新教材適用2023-2024學(xué)年高中生物第2章細(xì)胞工程第2節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程第1課時(shí)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)學(xué)案新人教版選擇性必修3

第2節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程課標(biāo)要求1．闡明動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件和過程。2．闡述干細(xì)胞在生物醫(yī)學(xué)工程中廣泛的應(yīng)用價(jià)值。3．舉例說出動(dòng)物細(xì)胞融合的概念、原理及應(yīng)用。4．闡明利用動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)制備單克隆抗體的過程。5．認(rèn)同單克隆抗體在臨床上有重要的應(yīng)用價(jià)值。6．概述動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)的含義及類型。7．簡述動(dòng)物體細(xì)胞核移植的基本過程。8．說出體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景。核心素養(yǎng)1．生命觀念——以細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能為基礎(chǔ)，理解動(dòng)物細(xì)胞融合的內(nèi)涵；并正確理解植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物體細(xì)胞融合技術(shù)的區(qū)別。2．科學(xué)思維——構(gòu)建動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的流程圖，認(rèn)同動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)。結(jié)合具體實(shí)例，以流程圖的形式表示單克隆抗體的制備過程。3．社會(huì)責(zé)任——理性客觀地分析干細(xì)胞在臨床上的應(yīng)用所產(chǎn)生的效益與風(fēng)險(xiǎn)。了解體細(xì)胞核移植技術(shù)已取得的進(jìn)展和尚未解決的問題。理性看待體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題。第1課時(shí)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)知識(shí)點(diǎn)一動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件和過程基礎(chǔ)知識(shí)·雙基夯實(shí)1．概念動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是指從動(dòng)物體中取出相關(guān)的組織，將它分散成_單個(gè)細(xì)胞__，然后在適宜的培養(yǎng)條件下，讓這些細(xì)胞生長和_增殖__的技術(shù)。2．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件3．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程(1)懸浮生長：細(xì)胞懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖。密度過大時(shí)，由于_有害代謝物__積累和培養(yǎng)液中_營養(yǎng)物質(zhì)缺乏__，細(xì)胞分裂受阻。(2)細(xì)胞貼壁：多數(shù)細(xì)胞貼附在_瓶壁__上生長。(3)接觸抑制：當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面_相互接觸__時(shí)，細(xì)胞_停止分裂增殖__的現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。(4)原代培養(yǎng)：指動(dòng)物組織經(jīng)處理后的_初次培養(yǎng)__。(5)傳代培養(yǎng)：分瓶后的細(xì)胞培養(yǎng)。傳代培養(yǎng)時(shí)，懸浮生長的細(xì)胞直接用_離心__法收集；貼壁生長的細(xì)胞要先用_胰蛋白酶__等處理，再用_離心__法收集?；顋學(xué)|巧|練1.多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中其培養(yǎng)液所需的適宜pH為6.8～7.0。(×)2．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)要定期更換培養(yǎng)液，其目的是便于清除代謝物，防止代謝物積累對(duì)細(xì)胞自身造成傷害。(√)3．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的原理是動(dòng)物細(xì)胞的全能性。(×)4．制備肝細(xì)胞懸液時(shí)先用剪刀剪碎肝組織，再用胃蛋白酶處理。(×)5．培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的第一代(即第一次細(xì)胞增殖)被稱為原代培養(yǎng)。(×)6．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。(×)合|作|探|究1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中有接觸抑制現(xiàn)象，這一現(xiàn)象說明了細(xì)胞膜具有什么功能？細(xì)胞膜接受信息后，細(xì)胞停止分裂又說明了什么？提示：細(xì)胞培養(yǎng)過程中的接觸抑制說明了細(xì)胞膜能進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流。