【高中生物】高中生物(人教版)选修3同步教师用书：专题2-2.2.1动物细胞培养和核移植技术.doc

22动物细胞工程22.1动物细胞培养和核移植技术1简述动物的细胞培养及条件。(重点)2举例论证动物细胞培养技术的应用及意义。3简述动物核移植的过程及意义。(重、难点)动 物 细 胞 培 养(一)动物细胞工程1常用的技术手段：动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等。2基础：动物细胞培养技术。(二)动物细胞培养1概念：从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。2过程取动物组织块分散组织细胞：剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间制成细胞悬液原代培养：具有贴壁生长和接触抑制的特点传代培养3相关概念(1)细胞贴壁：细胞悬液中分散的细胞贴附在瓶壁上。(2)细胞的接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。(3)原代培养：指动物组织消化后的初次培养。(4)传代培养：贴满瓶壁的细胞，出现接触抑制后，需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖的培养过程。4培养条件(2)营养(3)温度和pH(4)气体环境5应用连线表示动物细胞培养的应用及实例生产生物制品a筛选抗癌药物用于基因工程b干扰素、单克隆抗体检测有毒物质 c培养受体细胞d判断物质毒性提示：bcda探讨：为什么切取动物组织块进行细胞培养时，常选择胚胎或幼龄动物的器官或组织？提示：因为这些细胞增殖能力强，分化程度低，更容易培养。探讨：在进行动物细胞培养过程中，为什么需用胰蛋白酶处理动物组织？提示：因组织中细胞间基质成分为蛋白质，利用胰蛋白酶可以分解细胞间的蛋白质。探讨：探究动物细胞培养时，为什么要在培养基中加入血清、血浆等天然成分？提示：因血清和血浆中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。因此细胞培养时，为保证细胞能顺利生长和繁殖，一般需添加血清、血浆等天然成分。探讨：动物细胞培养需要控制的气体环境是怎么样的？各自起什么作用？提示：95%的空气和5%的CO2混合气体；O2维持细胞代谢，CO2维持培养液的pH。1动物细胞培养的操作流程2过程解读(1)动物细胞培养需要满足的条件充足的营养供给微量元素、无机盐、糖类、氨基酸、促生长因子、血清等。适宜的温度：哺乳动物多以36.5±0.5 为宜。适宜的pH：多数细胞生存的适宜pH为7.27.4。气体环境(2)原理：细胞增殖。(3)要把动物细胞分散成单个细胞培养的原因分散成单个细胞后容易培养，细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出。而用大块组织培养时，内部细胞的营养供应和代谢废物的排出都较困难，因此，这些细胞在体外长时间的生存和生长就较困难。同时，分散成单个细胞培养，可使得在细胞水平操作的其他技术得以实现。(4)选取幼龄动物的组织、器官作为材料的原因动物细胞培养时，一般选取幼龄动物的组织、器官，其细胞的分化程度较低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养。(5)原代培养和传代培养的辨析原代培养传代培养可有两种表述：a.细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养；b.第1代细胞的培养与传10代以内的细胞培养统称为原代培养。两种表述没有本质区别。同样有两种表述：a.细胞悬液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养；b.传10代以后的细胞培养，统称为传代培养。(6)细胞贴壁(贴壁生长)和接触抑制细胞贴壁：培养液中分散的动物细胞，置于适宜的条件下，能够分裂，这些细胞贴附在培养瓶壁上，称为细胞贴壁，或贴壁生长。接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖的现象。(7)胰蛋白酶在培养过程中的作用及与原代培养和传代培养的联系原代培养和传代培养一般均需对细胞进行胰蛋白酶细胞分散处理，区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象。