資源簡介

第二章 細胞工程
第一節 動物細胞工程（第1課時）
【課程標準】
2.1闡明動物細胞培養是從動物體內獲得相關組織，分散成單個細胞后，模擬體內環境，在溫度適宜、營養充足、無菌等條件下培養，使其繼續生長、增殖的過程。動物細胞培養是動物細胞工程的基礎。
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去除細胞核的成熟卵母細胞中，并使重組細胞發育為一個新的胚胎，繼而發育為動物新個體的過程。
【重點難點】動物細胞培養技術的過程和應用、動物細胞核移植技術
【課前預習】自主預習教材p63-66的內容，完成下列填空：
1、動物細胞培養技術是指從動物體內獲得__________，分散成__________后，模擬體內環境，在__________、__________、_______等條件下培養，使其繼續生長、增殖的技術。
2、動物細胞培養需要嚴格的環境條件，包括____________________________________等。
具體如下：①營養：__________、無機鹽、__________、微量元素、__________和__________，若是合成培養基還需加入__________以滿足動物細胞和組織培養的需要。
②溫度：培養哺乳動物細胞的最適溫度一般為______℃，最適pH范圍為______。
③氣體環境：容器中 和 不僅影響培養環境的pH，還直接影響細胞代謝。
④其他條件：在動物細胞培養過程中，需要對培養基和培養器具進行__________，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生長和存活。
3、原代培養是指 。
傳代培養是指 。
4、動物細胞工程的重要技術有：_______________、_______________、_______________和________________。
5、以哺乳動物為例，動物細胞核移植技術是指把一個動物細胞的_______________移植到一個___________________________細胞中，并使重組細胞發育為一個________________，繼而發育為________________的技術。根據供核細胞的不同，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 的細胞質進行人工組合，借助于卵細胞的發育能力，經過培養發育成
進而形成個體的技術。
【課堂活動】
活動一：動物細胞培養技術
1.概念：從動物體內獲得____________，分散成____________后，模擬體內環境，在溫度適宜、營養充足、無菌等條件下培養，使其繼續____________________的技術。
2.過程
3.環境條件
(1)溫度、pH、合適的氣體(如氧和二氧化碳)和營養物質等。
(2)培養某種動物細胞的溫度、pH應與該種動物的體溫、內環境pH相近。如培養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)____________含量會影響培養液的pH。
4.營養物質
(1)葡萄糖、氨基酸、無機鹽、微量元素、維生素和____________。
(2)血清中含有許多營養物質，能維持動物細胞生長和增殖，保持其生物學性狀。因此，在合成培養基中通常需加入一定量的____________，以滿足動物細胞培養的營養需要。
5.無菌處理
在動物細胞培養過程中，需要對培養基和培養器具進行____________處理，以保證動物細胞培養處于無菌環境中，必要時可添加適量的抗生素。
6.更換培養液
需要定期更換培養液，因為代謝產物積累過多也會危害動物細胞持續生長和存活。
[提醒]大多數細胞在低氧時不能很好存活，氧濃度過高也會對細胞產生毒性，抑制其生長。
活動二：動物細胞培養技術的應用
1.原代培養：從供體獲取細胞或組織后進行的________________培養。
2.傳代培養：將原代培養的細胞繼續轉接到新的培養基上繼續培養的過程。
3.應用
(1)動物細胞培養技術為______________加工改造提供了大量的動物細胞原材料。
(2)廣泛應用于重組蛋白、抗體、________________等生物醫藥產品的工業化生產。
(3)應用于基因治療、細胞治療、組織工程、藥物篩選和毒性檢測等相關領域的基礎研究和臨床實踐等。
【例題1】判斷正誤：
(1)多數動物細胞培養過程中其培養液所需的適宜pH為6.8～7.0。 (　　)
(2)培養動物細胞的第一代(即第一次細胞增殖)被稱為原代培養。 (　　)
(3)動物細胞培養要定期更換培養液，其目的是便于清除代謝產物，防止細胞代謝產物積累過多危害動物細胞持續生長和存活。 (　　)
(4)在動物細胞培養過程中，需要對培養基和培養器具進行無菌處理。 (　　)
【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境中進行
B.步驟②中用鹽酸溶解細胞間物質使細胞分離
C.步驟③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶處理
D.步驟④培養過程中不會發生細胞轉化
【例題3】完善植物組織培養與動物細胞培養的比較表：
項目 植物組織培養 動物細胞培養
不 同 點 原理 ______________________ ______________________
培養基 ____________培養基，包括無機鹽、碳源、氮源、維生素以及________等 ______培養基，包括無機鹽、葡萄糖、維生素、氨基酸、微量元素、________、________等
過程
結果 完整的植株，____體現植物細胞的全能性 新的細胞群，不形成個體， ____體現動物細胞的全能性
相同點 ①分裂方式角度：培養過程中細胞都進行___________， 都不涉及___________； ②培養條件角度：均需___________，需要適宜的溫度、pH等條件
[溫馨提示](1)培養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育潛能變窄，失去了發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象。例如，癌細胞增殖時不存在接觸抑制，所以在培養瓶中可以形成多層細胞。
活動三：動物細胞核移植技術
引入：克隆羊多莉的培育過程
1.概念
把一個動物細胞的___________移植到一個已經去除細胞核的______________中，并使重組細胞發育為一個__________，繼而發育為動物新個體的技術。
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______________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_______________________________。
(2)體細胞克隆
利用________________的方法，將供體的____________核注入受體的____________________中，重組細胞經過培養后生長發育成胚胎。
4.動物細胞核移植技術的應用
(1)促進畜牧業的發展、培育優良畜種、生產實驗動物和轉基因動物、拯救瀕危動物、保護動物資源。
(2)在畜牧業生產中，利用體細胞核移植技術可以______________進程，促進優良畜群的繁育；在保護瀕危物種方面，利用體細胞核移植技術增加動物數量的工作也已經初見成效。
【例題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可以促進優良畜群的繁育
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的環境條件