細(xì)胞膜接受信息后，細(xì)胞停止分裂，說明了細(xì)胞膜接受的信息能夠傳遞到細(xì)胞核。2．根據(jù)癌細(xì)胞的特點(diǎn)，思考一下培養(yǎng)的癌細(xì)胞有沒有接觸抑制現(xiàn)象。提示：癌細(xì)胞細(xì)胞膜上糖蛋白減少，細(xì)胞的黏著性降低，在適宜的條件下可以無限增殖，因此培養(yǎng)的癌細(xì)胞無接觸抑制現(xiàn)象，在培養(yǎng)瓶中能夠生長成多層。3．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)的目的有什么不同？提示：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是為了獲得大量的動(dòng)物細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物；植物組織培養(yǎng)是為了獲得新個(gè)體或細(xì)胞產(chǎn)物。課內(nèi)探究·名師點(diǎn)睛1．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程分析(1)培養(yǎng)流程(2)酶處理①用酶“兩次”處理的目的：第一次使用的目的是使組織細(xì)胞分散開；第二次使用的目的是使細(xì)胞從瓶壁上脫離下來，分散后繼續(xù)培養(yǎng)。②使細(xì)胞分散開的原因：一是能保證細(xì)胞所需要的營養(yǎng)供應(yīng)；二是能保證細(xì)胞內(nèi)有害代謝物的及時(shí)排出。③不能用胃蛋白酶處理：由于大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4，而胃蛋白酶發(fā)揮作用的最適pH為2.0左右，因此不能用胃蛋白酶使細(xì)胞分散開。(3)原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)：區(qū)分兩種“培養(yǎng)”的關(guān)鍵是看用胰蛋白酶處理的對(duì)象①第一次：用胰蛋白酶對(duì)剪碎的動(dòng)物組織進(jìn)行處理，使其分散成單個(gè)細(xì)胞后進(jìn)行培養(yǎng)，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，然后，將其分散到多個(gè)培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，為傳代培養(yǎng)。2．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的比較項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)不同點(diǎn)理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞增殖前處理無菌、離體無菌，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶等處理取材植物較幼嫩的部位或花藥等動(dòng)物胚胎、幼齡動(dòng)物的組織或器官培養(yǎng)基性質(zhì)固體液體培養(yǎng)基成分水、礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素、植物激素等糖類、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素等，有些還需要加入血清等結(jié)果最終產(chǎn)生新個(gè)體，體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性產(chǎn)生大量細(xì)胞，不形成新個(gè)體相同點(diǎn)①都需人工條件下的無菌操作；②都需要適宜的溫度、pH等條件；③都進(jìn)行有絲分裂，都不涉及減數(shù)分裂3.培養(yǎng)條件的分析(1)添加血清的作用：血清中含有多種維持細(xì)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。細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，一般需添加10%～20%的血清。(2)氣體環(huán)境：CO2維持培養(yǎng)液的pH，O2維持細(xì)胞有氧呼吸。1．培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞時(shí)沒有脫分化的過程，因?yàn)楦叨确只膭?dòng)物細(xì)胞發(fā)育潛能變窄，失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力。2．不是所有的細(xì)胞增殖過程中都存在接觸抑制。例如，癌細(xì)胞增殖時(shí)不存在接觸抑制，所以在培養(yǎng)瓶中可以形成多層細(xì)胞。典例1某研究小組對(duì)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(C)A．在利用兩種肝組織塊制備肝細(xì)胞懸液時(shí)，也可用胃蛋白酶處理B．細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)在含5%CO2和95%O2的混合氣體的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行C．為了防止細(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)菌的污染，可向培養(yǎng)液中加入適量的抗生素D．在相同適宜條件下培養(yǎng)等量的甲、乙細(xì)胞，一段時(shí)間后，乙細(xì)胞數(shù)量比甲多解析：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4，而在這樣的環(huán)境中胃蛋白酶會(huì)變性失活，因此在利用兩種肝組織塊制備肝細(xì)胞懸液時(shí)，不可用胃蛋白酶處理，應(yīng)用胰蛋白酶處理，A錯(cuò)誤；細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)在含5%CO2和95%空氣的混合氣體的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行，B錯(cuò)誤；為了防止培養(yǎng)過程中雜菌的污染，可向培養(yǎng)液中加入適量的抗生素，C正確；甲(肝腫瘤細(xì)胞)失去接觸抑制，而乙(正常肝細(xì)胞)具有接觸抑制，因此一段時(shí)間后，甲細(xì)胞數(shù)量比乙多，D錯(cuò)誤。