第一次：用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，即为原代培养。第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，然后，将其分散到多个培养瓶中继续培养，即为传代培养。1一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件() 【导学号：72240023】无毒的环境无菌的环境合成培养基需加血浆温度与动物体温相近需要O2，不需要CO2CO2调节培养液pHABCD【解析】动物细胞体外培养要求环境无菌、无毒，培养液中添加一定量的抗生素，合成培养基中需加血清、血浆等一些天然成分，适宜的温度、pH分别为36.5±0.5 、7.27.4。O2是细胞代谢所必需的，CO2可维持培养液的pH。【答案】D2某研究小组进行药物试验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种，甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。请回答下列有关动物细胞培养的问题。(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其他培养条件均相同。一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量_。(2)在动物细胞培养时，通常在合成培养基中加入适量血清，其原因是_。细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是_。(3)在两种细胞生长过程中，当乙细胞铺满瓶壁时，其生长_。药物试验需要大量细胞，两种细胞频繁传代，甲细胞比乙细胞可以传代的次数更_。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需要_处理。(4)为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的_。【解析】癌细胞具有无限增殖的特点，故相同培养条件下，肝肿瘤细胞数量多于正常肝细胞数量。动物细胞培养需提供无菌环境，如向培养液中加入适量的抗生素可防止细菌的污染；需提供一定的营养，如向培养基中加入适量血清，以便补充合成培养基中缺乏的物质；需提供一定的气体环境，如向恒温培养箱中加入5%的CO2，目的是维持培养液的pH。【答案】(1)多(2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质维持培养液的pH(3)停止多胰蛋白酶(4)抗生素动 物 体 细 胞 核 移 植 技 术 和 克 隆 动 物1概念(1)供体：动物的一个细胞的细胞核。(2)受体：去掉细胞核的卵母细胞。(3)结果：形成重组胚胎，最终发育成动物个体。2种类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。3体细胞核移植的过程4体细胞核移植技术的应用前景(1)畜牧生产中：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。(2)保护濒危物种方面：增加动物的存活数量。(3)医药卫生领域：转基因克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白。(4)治疗人类疾病：转基因克隆动物细胞、组织和器官作为异种移植的供体等。5存在问题(1)体细胞核移植技术的成功率非常低。(2)克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷等。(3)克隆动物食品的安全性问题存在争议。探讨：为什么核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同？提示：(1)克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外线粒体中的DNA是来自于受体卵母细胞。(2)性状是基因与环境共同作用的结果。供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其性状也不可能和供核动物完全相同。(3)在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。探讨：结合动物细胞核移植的过程，分析为什么体细胞核移植较胚胎细胞核移植更困难。