学年高中生物苏教版选修3教学案第二章 第三节 动物细胞工程的应用 Word版含答案Word文档下载推荐.docx

学年高中生物苏教版选修3教学案第二章 第三节 动物细胞工程的应用 Word版含答案Word文档下载推荐.docx

《学年高中生物苏教版选修3教学案第二章 第三节 动物细胞工程的应用 Word版含答案Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年高中生物苏教版选修3教学案第二章 第三节 动物细胞工程的应用 Word版含答案Word文档下载推荐.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

10～50次。

1．为什么选用胚胎或幼龄动物组织进行细胞培养？

提示：

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。

2．进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么成分？

用胃蛋白酶行吗？

用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。

多数细胞培养的适宜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．动物细胞培养要经过脱分化的过程吗？

为什么？

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。

4．为什么进行动物细胞培养时，通常要添加血清？

血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等物质，而且还含有多种未知的促生长因子、促贴附因子及其他活性物质，能促进细胞的生长、增殖和贴附。

1．动物细胞培养过程解读

（1）原理：

细胞增殖。

（2）将动物细胞分散成单个细胞培养的原因：

①保证细胞所需要的营养供应。

②保证细胞内有害代谢产物的及时排出。

2．动物细胞培养条件分析

（1）无菌、无毒环境：

对培养液和所有培养用具进行无菌处理。

（2）营养物质

（3）温度和pH

（4）气体环境

（5）添加血清、血浆：

因血清、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，一般需添加血清或血浆。

3．原代培养和传代培养辨析

（1）含义不同：

①组织细胞的初次培养为原代培养。

②细胞生长到贴满瓶壁时用胰蛋白酶处理，继续培养的过程称为传代培养。

（2）细胞增殖特点不同：

①原代培养：

细胞分裂旺盛，一般表现为细胞贴壁生长和接触抑制。

②传代培养：

传代培养10～50次后，细胞增殖明显减慢，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，朝着等同于癌细胞的方向发展。

（3）过程图解：

4．动物细胞培养与植物组织培养的比较

项目

植物组织培养

动物细胞培养

区别

原理

植物细胞的全能性

细胞增殖

培养基

固体或半固体培养基，包括矿质元素、蔗糖、维生素、琼脂、植物激素等

液体培养基，包括无机盐、葡萄糖、维生素、氨基酸、动物血清等

再分化阶段需光

不需光

细胞来源

离体植物器官、组织或细胞

胚胎或幼龄动物的细胞、组织、器官

过程

脱分化、再分化

原代培养、传代培养

结果

获得新个体或细胞产品

大量产生细胞或细胞产物

用途

①快速繁殖名贵花卉和果树②培养无病毒植株、转基因植物

③大规模生产细胞产品如药物、食品添加剂、香料、色素等

①疫苗生产

②药物研制

③肿瘤防治

相同点

①都需要人工条件下的无菌操作，无菌培养

②都是合成培养基

③都需要适宜的温度、pH等条件

④都进行有丝分裂

[特别提醒]

