獲取細胞與組織后的

培養(yǎng)。②

未發(fā)生很大變化，適合用于藥物測試、基因表達等實驗研究。(2)傳代培養(yǎng)①含義：將原代培養(yǎng)的細胞

后轉(zhuǎn)入

培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)。初次細胞的生物學(xué)特性分離稀釋新的②原因：在原代培養(yǎng)過程中，由于

的限制、

的消耗等導(dǎo)致細胞的生長和增殖逐漸減緩。③特點：傳代培養(yǎng)10～50次后，細胞增殖會明顯減緩，甚至完全停止。5.應(yīng)用主要應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域，為疫苗、干擾素、

等生物制品的大規(guī)模生產(chǎn)提供了全新的手段。培養(yǎng)空間營養(yǎng)物質(zhì)單克隆抗體問題探究1.動物細胞培養(yǎng)的過程(1)從細胞增殖特點上分析原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的細胞分裂的不同。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)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？答案答案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。2.動物細胞培養(yǎng)的條件(1)判斷下列不同材料進行細胞培養(yǎng)時的難易程度。①幼齡與老齡動物的組織細胞：

。②分化程度低的與分化程度高的組織細胞：

易于培養(yǎng)。幼齡動物的組織細胞易于培養(yǎng)分化程度低的組織細胞答案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。(2)動物細胞培養(yǎng)為什么需要無菌、無毒的環(huán)境？(3)為什么探究動物細胞培養(yǎng)時，要在培養(yǎng)基中加入血清、血漿等天然成分？

答案細菌、真菌和病毒等均可造成細胞培養(yǎng)環(huán)境的污染，而離體培養(yǎng)的細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)的細胞就會死亡。答案答案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。(4)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？答案比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)生物學(xué)原理__________________________培養(yǎng)基性質(zhì)固體液體培養(yǎng)基成分蔗糖、氨基酸、水、礦物質(zhì)、生長素、細胞分裂素、瓊脂等葡萄糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素、水、

等培養(yǎng)結(jié)果新的植株或組織大量新細胞或細胞產(chǎn)物3.動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的比較植物細胞的全能性細胞增殖血清應(yīng)用①快速繁殖；②培育無病毒植株；③細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)；④制作人工種子①生產(chǎn)病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等；②檢測有毒物質(zhì)；③生理、病理、藥理研究培養(yǎng)條件無菌、適宜的溫度和pH取材__________________________________________________________植物器官、組織或細胞動物早期胚胎、幼齡動物的器官或組織培養(yǎng)對象植物器官、組織或細胞分散的單個細胞過程脫分化、再分化

代培養(yǎng)、

代培養(yǎng)細胞分裂、生長、分化的特點①分裂：形成愈傷組織；②分化：形成根、芽①只分裂不分化；②貼壁生長；③接觸抑制原傳解析由原代培養(yǎng)換瓶進行傳代培養(yǎng)時，需要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理貼壁生長的細胞，A項正確；細胞的癌變一般發(fā)生于50代后的細胞培養(yǎng)過程中，B項錯誤；正常進行分裂的細胞會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象，C項正確；動物細胞培養(yǎng)的場所是CO2培養(yǎng)箱，培養(yǎng)箱內(nèi)含有95%的空氣加5%的CO2的混合氣體，為動物細胞提供適宜的氣體環(huán)境，D項正確。拓展應(yīng)用1.下列關(guān)于動物細胞培養(yǎng)的敘述中，不正確的是A.傳代培養(yǎng)時需要用胰蛋白酶處理貼壁生長的細胞B.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C.正常分裂的細胞在培養(yǎng)瓶中會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象D.動物細胞培養(yǎng)一般需要使用CO2培養(yǎng)箱解析答案答案第一次處理的是剪碎的動物組織塊，第二次處理的是原代培養(yǎng)時貼壁生長的細胞。一題多變(1)正常細胞為何表現(xiàn)出接觸抑制？(2)在動物細胞培養(yǎng)過程中兩次用到胰蛋白酶，分別處理的是什么？