提示：由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易；而动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难。因此动物体细胞核移植的难度就明显高于胚胎细胞核移植。1动物体细胞核移植技术的原理：动物细胞核的全能性。2动物体细胞核移植技术的过程3体细胞核移植技术的条件及原因(1)卵母细胞的选择时期及原因选择处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞作为受体细胞，其原因是：卵母细胞细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质；卵母细胞体积大，便于操作；卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。(2)供体细胞：取供体动物的体细胞培养，一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。(3)动物体细胞不能经培养直接发育成完整个体的原因是动物体细胞的全能性受到限制。用体细胞核移植技术能够得到克隆动物，说明动物体细胞的细胞核具有全能性。(4)该过程用到的技术手段：动物细胞培养、动物细胞融合、早期胚胎培养和胚胎移植。4核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本不同的原因(1)克隆动物细胞质基因来源于另一个亲本。所以与植物组织培养不同(只来自于一个亲本)，克隆动物的遗传物质来自2个亲本。(2)在发育过程中可能发生基因突变、染色体变异导致性状改变。(3)外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。1下列对哺乳动物体细胞核移植技术的描述不正确的是()A该技术的难度明显高于胚胎细胞核移植B通常采用减数第二次分裂期卵母细胞作为受体细胞C可通过显微操作法除去卵母细胞核D克隆动物是对提供体细胞核的动物进行了完全复制【解析】克隆动物的性状与核供体生物的性状基本相同，但不是完全相同。【答案】D2“治疗性克隆”是将人胚胎干细胞(简称ES细胞)造福人类的一种非常重要的途径。应用人胚胎干细胞进行“治疗性克隆”研究的技术途径包括以下几个步骤：首先取病人的体细胞核，移植到去核的成熟受体卵母细胞中；在早期胚胎形成后，从中分离获得ES细胞；对ES细胞进行基因修饰和定向分化研究，将定向分化后的细胞移植给病人。进行核移植的目的并不是用于克隆人，而是希望通过对ES细胞进行分离培养、定向分化等处理后，进一步获得再造的人体组织或器官。请根据材料回答下列问题。(1)人类“治疗性克隆”属于动物细胞工程的_技术。(2)科学家为何要将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中，而不直接用体细胞进行细胞培养？_。(3)相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果各种各样，如有的是胰岛细胞，有的是血细胞，有的是心肌细胞，究其本质原因是基因_的结果。(4)克隆的器官在给自身移植方面的主要优点是_。【解析】(1)依据“治疗性克隆”的步骤分析，可知此技术属于动物细胞工程的细胞核移植技术。(2)动物体细胞全能性随着分化程度的提高而受到限制，而卵母细胞的细胞质中含有促使其全能性表达的物质。(3)“治疗性克隆”可利用基因选择性表达这一特点分化出各种组织或器官。(4)自身移植的最大优点是没有免疫排斥反应。【答案】 (1)动物细胞核移植(2)体细胞核在体细胞中不能表达全能性，而卵母细胞的细胞质可以为其提供表达全能性的环境(3)选择性表达(4)没有免疫排斥反应1下列关于动物细胞培养的叙述，不正确的是()A传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞B细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中C癌细胞在培养瓶中不会出现接触抑制现象D动物细胞培养一般需要使用CO2培养箱【解析】由原代培养换瓶进行传代培养时，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理贴壁生长的细胞，A项正确；细胞的癌变一般发生于50代后的细胞培养过程中，B项错误；癌细胞膜上糖蛋白减少，细胞黏着性降低，失去了接触抑制，容易分散和转移，C项正确；动物细胞培养的场所是CO2培养箱，培养箱内含有95%的空气和5%的CO2的混合气体，为动物细胞提供适宜的气体环境，D项正确。