（1）植物组织培养和动物细胞培养过程都存在细胞的培养过程，但植物组织培养过程中细胞既分裂又分化，而动物细胞培养过程中细胞只分裂不分化。

（2）植物组织培养可获得新个体，体现了细胞的全能性，而动物细胞培养只能得到细胞，没有体现细胞的全能性。

（3）植物组织培养中需要加入植物激素等促生长因子，而动物细胞培养基中需要加入血清、血浆。

动物细胞核移植与体细胞克隆

1．克隆的含义

克隆是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

（1）含义：

将供体体细胞的细胞核注入受体去核卵细胞中，经过培养后发育成胚胎，进而形成动物个体。

（2）实例：

克隆羊“多莉”。

3．克隆羊“多莉”的产生过程

4．克隆技术的意义

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。

1．动物核移植技术的理论基础（原理）是什么？

克隆动物属于有性生殖还是无性繁殖？

动物细胞核的全能性。

无性繁殖。

2．在体细胞的细胞核移植到受体卵细胞之前，为什么必须先去掉受体卵细胞的细胞核？

为使核移植的胚胎或动物的细胞核内的遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。

3．克隆羊“多莉”的性状与亲本中哪种羊更为相似？

芬兰白面母羊。

4．通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%复制吗？

不是。

克隆动物的绝大部分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是来自于受体卵细胞；

其次生物的性状还受环境的影响。

1．动物体细胞核移植分析

动物细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。

因动物体细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体。

所以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。

（2）供体和受体的选择：

①供体：

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。

②受体：

减Ⅱ中期的卵母细胞。

一方面细胞大，易于操作；

卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养。

另一方面此时具备受精能力，细胞质中含有能刺激融合后重组细胞进行分裂分化并形成重组胚胎的物质。

（3）过程分析：

[特别提醒]　核移植技术的供体细胞不能选择生殖细胞的细胞核，因为生殖细胞与正常体细胞相比，遗传物质是减半的。

2．克隆动物的遗传特点

（1）克隆动物的性状与细胞核供体生物的性状基本相同，但不完全相同，因为：

①克隆动物的细胞质遗传物质来自于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。

（2）核移植过程中细胞核只来自于一个个体，因此核遗传物质与供体相同，属于无性繁殖，不会改变生物体的基因型。

细胞融合和单克隆抗体

1．细胞融合

在一定的条件下将两个或多个细胞融合为一个细胞的过程。

（2）应用：

制备单克隆抗体。

2．单克隆抗体

（1）制备过程：

（2）优点：

化学性质单一、特异性强。

（3）应用：

①用于治疗恶性肿瘤。

②用于治疗由于免疫系统紊乱导致的各种疾病。

③用于器官移植后发生的移植排异。

1．植物体细胞杂交技术与动物细胞融合技术有什么不同？

①灭活的病毒是动物细胞融合常用的诱导方法，植物体细胞杂交不用此方法。

②植物细胞融合过程中，首先要除去细胞壁，制备原生质体，而动物细胞无细胞壁，可直接诱导融合。

2．细胞融合的实质是什么？

动物细胞融合完成的标志是什么？

细胞融合的实质是核融合。

动物细胞融合完成的标志是两个或多个细胞核融合为一个细胞核。

3．根据教材第58页单克隆抗体的制备过程图解思考下列问题：

（1）为什么要对小鼠注射抗原？

以获得能产生相应抗体的B淋巴细胞（浆细胞）。

诱导融合的B淋巴细胞是经免疫产生的B淋巴细胞，未经免疫的B淋巴细胞不能产生抗体。

（2）制备单克隆抗体时，为什么要选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞？

每一个B淋巴细胞能分泌一种特异性抗体，但不能无限增殖；

骨髓瘤细胞可大量快速增殖，却不能产生抗体。

将两种细胞融合形成的杂交瘤细胞，既能产生特异性抗体又能快速增殖。

（3）细胞融合后会得到哪些杂交细胞？

我们需要的是哪种杂交细胞？

融合后形成的杂交细胞有多种，若仅考虑细胞两两融合的情况，融合细胞有三种，即两个B淋巴细胞的融合细胞、两个骨髓瘤细胞的融合细胞、一个B淋巴细胞与一个骨髓瘤细胞的融合细胞。

其中最后一种是我们需要的。

1．植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较

植物体细胞杂交

动物细胞融合

细胞膜的流动性、细胞的全能性

细胞膜的流动性、细胞的增殖

融合前处理

先除去细胞壁

先使细胞分散开

使用的酶

纤维素酶和果胶酶

胰蛋白酶

诱导手段

物理法：

离心、电激、振动

化学法：

聚乙二醇等试剂诱导

除物理法和化学法外，也可用灭活的病毒诱导

细胞A、B

原生质体A、B

融合的原生质体

杂种细胞

杂种植株

杂交细胞

多个相同杂交细胞

应用

培育植物新品种

主要用于制备单克隆抗体

意义

克服了种间杂交繁殖的障碍，打破了生殖隔离，扩展了杂交的亲本组合

（1）动物细胞核融合发生在杂种细胞的有丝分裂过程中。

（2）灭活的病毒只适用于动物细胞融合。

2．制备单克隆抗体过程中的两次筛选

（1）第一次筛选：

从多种融合细胞中用选择性培养基筛选出杂交细胞。

因为细胞融合是随机的，融合形成的融合细胞有多种，还有未融合的细胞，因此必须从中筛选出由B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交细胞。

