标签: 2019-2020年高中生物221动物细胞培养和核移植技术难点剖析新人教版选修3  
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doc 2019-2020年高中生物 221动物细胞培养和核移植技术难点剖析 新人教版选修3 知识·巧学 一、动物细胞培养 动物细胞培养就是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,让这些细胞生长和繁殖。 1.动物细胞培养的过程 进行动物细胞培养时,首先将组织块剪碎,用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,使其分散成许多单个细胞,然后,用培养液将分散的细胞稀释制成细胞悬液,再将细胞悬液放入培养瓶内置于适宜环境中培养。悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。以后,细胞进行有丝分裂,数目不断增多。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,这种现象称为细胞的接触抑制。人们通常将动物组织消化后的初次培养称为原代培养。贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理,然后分别继续培养,让细胞继续增殖,这样的培养过程通常被称为传代培养。 记忆要诀 动物细胞培养的流程:取动物组织块→剪碎组织→用胰蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养液中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞用胰蛋白酶处理分散成单个细胞,制成细胞悬液→转入培养液中进行传代培养→放入二氧化碳培养箱中培养。 2.动物细胞培养的条件 (1)无毒无菌的环境:培养液应进行无菌处理。 (2)营养:合成培养基成分包括糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素,通常需加入血清、血浆等。 (3)适宜温度:一般与动物体温相近。 (4)pH:7.2~7.4。 (5)气体环境:空气95%,二氧化碳5%。 误区警示 用胰蛋白酶分散细胞,说明细胞间的物质主要是蛋白质。胃蛋白酶作用的适宜pH约为2,当pH大于6时,胃蛋白酶就会失去活性。胰蛋白酶作用的适宜环境pH为7.2~8.4。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2~7.4,胃蛋白酶在此环境中没有活性,而胰蛋白酶在此环境中活性较高,因此胰蛋白酶适宜用于细胞培养时的消化。 3.动物细胞培养技术的应用 动物细胞培养技术有很多用途。许多有重要价值的生物制品,如:病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等,都可以借助动物细胞的大规模培养来生产。 疑点突破 细胞的衰老与动物机体的衰老有着密切的关系,细胞的增殖能力与供体的年龄有关,幼龄动物细胞增殖能力强,有丝分裂旺盛,老龄动物则相反。所以,一般来说幼年动物的组织细胞比老年动物的组织细胞易于培养。同样,组织细胞的分化程度越低,则增殖能力越强,所以更容易培养。 二、动物体细胞核移植技术和克隆动物 动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核,移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚胎,这个新的胚胎最终发育为动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。哺乳动物核移植:可以分为胚胎细胞核移植(比较容易)和体细胞核移植(比较难)。 1.体细胞核移植的大致过程 供体体细胞→细胞培养→体细胞     ↓注入 卵巢卵母细胞→减Ⅱ中期去核→无核卵母细胞→重组细胞→重组胚胎→代孕母牛→生出与供体遗传性状相同的个体 疑点突破 动物细胞培养要经过脱分化的过程吗? 动物细胞培养一般不需经过脱分化过程。因高度分化的动物细胞发育潜能变窄,失去了发育成完整个体的能力,所以,动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了。要想使培养的动物细胞定向分化,通常采用定向诱导动物干细胞,使其分化成所需要的组织或器官。 2.体细胞核移植技术的应用前景 (1)加速家畜遗传改良进程,促进良畜种群繁育; (2)保护濒危物种; (3)生产医用蛋白; (4)作为异种移植的供体; (5)用于组织器官的移植等。 辨析比较 比较项目 原 理 培养基 结 果 培养目的 植物组织培养 细胞的全能性 固体;营养物质、激素 培育成植株 快速繁殖培育无病毒植株 动物细胞培养 细胞的增殖 液体;营养物质、动物血清等 培育成细胞系或细胞株 获得细胞的产物或细胞等 3.体细胞核移植技术存在的问题 克隆动物存在着健康问题、遗传缺陷、生理缺陷等。 