變式訓(xùn)練?下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述，正確的是(D)A．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)所用的都是固體培養(yǎng)基B．植物韌皮部細(xì)胞和小鼠雜交瘤細(xì)胞經(jīng)離體培養(yǎng)均能獲得新個(gè)體C．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)都必須在95%空氣和5%CO2的混合氣體條件下進(jìn)行D．植物組織培養(yǎng)技術(shù)可用于突變體的培育，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)可用于篩選抗癌藥物解析：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)用液體培養(yǎng)基，植物組織培養(yǎng)用固體培養(yǎng)基，A項(xiàng)錯(cuò)誤；植物韌皮部細(xì)胞經(jīng)離體培養(yǎng)可得到新個(gè)體，小鼠雜交瘤細(xì)胞經(jīng)離體培養(yǎng)不能得到新個(gè)體，B項(xiàng)錯(cuò)誤；動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要在95%空氣和5%CO2的混合氣體條件下進(jìn)行，而植物組織培養(yǎng)不用在此條件下進(jìn)行，C項(xiàng)錯(cuò)誤；植物組織培養(yǎng)可用于突變體的培育，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)可用于檢測有毒物質(zhì)、判斷某種物質(zhì)的毒性，也可用于篩選抗癌藥物，D項(xiàng)正確。知識(shí)點(diǎn)二干細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)·雙基夯實(shí)1．干細(xì)胞功能：在一定條件下，可以分化成_其他類型的細(xì)胞__。2．干細(xì)胞的存在：_早期胚胎__、_骨髓__和_臍帶血__等多種組織和器官中。3．干細(xì)胞的種類胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞等。4．胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)的過程5．干細(xì)胞的應(yīng)用(1)將正常的造血干細(xì)胞移到病人體內(nèi)，恢復(fù)病人的造血和免疫功能。(2)可應(yīng)用于治療人類的某些頑癥，如帕金森綜合征、少年糖尿病和老年癡呆癥等。(3)可通過胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化培育人造器官，解決目前臨床上存在的供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。活|學(xué)|巧|練1.造血干細(xì)胞主要存在于成體的骨髓、外周血和臍帶血中。(√)2．iPS細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞均須從胚胎中獲取，也都涉及倫理問題。(×)合|作|探|究1.誘導(dǎo)多能干細(xì)胞用于治療人類的某些頑癥的原理是什么？提示：誘導(dǎo)多能干細(xì)胞具有發(fā)育的全能性，可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞，經(jīng)移植可使壞死或退化部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。2．誘導(dǎo)多能干細(xì)胞為什么可以解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題？提示：通過干細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化，可以培育出人造器官，從而解決供體器官不足的問題。另一方面，由于是自身細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)分化形成的，所以無免疫排斥反應(yīng)。課內(nèi)探究·名師點(diǎn)睛三種干細(xì)胞的比較舉例胚胎干細(xì)胞成體干細(xì)胞誘導(dǎo)多能干細(xì)胞來源早期胚胎成體組織或器官中誘導(dǎo)高度分化的組織細(xì)胞形成特點(diǎn)具有分化成為成年動(dòng)物體內(nèi)的任何一種類型的細(xì)胞，進(jìn)一步形成機(jī)體的所有組織和器官甚至個(gè)體的潛能具有組織特異性，只能分化成特定的細(xì)胞或組織，不具有發(fā)育成完整個(gè)體的能力誘導(dǎo)過程無須破壞胚胎，不涉及倫理問題，且iPS細(xì)胞可以來源于病人自身的體細(xì)胞，將它移植回病人體內(nèi)后，理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)典例22012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者發(fā)現(xiàn)，利用逆轉(zhuǎn)錄病毒將Oct4等4個(gè)關(guān)鍵基因?qū)胍逊只捏w細(xì)胞中并表達(dá)，可使這個(gè)細(xì)胞成為類似干細(xì)胞的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)。下圖為該技術(shù)在人體細(xì)胞中的實(shí)驗(yàn)示意圖。下列相關(guān)敘述，錯(cuò)誤的是(C)A．由iPS細(xì)胞產(chǎn)生其他種類細(xì)胞的過程稱為細(xì)胞分化B．