高中生物 專題2 基因工程 2.2.1 動(dòng)物細(xì)胞工程課件 新人教選修3

2.2.1動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和核

移植技術(shù)專題2

2.2動(dòng)物細(xì)胞工程1.結(jié)合圖2－16及相關(guān)內(nèi)容，歸納動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程、條件及應(yīng)用。2.結(jié)合圖2－21，歸納通過動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動(dòng)物的過程及應(yīng)用前景。目標(biāo)導(dǎo)航重難點(diǎn)擊1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程、條件。2.通過動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動(dòng)物的過程。方式一：2003年，四川少年小林點(diǎn)燃鞭炮，導(dǎo)致面部、四肢被嚴(yán)重?zé)齻⒏腥尽榱送炀葍鹤拥纳?，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(jìn)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，兒子和爸爸的皮相隔相嵌，估計(jì)父親的皮膚至少能在其兒子身上存活半年甚至更長時(shí)間，這就給兒子自身皮膚的生長帶來了生機(jī)，孩子的痊愈指日可待。課堂導(dǎo)入思考：1.小林在皮膚燒傷之后，很容易得病，為什么？2.選取植皮時(shí)，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(gè)小孫悟空的離奇故事，表達(dá)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》，內(nèi)容是一位富商將自己體細(xì)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(gè)健康的男嬰，這個(gè)男嬰就是一個(gè)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(shí)。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(dá)的國家，現(xiàn)在大都對此采取明令禁止或者嚴(yán)加限制的態(tài)度?？寺∪?，真的如潘多拉盒子里的魔鬼一樣可怕嗎？我們應(yīng)該怎樣正確看待克隆技術(shù)呢？一、動(dòng)物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)二、動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物內(nèi)容索引對點(diǎn)訓(xùn)練當(dāng)堂檢測自查自糾一、動(dòng)物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)基礎(chǔ)技術(shù)手段應(yīng)用

技術(shù)

、動(dòng)物體細(xì)胞核移植、______

、生產(chǎn)單克隆抗體等(1)深入探索并改造生物的遺傳特性(2)大量培養(yǎng)細(xì)胞(3)單克隆抗體的制備等1.動(dòng)物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)知識梳理答案動(dòng)物細(xì)胞融合動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)(1)概念：從動(dòng)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

和

。(2)過程單個(gè)細(xì)胞答案生長增殖胰蛋白酶細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)(3)相關(guān)概念①細(xì)胞貼壁：懸液中分散的細(xì)胞

上。②接觸抑制：當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到

時(shí)，細(xì)胞_________

的現(xiàn)象。③原代培養(yǎng)：指動(dòng)物組織消化后的

。④傳代培養(yǎng)：貼滿瓶壁的細(xì)胞，出現(xiàn)

后，需要重新用________等處理，然后分瓶繼續(xù)培養(yǎng)，讓細(xì)胞

的培養(yǎng)過程。貼附在瓶壁答案表面相互接觸停止分裂增殖初次培養(yǎng)接觸抑制胰蛋白酶繼續(xù)增殖(4)培養(yǎng)條件①無菌、無毒的環(huán)境：培養(yǎng)液中添加一定量的

，并定期________

，以清除

，防止對細(xì)胞自身造成危害。抗生素答案②營養(yǎng)無機(jī)物：無機(jī)鹽、

等有機(jī)物：糖、

、

和天然成分：

等③溫度和pH溫度：哺乳動(dòng)物多以

為宜pH：多數(shù)細(xì)胞適宜pH為_______④氣體環(huán)境O2：細(xì)胞代謝所必需CO2：_______________更換培養(yǎng)液代謝產(chǎn)物微量元素氨基酸促生長因子血清、血漿36.5±0.5℃7.2～7.4維持培養(yǎng)液的pH(5)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：動(dòng)物細(xì)胞是基因工程技術(shù)中常用的

