2016-2017學(xué)年高二生物人教版選修3教案：動物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)

2.2.1動物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解動物細(xì)胞培養(yǎng)的概念和過程。2.理解動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件與應(yīng)用。3.了解克隆動物。4.簡述動物體細(xì)胞核移植技術(shù)。5.說出克隆動物的應(yīng)用前景。教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：1、簡述動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程、條件及應(yīng)用2、簡述通過動物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動物的過程及應(yīng)用前景能力目標(biāo)：運(yùn)用細(xì)胞的基礎(chǔ)知識，分析細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)情感目標(biāo)：關(guān)注細(xì)胞工程研究的發(fā)展和應(yīng)用前景教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：1.動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程及條件2.用動物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動物的過程難點(diǎn)：1.動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程及條件2.用動物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動物的過程教學(xué)設(shè)計(jì)思想和教材分析在教學(xué)設(shè)計(jì)中，本著自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)的教育理念，采用半開放式的課堂教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合圖像信息、多媒體課件及相關(guān)的閱讀資料、思考討論題等，在教師的指導(dǎo)下完成本課的探究教學(xué)，從而增大了學(xué)生學(xué)習(xí)活動的空間，使其更加主動地參與到學(xué)習(xí)中來，養(yǎng)成愛學(xué)、會學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣。教學(xué)過程一、基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識知識點(diǎn)一、動物細(xì)胞工程1．常用的技術(shù)手段：、動物細(xì)胞核移植，、單克隆抗體的制備等。2．基礎(chǔ)：。知識點(diǎn)二、動物細(xì)胞培養(yǎng)1．概念從動物機(jī)體中取出相關(guān)的組織，將它分散成，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長和增殖。過程3．條件(1)的環(huán)境：對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行無菌處理。(2)營養(yǎng)：合成培養(yǎng)基中要有糖、氨基酸、促生長因子、無機(jī)鹽、微量元素等，通常需加入、血漿等。(3)溫度和pHa．適宜的溫度：0.5℃；b．適宜的pH：7.2～7.4。(4)氣體環(huán)境：主要是O2和CO2，O2是細(xì)胞代謝所必需的，CO2主要維持。4．應(yīng)用(1)生產(chǎn)生物制品：如病毒疫苗、干擾素、等。(2)應(yīng)用于基因工程：當(dāng)是基因工程技術(shù)中的受體細(xì)胞時，則離不開動物細(xì)胞培養(yǎng)。(3)檢測，判斷某種物質(zhì)的毒性。(4)用于、病理、藥理等方面的研究，如篩選抗癌藥物等。思維探究1．為什么選用幼齡動物組織或胚胎進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)？提示：幼齡動物組織或胚胎的細(xì)胞分化程度低，增殖能力很強(qiáng)，更易于培養(yǎng)。2．進(jìn)行動物細(xì)胞傳代培養(yǎng)時用胰蛋白酶分散細(xì)胞，說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是什么成分？用胃蛋白酶行嗎？提示：用胰蛋白酶分散細(xì)胞，說明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。胃蛋白酶作用的適宜pH約為2，當(dāng)pH大于6時，胃蛋白酶就會失去活性。胰蛋白酶作用的適宜環(huán)境pH為7.2～8.4。