（2）第二次筛选：

将产生特定抗体的杂交细胞通过细胞培养用相应抗原检测的办法筛选出来。

因为从体内取免疫过的B淋巴细胞时会取出很多种，形成的杂交细胞有很多种，所以需筛选出产生特定抗体的杂交细胞。

[巧学妙记]　记忆单克隆抗体制备过程的“122”

“一融合，二筛选，二培养”，即一次融合，两次筛选，两种培养方式。

动物细胞培养与植物细胞培养的异同

[例1]　某研究性学习小组在研究细胞工程时，列表比较了动物细胞培养和植物细胞工程的有关内容。

其中错误的是（　　）

选项

比较项目

植物细胞工程

A

处理方法

酶解法去除细胞壁

用胰蛋白酶处理后制成细胞悬浮液

B

细胞的全能性

C

快速繁殖种苗

生产干扰素等

D

培养基类型

固体

液体

[精讲精析]　本题考查植物细胞工程和动物细胞培养有关方面的比较。

A项，植物细胞工程去除细胞壁时用的是纤维素酶和果胶酶，而在动物细胞培养中采用胰蛋白酶处理组织分散成单个细胞。

B项，植物细胞工程的原理是植物细胞的全能性和细胞增殖，动物细胞培养的原理是细胞增殖，没有体现出全能性。

C项，植物细胞工程可以高效快速地实现种苗的大量繁殖，利用动物细胞培养可以大规模生产病毒疫苗、干扰素等。

D项，两者的培养基类型和成分是不同的。

[答案]　B

不同细胞工程原理的判定方法

通过植物细胞工程可以得到细胞或新植株，若得到的是细胞，则其原理是细胞增殖；

若得到的是植株，则其原理既有细胞的全能性也有细胞增殖。

以过程图解为载体，综合考查动物细胞核移植技术与克隆

[例2]　下面是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病的过程图解。

请据图回答下列问题：

（1）图中①所示的结构名称是________。

（2）图中③④所示的生物技术名称分别是________、________。

（3）过程③通常用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因除了它体积大、易操作、营养物质丰富外，还因为它______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）过程④通常用②作为受体细胞的原因是____________________________________

（5）图示方法与一般的异体核移植相比最大的优点是____________________，该种基因治疗所属类型为________。

（6）若用图中③④所示技术得到能产生人生长激素的高产奶牛，则该奶牛从生殖方式上看属于________（填“有性生殖”或“无性生殖”）。

[思路点拨]

[精讲精析]　