。③應(yīng)用于檢測

，判斷某種物質(zhì)的毒性。④用于

等方面的研究，如篩選抗癌藥物等。單克隆抗體答案受體細(xì)胞有毒物質(zhì)生理、病理、藥理1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)為什么需要無菌、無毒的環(huán)境？答案細(xì)菌、真菌和病毒等均可造成細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境的污染，而離體培養(yǎng)的細(xì)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(xì)胞就會(huì)死亡。2.根據(jù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程，思考下列問題：(1)培養(yǎng)前為什么要將動(dòng)物組織分散成單個(gè)細(xì)胞？答案分散后細(xì)胞能與培養(yǎng)液充分接觸，更易進(jìn)行物質(zhì)交換。答案合作探究(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中兩次使用胰蛋白酶作用的對象有何不同？答案第一次是將組織塊分散成單個(gè)細(xì)胞，第二次是將貼滿瓶壁的細(xì)胞分散成單個(gè)細(xì)胞。3.為什么進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，通常要添加血清？答案血清中含有蛋白質(zhì)、氨基酸、葡萄糖、激素等物質(zhì)，而且還含有多種未知的促生長因子，能促進(jìn)細(xì)胞的生長、增殖和貼附。答案4.進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)為何常選用幼齡動(dòng)物組織或胚胎作培養(yǎng)材料？動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要脫分化嗎？答案幼齡動(dòng)物組織或胚胎的細(xì)胞分化程度低，增殖能力強(qiáng)，更易于培養(yǎng)。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)不需經(jīng)過脫分化過程，因高度分化的動(dòng)物細(xì)胞發(fā)育潛能變?nèi)?，失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力，所以，動(dòng)物細(xì)胞也就沒有類似植物組織或細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)的脫分化過程了。答案比較項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)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(xì)胞分裂素、瓊脂等葡萄糖、氨基酸、促生長因子、無機(jī)鹽、微量元素、水、

、

等培養(yǎng)結(jié)果新的植株或組織大量新細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物5.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的比較細(xì)胞的全能性答案細(xì)胞增殖血清血漿答案應(yīng)用①快速繁殖；②培育無病毒植株；③細(xì)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___________________________________________________________培養(yǎng)對象植物器官、組織或細(xì)胞分散的單個(gè)細(xì)胞植物器官、組織或細(xì)胞動(dòng)物早期胚胎、幼齡動(dòng)物的器官或組織答案過程脫分化、再分化

代培養(yǎng)、

代培養(yǎng)細(xì)胞分裂、生長、分化特點(diǎn)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接觸抑制原傳活學(xué)活用1.判斷正誤(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，需要對細(xì)胞進(jìn)行一次脫分化處理和兩次胰蛋白酶處理(

)(2)恒溫條件下進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)，細(xì)胞周期持續(xù)時(shí)間長短不隨細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)程而改變(

)(3)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)可用于檢測有毒物質(zhì)、構(gòu)建人造皮膚、大量生產(chǎn)藥物蛋白(

)(4)為了防止培養(yǎng)過程中發(fā)生微生物污染，應(yīng)將培養(yǎng)箱抽成真空以消毒、滅菌(

)××√×答案2.某研究小組為測定藥物對肝腫瘤細(xì)胞的治療效果，準(zhǔn)備對某種動(dòng)物的肝腫瘤細(xì)胞(甲)和正常肝細(xì)胞(乙)進(jìn)行動(dòng)物細(xì)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(xì)胞懸液時(shí)，可用胃蛋白酶處理B.細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)在CO2培養(yǎng)箱中進(jìn)行，CO2的作用是作為細(xì)胞代謝原料C.取甲細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，傳至10～50代就會(huì)完全停止D.乙細(xì)胞在原代培養(yǎng)過程中，最終會(huì)出現(xiàn)停止增殖的現(xiàn)象D答案問題導(dǎo)析返回(1)胃蛋白酶的最適pH大約為2，這一環(huán)境下細(xì)胞往往會(huì)受到破壞，不利于培養(yǎng)，所以一般用

酶而不用胃蛋白酶處理細(xì)胞。(2)培養(yǎng)箱中CO2的作用是

。(3)在適宜條件下，肝腫瘤細(xì)胞可以

。(4)正常肝細(xì)胞在

培養(yǎng)過程中會(huì)出現(xiàn)

現(xiàn)象，停止增殖。胰蛋白調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的pH問題導(dǎo)析答案返回上頁無限增殖接觸抑制返回原代二、動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物1.概念將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的

，移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的

中，使其

并發(fā)育成一個(gè)

