动物细胞培养和核移植技术导学案

-1-2.2.1动物细胞培养和核移植技术导学案【学习目标】1.简述动物细胞培养的过程、条件及应用。2.简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景。【重点和难点】1.学习重点（1）动物细胞培养的过程及条件。（2）用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。2.学习难点（1）原代培养和传代培养的区别。(2)用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。【自主学习】动物细胞工程常用的技术：、、、。其中是最基础的技术。一、动物细胞培养（一）概念：从动物体取出相关组织，将它分散成，再放在适宜培养基中，让这些细胞。（二）过程1．取材：用于培养的动物细胞一般取至动物胚胎或幼龄动物的组织或器官，先剪碎。2．配制成细胞悬液：用酶或酶处理一段时间，将组织分散成许多单个细胞。经过滤、离心后用培养液将分散的细胞稀释制成细胞悬液。3．动物细胞生长的特点：和。4．原代培养：。5．传代培养：。（三）动物细胞培养的条件1．的环境，通常还要添加一定量的，以防止培养过程中的污染。2．营养：需要；按细胞所需的营养物质种类和数量严格配制成的培养基称为培养基。3．温度和PH：温度；PH。4．气体环境：主要有和。-2-（四）动物细胞培养技术的应用1．大规模培养生产有重要价值的生物制品：如、、。2．与基因工程相结合：动物细胞是基因工程中常用的细胞3．培养的动物细胞可以用于检测物质，判断。4．科研方面：培养正常或各种病变细胞，用于、、等方面的研究。如用于筛选抗癌药物等，为治疗和预防癌症及其他疾病提供理论依据。二、动物体细胞核移植技术和克隆动物（一）动物核移植、克隆动物的概念１.动物核移植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细胞中，将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。２.克隆动物用移植的方法得到的动物称为克隆动物。３.哺乳动物核移植的类型：可分为和。（二）体细胞核移植的过程从供体取，进行细胞培养，然后将供体细胞注入；用物理或化学方法激活受体细胞，使其完成和；将得到的胚胎移入体内，生出与供体遗传物质基本相同的犊牛。（三）体细胞核移植技术的应用前景1．在畜牧业生产中，可以加速家畜进程，促进繁育；2．在保护濒危物种方面，可利用物种；3．在医药卫生领域：转基因克隆动物可以作为，生产；4．在治疗人类疾病时：转基因克隆动物细胞、组织和器官可以作为的供体；5．人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，形成相应的组织、器官后，可以用于的移植。（四）体细胞核移植技术存在的问题1．成功率，存活的个体。2．克隆动物存在，许多克隆动物表现出，如体型过在，、发育困难、脏器缺陷、免疫失调等。3．克隆食品的安全性问题也存在。-3-【合作探究】1．为什么动物细胞培养时用动物胚胎或幼龄动物的组织？2．原代培养和传代培养？3．动物细胞培养要经过脱分化过程吗？为什么？4．为什么核移植时一般都选择传代10代以内的细胞？5．在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？6．卵母细胞为什么要培养到减数第二次分裂中期？7．用体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动物进行100%的复制吗？重难点点拨1．动物细胞培养的过程2．动物细胞培养与植物组织培养的区别。动物细胞培养与植物组织培养有许多相似之处，也有许多不同点。一是它们用的培养基不同，植物组织培养用的一般是固体培养基，而动物细胞培养用的一般是液体培养基。10代细胞动物血清、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素胰蛋白酶、剪碎动物胚胎或幼龄动物器官、组织单个细胞细胞悬浮液50代细胞……细胞株细胞系原代培养传代培养-4-第二是它们的培养基的成分不同。动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐和维生素，另外还有动物血清。