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理解·教材新知把握·命题热点应用·落实体验课下综合检测课堂回扣练习命题点一命题点二知识点一知识点二2．2动物细胞工程专题22．2.12．2动物细胞工程2．2.1动物细胞培养和核移植技术1．动物细胞培养的过程：动物组织块―――――――→剪碎用胰蛋白酶处理单个细胞――――→加培养液细胞悬液―→原代培养―→传代培养。2．动物细胞培养一般选用胚胎或幼龄动物的组织，细胞在培养过程中会出现细胞贴壁(生长)和细胞接触抑制现象。3．动物细胞培养的条件包括：无菌、无毒的环境，适宜的营养、温度和pH及气体环境。4．动物核移植技术的原理是动物细胞核的全能性，属于无性生殖。5．动物体细胞核移植的受体细胞是已经去核的MⅡ期卵母细胞。动物细胞培养1．概念从动物机体中取出相关的组织，将它分散成_________，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞_____和______。单个细胞生长增殖2．过程传代培养①先用_________等处理贴满瓶壁的细胞，再分瓶继续培养②_______代左右时，细胞增殖缓慢，甚至停止③部分细胞______发生改变，获得不死性，能无限增殖核型10～50胰蛋白酶3．相关概念(1)细胞贴壁：细胞悬液中分散的细胞___________上。(2)细胞的接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到_____________时，细胞_____________的现象。(3)原代培养：指动物组织消化后的________。(4)传代培养：贴满瓶壁的细胞，出现________后，需要重新用__________等处理，然后分瓶继续培养，让细胞_________的培养过程。贴附在瓶壁表面相互接触停止分裂增殖初次培养接触抑制胰蛋白酶继续增殖4．培养条件(1)无菌、无毒的环境：对_______和所有__________进行无菌处理。(2)营养无机物：无机盐、_________等有机物：糖、氨基酸、促生长因子_______________：补充培养液中没有完全搞清楚的成分(3)温度和pH温度：__________pH：________(4)气体环境O2：__________所必需的CO2：维持______________培养液培养用具微量元素动物血清、血浆36.5±0.5℃7.2～7.4细胞代谢培养液的pH5．应用[连线]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？提示：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？提示：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？提示：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。(3)细胞株和细胞系：①细胞株：传代培养的细胞能传到10～50代，这样的传代细胞称为细胞株。②细胞系：传代培养的细胞在传到50代后，有部分细胞的遗传物质发生了改变，获得不死性，这种具有癌变特点的细胞称为细胞系。2．动物细胞培养与植物组织培养的比较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、动物血清等培养条件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组织、器官比较项目植物组织培养动物细胞培养区别过程脱分化、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生产蛋白质制品如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等②检测有毒物质③研究生理、药理、病理相同点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。动物体细胞核移植技术和克隆动物1．动物核移植概念(1)供体：动物一个细胞的_______。(2)受体：去掉细胞核的__________。(3)结果：形成重组胚胎，发育成________。2．类型胚胎细胞核移植______________细胞核卵母细胞动物个体体细胞核移植3．体细胞核移植的过程4．体细胞核移植的应用前景(1)畜牧生产方面：加速家畜_________进程，促进_____________。(2)保护濒危物种方面：增加动物的_________。(3)医药卫生领域：转基因动物作为___________，生产医用蛋白。(4)治疗人类疾病：转基因克隆动物细胞、组织和器官作为__________的供体等。遗传改良优良畜群繁育存活数量生物反应器异种移植5．体细胞核移植技术存在的问题(1)体细胞核移植技术的_______非常低。(2)克隆动物存在健康问题，表现出_____缺陷、遗传缺陷等。(3)克隆动物食品的_______问题存在争议。成功率生理安全性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？提示：动物细胞核的全能性。无性繁殖。2．为什么体细胞核移植较胚胎细胞核移植更困难？提示：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。3．用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，这是为什么？提示：培养的动物细胞一般当传代至10～50代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。4．在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的细胞核？提示：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。5．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？为什么？提示：不是。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；其次生物的性状还受环境的影响。1．核移植分析(1)原理：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。[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的相同，属于无性繁殖，不会改变生物体的基因型。[例1](浙江高考)实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如下图所示。下列叙述错误的是()实验小鼠――→甲皮肤组织――→乙皮肤细胞――→丙培养细胞1――→丁培养细胞2以流程图为载体，考查动物细胞培养的过程A．甲过程需要对实验小鼠进行消毒B．乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化C．丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型D．丁过程得到的细胞具有异质性[思路点拨][精讲精析]动物细胞培养需要无毒、无菌的环境，甲过程指从实验小鼠身上取下皮肤组织，该过程需要对小鼠进行消毒处理；乙过程表示将得到的皮肤组织分散成单个细胞制备成细胞悬液，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶进行处理；丙过程表示原代培养，此时的细胞仍能保持正常的二倍体核型；丁过程表示通过选择或纯化从细胞系中获得具有特殊性质的细胞株的过程，此过程得到的细胞具有异质性。[答案]C(1)胰蛋白酶或胶原蛋白酶的作用：整个培养过程中两次使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶，第一次使用的目的是使组织细胞分散开，第二次使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，便于分装后继续培养。(2)细胞株与细胞系的判断：从内在原因看是遗传物质是否发生改变，从外在表现看是是否具有无限增殖能力。细胞系细胞遗传物质发生了改变，具有无限增殖能力。1．在动物细胞培养过程中，出现遗传物质改变的细胞是()A．细胞系B．细胞株C．原代细胞D．传代细胞解析：细胞培养时细胞在传至10～50代左右后，增殖会逐渐缓慢，这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化，这时的细胞为细胞系。答案：A以流程图为载体，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________。[思路点拨](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”)。[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