第二章細胞工程第一節(jié)動物細胞工程（第1課時）【課程標準】2.1闡明動物細胞培養(yǎng)是從動物體內(nèi)獲得相關(guān)組織，分散成單個細胞后，模擬體內(nèi)環(huán)境，在溫度適宜、營養(yǎng)充足、無菌等條件下培養(yǎng)，使其繼續(xù)生長、增殖的過程。動物細胞培養(yǎng)是動物細胞工程的基礎(chǔ)。2.2闡明動物細胞核移植是指把一個動物細胞的細胞核移植到一個已經(jīng)去除細胞核的成熟卵母細胞中，并使重組細胞發(fā)育為一個新的胚胎，繼而發(fā)育為動物新個體的過程?！局攸c難點】動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的過程和應(yīng)用、動物細胞核移植技術(shù)【課前預(yù)習】自主預(yù)習教材p6366的內(nèi)容，完成下列填空：1、動物細胞培養(yǎng)技術(shù)是指從動物體內(nèi)獲得__________，分散成__________后，模擬體內(nèi)環(huán)境，在__________、__________、_______等條件下培養(yǎng)，使其繼續(xù)生長、增殖的技術(shù)。2、動物細胞培養(yǎng)需要嚴格的環(huán)境條件，包括____________________________________等。具體如下：①營養(yǎng)：__________、無機鹽、__________、微量元素、__________和__________，若是合成培養(yǎng)基還需加入__________以滿足動物細胞和組織培養(yǎng)的需要。②溫度：培養(yǎng)哺乳動物細胞的最適溫度一般為______℃，最適pH范圍為______。③氣體環(huán)境：容器中和不僅影響培養(yǎng)環(huán)境的pH，還直接影響細胞代謝。④其他條件：在動物細胞培養(yǎng)過程中，需要對培養(yǎng)基和培養(yǎng)器具進行__________，必要時可添加適量__________。此外，還需要______________，因為________________也會危害動物細胞持續(xù)生長和存活。3、原代培養(yǎng)是指。傳代培養(yǎng)是指。4、動物細胞工程的重要技術(shù)有：_______________、_______________、_______________和________________。5、以哺乳動物為例，動物細胞核移植技術(shù)是指把一個動物細胞的_______________移植到一個___________________________細胞中，并使重組細胞發(fā)育為一個________________，繼而發(fā)育為________________的技術(shù)。根據(jù)供核細胞的不同，動物細胞核移植主要分為________________和________________兩種類型。這兩種類型哪種難度較高？并寫出原因。。6、克隆不僅是指_______________，還包括遺傳上完全相同的分子、細胞或來自同一祖先的生物個體的_______________。體細胞克隆是指將供體細胞的與受體去核的細胞質(zhì)進行人工組合，借助于卵細胞的發(fā)育能力，經(jīng)過培養(yǎng)發(fā)育成進而形成個體的技術(shù)。【課堂活動】活動一：動物細胞培養(yǎng)技術(shù)1.概念：從動物體內(nèi)獲得eq\o(□,\s\up1(1))____________，分散成eq\o(□,\s\up1(2))____________后，模擬體內(nèi)環(huán)境，在溫度適宜、營養(yǎng)充足、無菌等條件下培養(yǎng)，使其繼續(xù)eq\o(□,\s\up1(3))____________________的技術(shù)。2.過程3.環(huán)境條件(1)溫度、pH、合適的氣體(如氧和二氧化碳)和營養(yǎng)物質(zhì)等。(2)培養(yǎng)某種動物細胞的溫度、pH應(yīng)與該種動物的體溫、內(nèi)環(huán)境pH相近。如培養(yǎng)哺乳動物細胞的最適溫度一般為37℃，最適pH范圍為7.1～7.3。