植物组织培养所需要的培养基包含植物生长和发育的全部营养成分，如矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加物，没有动物血清。第三是植物组织培养最后一般得到新的植物个体，而动物细胞培养因为动物体细胞一般不能表达其全能性，因此得到的是同一种的细胞。3．把握动物体细胞移植的特点动物体细胞移植依据的原理还是细胞的全能性，与植物组织培养一样属于无性生殖。虽然细胞核内具有发展成为一个完整个体所需的全套基因，但动物体细胞分化程度较高，因此很难表达全能性。卵细胞体积大，易于操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。将体细胞核移植入去核卵细胞内，既保证了重组细胞的完整性，又能刺激体细胞核表达其全能性，发展成为一个新的个体。动物体细胞移植产生的新个体的亲本有三个：体细胞核供体、卵细胞细胞质供体、代孕母体。新个体细胞核基因型与体细胞核供体完全一样，因此新个体性状与体细胞核供体基本相同。卵细胞细胞质中也有少量的DNA，新个体性状与卵细胞细胞质供体有一些地方相同。代孕母体没有为新个体提供遗传物质，新个体性状与代孕母体基本没有联系。【归纳总结】植物组织培养和动物细胞培养的比较比较项目植物组织培养动物细胞培养培养基的物理性质培养基的成分结果应用取材其他条件-5-【课堂巩固】1.下列关于动物细胞培养的有关叙述中正确的是A.细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中B.动物细胞培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、生长素和动物血清等C.动物细胞培养的目的是获得大量的细胞分泌蛋白D.动物细胞培养前和培养过程中都要用胰蛋白酶处理2.下列关于动物细胞培养的叙述，说法正确的选项有几个①动物细胞培养的原理是动物细胞的全能性②需要对细胞进行一次脱分化处理和两次蛋白酶处理③传代培养的细胞不会发生接触抑制④恒温条件下，核型始终不改变⑤传代培养的细胞因为以有丝分裂方式增殖，所以在传代过程中其遗传物质保持不变⑥只要培养条件适宜，细胞都可在体外无限繁殖⑦可用于检测有毒物质、构建人造皮肤、大量生产药物蛋白⑧为防止培养过程中微生物污染，应将培养箱抽成真空并消毒灭菌A．1B．2C．3D．43.为使培养的动物组织细胞分散开，以便配制成一定浓度的细胞悬浮液，选取的动物组织应先用下列哪种物质处理A.胃蛋白酶B.胰蛋白酶或胶原蛋白酶C.盐酸D.胰脂肪酶4．用于核移植的供体细胞一般都选用A.受精卵B.处于减数分裂第二次分裂中期的次级卵母细胞C．传代10～50代以内的细胞D.传代10代以内的细胞5．培育克隆牛的过程中，如果供体细胞来自同一头牛，培育出的这些个体在性状上也不完全相同，分析其原因，下列说法不正确的是A.性状变异可由环境条件引起B.基因可能会发生突变C.受体细胞的细胞质基因不同D.细胞核基因发生了重组6．科学家将雌黑鼠乳腺细胞的细胞核移入白鼠去核的卵细胞内，待发育成早期胚胎后移植入褐鼠的子宫，该褐鼠产下小鼠的体色和性别是A．黑、雌B．褐、雌C．白、雄D．黑、雄-6-基础试题训练一、选择题1．一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，再植入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，但是不能（）A．有选择地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．改变动物的基因型2．动物细胞体外培养时，通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。右图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。从该图提供的信息获得的结论中不正确是()A．正常细胞与癌细胞的增殖速率相同B．有无血清对正常细胞培养的影响不同C．培养基中补充血清有助于正常细胞的培养D．培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大3．下表为植物组织培养与动物细胞培养的有关内容比较，你认为错误的是()项目植物组织培养动物细胞培养理论基础细胞的全能性细胞增殖培养基固体培养基液体培养基结果新的植株或组织新的细胞或个体培养基区别生长素是离体组织赖以生长的成分动物血清不可缺少A．