多數(shù)動物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4，胃蛋白酶在此環(huán)境中沒有活性，而胰蛋白酶在此環(huán)境中活性較高，因此胰蛋白酶適宜用于細(xì)胞培養(yǎng)時的消化。3．胰蛋白酶真的不會把細(xì)胞消化掉嗎？為什么？胰蛋白酶真的不會把細(xì)胞消化掉嗎？為什么？提示：胰蛋白酶除了可以消化細(xì)胞間的蛋白質(zhì)外，長時間的作用也會消化細(xì)胞膜蛋白，對細(xì)胞有損傷作用，因此必須控制好胰蛋白酶的消化時間。知識點(diǎn)三、動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物1．理論基礎(chǔ)：。2．概念：將動物的一個細(xì)胞的，移入一個已經(jīng)去掉細(xì)胞核的中，使其并發(fā)育成一個，最終發(fā)育為動物個體。3．分類：包括和，其中較易成功。4．過程思維探究4．什么是動物細(xì)胞核移植？提示：動物細(xì)胞核移植是將動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(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。5．核移植技術(shù)獲得的動物與供核動物性狀不完全相同的原因有哪些？提示：①克隆動物絕大部分DNA來自供體細(xì)胞核，但其核外線粒體中的DNA是來自受體卵細(xì)胞；②性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果。供核動物生活的環(huán)境與克隆動物所生活的環(huán)境不會完全相同；③克隆動物在個體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變，產(chǎn)生供核動物沒有的性狀。6．核移植過程中為什么選用MⅡ期(減數(shù)第二次分裂中期)卵母細(xì)胞呢？提示：此時細(xì)胞核的位置靠近第一極體，便于用微型吸管將細(xì)胞核和第一極體一起吸出。知識點(diǎn)四、克隆動物應(yīng)用前景與存在的問題1．應(yīng)用(1)在畜牧生產(chǎn)方面：可以加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)。(2)在保護(hù)瀕危物種方面：可增加這些動物的存活數(shù)量。(3)在醫(yī)藥衛(wèi)生方面：轉(zhuǎn)基因克隆動物可以作為生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白。(4)在治療人類疾病方面：轉(zhuǎn)基因克隆動物細(xì)胞、組織和器官可以作為的供體。(5)人的核移植胚胎干細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)分化，形成相應(yīng)組織、器官后，可以用于。(6)研究胚胎發(fā)育及衰老過程、追蹤研究疾病的、。2．問題(1)低。(2)絕大多數(shù)克隆動物還存在。(3)克隆動物食品的存在爭議。二重點(diǎn)難點(diǎn)探究要點(diǎn)一動物細(xì)胞培養(yǎng)中的相關(guān)概念1．細(xì)胞貼壁：培養(yǎng)液中分散的動物細(xì)胞，置于適宜的條件下，會貼附在培養(yǎng)瓶壁上，稱為細(xì)胞貼壁，或貼壁生長。2．接觸抑制：當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時，細(xì)胞就會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。3．原代培養(yǎng)：動物組織通過酶或機(jī)械方法分散成單個細(xì)胞后進(jìn)行的初次培養(yǎng)。4．傳代培養(yǎng)：原代培養(yǎng)的細(xì)胞生長、繁殖一定時間后，由于空間不足或細(xì)胞密度過大導(dǎo)致營養(yǎng)枯竭，會影響細(xì)胞的生長，因此需要重新用胰蛋白酶等處理，進(jìn)行分瓶擴(kuò)大培養(yǎng)，即傳代培養(yǎng)。原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)一般均需對細(xì)胞進(jìn)行胰蛋白酶細(xì)胞分散處理，區(qū)分兩種“培養(yǎng)”的關(guān)鍵是看用胰蛋白酶處理的對象。(1)第一次：用胰蛋白酶對剪碎的動物組織進(jìn)行處理，分散后培養(yǎng)，即為原代培養(yǎng)。(2)第二次：細(xì)胞培養(yǎng)過程中出現(xiàn)接觸抑制，用胰蛋白酶使其從瓶壁上脫離下來，分散到多個培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，即為傳代培養(yǎng)。[例1]下列關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述，正確的是()A．培養(yǎng)保留接觸抑制的細(xì)胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細(xì)胞B．克隆培養(yǎng)法培養(yǎng)過程中多數(shù)細(xì)胞的基因型會發(fā)生改變C．