苏教版生物选修3第2章第3节第1课时文档格式.docx

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（1）概念：

指在体外模拟动物体内环境，将动物细胞或组织在温度适宜、营养充足、无菌等条件下培养，使其继续生长、增殖并维持原有结构和功能的技术。

（2）材料：

取自动物胚胎或出生后不久的幼龄动物的器官或组织。

（3）场所：

体外，并模拟动物内环境。

（4）目的：

使动物细胞或组织继续生长、增殖并维持原有结构和功能。

（7）过程

①动物细胞培养

动物组织

单个细胞―→细胞悬液―→含营养液的液体培养皿培养―→形成一层细胞―→转移到新培养液中继续培养。

②动物组织培养

（8）培养类型

①原代培养

a．含义：

从供体获取组织或细胞后的初次培养。

b．培养代数：

10代左右。

c．应用：

药物测试、基因表达等实验研究。

d．特点：

细胞的生物学特性未发生很大变化。

②传代培养

将原代培养的细胞分离稀释后转入新的培养瓶中继续培养。

b．原因：

在原代培养过程中，由于培养空间的限制、营养物质的消耗等导致细胞生长和增殖减缓。

c．培养代数：

10～50代左右。

（9）应用

主要应用于医药领域，如疫苗生产、药物研制、肿瘤防治等。

对大面积烧伤的病人，最好进行自体皮肤移植手术，为了获得大量的自体皮肤细胞必须进行细胞培养。

结合以上材料探究如下问题：

探讨

：

动物细胞培养与动物组织培养的主要区别是什么？

提示：

动物细胞培养过程中需要用胰蛋白酶等使组织块中的细胞离散，而动物组织培养过程中不需要使用胰蛋白酶等。

进行动物细胞培养为何常选用幼龄动物组织或胚胎作培养材料？

动物细胞培养需要脱分化吗？

培养前为什么要将动物组织分散成单个细胞？

幼龄动物组织或胚胎的细胞分化程度低，增殖能力很强，更易于培养。

动物细胞培养不需经过脱分化过程。

因高度分化的动物细胞发育潜能变弱，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。

分散后能与培养液充分接触，更易进行物质交换。

1．动物细胞培养

（1）原理

细胞增殖。

（2）培养液

动物细胞培养所用的培养液（液体培养基）与植物组织培养所用的培养基的成分是不同的。

动物细胞培养液常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。

（3）培养条件

①无菌、无毒的环境：

首先应保证被培养的细胞处于无菌、无毒的环境，即对培养液和所有的培养用具进行无菌处理。

通常还要在细胞培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。

另外，应定期更换培养液，以便清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。

②营养：

细胞体外培养所需营养物质与体内的环境基本相同。

例如，需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。

将细胞所需的上述营养物质按其种类和所需数量严格配制而成的培养基，称为合成培养基。

由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，因此，在使用合成培养基时，通常需加入血清、血浆等一些天然成分。

③温度和pH：

细胞体外培养的适宜温度一般与动物的体温相近，哺乳动物多以36.5±

0.5℃为宜。

多数细胞生存的适宜pH为7.2～7.4。

④气体环境：

细胞培养所需气体主要有O2和CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。

进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，将其置于含95%空气加5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养。

（4）过程解读

①选材：

一般取自幼龄动物的器官或组织，因为这些组织或器官的生命力旺盛，分裂能力强。

②将动物细胞分散成单个细胞培养的原因：

a．保证细胞所需要的营养供应。

b．保证细胞内有害代谢产物的及时排出。

（5）培养类型

①原代培养：

是指从供体获取组织或细胞后的初次培养。

a．原代培养的细胞分裂旺盛，一般表现为细胞贴壁生长和接触抑制。

b．由于组织或细胞刚刚离体，细胞的生物学特性未发生很大变化，在这一阶段中，培养的细胞最接近于体内组织或细胞的生长特性，很适合用于药物测试、基因表达等实验研究。

②传代培养：

将原代培养的细胞分离稀释后转入新的培养瓶中的继续培养。

a．随着培养时间的延长，体外培养的细胞数量会不断增加，当细胞数量增加到一定程度后，由于培养空间的限制、营养物质的消耗等，细胞的生长和增殖会逐渐减缓，此时将细胞分离稀释后转入新的培养瓶中继续培养，称为传代培养。

b．传代培养至10～50次后，细胞增殖缓慢，甚至完全停止，此时细胞普遍表现为衰老和凋亡特征，但也有少部分细胞会发生突变，会朝着等同于癌细胞的方向发展。

（6）培养的难易程度

①幼体组织或细胞比老龄组织或细胞更容易培养。

②分化程度低的组织或细胞比分化程度高的组织或细胞更容易培养。

③肿瘤组织或细胞比正常组织或细胞更容易培养。

结果：

动物细胞培养只能获得大量细胞，不能得到生物个体。

[特别提醒]