难点剖析 克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核,但其核外还有少量的DNA,即线粒体中的DNA是来自于受体卵母细胞。所以,用教材中所述的方法克隆的动物不是供核动物完全相同的复制。此外,即便动物的遗传基础完全相同,但动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系,核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同,其形成的行为、习性也不可能和核供体动物完全相同,从这一角度看,克隆动物不会是核供体动物百分之百的复制。 问题·探究 问题1 为什么动物细胞要分散成单个细胞培养? 探究:分散成单个细胞、细胞群(团)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。 问题2体细胞核移植技术为什么要选择减Ⅱ中期的卵母细胞作受体细胞? 探究:细胞核移植技术中能用作受体细胞的通常有减Ⅱ中期卵母细胞和受精卵(合子)。早期核移植技术中常用受精卵,后来基本上用减Ⅱ中期卵母细胞取代了受精卵,主要因为两者的细胞质环境不同。有人认为重组需要的因子存在于减Ⅱ中卵母细胞的胞质中,而在受精卵形成时这些因子已被降解或用光,因此,受精卵去核可引起胞质中重组因子缺乏。成熟促进因子(MPF)是卵母细胞细胞质中重要的胞质影响因子,MPF的活性在卵母细胞减数分裂的减Ⅰ期和减Ⅱ期达到最高,受精或激活后,MPF迅速灭活,因此,减Ⅱ期卵母细胞中MPF活性高,而受精卵中MPF活性低。MPF水平的高低可影响供体核染色质的状态和复制。减Ⅱ期卵母细胞细胞核、细胞质已成熟,而减Ⅰ卵母细胞细胞核、细胞质尚未成熟,其细胞质不能支持胚胎的全程发育,因此,尽管减Ⅰ期卵母细胞MPF活性也高,但不能用作受体卵母细胞。也有人认为用去核合子作受体时,可能由于合子去核时一些早期发育必需的因子随细胞核的去除而被去掉了,而使去核受精卵缺乏发育能力。因此,目前广泛采用减Ⅱ期卵母细胞作受体。 典题·热题 例1 动物细胞工程技术的基础是(  ) A.动物细胞融合 B.胚胎移植 C.动物细胞培养 D.核移植 解析:解答此题应从如下两个方面分析:①根据教材可知,动物细胞工程包括动物细胞融合技术、胚胎移植技术、核移植技术、单克隆抗体制备等。②题中所给四个选项都为动物细胞工程的内容,这四个选项中动物细胞培养技术是其他三个动物细胞工程的基础。因为细胞融合技术、胚胎移植技术、核移植都是要借助细胞培养完成的。 答案:C 例2 下列关于动物细胞培养的叙述,不正确的是(  ) A.培养基为液体培养基 B.培养结果只能获得大量细胞及生物制品,而不能获得生物体 C.需要氧来满足细胞代谢的需要,不需要二氧化碳 D.通过细胞培养可以检测有毒物质,判断某物质的毒性 解析:着重考查动物细胞培养过程、条件及应用。动物细胞一般用液体培养基来培养,需要无菌环境、基本营养物质、适宜的温度和pH、一定量的O下标2和CO下标2等。通过动物细胞培养可以生产生物制品,可以培养皮肤移植的材料,还可以检测有毒物质,用于生理、病理、药理等方面的研究。由于动物细胞分化程度高,虽然细胞核内具有该物种的全套遗传物质,但单个细胞不具备形成完整个体的其他条件,所以目前还不能通过动物细胞的培养获得新个体。 答案:C 拓展延伸 动物细胞培养条件:(1)无毒无菌的环境:培养液应进行无菌处理。 (2)营养:合成培养基的成分包括糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素,通常需加入血清、血浆等。 (3)温度:适宜温度,一般与动物体温相近。 (4)pH:7.2~7.4。 (5)气体环境:空气95%,二氧化碳5%。 例3 关于动物细胞培养的叙述错误的是(  ) A.用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织 B.将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞 C.在培养瓶中要定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离,制成悬浮液 D.动物细胞培养只能传50代左右,所培养的细胞会衰老死亡 解析:选取胚胎或幼龄动物的器官、组织是因为它们的分裂能力较强。动物组织间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质,易被胰蛋白酶分解,从而使细胞分散,使细胞分离出来,当贴壁生长的细胞分裂生长到表面相互接触时就停止分裂增殖,出现接触抑制现象,需定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离下来,配成细胞悬液。动物细胞培育传至50代左右,部分细胞的遗传物质发生改变,并且带有癌变的特点,能在培养条件下无限制地传代下去。 答案:D

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