二倍體細(xì)胞的傳代培養(yǎng)次數(shù)通常是無限的D．惡性細(xì)胞系的細(xì)胞可進(jìn)行傳代培養(yǎng)eq\a\vs4\al([解析])由于細(xì)胞之間相互接觸而發(fā)生接觸性抑制，細(xì)胞在培養(yǎng)瓶壁上只能形成單層細(xì)胞，A錯；克隆培養(yǎng)法中細(xì)胞都是由一個細(xì)胞經(jīng)過有絲分裂而得的，所以細(xì)胞的基因型相同，多數(shù)不會發(fā)生改變，B錯；二倍體細(xì)胞傳代培養(yǎng)至10代多數(shù)會死亡，只有少數(shù)的細(xì)胞能夠培養(yǎng)至50代以后成為細(xì)胞系，C錯；惡性細(xì)胞系的細(xì)胞具有癌變的特點(diǎn)，能夠無限增殖，可以進(jìn)行傳代培養(yǎng)，D正確。1.進(jìn)行動物細(xì)胞培養(yǎng)時，為什么要將動物組織分散成單個細(xì)胞？提示：分散成單個細(xì)胞后容易培養(yǎng)，細(xì)胞所需要的營養(yǎng)物質(zhì)容易供應(yīng)，代謝廢物也容易排出。2．細(xì)胞株與細(xì)胞系是同一種細(xì)胞嗎？提示：不是。細(xì)胞株是指在傳代培養(yǎng)過程中，少數(shù)能存活到40～50代的細(xì)胞，其遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變，細(xì)胞系是指傳代培養(yǎng)過程中，由于遺傳物質(zhì)改變，進(jìn)行無限分裂的細(xì)胞。eq\a\vs4\al([變式訓(xùn)練1])用于動物細(xì)胞培養(yǎng)的細(xì)胞，最好選用()A．任何個體的細(xì)胞B．成熟個體的體細(xì)胞C．動物的受精卵D．胚胎或幼齡動物的器官和組織細(xì)胞解析：失去分裂能力的、高度分化的動物細(xì)胞是不能進(jìn)行培養(yǎng)的；胚胎或幼齡動物的器官和組織細(xì)胞分化程度低，分裂能力強(qiáng)，適于進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。要點(diǎn)二動物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的區(qū)別動物血清中含有多種營養(yǎng)物是最理想的天然培養(yǎng)基，血清中有胰島素、生長激素等多種生長因子，促進(jìn)細(xì)胞的生長和增殖，所以培養(yǎng)動物細(xì)胞時，一般需添加血清。[例2][2014·鹽城高二檢測]現(xiàn)將“細(xì)胞工程”中動、植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)列表比較如下，你認(rèn)為哪一項(xiàng)比較有錯誤()A.原理 B．培養(yǎng)基區(qū)別C．結(jié)果 D．培養(yǎng)目的eq\a\vs4\al([解析])本題考查的是植物組織培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)相關(guān)知識的比較，動物細(xì)胞培養(yǎng)的目的是獲得更多細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物，而不是獲得個體，其原理只涉及細(xì)胞增殖(細(xì)胞分裂)。eq\a\vs4\al([規(guī)律方法])動物組織要分散成單個細(xì)胞培養(yǎng)的原因分散成單個細(xì)胞后容易培養(yǎng)，細(xì)胞所需的營養(yǎng)容易供應(yīng)，其代謝廢物容易排出；而用大塊組織培養(yǎng)時，內(nèi)部細(xì)胞的營養(yǎng)供應(yīng)和代謝廢物的排出都比較困難，因此，這些細(xì)胞在體外長時間生存和生長就比較困難。同時，分散成單個細(xì)胞培養(yǎng)，可使在細(xì)胞水平上操作的其他技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。eq\a\vs4\al([變式訓(xùn)練2])根據(jù)培養(yǎng)的物理性質(zhì)劃分，植物組織培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)所常用的培養(yǎng)基分別是()A．固體培養(yǎng)基、固體培養(yǎng)基B．固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基C．液體培養(yǎng)基、固體培養(yǎng)基D．液體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基解析：植物組織培養(yǎng)一般用固體培養(yǎng)基，動物細(xì)胞培養(yǎng)一般用液體培養(yǎng)基。要點(diǎn)三動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物1．原理細(xì)胞核的全能性。2．動物細(xì)胞全能性的特點(diǎn)動物細(xì)胞的全能性隨著動物細(xì)胞分化程度的提高而逐漸受到抑制，全能性表達(dá)很難，但動物的細(xì)胞核內(nèi)仍含有該種動物的全部遺傳基因，具有發(fā)育成完整個體的潛能，即動物的細(xì)胞核仍具有全能性。