（1）①是从供体（患者）体细胞分离出的细胞核。

（2）③表示核移植技术，④表示转基因技术。

（3）核移植的受体细胞一般是卵母细胞，原因是它体积大、易操作，含有供胚胎发育的营养物质，它还含有促进细胞核全能性表达的物质。

（4）早期胚胎中的细胞分化程度低，全能性高，可诱导分化成各种组织器官。

（5）图示培育出的细胞（胰岛B细胞）核遗传物质来自患者本人，所以移植后不发生免疫排斥反应；

图中所示基因治疗是体外转基因，故所属类型为体外基因治疗。

（6）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）细胞核

（2）核移植技术　转基因技术（或基因工程、DNA重组技术、基因拼接技术）

（3）含有促进细胞核全能性表达的物质

（4）这些细胞分化程度极低，具有全能性，可以定向地诱导分化为各类细胞

（5）没有免疫排斥反应　体外基因治疗

（6）无性生殖

判断有性生殖与无性生殖的方法

（1）从概念上判断：

有性生殖是经两性生殖细胞结合而成的合子发育成个体的生殖方式。

无性生殖是指不经过两性生殖细胞的结合由亲本直接产生子代的生殖方式。

（2）从培养细胞的种类上判断：

组织培养中培养的是生殖细胞时，属于有性生殖；

组织培养中培养的是体细胞、组织或器官时，属于无性生殖。

植物体细胞杂交和动物细胞核移植都属于无性生殖。

右图为哺乳动物（羊）的生殖过程，下列叙述不正确的是（　　）

A．个体2为克隆动物，c为高度分化的体细胞

B．个体2的遗传性状与提供c细胞的羊不完全相同

C．产生动物个体1与动物个体2的生殖方式是不同的

D．e细胞为完成减数分裂的卵细胞

解析：

选D　在核移植过程中，去核卵细胞一般选用处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞，而不是完成减数分裂的卵细胞。

以流程图为载体，考查单克隆抗体的制备过程

[例3]　（重庆高考）下面是单克隆抗体制备流程的简明示意图。

下列有关叙述，正确的是（　　）

A．①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T淋巴细胞

B．②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成

C．③同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性

D．④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群

[精讲精析]　本题考查动物细胞工程中的制备单克隆抗体。

①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应B细胞（浆细胞）；

胰蛋白酶可使组织分散为单个细胞；

③为杂交细胞，只有浆细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交细胞，才同时具有（效应）B淋巴细胞（可产生抗体）和骨髓瘤细胞（可无限增殖）的特性；

④是经筛选后获得的能够分泌特异性抗体的杂交瘤细胞。

[答案]　D

[课堂回扣练习]

1．在动物细胞培养过程中，使用胰蛋白酶的目的是（　　）

A．使动物组织分散为单个细胞进行培养

B．去掉细胞壁成为原生质体

C．去掉细胞膜暴露出原生质体，便于细胞融合

D．促进蛋白质水解为多肽

选A　在动物细胞培养过程中使用胰蛋白酶处理的目的是使动物组织分散为单个细胞，进行悬浮培养。

2．下列关于动物体细胞核移植技术和克隆动物的叙述，正确的是（　　）

A．目前科学家可以用类似植物组织培养的方法获得完整的动物个体

B．动物体细胞核移植技术可有选择地繁殖某一性别的家畜

C．用于核移植的供体细胞一般都选用传代50代以内的细胞

D．用体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行100%的复制

选B　动物体细胞的全能性受到限制，不能经过培养获得动物个体；

用于核移植的供体细胞一般是10代以内的细胞；

克隆动物细胞核内的遗传物质来自供体细胞，其性别与提供细胞核的动物一致，因此可有选择地克隆某一性别的家畜；

克隆动物细胞质内的遗传物质主要来自受体卵母细胞，并不是对体细胞供体动物进行100%的复制。

3．动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，诱导融合的方法相类似，目前细胞融合采用最广泛的诱导方法是（　　）

A．聚乙二醇　　　　　　　B．灭活的病毒

C．电场法D．离心

选C　电场法属于物理方法，应用物理法进行细胞融合的效率较高，且对细胞伤害小，易操作、控制和观察，因此在实验室被广泛使用。

4．关于单克隆抗体制备与植物体细胞杂交的说法正确的是（　　）

A．单克隆抗体制备与植物体细胞杂交的基本原理相同

B．单克隆抗体制备与植物体细胞杂交诱导细胞融合方法相同

C．单克隆抗体制备与植物体细胞杂交在细胞融合前处理过程相同

D．单克隆抗体制备与植物体细胞杂交都需要筛选

选D　植物体细胞杂交的原理为细胞膜的流动性、植物细胞的全能性，而单克隆抗体利用的是细胞膜的流动性和细胞增殖；

植物体细胞杂交需要先去掉细胞壁后再诱导融合，动物细胞无细胞壁，可直接诱导；

单克隆抗体制备与植物体细胞杂交相比，细胞融合前处理方法不同，前者常用胰蛋白酶处理材料，后者常用纤维素酶或果胶酶处理。

5．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，甲细胞比乙细胞传代的次数更________。

若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需用________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________。