(3)eq\o(□,\s\up1(5))____________含量會影響培養(yǎng)液的pH。4.營養(yǎng)物質(zhì)(1)葡萄糖、氨基酸、無機鹽、微量元素、維生素和eq\o(□,\s\up1(6))____________。(2)血清中含有許多營養(yǎng)物質(zhì)，能維持動物細胞生長和增殖，保持其生物學性狀。因此，在合成培養(yǎng)基中通常需加入一定量的eq\o(□,\s\up1(7))____________，以滿足動物細胞培養(yǎng)的營養(yǎng)需要。5.無菌處理在動物細胞培養(yǎng)過程中，需要對培養(yǎng)基和培養(yǎng)器具進行eq\o(□,\s\up1(8))____________處理，以保證動物細胞培養(yǎng)處于無菌環(huán)境中，必要時可添加適量的抗生素。6.更換培養(yǎng)液需要定期更換培養(yǎng)液，因為代謝產(chǎn)物積累過多也會危害動物細胞持續(xù)生長和存活。[提醒]大多數(shù)細胞在低氧時不能很好存活，氧濃度過高也會對細胞產(chǎn)生毒性，抑制其生長?；顒佣簞游锛毎囵B(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用1.原代培養(yǎng)：從供體獲取細胞或組織后進行的eq\o(□,\s\up1(9))________________培養(yǎng)。2.傳代培養(yǎng)：將原代培養(yǎng)的細胞繼續(xù)轉(zhuǎn)接到新的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)的過程。3.應(yīng)用(1)動物細胞培養(yǎng)技術(shù)為eq\o(□,\s\up1(10))______________加工改造提供了大量的動物細胞原材料。(2)廣泛應(yīng)用于重組蛋白、抗體、eq\o(□,\s\up1(11))________________等生物醫(yī)藥產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)。(3)應(yīng)用于基因治療、細胞治療、組織工程、藥物篩選和毒性檢測等相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和臨床實踐等?！纠}1】判斷正誤：(1)多數(shù)動物細胞培養(yǎng)過程中其培養(yǎng)液所需的適宜pH為6.8～7.0。()(2)培養(yǎng)動物細胞的第一代(即第一次細胞增殖)被稱為原代培養(yǎng)。()(3)動物細胞培養(yǎng)要定期更換培養(yǎng)液，其目的是便于清除代謝產(chǎn)物，防止細胞代謝產(chǎn)物積累過多危害動物細胞持續(xù)生長和存活。()(4)在動物細胞培養(yǎng)過程中，需要對培養(yǎng)基和培養(yǎng)器具進行無菌處理。()【例題2】(多選)下圖為動物成纖維細胞的培養(yǎng)過程示意圖。下列敘述不正確的是()A.步驟①的操作不需要在無菌環(huán)境中進行B.步驟②中用鹽酸溶解細胞間物質(zhì)使細胞分離C.步驟③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶處理D.步驟④培養(yǎng)過程中不會發(fā)生細胞轉(zhuǎn)化【例題3】完善植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的比較表：項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)不同點原理____________________________________________培養(yǎng)基____________培養(yǎng)基，包括無機鹽、碳源、氮源、維生素以及________等______培養(yǎng)基，包括無機鹽、葡萄糖、維生素、氨基酸、微量元素、________、________等過程結(jié)果完整的植株，____體現(xiàn)植物細胞的全能性新的細胞群，不形成個體，____體現(xiàn)動物細胞的全能性相同點①分裂方式角度：培養(yǎng)過程中細胞都進行___________，都不涉及___________；②培養(yǎng)條件角度：均需___________，需要適宜的溫度、pH等條件[溫馨提示](1)培養(yǎng)動物細胞時沒有脫分化的過程，因為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。