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；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，體現出細胞質膜具有一定的流動性的結構特點。
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胚，使其完成細胞分裂和發育進程。
(4)涉及技術
動物細胞培養技術、動物細胞融合技術、核移植技術、胚胎移植技術等。其中，核移植是核心技術。
[溫馨提示](1)克隆動物的性狀與供體不完全相同的原因：①克隆動物的細胞質遺傳物質來自受體卵母細胞的細胞質；②生物的性狀不僅與遺傳物質有關，還受環境影響。
(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，因此核遺傳物質是對供體核遺傳物質的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時，通常選用的培養材料是
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、下列有關植物組織培養和動物細胞培養的比較中，敘述錯誤的是
A.所用的培養基的成分基本相同
B.植物組織培養的結果是培育成植株，動物細胞培養的結果是培育成很多細胞
C.植物組織培養的目的是為了快速繁殖和獲得無病毒的植株，動物細胞培養的目的是為了獲得細胞產物或細胞
D.植物組織培養的原理是細胞的全能性，動物細胞培養的原理是細胞的增殖
(　　)3、下列關于動物細胞培養的敘述，錯誤的是
A.用于培養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，這個卵細胞經過多次分裂，再植入第三只羊的子宮內發育，結果產下一只羊羔。這種克隆技術具有多種用途，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中，不一定涉及
A.卵母細胞的培養 B.細胞核移植
C.早期胚胎培養 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相互聯系
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.動物細胞培養液的pH應該與胰蛋白酶作用的適宜pH基本一致
(　　)7、動物細胞培養的基本過程如下圖所示，下列敘述正確的是
A.應選擇幼齡動物的皮膚組織進行動物細胞培養
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，所有細胞貼壁生長
D.乙過程是原代培養，一般不會出現接觸抑制現象
(　　)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，體現細胞膜的選擇透過性
B.過程②在培養基中加入的動物血清含有激發成纖維細胞核全能性表達的物質
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病機理、研發診治藥物
(　　)9、科學家將蜘蛛的蛛絲蛋白基因導入山羊體內，得到轉基因山羊，使羊奶中含有一種獨特的蛛絲蛋白，生產原理見下圖。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
C.形成重組細胞時來自核供體細胞的調節蛋白全部被卵細胞質中的蛋白因子替換
D.為獲得更多轉基因山羊，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瓶中進行培養。培養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.在動物細胞培養液中加入抗生素就可以為細胞培養提供無菌條件
B.細胞培養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
D.經培養可得到由多層細胞構成的人造皮膚，能直接用于移植
(　　)12、以下有關動物細胞培養、植物組織培養的表述中正確的是
A.動物細胞培養中，含15% CO2的恒溫培養箱的作用是調控pH和溫度
B.植物組織培養過程中加入誘導因素也不會出現組織分化現象
C.目前使用或冷凍保存的正常細胞通常為10代以內，以保持細胞正常的二倍體核型
D.動物細胞培養過程中，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境的新型生物反應器，成功的在實驗室內培育出新的動脈血管。這種培養新血管的技術可能需要
A.“克隆”技術 B.去核卵細胞
C.激發血管細胞的“全能性” D.激發血管細胞發育成血管的潛能
(　　)14、（多選）動物細胞進行傳代培養可能發生的變化有
A.細胞形態發生變化 B.細胞核核型發生變化
C.細胞不斷增多，堆疊在一起 D.細胞核體積增大，染色質固縮
(　　)15、（多選）2017年，某國批準了首例使用細胞核移植技術培育“三親嬰兒”的申請。其培育過程可選用如下技術路線。據圖分析，下列敘述正確的是(　　)
A.該技術涉及動物細胞培養、細胞核移植等操作
B.該技術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)華南虎是原產中國的老虎品種，已有近30年沒有野生華南虎出現的報告，野生華南虎也被一些專家認為已經瀕臨滅絕。科學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、C 3只虎沒有提供遺傳物質的是__________。
(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)有人設想將虎的體細胞與牛的體細胞進行融合，以獲得新物種“虎—牛”，你認為依據目前的生物技術和理論能否實現這一愿望？________。原因是________________________
_____________________________________________________________________________。
17、(2023·鹽城高二期末)下圖為動物細胞培養的基本過程示意圖，請回答下列問題：
(1)容器A中放入的一般是健康幼齡動物的器官或組織，原因是其細胞________________、易于培養。培養時要用胰蛋白酶分散細胞，胰蛋白酶的處理時間不能過長，原因是_____________________________________________________________________________。
(2)將B瓶中的細胞懸液轉入C瓶進行的初次培養稱為________________。
(3)下圖表示血清對正常細胞和癌細胞培養影響的實驗結果。
①據圖可知，有無添加血清對培養__________細胞的影響較大。
②在探究物質X對正常細胞增殖的影響時，必須采用有血清培養，據圖分析，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
18、[科學思維、科學探究]為了初步檢測藥物X和Y的抗癌活性，在細胞培養板的每個孔中加入相同數量的肝癌細胞，實驗組加入等體積相同濃度的溶于二甲基亞礬(溶劑)的藥物X或Y，培養過程及結果如下。試探究：
(1)對照組應加入的成分是什么？_________________________________________________
(2)根據實驗結果，判斷藥物X、藥物Y有沒有抗癌作用？如果有抗癌作用，哪一種藥物抗癌效果更好？_________________________________________________________________
【總結提升】
1.動物細胞培養過程
　
2.培養過程的解讀
　
3.動物細胞核移植技術

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