0处B．1处C．2处D．3处4．有关全能性的叙述，不正确的是（）A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高B．生物体内细胞由于分化全能性不能表达[来源:高$考`试(题﹤库ɡ:Κ_S╝T≦Κ]C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高-7-D．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性5．正常人体内的造血干细胞能分裂产生各种血细胞，在体外某些因素的诱导下，却可以分化为神经细胞和肝细胞，其根本原因是这些造血干细胞（）A．有旺盛的分裂能力B．能合成神经细胞或肝细胞需要的蛋白质C．还没有分化D．具有与受精卵相同的全套遗传基因6．如果用动物细胞核移植技术克隆动物，不能作为供核细胞的是（）A．乳腺细胞B．卵细胞C．胃腺细胞D．胚胎细胞二、非选择题7．1952～1953年，美国科学家斯提瓦用胡萝卜根的悬浮培养细胞进行人工培养，发现单个细胞能像受精卵发育成胚一样的途径，发育成完整植株。1997年英国维尔穆特等人从白面母绵羊体内取出乳腺上皮细胞静息培养，然后把它的核移入黑面母绵羊去核的卵细胞中形成重组细胞，并将重组细胞培养成胚胎，将胚胎植入另一母羊的子宫内后获得了克隆羊多利。阅读这段材料后，回答下列问题：（1）文中的悬浮培养细胞和乳腺上皮细胞均为____________。（2）斯提瓦的实验证明了____________。维尔穆特的实验证明了_____________。从细胞结构和遗传角度分析，两位科学家实验结论的得出，根本原因在于____________。（3）斯提瓦和维尔穆特实验的差别在于。（4）维尔穆特的实验技术又称为_____________________技术。该技术的经济意义在于：①；②。８．中国科学院动物研究所陈大元研究员带领的科研小组，首先选择了兔子卵细胞作为受体卵。他们采用了两种核移植方法，即电融合法和核直接注射法，把大熊猫的体细胞核移入兔的去核卵细胞质中。经过精心的实验，他们已得到了大熊猫的重构胚。实验结果显示，大熊猫的3种体细胞移植到兔去核卵母细胞中均可以卵裂，并进行早期发育，3种供体细胞核移植的融合率在55%～59%之间；融合后的重构卵进行培养后，囊胚率以乳腺细胞最高，而骨骼肌细胞的最低；重构囊胚细胞的染色体数目为42条，与供体（大熊猫）细胞染色体数目相同，与受体动物家兔的染色体数（44条）不同。经DNA指纹分析，也证明了重构囊胚细胞的遗传特性为大熊猫的遗传特性。实验还证明，卵细胞质使体细胞核脱分化不具有特异性。大熊猫异种重构胚能否在寄母子宫着床乃至进行全程发育还是道难题，现正在深入实验。根据以上材料，回答下列问题：[来源:Z,xx,k.Com]（1）下面叙述除哪项外都是动物克隆技术的益处？_____________。-8-A．探索异种克隆技术，拯救濒危物种B．克隆技术与转基因技术结合，使异种器官移植成为可能C．克隆技术的重要性在于复制出一个动物或一批生物[来源:高[考∴试﹤题∴库ɡ$Κ.SЯT╔D．克隆技术的研究将帮助人类认识衰老过程（2）“脱分化”是指。（3）细胞分化为囊胚，囊胚由许多细胞构成，其细胞增殖方式为。（4）科技预测：请预测大熊猫异种重构胚如果着床成功并顺利产生发育，其表现性状可能是_____________。A．大熊猫的特点B．兔子的特点C．兼有大熊猫与兔子的特点D．不具生殖能力９．CCTV一2于2005年4月7日报道，卫生部4月6日发布了《苏丹红危险性报告评估》，报道中提到苏丹红一号是一种人工色素(工业染料)，它在人体内代谢生成相应的胺类。科研人员欲采用一定的技术手段探究苏丹红是否对人体有危害。请回答：（1）根据所学的动物细胞工程知识，你认为采取下列哪种技术手段最合适（）A．动物细胞融合B．动物细胞培养C．胚胎移植D．核移植（2）根据上述选择，请你设计一个实验来探究“苏丹红一号”是否对人体有危害。[1]该实验的原理是：[2]实验方法步骤：①材料准备：从医院妇产科获取所需要的原材料组织，浓度为O．09％“苏丹红一号”试剂，高倍显微镜，培养瓶若干，配制好的培养液，剪刀，培养箱，所需要的酶。②制备检测细胞：a．配制细胞悬浮液：。b．将悬浮液分装到两个以上的培养瓶中，置于培养箱中培养一段时间。③检测过程：。④实验结果观察、分析得出结论。(略)-9-参考答案：【合作探究】1．为什么动物细胞培养时用动物胚胎或幼龄动物的组