(2)不是所有的細胞增殖過程中都存在接觸抑制現(xiàn)象。例如，癌細胞增殖時不存在接觸抑制，所以在培養(yǎng)瓶中可以形成多層細胞?；顒尤簞游锛毎艘浦布夹g(shù)引入：克隆羊多莉的培育過程1.概念把一個動物細胞的eq\o(□,\s\up1(3))___________移植到一個已經(jīng)去除細胞核的eq\o(□,\s\up1(4))______________中，并使重組細胞發(fā)育為一個eq\o(□,\s\up1(5))__________，繼而發(fā)育為動物新個體的技術(shù)。2.類型胚胎細胞核移植和體細胞核移植。3.克隆(1)含義包括eq\o(□,\s\up1(6))______________以及遺傳上完全相同的分子、細胞或來自同一祖先的生物個體的eq\o(□,\s\up1(7))_______________________________。(2)體細胞克隆利用eq\o(□,\s\up1(8))________________的方法，將供體的eq\o(□,\s\up1(9))____________核注入受體的eq\o(□,\s\up1(10))____________________中，重組細胞經(jīng)過培養(yǎng)后生長發(fā)育成胚胎。4.動物細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用(1)促進畜牧業(yè)的發(fā)展、培育優(yōu)良畜種、生產(chǎn)實驗動物和轉(zhuǎn)基因動物、拯救瀕危動物、保護動物資源。(2)在畜牧業(yè)生產(chǎn)中，利用體細胞核移植技術(shù)可以______________進程，促進優(yōu)良畜群的繁育；在保護瀕危物種方面，利用體細胞核移植技術(shù)增加動物數(shù)量的工作也已經(jīng)初見成效?！纠}4】判斷正誤：(1)克隆植物和克隆動物都只具備一個親本的遺傳特性。()(2)將供體的體細胞核注入受體的去核卵母細胞中，需要利用顯微操作的方法。()(3)由于動物體細胞的分化程度較高，實現(xiàn)動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植。()(4)克隆動物的性狀與供體動物完全相同。()(5)動物細胞核移植主要分為生殖細胞核移植和體細胞核移植。()【例題5】下列有關(guān)核移植的敘述，錯誤的是()A.通過核移植得到的細胞稱為重組細胞B.動物體細胞核移植技術(shù)可以促進優(yōu)良畜群的繁育C.核移植得到克隆動物屬于無性繁殖D.克隆動物與供核動物的遺傳信息完全相同【例題6】下圖為克隆羊多莉的培育過程示意圖。下列各項敘述錯誤的是()A.克隆羊多莉的主要性狀與甲羊一致，因其細胞核基因來自甲羊B.克隆羊多莉的培育過程中采用的生物技術(shù)有核移植和胚胎移植C.乙羊的去核卵母細胞為重組細胞基因表達提供了細胞內(nèi)的環(huán)境條件D.此過程說明高度分化的動物細胞具有全能性【例題7】某位研究人員聲稱，可以使用克隆技術(shù)先克隆一個胚胎，然后從胚胎獲取器官用于器官移植。你認為這一做法可行嗎？并簡述你的理由____________________________。【核心突破】1.克隆不同層次的含義克隆具體是指從一個共同的祖先，通過無性繁殖的方法產(chǎn)生出來的遺傳特性相同的DNA分子、細胞或個體。如果克隆當動詞用，就表示整個無性繁殖的過程。在生物學中克隆有以下4個不同層次的含義：①分子水平：如DNA復制；②細胞水平：如動物細胞培養(yǎng)；③器官水平：如利用細胞培育出新器官；④個體水平：如克隆動物。2.克隆動物過程分析(1)供體供給細胞核的個體，動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植。