答案正常細胞的細胞膜表面具有糖蛋白，細胞之間存在黏著性而表現(xiàn)為接觸抑制。答案2.某研究小組為測定藥物對肝腫瘤細胞的治療效果，準備對某種動物的肝腫瘤細胞(甲)和正常肝細胞(乙)進行動物細胞培養(yǎng)。下列有關(guān)說法正確的是A.在利用兩種肝組織塊制備肝細胞懸液時，可用胃蛋白酶處理B.細胞培養(yǎng)應(yīng)在CO2培養(yǎng)箱中進行，CO2的作用是作為細胞代謝原料C.取甲細胞進行培養(yǎng)，傳至10～50代就會完全停止D.乙細胞在原代培養(yǎng)過程中，最終會出現(xiàn)停止增殖的現(xiàn)象答案問題導(dǎo)析問題導(dǎo)析

(1)胃蛋白酶的最適pH大約為2，這一環(huán)境下細胞往往會受到破壞，不利于培養(yǎng)，所以一般用

酶而不用

蛋白酶處理細胞。(2)培養(yǎng)箱中CO2的作用是

。(3)在適宜條件下，肝腫瘤細胞可以

。(4)正常肝細胞在

培養(yǎng)過程中會出現(xiàn)

現(xiàn)象，停止增殖。返回上頁答案胰蛋白胃調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的pH無限增殖原代接觸抑制二、動物細胞核移植與體細胞克隆1.克隆指遺傳上完全相同的

或來自同一祖先的生物個體的________群體。用體細胞核移植技術(shù)進行的克隆稱為

。2.體細胞克隆(1)操作：將供體體細胞的

注入受體

中。(2)發(fā)育階段：經(jīng)過培養(yǎng)發(fā)育成

，進而形成

。(3)關(guān)鍵技術(shù)：

。基礎(chǔ)梳理分子、細胞無性繁殖體細胞克隆細胞核去核卵細胞胚胎動物個體細胞核移植技術(shù)3.克隆動物過程4.克隆技術(shù)的意義在克服動物

雜交繁殖障礙、創(chuàng)造

等方面具有重要的科學(xué)意義和潛在的

。

融合的細胞種間體細胞新物種經(jīng)濟價值5.應(yīng)用(1)畜牧生產(chǎn)方面：加速家畜

進程，促進

。(2)保護瀕危物種方面：增加動物的

。(3)醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：轉(zhuǎn)基因克隆動物作為

，生產(chǎn)醫(yī)用蛋白。(4)治療人類疾?。恨D(zhuǎn)基因克隆動物細胞、組織和器官作為

的供體等。優(yōu)良畜群的繁育存活數(shù)量遺傳改良生物反應(yīng)器異種移植大小形態(tài)方面細胞大，易于操作營養(yǎng)物質(zhì)方面__________________________________________功能特性方面______________________________________________________________________________問題探究1.受體細胞的選擇和處理(1)完善下列表格，說明選擇MⅡ中期的卵母細胞作為受體細胞的原因。卵黃多，營養(yǎng)豐富，為胚胎發(fā)育提供充足的營養(yǎng)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)答案不是?？寺∵^程中細胞核只來自供體，因此克隆羊“多莉”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)將受體細胞去核的原因是什么？2.克隆動物的遺傳物質(zhì)和性狀與親本的關(guān)系克隆羊“多莉”的產(chǎn)生過程如下：

(1)“多莉”的遺傳物質(zhì)是對母羊A的100%的復(fù)制嗎？并分析原因。

答案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。答案(2)從“多莉”的產(chǎn)生過程可以看出“多莉”有三個親本，探究“多莉”的性狀表現(xiàn)與三個親本的關(guān)系并分析原因。①與母羊A的關(guān)系：__________________________________________________。②與母羊B的關(guān)系：

。③與母羊C的關(guān)系：

。與母羊C無關(guān)，因母羊C沒有為新個體提供遺傳物質(zhì)大多數(shù)性狀與母羊A相同,因細胞核中的基因與母羊A

少數(shù)性狀與母羊B相同，因細胞質(zhì)中的基因來自母羊B，受細胞質(zhì)基因控制的性狀與母羊B相同一樣(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。答案無性生殖。動物體細胞核移植最終得到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。答案3.生殖性克隆與治療性克隆(1)圖A、圖B分別表示哪種克隆方式？