，最終發(fā)育為動(dòng)物個(gè)體。2.分類包括

移植和

移植，其中

移植較易成功。細(xì)胞核知識梳理答案卵母細(xì)胞重組新的胚胎胚胎細(xì)胞核體細(xì)胞核胚胎細(xì)胞核3.過程供體細(xì)胞答案去核卵母細(xì)胞克隆動(dòng)物重組胚胎應(yīng)用前景畜牧業(yè)加速家畜

進(jìn)程，促進(jìn)

保護(hù)瀕危物種增加動(dòng)物的_________醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物作為

，生產(chǎn)醫(yī)用蛋白治療人類疾病轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物細(xì)胞、組織和器官可以作為____

的供體存在問題(1)體細(xì)胞核移植技術(shù)的成功率非常低(2)克隆動(dòng)物存在健康問題，表現(xiàn)出

缺陷等(3)克隆動(dòng)物食品的安全性問題存在爭議4.體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用遺傳改良答案優(yōu)良畜群繁育存活數(shù)量生物反應(yīng)器異種移植遺傳和生理1.供體和受體細(xì)胞的選擇和處理(1)為什么供體細(xì)胞要選擇10代以內(nèi)的細(xì)胞？答案因?yàn)?0代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)。(2)為什么選擇MⅡ中期的卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞？答案一方面細(xì)胞大，易于操作；且卵黃多，營養(yǎng)豐富，為發(fā)育提供充足的營養(yǎng)。另一方面此時(shí)具備受精能力，細(xì)胞質(zhì)中含有能刺激融合后重組細(xì)胞進(jìn)行分裂分化并形成重組胚胎的物質(zhì)。答案合作探究(3)受體細(xì)胞去核的原因是什么？答案保證克隆動(dòng)物的遺傳物質(zhì)最大程度地來自有重要利用價(jià)值的動(dòng)物。2.為什么核移植技術(shù)獲得的動(dòng)物與供核動(dòng)物性狀不完全相同？答案(1)克隆動(dòng)物絕大部分DNA來自于供體細(xì)胞核，但其核外線粒體中的DNA來自于受體卵母細(xì)胞。(2)性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果。供核動(dòng)物生活的環(huán)境與克隆動(dòng)物所生活的環(huán)境不會(huì)完全相同，其性狀也不可能和供核動(dòng)物完全相同。(3)在個(gè)體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變，產(chǎn)生供核動(dòng)物沒有的性狀。答案3.動(dòng)物體細(xì)胞核移植屬于哪種生殖方式？為什么？答案無性生殖。因?yàn)閯?dòng)物體細(xì)胞核移植最終得到的個(gè)體的細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)完全來自一個(gè)個(gè)體，不是精卵受精得到的，因此屬于無性生殖。答案3.判斷正誤(1)核移植過程中細(xì)胞核只來自于一個(gè)個(gè)體，因此核遺傳物質(zhì)與供核個(gè)體的相同，屬于無性生殖(

)(2)通過克隆技術(shù)形成重組細(xì)胞并發(fā)育成一個(gè)新個(gè)體，體現(xiàn)了動(dòng)物細(xì)胞的全能性(

)(3)克隆動(dòng)物細(xì)胞、組織或器官可以作為異種移植的供體(

)(4)克隆技術(shù)可以用于增加瀕危動(dòng)物數(shù)量，改善瀕危物種的基因組成(

)活學(xué)活用√×√×答案4.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(xì)胞作為受體細(xì)胞的原因除了它體積大、易操作、營養(yǎng)物質(zhì)豐富外，還因?yàn)樗黖______________________________。(4)過程④通常用②作為受體細(xì)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(diǎn)是_______________________，該種基因治療所屬類型為_______________。細(xì)胞核答案問題導(dǎo)析核移植技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)(或基工程、DNA重組技術(shù)、基因拼接技術(shù))含有促進(jìn)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)早期胚胎細(xì)胞分化程度低，全能性高，可誘導(dǎo)分化為各種組織、器官細(xì)胞移植無免疫排斥反應(yīng)體外基因治療(1)①是從供體(患者)體細(xì)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(xì)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(jìn)細(xì)胞核

表達(dá)的物質(zhì)。(4)早期胚胎中的細(xì)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(xì)胞(胰島B細(xì)胞)核遺傳物質(zhì)來自