(3)注入①細胞核移植技術(shù)中注入去核卵母細胞中的不是供體細胞核，而是整個細胞，伴隨著兩細胞融合，體現(xiàn)出細胞質(zhì)膜具有一定的流動性的結(jié)構(gòu)特點。②核移植時，一般先用電脈沖方法使供體和受體細胞融合，再用物理或化學方法激活重構(gòu)胚，使其完成細胞分裂和發(fā)育進程。(4)涉及技術(shù)動物細胞培養(yǎng)技術(shù)、動物細胞融合技術(shù)、核移植技術(shù)、胚胎移植技術(shù)等。其中，核移植是核心技術(shù)。[溫馨提示](1)克隆動物的性狀與供體不完全相同的原因：①克隆動物的細胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自受體卵母細胞的細胞質(zhì)；②生物的性狀不僅與遺傳物質(zhì)有關(guān)，還受環(huán)境影響。(2)克隆動物的基因型與供體相同：核移植過程中細胞核只來自供體，因此核遺傳物質(zhì)是對供體核遺傳物質(zhì)的100%復制，其基因型與供體相同。【課后鞏固】()1、在進行動物細胞培養(yǎng)時，通常選用的培養(yǎng)材料是A.衰老退化的動物組織細胞B.成熟動物個體的體細胞C.動物的受精卵細胞D.動物胚胎或幼齡動物個體的細胞()2、下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較中，敘述錯誤的是A.所用的培養(yǎng)基的成分基本相同B.植物組織培養(yǎng)的結(jié)果是培育成植株，動物細胞培養(yǎng)的結(jié)果是培育成很多細胞C.植物組織培養(yǎng)的目的是為了快速繁殖和獲得無病毒的植株，動物細胞培養(yǎng)的目的是為了獲得細胞產(chǎn)物或細胞D.植物組織培養(yǎng)的原理是細胞的全能性，動物細胞培養(yǎng)的原理是細胞的增殖()3、下列關(guān)于動物細胞培養(yǎng)的敘述，錯誤的是A.用于培養(yǎng)的細胞大都取自胚胎或幼齡動物的器官或組織B.將所取的組織先用胰蛋白酶等進行處理使其分散成單個細胞C.在培養(yǎng)瓶中要定期用胰蛋白酶處理使細胞從瓶壁上脫離，制成懸浮液D.動物細胞培養(yǎng)只能傳代50次左右，所培育的細胞會衰老死亡()4、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(nèi)發(fā)育，結(jié)果產(chǎn)下一只羊羔。這種克隆技術(shù)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.改變物種的基因型()5、在動物體細胞克隆技術(shù)中，不一定涉及A.卵母細胞的培養(yǎng)B.細胞核移植C.早期胚胎培養(yǎng)D.導入外源基因()6、(2023·南京高二檢測)在將動物組織分散成單個細胞時，可以使用胰蛋白酶。由此不能推測出來的是A.動物細胞之間可能依靠蛋白質(zhì)相互聯(lián)系B.處理時一定要注意處理時間、加酶量C.胰蛋白酶一定不會對動物細胞造成損傷D.動物細胞培養(yǎng)液的pH應(yīng)該與胰蛋白酶作用的適宜pH基本一致()7、動物細胞培養(yǎng)的基本過程如下圖所示，下列敘述正確的是A.應(yīng)選擇幼齡動物的皮膚組織進行動物細胞培養(yǎng)B.甲過程需要用纖維素酶和果膠酶處理C.丙過程是傳代培養(yǎng)，所有細胞貼壁生長D.乙過程是原代培養(yǎng)，一般不會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象()8、下圖為體細胞克隆猴“中中”和“華華”的培育流程，為建立人類疾病的動物模型、研究疾病機理帶來了光明前景。下列敘述正確的是A.過程①將成纖維細胞注射到去核的卵母細胞中，體現(xiàn)細胞膜的選擇透過性B.過程②在培養(yǎng)基中加入的動物血清含有激發(fā)成纖維細胞核全能性表達的物質(zhì)C.“中中”“華華”的誕生證明了動物細胞具有全能性D.與模型小鼠相比，模型猴更適用于研究人類疾病的發(fā)病機理、研發(fā)診治藥物()9、科學家將蜘蛛的蛛絲蛋白基因?qū)肷窖蝮w內(nèi)，得到轉(zhuǎn)基因山羊，使羊奶中含有一種獨特的蛛絲蛋白，生產(chǎn)原理見下圖。