與傳統(tǒng)器官移植相比，利用患者的iPS細(xì)胞對(duì)其自身受損器官進(jìn)行修復(fù)，成功率更高C．目前iPS細(xì)胞在實(shí)際應(yīng)用中還存在許多問題，例如，有研究發(fā)現(xiàn)iPS細(xì)胞的增殖難以控制，即iPS細(xì)胞具有衰老細(xì)胞的特征D．結(jié)合以上信息分析，iPS細(xì)胞可能容易分散解析：iPS細(xì)胞擁有與胚胎干細(xì)胞相似的分化潛力，說明iPS細(xì)胞分化程度低，不易衰老。變式訓(xùn)練?胚胎干細(xì)胞可以分裂、分化形成各種不同的組織細(xì)胞。有關(guān)胚胎干細(xì)胞的敘述錯(cuò)誤的是(D)A．具有細(xì)胞周期B．分化形成不同組織細(xì)胞是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果C．形成各種組織細(xì)胞的過程一般是不可逆的D．形成肝臟細(xì)胞的過程體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性解析：胚胎干細(xì)胞能進(jìn)行連續(xù)的有絲分裂，因此具有細(xì)胞周期，A正確；細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)，B正確；胚胎干細(xì)胞通過分化形成各種組織細(xì)胞，而該過程具有不可逆性，C正確；胚胎干細(xì)胞形成肝細(xì)胞時(shí)并沒有形成完整個(gè)體，因此不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性，D錯(cuò)誤?；煜咛ジ杉?xì)胞和衰老細(xì)胞的特點(diǎn)(1)胚胎干細(xì)胞的特點(diǎn)(2)衰老細(xì)胞特征的簡易識(shí)記方法“一大一小，一多兩低”。①一大：細(xì)胞核體積增大，核膜內(nèi)折，染色質(zhì)收縮、染色加深。②一?。核譁p少，體積變小，代謝減慢，如老人出現(xiàn)皺紋。③一多：色素逐漸積累，阻礙了細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的交流和信息傳遞。如脂褐素增多，出現(xiàn)“老年斑”。④兩低：細(xì)胞膜通透性改變，物質(zhì)運(yùn)輸功能降低；多種酶的活性降低，如酪氨酸酶活性降低，老年人頭發(fā)變白。典例3下列關(guān)于胚胎干細(xì)胞的敘述中正確的是(D)A．當(dāng)受精卵發(fā)育到囊胚時(shí)，所有的細(xì)胞都是胚胎干細(xì)胞B．胚胎干細(xì)胞在形態(tài)上表現(xiàn)為體積大、細(xì)胞核小、核仁明顯C．胚胎干細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí)能增殖但不能被誘導(dǎo)分化D．胚胎干細(xì)胞在飼養(yǎng)層細(xì)胞上能維持不分化的狀態(tài)解析：囊胚中的細(xì)胞已出現(xiàn)分化，只有內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞才是胚胎干細(xì)胞，A錯(cuò)誤；胚胎干細(xì)胞在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯，B錯(cuò)誤；胚胎干細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí)能增殖，也能被誘導(dǎo)分化成不同的組織器官，C錯(cuò)誤；胚胎干細(xì)胞在飼養(yǎng)層細(xì)胞上或在添加抑制因子的培養(yǎng)液中，能夠維持不分化的狀態(tài)，D正確。學(xué)|霸|記|憶1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基，含有糖類、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素等成分，還要加入血清等天然成分。2．培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的CO2培養(yǎng)箱中含有95%的空氣和5%的CO2。3．原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)均需用胰蛋白酶處理使其分散成單個(gè)細(xì)胞。4．培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞有貼壁生長和接觸抑制現(xiàn)象。5．干細(xì)胞包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。6．體細(xì)胞經(jīng)體外誘導(dǎo)能夠形成類似胚胎干細(xì)胞的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。1．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的特點(diǎn)是(A)①細(xì)胞貼壁②有絲分裂③分散生長④接觸抑制⑤減數(shù)分裂⑥傳代培養(yǎng)一般傳至10代就不易傳下去A．①②④⑥ B．②③④⑤C．①③④⑥ D．③④⑤⑥解析：培養(yǎng)瓶內(nèi)懸液中分散的細(xì)胞只有貼附在光滑無毒的瓶壁上才會(huì)生長增殖，稱為細(xì)胞貼壁，在懸液中不會(huì)分散生長，①正確、③錯(cuò)誤；動(dòng)物體細(xì)胞增殖的方式是有絲分裂，沒有減數(shù)分裂，②正確、⑤錯(cuò)誤；當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止分裂，這叫接觸抑制，④正確；傳代培養(yǎng)的細(xì)胞一般傳到10代以后就不易傳下去了，⑥正確。2．下列動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，屬于原代培養(yǎng)的是(B)A．用胰蛋白酶使組織分散成單個(gè)細(xì)胞的過程B．從機(jī)體取得組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)過程C．出現(xiàn)接觸抑