【答案】B2关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，正确的是()A动物细胞培养和植物组织培养所用培养基成分不同，但能源物质相同，都是葡萄糖B植物组织培养无需添加抗生素，动物细胞培养过程中必须添加抗生素C通过烟草叶片离体培养能产生新个体，可获得单倍体烟草植株D动物细胞培养可用于检测有毒物质，茎尖培养可获得植物脱毒苗 【解析】动物细胞培养和植物组织培养的培养基中的能源物质不同，前者是葡萄糖，后者是蔗糖，A项错误；两种培养方式都需要无菌条件，培养基中都需要加入抗生素防止微生物生长，B项错误；烟草的叶片细胞是体细胞而非生殖细胞，经离体组织培养得到的不会是单倍体植株，C项错误；动物细胞培养技术的应用之一是用于检测有毒物质以判断某种物质的毒性，新生的茎尖细胞极少受到病毒感染，经组织培养可以得到脱毒苗，D项正确。【答案】D3从母羊甲的体细胞中取出细胞核，移植入母羊乙的去核卵母细胞中，融合后的细胞经卵裂形成早期胚胎，再植入另一只母羊丙的子宫内，下列有关说法正确的是()A生出小羊的性状与甲羊完全相同B一般来说生出小羊的核基因型与甲羊完全相同C生出小羊的遗传物质由甲、乙双亲共同决定，所以该过程为有性生殖D生出小羊的性状由甲、乙、丙3个亲本的基因型与环境共同决定【解析】核移植获得克隆动物的生殖方式是无性生殖，遗传物质中甲羊的和乙羊的都有，因此认为生出的小羊性状完全同甲羊是不正确的，应是主要性状与甲羊相同，核基因型一般与甲羊完全相同，因此B项正确。【答案】B4科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁殖速度，可以对此转基因奶牛进行克隆(如下图所示)。(1)在进行细胞培养之前，要对取自转基因奶牛的组织进行分离，形成单个细胞，这一过程中需要利用_酶处理，不能用纤维素酶与果胶酶的原因是_。(2)转基因奶牛的克隆成功，说明动物细胞的_具有全能性。(3)将进行细胞培养的供体细胞核注入去核的卵母细胞中，去掉卵母细胞核的目的是_。(4)重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛体内会生出与供体奶牛遗传性状相同的犊牛，但也有可能出现性状上的某些差异，原因可能是_。(5)体细胞核移植技术得到的克隆牛从生殖方式上看属于_(填“有性生殖”或“无性生殖”)。【解析】(1)对动物组织进行分离，用胰蛋白酶处理，才能形成单个细胞。因为酶具有专一性，所以不能用纤维素酶和果胶酶将动物细胞分散开。(2)克隆动物的成功证明了动物细胞的细胞核具有全能性。(3)去掉卵母细胞核后，重组细胞的遗传物质主要来自供体细胞核，其性状主要由供体细胞核决定。(4)重组细胞发育而来的犊牛与供体奶牛不完全相同，因为重组细胞的遗传物质主要来自供体细胞核，少量来自卵母细胞的细胞质，性状还受环境的影响。(5)体细胞核移植没有经过两性生殖细胞的结合，所以从生殖方式上看属于无性生殖。【答案】(1)胰蛋白酶具有专一性(2)细胞核(3)使犊牛的性状主要由供体细胞核决定(4)生物的性状受细胞核和细胞质共同控制；生物的性状还受环境因素的影响(5)无性生殖课堂小结：网络构建核心回扣1.动物细胞工程的常用技术有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等，其中动物细胞培养是基础。2原代培养和传代培养均需用胰蛋白酶对细胞进行分散处理。3动物细胞要分散成单个细胞培养，培养液中通常要添加血清。4动物体细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植，因为动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难。5动物细胞培养中的两个显著特点是贴壁生长、接触抑制。高中生物答题技巧有哪些高中生物答题技巧：选择题做题的速度不宜过快对于没有把握的题要随时标记，以便复查。（1）读题，标出关键词：如“正确或错误”“可或可能”“一定”“主要”等。（2）读完所有的选项：一是防止遗漏，一是进一步验证所选答案。（3）不确定的先随意选一个，做需要做标记：一防涂卡出现错误，二是有时间后可以快速找到不确定的试题重新检查。（4）做完所有选择题，就转涂好答题卡。这一点特别重要，因为理综选择21个共126分，若最后涂卡，可能会因为心急造成的紧张导致涂卡出现严重的错误。