答案圖A表示生殖性克隆，圖B表示治療性克隆。答案(2)生殖性克隆與治療性克隆最主要的區(qū)別是什么？答案克隆的目的不同，生殖性克隆是用于生育，產(chǎn)生新個體；治療性克隆的目的是治療人類疾病。答案答案主要有：①克隆人嚴重地違反了人類倫理道德，是克隆技術(shù)的濫用。②克隆人沖擊了現(xiàn)有的婚姻、家庭和兩性關(guān)系等傳統(tǒng)的倫理道德觀念。③克隆人是在人為地制造在心理上和社會地位上都不健全的人。(3)克隆人可能會引發(fā)哪些倫理問題？答案答案我們沒有必要去追究他是出于什么目的被克隆出來的，也沒有必要去爭論該成果有什么科學(xué)價值，而應(yīng)該把克隆人當(dāng)作我們社會中的一個普通成員，尊重他的人權(quán)、人格。要用他做實驗時，必須征得他自愿同意，絕不能傷害他的身心健康。我們應(yīng)該以平常心態(tài)看待克隆人，使克隆人獲得和我們一樣的生存和發(fā)展條件。(4)克隆人如果真的來到人間，我們應(yīng)該怎樣正確對待他們？答案(1)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?。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。歸納總結(jié)

(2)治療性克隆與生殖性克隆的比較項目治療性克隆生殖性克隆不同點目的治療人類疾病繁殖新個體操作水平細胞或組織水平個體水平中國政府的觀點不反對治療性克隆禁止生殖性克隆，原則是不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人的實驗相同點①動物體細胞細胞核的全能性；②生殖方式：無性生殖；③都能產(chǎn)生新細胞或新組織3.下圖是利用現(xiàn)代生物工程技術(shù)治療遺傳性糖尿病的過程圖解。請據(jù)圖回答下列問題：(1)圖中①所示的結(jié)構(gòu)名稱是______。(2)圖中③④所示的生物技術(shù)名稱分別是__________、__________________________________________________。(3)過程③通常用去核的卵母細胞作為受體細胞的原因除了它體積大、易操作、營養(yǎng)物質(zhì)豐富外，還因為它______________________________。拓展應(yīng)用答案核移植技術(shù)細胞核轉(zhuǎn)基因技術(shù)(或基因工程、DNA重組技術(shù)、基因拼接技術(shù))含有促進細胞核全能性表達的物質(zhì)(4)過程④通常用②作為受體細胞的原因是___________________________________________________________。(5)圖示方法與一般的異體核移植相比最大的優(yōu)點是_____________________，該種基因治療所屬類型為____________。答案細胞移植無免疫排斥反應(yīng)早期胚胎細胞分化程度低，全能問題導(dǎo)析性高，可誘導(dǎo)分化為各種組織、器官體外基因治療問題導(dǎo)析

(1)①是從供體(患者)體細胞中分離出的

。(2)③表示

技術(shù)，④表示

技術(shù)。(3)核移植的受體細胞一般是

，原因是它體積大、易操作，含有供胚胎發(fā)育的

，它還含有促進細胞核

表達的物質(zhì)。(4)早期胚胎中的細胞分化程度

，全能性

，可誘導(dǎo)分化成各種組織器官。(5)圖示培育出的細胞(胰島B細胞)核遺傳物質(zhì)來自

，所以移植后不會發(fā)生

反應(yīng)；圖中所示基因治療是體外轉(zhuǎn)基因，故所屬類型為

。返回上頁答案核移植細胞核轉(zhuǎn)基因MⅡ中期的卵母細胞營養(yǎng)物質(zhì)全能性低高患者本人免疫排斥體外基因治療一題多變(1)圖中的健康胰島B細胞基因可采用________技術(shù)導(dǎo)入動物細胞中。(2)圖中重組細胞A在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成早期胚胎的過程中是否發(fā)生基因重組？____。