下列敘述錯誤的是A.圖中的核供體細胞來自雌羊B.導入了蛛絲蛋白基因的核供體細胞不需要進行傳代培養(yǎng)C.形成重組細胞時來自核供體細胞的調(diào)節(jié)蛋白全部被卵細胞質(zhì)中的蛋白因子替換D.為獲得更多轉(zhuǎn)基因山羊，可對早期胚胎進行胚胎分割()10、下圖是利用體細胞核移植技術(shù)獲得克隆奶牛的流程圖。下列敘述錯誤的是A.過程①通過顯微操作去除細胞核B.過程②和過程④所使用的培養(yǎng)基成分相同C.過程③可用電脈沖使供體細胞和去核卵母細胞融合D.過程⑤操作前需要對代孕母牛進行發(fā)情處理()11、為解決大面積燒傷病人的植皮難題，科學家研制出人造皮膚，研制過程中需要將人的皮膚細胞置于培養(yǎng)瓶中進行培養(yǎng)。培養(yǎng)液配制除必需的已知成分外，還必須加入天然成分，細胞方可正常生長和增殖。下列敘述正確的是A.在動物細胞培養(yǎng)液中加入抗生素就可以為細胞培養(yǎng)提供無菌條件B.細胞培養(yǎng)過程中只需不斷通入氧氣，就能保證細胞正常生命活動C.加入的天然成分是血清或血漿，用來補充細胞生長和增殖所需的物質(zhì)D.經(jīng)培養(yǎng)可得到由多層細胞構(gòu)成的人造皮膚，能直接用于移植()12、以下有關(guān)動物細胞培養(yǎng)、植物組織培養(yǎng)的表述中正確的是A.動物細胞培養(yǎng)中，含15%CO2的恒溫培養(yǎng)箱的作用是調(diào)控pH和溫度B.植物組織培養(yǎng)過程中加入誘導因素也不會出現(xiàn)組織分化現(xiàn)象C.目前使用或冷凍保存的正常細胞通常為10代以內(nèi)，以保持細胞正常的二倍體核型D.動物細胞培養(yǎng)過程中，首先要用胃蛋白酶處理部分組織以使細胞分散獲得單個細胞()13、（多選）最近，科學家利用豬的動脈血管以及能夠模擬胚胎環(huán)境的新型生物反應(yīng)器，成功的在實驗室內(nèi)培育出新的動脈血管。這種培養(yǎng)新血管的技術(shù)可能需要A.“克隆”技術(shù)B.去核卵細胞C.激發(fā)血管細胞的“全能性”D.激發(fā)血管細胞發(fā)育成血管的潛能()14、（多選）動物細胞進行傳代培養(yǎng)可能發(fā)生的變化有A.細胞形態(tài)發(fā)生變化B.細胞核核型發(fā)生變化C.細胞不斷增多，堆疊在一起D.細胞核體積增大，染色質(zhì)固縮()15、（多選）2017年，某國批準了首例使用細胞核移植技術(shù)培育“三親嬰兒”的申請。其培育過程可選用如下技術(shù)路線。據(jù)圖分析，下列敘述正確的是()A.該技術(shù)涉及動物細胞培養(yǎng)、細胞核移植等操作B.該技術(shù)可避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代C.卵母細胞捐獻者攜帶的紅綠色盲基因能夠遺傳給“三親嬰兒”D.“三親嬰兒”同時擁有自己父親、母親及卵母細胞捐獻者的部分基因16、(2023·南通高二檢測)華南虎是原產(chǎn)中國的老虎品種，已有近30年沒有野生華南虎出現(xiàn)的報告，野生華南虎也被一些專家認為已經(jīng)瀕臨滅絕?？茖W工作者嘗試用普通老虎完成體細胞克隆華南虎的研究，下圖是其培育過程，請據(jù)圖回答下列問題：(1)克隆華南虎的遺傳性狀與虎__________(填字母)基本一致。(2)A、B、C3只虎沒有提供遺傳物質(zhì)的是__________。(3)克隆華南虎的過程是否遵循孟德爾的遺傳定律？_________________。為什么？_____________________________________________________________________________。(4)有人設(shè)想將虎的體細胞與牛的體細胞進行融合，以獲得新物種“虎—?！保阏J為依據(jù)目前的生物技術(shù)和理論能否實現(xiàn)這一愿望？________。原因是________________________________________________________