（5）已知癌基因X过量表达与肝肿瘤的发生密切相关，要试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响，可将甲细胞分为A、B两组，A组细胞培养液中加入________，B组细胞培养液中加入无菌生理盐水，经培养后，从A、B两组收集等量细胞，通过分别检测X基因在A、B两组细胞中的________或________合成水平的差异，确定Y的药效。

（1）甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。

肿瘤细胞为无限增殖的细胞，细胞周期短。

在相同条件下，培养相同的时间，甲细胞的数量多于乙细胞。

（2）动物细胞培养液中必须加入动物血清，血清中含有清蛋白、生长因子、促进细胞贴壁的因子、激素等合成培养基中缺乏的物质。

大多数细胞培养液所需pH为7.2～7.4，而多数培养液靠碳酸氢钠（NaHCO3）与CO2体系进行缓冲，所以CO2的作用是维持培养液pH。

（3）甲细胞为肿瘤细胞，能无限增殖，传代的次数要比乙细胞多，乙细胞（正常肝细胞）在培养瓶中贴壁生长，当铺满瓶壁时，生长停止。

为得到更多的肝细胞，需要定期地用胰蛋白酶使细胞脱离瓶壁，进行传代培养。

（4）培养液中加入抗生素可抑制和杀灭微生物，但对动物细胞没有影响。

（5）设计一组加入抗癌药物的实验组，一组不加药物的对照组，通过检测药物影响X基因的表达过程，即转录形成mRNA、翻译形成蛋白质的量来检验药效。

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pH　（3）停止　多　胰蛋白酶　（4）抗生素　（5）Y　mRNA　蛋白质

[课下综合检测]

一、选择题

1．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，所培养的细胞都会衰老死亡

选D　动物细胞培养传至50代左右，若细胞的遗传物质发生改变，并且带有癌变的特点，就能在适宜培养条件下无限制地传代下去。

2．一般来说，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培养液中需加血浆　④温度与动物体温相近　⑤需要O2　⑥加CO2维持培养液的pH

A．①②③④⑤⑥　　　　B．①②③④

C．①③④⑤⑥D．①②③④⑥

选A　动物细胞体外培养要求环境无菌、无毒，在细胞培养液中要添加血清、血浆等一些天然成分，培养温度一般与动物体温相近。

动物细胞培养还需要O2和CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2可维持培养液的pH。

3．下列关于体细胞克隆的叙述，错误的是（　　）

A．供体为体细胞的细胞核

B．受体为去核的卵细胞

C．细胞核移植是体细胞克隆的关键步骤

D．克隆出的后代与供体的遗传物质和表现型完全一致

选D　体细胞克隆的关键技术是细胞核移植，供体是体细胞的细胞核，受体是去核卵细胞。

经体细胞核移植形成的克隆动物，其遗传物质主要由供体细胞核提供，同时也含有受体细胞的细胞质中的遗传物质，因此克隆动物与供体的遗传物质和表现型不完全相同。

4．进行哺乳动物克隆，细胞核供体细胞不能是（　　）

A．乳腺细胞B．卵细胞

C．胃腺细胞D．胚胎细胞

选B　卵细胞是由减数分裂形成的，其染色体数目是体细胞的一半，不能用作哺乳动物克隆时的细胞核供体细胞。

5．乙马的卵细胞核被甲马的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂发育成重组胚胎，再植入丙马的子宫内发育，结果产下一匹小马。

下列叙述正确的是（　　）

A．直接在体外对甲马的体细胞进行诱导也能培养出胚胎

B．小马的性状与甲马完全相同

C．此项技术可用于保护濒危物种

D．该过程可以很好地证明动物细胞的全能性

选C　克隆过程中细胞质遗传物质来自一方，而细胞核中遗传物质来自另一方，所以小马的性状与甲马不完全一致。

该过程只能说明动物细胞核具有全能性，而不能证明动物细胞的全能性。

6．