（1）培养动物细胞时没有脱分化的过程，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。

（2）癌细胞增殖时不存在接触性抑制，所以在培养瓶中可以形成多层细胞。

2．植物组织培养与动物细胞培养的比较

植物组织培养

动物细胞培养

原理

植物细胞的全能性

细胞的增殖

培养基的

物理状态

固体

液体

成分

营养物质、激素

营养物质、动物血清等

培养的

目的

快速繁殖无病毒植株等

获得细胞产物或细胞等

取材

植物幼嫩部位或花药等

动物胚胎或出生后不久的幼龄动物的器官或组织

其他条件

均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件

1．一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件（　　）

①无毒的环境　②无菌的环境　③合成培养基需加血清　④温度与动物体温相近　⑤需要O2，需要CO2　⑥CO2能调培养液pH

A．①②③④⑤⑥B．①②③④

C．①③④⑤⑥D．①②③④⑥

【解析】　动物细胞培养需要无毒和无菌环境，①②正确；

用于动物细胞培养的合成培养基需加入糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆等天然物质，③正确；

动物细胞培养需要适宜的温度和pH，其中温度要与动物体温相近，④正确；

动物细胞培养需要一定的气体环境，95%的空气和5%的CO2，⑤正确；

5%的CO2能调培养液pH，⑥正确。

【答案】　A

2．红豆杉，又名紫杉，可从其树皮中分离出高抗癌活性的紫杉醇。

下图是某同学设计的有关紫杉醇抗肿瘤实验的研究流程，请分析并回答：

【导学号：

10210054】

（1）酶X是________酶，其主作用是________________。

（2）物质Y是________，乙组起______________________________作用。

（3）细胞体外培养所需营养物质与体内基本相同，例如，需要有________、________、促生长因子、无机盐、微量元素等，通常还需要加入血清、血浆。

（4）为清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害，应采取的措施是______________。

（5）实验结果：

若甲组_______________________________________________，

说明紫杉醇有抗肿瘤作用。

（6）为了解决紫杉醇的药源问题，理论上可用______________技术把离体的红豆杉细胞经过______________培养成愈伤组织，从中提取紫杉醇，进行工厂化生产。

【解析】　据题图可知，酶X是指胰蛋白酶或胶原蛋白酶，其主要作用是使肿瘤细胞分散开。

本题研究的是紫杉醇的抗肿瘤作用，固此需用生理盐水做对照，以观察紫杉醇的效果。

细胞体外培养所需营养物质有糖、氨基酸等小分子有机物，还需要促生长因子等调节物，以及无机盐、微量元素等无机物。

定期更换培养液的目的是清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。

为了解决紫杉醇的药源问题，理论上可用组织培养技术将离体的红豆杉细胞经过脱分化培养为愈伤组织进行工厂化生产。

【答案】　

（1）胰蛋白（胶原蛋白）　使肿瘤细胞分散开

（2）生理盐水　对照（与紫杉醇形成对照）　（3）糖　氨基酸　（4）（定期）更换培养液　（5）肿瘤细胞的数目少于乙组　（6）植物组织培养　脱分化

　动物细胞核移植与体细胞克隆

1．克隆：

指遗传上完全相同的分子、细胞或来自同一祖先的生物个体的无性繁殖群体。

2．体细胞克隆：

将供体体细胞的细胞核与受体去核卵细胞的细胞质进行人工组合，借助于卵细胞的发育能力，经过培养发育成胚胎进而形成个体的技术，其关键是细胞核移植技术。

3．细胞核移植：

利用显微操作技术将某种动物细胞的细胞核移入同种或异种动物的去除细胞核的成熟卵细胞内的技术。

4．克隆动物过程

5．克隆人体器官的过程

6．应用

（1）医药卫生领域：

①转基因克隆动物可作为生物反应器，生产医用蛋白；

②转基因克隆动物可作为异体移植的供体用于组织器官的移植；

③使人类深入了解胚胎发育及人体衰老过程；

④更好地追踪和研究疾病的发展过程以便有效治疗疾病。

（2）畜牧生产方面：

①可加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群的繁育；

②保护濒危物种、增加这些动物的存活数量。

7．优缺点

（1）优点：

克服动物种间杂交繁殖障碍，创造新物种和潜在的经济价值。

（2）缺点：

成功率较低，需要进一步发展和完善。

世界上第一头赖氨酸转基因克隆奶牛诞生在吉林大学农学部奶牛繁育基地。

这是世界上首次利用分子生物学技术和体细胞核移植技术获得的赖氨酸转基因克隆牛，也标志着世界克隆技术的又一次突破。

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？

因为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。

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。

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。

克隆器官与克隆人中胚胎的处理方式相同吗？

不同。

克隆器官获得的早期胚胎在克隆器官中用于获得胚胎干细胞，然后诱导胚胎干细胞分化出所需的特定的组织或细胞；

在克隆人中获得的胚胎则通过胚胎移植到母体的子宫内，由母体孕育出婴儿。

1．细胞核移植技术的原理及条件

（1）原理：

细胞核的全能性。

（2）动物细胞全能性的特点：

动物细胞的全能性随着动物细胞分化程度的提高而逐渐受到抑制，全能性表达很难，但动物细胞的细胞核内仍含有该种动物的全部遗传基因，具有发育成完整个体的潜能，即动物细胞的细胞核仍具有全能性。

（3）细胞核全能性表达的条件：

必须提供促使细胞核表达全能性的物质和营养条件，要保证细胞核全能性的表达，去核的卵细胞是最合适的细胞，因为卵细胞体积大、易操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和