18学年高中生物细胞工程第8课时动物细胞培养和细胞核移植技术学案苏教版3180321563.docx
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18学年高中生物细胞工程第8课时动物细胞培养和细胞核移植技术学案苏教版3180321563
第8课时动物细胞培养和细胞核移植技术
[学习目标] 1.了解动物细胞与组织培养的原理、意义及应用。
2.理解动物细胞与组织培养的方法、过程。
3.了解动物体细胞核移植技术的原理和意义。
4.掌握细胞核移植与动物体细胞克隆的过程和意义。
5.了解克隆技术引发的社会伦理问题。
一、动物细胞与组织培养
下图是动物细胞与组织培养过程示意图，阅读教材，完善材料，思考下面的问题：
1．什么是动物细胞与组织培养？
答案 是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．动物细胞与组织培养时，通常选用什么样的组织块？
为什么？
答案 大多取自动物胚胎或出生后不久的幼龄动物的器官或组织。
因为幼龄细胞与组织比老龄细胞与组织更容易培养。
3．动物细胞与组织培养的原理是什么？
答案 细胞增殖。
4．动物细胞培养与动物组织培养的主要区别是什么？
答案 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分散开，而动物组织培养过程中不需要使细胞分散开。
5．总结动物细胞培养的环境条件。
答案
（1）与哺乳动物相近的适宜温度为36.5℃左右。
（2）最适pH范围为7.2～7.4。
（3）气体：
O2含量直接影响细胞代谢活动，CO2含量则影响培养环境的pH。
（4）多种营养物质：
葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素和促生长因子等。
（5）无菌环境：
适量增加抗生素，以避免污染。
6．根据营养物质的来源不同，一般可将培养基分为天然培养基和合成培养基。
在动物细胞培养与组织培养中，一般选用合成培养基，并加入一定量的动物血清。
7．如何区分原代培养和传代培养？
答案
（1）原代培养是指从供体获取细胞与组织后的初次培养。
（2）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，称为传代培养。
8．动物细胞与组织培养是否与植物组织培养一样，最终可获得新的完整个体？
答案 动物细胞与组织培养的目的是让这些细胞生长和增殖，没有体现细胞的全能性，而植物组织培养一般会获得完整植株，体现了植物细胞的全能性。
二、动物细胞核移植和体细胞克隆
首例体细胞核移植克隆羊“多莉”的诞生，翻开了动物克隆史上崭新的一页。
克隆羊“多莉”的产生过程如下图所示。
结合教材，完善图示过程，并思考下面的问题：
1．为什么要移植动物的细胞核？
答案 已分化的动物细胞整体的全能性受到限制，只是细胞核具有全能性，因为动物细胞的细胞核内含有本物种生物生长发育所需要的全部遗传物质。
2．卵细胞去核的原因是什么？
答案 保证克隆动物的遗传物质最大程度地来自有重要利用价值的动物。
3．克隆动物与供体动物完全相同吗？
克隆过程能否改变动物的性别？
为什么？
答案 不完全相同，原因是：
（1）克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质。
（2）生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境的影响。
克隆动物的性别受细胞核的控制，所以与供体动物的性别相同，不能改变性别。
4．核移植技术的原理是什么？
答案 动物细胞核的全能性。
5．总结克隆的含义。
答案 克隆不仅仅是指无性繁殖，还包括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。
6．总结克隆技术在医疗卫生领域具有哪些应用前景。
答案
（1）作为生物反应器，生产医用蛋白。
（2）在治疗人类疾病时，转基因克隆动物细胞、组织和器官可以作为异种移植的供体用于组织器官的移植。
（3）可使人类更深入地了解胚胎发育及人体衰老的过程。
（4）用克隆动物做疾病模型，能使人们更好地追踪和研究疾病的发展过程，以便更有效地治疗疾病。
7．总结体细胞克隆技术在畜牧生产中的应用。
答案
（1）加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群的繁育。
（2）在保护濒危物种方面，有望利用体细胞克隆技术增加这些动物的存活数量。
8．研究克隆技术有何意义？
答案 克隆技术在克服动物种间杂交繁殖障碍，创造新物种等方面具有重要的科学意义和潜在的经济价值。
三、克隆动物（人）的安全性和伦理问题
社会上对克隆动物的安全性问题上引发了一些争议，阅读课本，思考下面问题：
（1）过程一、过程二分别为哪种克隆过程。
二者有何区别？
答案 过程一为生殖性克隆过程，过程二为治疗性克隆过程。
二者主要区别是：
获得的早期胚胎在治疗性克隆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；在生殖性克隆中获得的胚胎则通过胚胎移植送入母体的子宫内，由母体孕育出婴儿。
（2）分析克隆技术引发的争论，填空下表：
观点
理由
不赞成
①克隆人严重违反了人类伦理道德
②克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念
③克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人
④克隆技术尚不成熟
赞成
①技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法得到解决
②克隆人是一项科学研究，既然是科学就应允许研究克隆人
中国政府的态度
①禁止生殖性克隆人，原则是：
不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验；②不反对治疗性克隆
一、植物组织培养与动物细胞培养的比较
比较项目
植物组织培养
动物细胞培养
原理