，所以移植后不發(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____

。細(xì)胞核答案返回上頁問題導(dǎo)析核移植轉(zhuǎn)基因MⅡ中期的卵母細(xì)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(1)圖中健康胰島B細(xì)胞基因可采用_________技術(shù)導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞中。(2)圖中重組細(xì)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？答案一題多變顯微注射答案

否。單個(gè)返回答案課堂小結(jié)胰蛋白酶原代傳代無菌、無毒空氣CO2轉(zhuǎn)基因有毒物質(zhì)體細(xì)胞卵母細(xì)胞重組細(xì)胞代孕對點(diǎn)訓(xùn)練當(dāng)堂檢測自查自糾1.動(dòng)物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段中，最基礎(chǔ)的是(

)A.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)B.動(dòng)物細(xì)胞融合C.動(dòng)物組織培養(yǎng)D.胚胎細(xì)胞核移植A12345答案2.動(dòng)物細(xì)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(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進(jìn)行C.動(dòng)物細(xì)胞可以傳代培養(yǎng)，而植物細(xì)胞不能D.動(dòng)物細(xì)胞能夠大量培養(yǎng)，而植物細(xì)胞只能培養(yǎng)成植株解析動(dòng)物細(xì)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(dòng)物細(xì)胞一般用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)，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(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基中還要加動(dòng)物血清等；它們都是在無菌條件下進(jìn)行的，故A項(xiàng)正確；B、C、D項(xiàng)的敘述有誤。A解析答案12345A.動(dòng)物個(gè)體2為克隆動(dòng)物，c為高度分化的體細(xì)胞B.動(dòng)物個(gè)體2的遺傳性狀與提供b細(xì)胞的母體完全不同C.產(chǎn)生動(dòng)物個(gè)體2的生殖方式為有性生殖D.e細(xì)胞為完成減數(shù)分裂的卵細(xì)胞3.如圖為某哺乳動(dòng)物的生殖過程圖，正確的敘述是(

)解析通過克隆技術(shù)培育的動(dòng)物稱為克隆動(dòng)物，提供細(xì)胞核的是高度分化的體細(xì)胞，A項(xiàng)正確；考慮細(xì)胞質(zhì)基因，應(yīng)該是“有相同之處”，B項(xiàng)錯(cuò)誤；動(dòng)物的克隆實(shí)際上是無性生殖過程，C項(xiàng)錯(cuò)誤；e細(xì)胞是處于減數(shù)第二次分裂中期的卵母細(xì)胞，并沒有完全完成減數(shù)分裂，D項(xiàng)錯(cuò)誤。A解析答案123454.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(gè)體水平的克隆→遺傳工

程克隆B.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，如果缺少氨基酸供應(yīng)，細(xì)胞一般會(huì)停留在細(xì)胞周期

的分裂期C.提高細(xì)胞克隆成功率，需在培養(yǎng)基中加入血清，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)人干擾素的工程菌解析答案12345解析克隆技術(shù)發(fā)展的過程是微生物的克隆→遺傳工程克隆→個(gè)體水平的克?。粍?dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，如果缺少氨基酸供應(yīng)，細(xì)胞一般會(huì)停留在細(xì)胞周期的分裂間期，因?yàn)殚g期需要氨基酸合成蛋白質(zhì)；動(dòng)物細(xì)胞克隆時(shí)加入血清可為細(xì)胞提供多種營養(yǎng)物質(zhì)、激素及生長因子，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH；誘變育種方法的缺點(diǎn)是有利變異少，誘變的方向和性質(zhì)不能控制，所以不能通過誘變獲得生產(chǎn)人干擾素的工程菌，而通常采用的是基因工程技術(shù)。答案C123455.科學(xué)家通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得了含有人生長激素基因的奶牛，如果要加速轉(zhuǎn)基因奶牛的繁育，可以對此轉(zhuǎn)基因奶牛進(jìn)行克隆(如圖所示)，請結(jié)合圖示回答下列相關(guān)問題：12345(1)在進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)之前，要對取自轉(zhuǎn)基因奶牛的組織細(xì)胞進(jìn)行分離，形成單個(gè)細(xì)胞，這個(gè)過程中需要利用_______酶處理。解