答案否顯微注射拓展提升判斷有性生殖與無性生殖的兩種方法(1)從概念上判斷：①有性生殖是指經(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無性生殖是指不經(jīng)過生殖細胞的結(jié)合而由親本直接產(chǎn)生子代的生殖方式。(2)從培養(yǎng)細胞的種類上判斷：①組織培養(yǎng)中培養(yǎng)的不是體細胞而是有性配子或合子時，才屬于有性生殖；②植物組織培養(yǎng)、植物體細胞雜交和動物細胞核移植都屬于無性生殖。4.治療性克隆有希望最終解決供體器官的短缺和器官移植出現(xiàn)的排異反應(yīng)的問題。如圖表示治療性克隆的過程，下列說法正確的是A.上述過程利用了動物體細胞融合技術(shù)B.上述過程實現(xiàn)了動物細胞的全能性C.胚胎干細胞的不斷增殖和分化潛能保證①過程的進行D.圖示克隆技術(shù)有悖于倫理問題，因此我國政府提出不贊成、不允許、不

支持、不接受的“四不”原則

答案問題導(dǎo)析問題導(dǎo)析

(1)識圖辨析，確認治療性克隆主要利用了

技術(shù)，該技術(shù)體現(xiàn)了

。(2)我國政府的態(tài)度：禁止

克隆人，原則是不贊成、不允許、不支持、不接受任何

克隆人的實驗，但不反對治療性克隆。返回上頁答案體細胞核移植動物體細胞核的全能性生殖性生殖性(1)正常情況下，去核的卵母細胞取自于女性卵巢排卵后在輸卵管中發(fā)育至_________________期的卵母細胞。(2)治療性克隆所用的技術(shù)名稱是____________________________________。(3)已知患者是紅綠色盲的女性，圖中提供卵母細胞的為完全正常的年輕女性。移植器官后，該患者所生孩子中紅綠色盲的情況是___________________________。答案體細胞核移植技術(shù)(胚胎干細胞培養(yǎng)技術(shù))

減數(shù)第二次分裂中男孩是紅綠色盲，女孩不一定一題多變課堂小結(jié)胰蛋白酶胰蛋白酶天然培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基細胞核移植當(dāng)堂檢測1.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.動物組織培養(yǎng)

D.胚胎細胞核移植√23451答案2.動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的重要區(qū)別在于A.培養(yǎng)基不同B.動物細胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進行C.動物細胞可以傳代培養(yǎng)，而植物細胞不能D.動物細胞能夠大量培養(yǎng)，而植物細胞只能培養(yǎng)成植株√答案23415解析動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基不同，動物細胞培養(yǎng)一般用液體培養(yǎng)基，而植物組織培養(yǎng)一般用固體培養(yǎng)基，與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基相比，動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基中還要加入動物血清等；它們都是在無菌條件下進行的，故A項正確；B、C、D項的敘述錯誤。解析234153.如圖為某哺乳動物的生殖過程圖，下列敘述正確的是A.動物個體2為克隆動物，c為高度分化的體細胞B.動物個體2的遺傳性狀與提供b細胞的母體完全不同C.產(chǎn)生動物個體2的生殖方式為有性生殖D.e細胞為完成減數(shù)分裂的卵細胞

√答案解析解析通過克隆技術(shù)培育的動物稱為克隆動物，提供細胞核的是高度分化的體細胞，A項正確；考慮細胞質(zhì)基因，應(yīng)該是“有相同之處”，B項錯誤；動物的克隆實際上是無性生殖過程，C項錯誤；e細胞是處于減數(shù)第二次分裂中期的卵母細胞，并沒有完全完成減數(shù)分裂，D項錯誤。4.下列有關(guān)生物工程的說法，正確的是A.克隆技術(shù)發(fā)展的過程是：微生物的克隆→個體水平的克隆→遺傳工程

克隆B.動物細胞培養(yǎng)時，如果缺少氨基酸供應(yīng)，細胞一般會停留在細胞周期

的分裂期C.提高細胞克隆成功率，需在培養(yǎng)基中加入動物血清，使用CO2培養(yǎng)箱

調(diào)節(jié)pHD.利用人工誘變手段可獲得生產(chǎn)人干擾素的工程菌2341√答案5解析23415解析克隆技術(shù)發(fā)展的過程是：微生物的克隆→遺傳工程的克隆→個體水平的克?。粍游锛毎囵B(yǎng)時，如果缺少氨基酸供應(yīng)，細胞一般會停留在細胞周期的