3．細(xì)胞核全能性表達(dá)的條件只靠動物的細(xì)胞核是不行的，必須提供促進(jìn)細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件，還要保證細(xì)胞核全能性的表達(dá)，去核的卵母細(xì)胞是最合適的細(xì)胞，因?yàn)槁涯讣?xì)胞體積大、易操作，含有促使細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件。4．核移植種類(1)胚胎細(xì)胞核移植：較易成功。(2)體細(xì)胞核移植：較難成功。5．克隆的條件(1)具有包含物種完整基因組的細(xì)胞核的活細(xì)胞(如乳腺上皮細(xì)胞)；(2)能有效調(diào)控細(xì)胞核發(fā)育的細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)(如去核卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì))；(3)完成胚胎發(fā)育的必要的環(huán)境條件。(1)核移植技術(shù)的供體細(xì)胞不能選擇生殖細(xì)胞的細(xì)胞核，因?yàn)樯臣?xì)胞與正常體細(xì)胞相比，遺傳物質(zhì)是減半的。(2)哺乳動物細(xì)胞核移植可分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植。胚胎細(xì)胞核移植較易成功，體細(xì)胞核移植較難成功。(3)克隆動物絕大部分DNA來自于供體細(xì)胞核，但其核外還有少量的DNA，即線粒體中的DNA是來自于受體卵母細(xì)胞。所以，用教材中所述的方法克隆的動物不是對供核動物完全相同的復(fù)制。此外，即便動物的遺傳基礎(chǔ)完全相同，但動物的一些行為、習(xí)性的形成與所處環(huán)境有很大關(guān)系，核供體動物生活的環(huán)境與克隆動物所生活的環(huán)境不會完全相同，其形成的行為、習(xí)性也不可能和核供體動物完全相同，從這一角度看，克隆動物不會是核供體動物100%的復(fù)制。(5)動物細(xì)胞培養(yǎng)、核移植和胚胎移植、轉(zhuǎn)基因技術(shù)動物細(xì)胞(核)的全能性、基因重組(6)在遺傳物質(zhì)上(不考慮發(fā)育過程中的變異)，植物組織培養(yǎng)形成的植株與提供體細(xì)胞的植物植株完全相同，而克隆動物由于卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)基因的貢獻(xiàn)而與提供體細(xì)胞核的動物不完全相同。eq\a\vs4\al([變式訓(xùn)練3])一只羊的卵細(xì)胞核被另一只羊的體細(xì)胞核置換后，該重組細(xì)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)良個體C．用于保存物種D．改變動物的基因型解析：克隆技術(shù)的優(yōu)勢在于能夠完全保留親本的優(yōu)良性狀、實(shí)現(xiàn)有針對性的繁育和保存物種?；蛐偷母淖冎荒芡ㄟ^基因突變、基因重組、染色體變異來實(shí)現(xiàn)?？寺”旧聿灰欢▽?dǎo)致基因突變，更不會發(fā)生基因重組與染色體變異，因此，克隆不能改變動物的基因型。三課后課時講練1．關(guān)于培養(yǎng)分散的動物細(xì)胞與培養(yǎng)動物組織塊的說法，哪個是錯誤的()A．用胰蛋白酶處理的目的是使組織分散為單個細(xì)胞，增加細(xì)胞與培養(yǎng)液的接觸面積B．分散成單個細(xì)胞，細(xì)胞所需的營養(yǎng)容易供應(yīng)，其代謝廢物容易排出C．分散成單個細(xì)胞，會使在細(xì)胞水平操作的其他技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)D．用大塊組織培養(yǎng)時，內(nèi)部細(xì)胞的營養(yǎng)供應(yīng)和代謝廢物的排出都較困難2．[2013·大綱全國卷]關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的敘述，錯誤的是()A．動物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基不同B．動物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)過程中都要用到胰蛋白酶C．煙草葉片離體培養(yǎng)能產(chǎn)生新個體，小鼠雜交瘤細(xì)胞可離體培養(yǎng)增殖D．動物細(xì)胞培養(yǎng)可用于檢測有毒物質(zhì)，莖尖培養(yǎng)可用于植物脫除病毒3．某小鼠的癌細(xì)胞具有氯霉素抗性，通過細(xì)胞核移植技術(shù)，將無氯霉素抗性的小鼠體細(xì)胞核取出，注入去核的小鼠癌細(xì)胞中，然后將這一重組細(xì)胞培養(yǎng)在含有氯霉素的培養(yǎng)基中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該重組細(xì)胞不能分裂生長。這一實(shí)驗(yàn)可以說明()A.該重組細(xì)胞具有氯霉素抗性B.氯霉