高中生物答题技巧：图表题1、借助示意图这一截体，能让学生更深刻的理解某些生物学原理，同时可以有效地考查学生识图、分析和综合等方面的能力。因此解答此类题目时要注意:(1)首先要读懂题干文字，要充分利用题干文字给予的提示和说明;(2)要仔细审读图示中的各个细节部分包括图示标题、计量单位、指示线及标注名称、箭头或连线、题注说明等;(3)严密分析设问，有针对性的从图示中寻找有关信息，并应用生物学基本概念和基本原理回答问题。2、表格是标书生物学内容的常用方式，它具有信息密集、比较性和条理性强的特点。在解答此类是提示要注意一下技巧：(1)弄清楚表格材料的描述对象或范围，包括看清题干的文字说明，看清表格名称，看清表格的第一行和第一列，看清有关说明等;(2)筛选信息，就是根据解决问题的需要，有选择的注意表格中的相关内容;(3)信息的处理和转换，即对表格中的数据进行整理，包括求总和、平均值、最大值、最小值、处理频率的高或低的数值等，有时可对表格中数据进行信息转换，如作图等，以便使结果更加清晰。高中生物答题技巧：简答类大题(1)文字信息迁移题：解题时要认真阅读材料，针对材料提出的设问认真推敲，把握有效信息，找出真实内涵，揭示材料与设问之间的关系。答题时要紧扣题意，观点准确，要点全面。(2)曲线信息迁移题：解题时要通过阅读和分析图像，正确识标、明点和析线，理解图像中所表达的生物学内涵，将提取的有效信息转换为可利用的信息，最终迁移到新情境中去回答问题。(3)图示信息迁移题：一要认真阅读，弄清图示的内涵和外延;二要挖掘图示中的隐含条件，找出解题所需条件;三要运用已有生物学知识进行辨析，以获得准确答案。(4)表格信息迁移题：首先要看表格的名称、数据和备注等内容，明确解题所需的知识要点;再通过对表格中列举的数据进行全方位的比较，找到解决问题的突破口;最后分析原因，找到解决问题的方法。解答此类试题的关键在于分析表格中已存在的文字信息，然后根据所示信息，利用设问中的关键语句，搜索相应的信息，提取问题的答案。高中生物答题技巧有哪些高中生物答题技巧：选择题做题的速度不宜过快对于没有把握的题要随时标记，以便复查。（1）读题，标出关键词：如“正确或错误”“可或可能”“一定”“主要”等。（2）读完所有的选项：一是防止遗漏，一是进一步验证所选答案。（3）不确定的先随意选一个，做需要做标记：一防涂卡出现错误，二是有时间后可以快速找到不确定的试题重新检查。（4）做完所有选择题，就转涂好答题卡。这一点特别重要，因为理综选择21个共126分，若最后涂卡，可能会因为心急造成的紧张导致涂卡出现严重的错误。高中生物答题技巧：图表题1、借助示意图这一截体，能让学生更深刻的理解某些生物学原理，同时可以有效地考查学生识图、分析和综合等方面的能力。因此解答此类题目时要注意:(1)首先要读懂题干文字，要充分利用题干文字给予的提示和说明;(2)要仔细审读图示中的各个细节部分包括图示标题、计量单位、指示线及标注名称、箭头或连线、题注说明等;(3)严密分析设问，有针对性的从图示中寻找有关信息，并应用生物学基本概念和基本原理回答问题。2、表格是标书生物学内容的常用方式，它具有信息密集、比较性和条理性强的特点。在解答此类是提示要注意一下技巧：(1)弄清楚表格材料的描述对象或范围，包括看清题干的文字说明，看清表格名称，看清表格的第一行和第一列，看清有关说明等;(2)筛选信息，就是根据解决问题的需要，有选择的注意表格中的相关内容;(3)信息的处理和转换，即对表格中的数据进行整理，包括求总和、平均值、最大值、最小值、处理频率的高或低的数值等，有时可对表格中数据进行信息转换，如作图等，以便使结果更加清晰。高中生物答题技巧：简答类大题(1)文字信息迁移题：解题时要认真阅读材料，针对材料提出的设问认真推敲，把握有效信息，找出真实内涵，揭示材料与设问之间的关系。答题时要紧扣题意，观点准确，要点全面。(2)曲线信息迁移题：解题时要通过阅读和分析图像，正确识标、明点和析线，理解图像中所表达的生物学内涵，将提取的有效信息转换为可利用的信息，最终迁移到新情境中去回答问题。(3)图示信息迁移题：一要认真阅读，弄清图示的内涵和外延;二要挖掘图示中的隐含条件，找出解题所需条件;三要运用已有生物学知识进行辨析，以获得准确答案。(4)表格信息迁移题：首先要看表格的名称、数据和备注等内容，明确解题所需的知识要点;再通过对表格中列举的数据进行全方位的比较，找到解决问题的突破口;最后分析原因，找到解决问题的方法。解答此类试题的关键在于分析表格中已存在的文字信息，然后根据所示信息，利用设问中的关键语句，搜索相应的信息，提取问题的答案。