细胞的全能性
细胞增殖
培养基性质
固体培养基
液体培养基
培养基特有成分
蔗糖、植物激素
葡萄糖、动物血清
培养结果
植物体
细胞株、细胞系
培养目的
快速繁殖、培育无病毒植株
获得细胞或细胞分泌蛋白
二、动物细胞核移植技术和体细胞克隆
美国威斯康星州的一个奶牛场有一头奶牛，年产奶量达30.8t，我国奶牛产奶量年平均水平仅为3～4t。
某人用该高产奶牛的耳朵细胞，采用核移植技术获得高产奶牛（如图）。
据图回答下列问题：
（1）③过程中选择去核卵母细胞作为受体细胞的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）④过程所利用的技术是__________________，其原理是__________。
（3）该实验的成功说明已分化的耳朵细胞的细胞核中含有与________________一样的全套基因，这种繁殖方式属于________________。
（4）若研究发现该高产奶牛线粒体发达，故它的产奶量高，则小牛d成年后具有这一优良性状吗？
__________。
你的依据是_______________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案
（1）卵母细胞体积大，易操作，营养物质丰富，且细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质
（2）动物细胞培养 细胞增殖 （3）受精卵 无性繁殖 （4）不具有 线粒体中的基因一般通过细胞质传递给后代，而小牛d的细胞质主要来自于普通奶牛a
解析
（1）在核移植中常用去核卵母细胞作为受体细胞，是因为卵母细胞内含有丰富的营养物质，体积比较大，容易操作。
（2）④过程属于动物细胞培养，其原理是细胞增殖。
（3）该实验的成功证明了动物细胞核具有全能性，因为细胞核中含有和受精卵一样的全套基因。
（4）线粒体位于细胞质中，主要来源于受体细胞，因此小牛d没有产奶量高的优良性状。
三、克隆动物（人）的安全性和伦理问题
供体器官的短缺和排斥是器官移植的重要问题，而治疗性克隆能最终解决这些问题。
下图是治疗性克隆的过程图解：
（1）正常情况下，去核的卵母细胞取自于女性卵巢排卵后在输卵管中的____________________期的卵母细胞。
（2）治疗性克隆所用的技术是__________________。
（3）已知患者又是红绿色盲的女性，图中提供卵母细胞的为完全正常的年轻女性。
移植器官后，该患者所生孩子中红绿色盲的情况是________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
（4）我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆的研究，请你谈谈为什么要反对克隆人（至少写出两条理由）。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）减数第二次分裂中（MⅡ中）
（2）核移植技术
（3）男孩红绿色盲，女孩不一定
（4）①严重违反了人类伦理道德；②冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；③是在人为地制造心理上和社会地位上都不健全的人；④克隆技术尚不成熟，可能克隆出有严重生理缺陷的孩子（至少写出两条，只要答案符合题意即可）
解析 从卵巢中刚排出来的次级卵母细胞，只有达到减数第二次分裂中期时的卵母细胞才可用于细胞重组；治疗性克隆采用的是核移植技术，移植器官并不改变患者的基因型，故红绿色盲女性的后代男孩为红绿色盲，女孩是否为红绿色盲则取决于父亲的基因型；我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆。
1．动物细胞培养过程中一定可以出现的情况是（ ）
A．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞
B．培养过程中多数细胞的基因型会发生改变
C．二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的
D．当细胞发生类似于癌细胞的变化时，可进行传代培养
答案 D
解析 由于细胞之间相互接触而发生接触抑制现象，所以正常培养的细胞在培养瓶壁上只能形成单层细胞，A项错；克隆培养法中细胞进行有丝分裂，所以细胞的基因型一般不会发生改变，B项错；二倍体细胞传代培养至10～50代时多数的细胞会死亡，只有少数的细胞能够培养至50代以后成为细胞系，C项错；类似于癌细胞的突变使细胞能够无限增殖，可以进行传代培养，D项正确。
2．一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下哪些条件（ ）
①无毒的环境 ②无菌的环境 ③合成培养基需加血浆
④温度与动物的体温相近 ⑤需要O2，也需要CO2
⑥适宜的pH
A．①②③④⑤⑥B．①②③④
C．①②④⑤⑥D．①②③④⑥
答案 A
解析 动物细胞培养一般需要无菌、无毒的环境；一定的营养；一般保持与动物相近的体温和适宜的pH以及气体环境等。
3．2010年6月《中国养殖风》报道，“内蒙古白绒羊种羊场”诞生了目前国际上规模最大的一批转基因克隆绒山羊。
关于克隆，除个体水平外，还有分子、细胞、器官等水平的克隆。
下列不属于克隆技术的是（ ）
A．从出生不久的小鼠心脏取下的细胞在体外离体培养成细胞系
B．使某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达
C．农业生产上利用马铃薯的芽繁殖马铃薯
D．将单个B淋巴细胞进行无性繁殖
答案 B
解析 克隆实质上就是一种无性繁殖，题中A、D两项都是细胞水平的克隆；C项是指植物的营养生殖，也属于克隆的范畴；B项中，使某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达，属于基因工程技术。
4．乙马的卵细胞
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