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第3课动物细胞工程考点一动物细胞培养和核移植技术【必备知识回顾】1.动物细胞培养——动物细胞工程技术的基础：(1)原理：_________。细胞增殖(2)过程：胰蛋白酶细胞悬液原代培养胰蛋白酶传代培养(3)培养条件。①无菌、无毒的环境：a.对培养液和所有培养用具进行_____处理；b.添加_______，以防_________________；c.定期更换_______，以清除代谢产物，防止__________________对细胞自身造成危害。无菌抗生素培养过程中的污染培养液细胞代谢产物积累②营养：除正常的有机和无机营养外，需加入____________等一些天然成分。③适宜的温度和pH：温度为____________(哺乳动物)，pH为_________。④气体环境：含95%空气加5%CO2的混合气体，其中后者的作用是_______________。血清、血浆36.5±0.5℃7.2～7.4维持培养液的pH(4)应用：生物制品的生产、检测_________、医学研究。有毒物质2.动物体细胞核移植技术和克隆动物：(1)原理：_______________________。(2)动物体细胞核移植技术的过程：动物体细胞核具有全能性细胞培养重组细胞去核供体(3)结果：获得与供体_________基本相同的个体。(4)应用。①加速家畜_________进程，促进优良畜群繁育。②保护_________。③生产医用蛋白。遗传物质遗传改良濒危物种④作为异种移植的供体。⑤用于组织器官的移植。(5)存在问题：_________、克隆动物存在健康问题、动物食品的安全性问题等。成功率低【特别提醒】动物细胞培养和核移植时注意的五个问题(1)在分散细胞时，需用胰蛋白酶分散细胞，不能用胃蛋白酶，因为胃蛋白酶作用的适宜pH约为1.8，胰蛋白酶作用的适宜pH为7.2～7.8，而多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4。(2)取供体动物的体细胞培养，一般选用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。(3)克隆动物是由重组的细胞经培养而来的，该重组细胞的细胞质基因来源于受体细胞，细胞核基因来源于提供细胞核的亲本，其遗传物质来自两个亲本。(4)克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数性状与提供卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。(5)从生殖方式的角度看，动物体细胞核移植技术(克隆)属无性生殖，重组细胞相当于受精卵，需要动物细胞培养和胚胎工程技术的支持。【核心素养提升】【典例示范】(2016·全国卷Ⅱ)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。世纪金榜导学号14120229回答下列问题：(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为____________。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用______________的方法。②代表的过程是____________________。(2)经过多次传代后，供体细胞中__________的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是__________________。(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了______________________。【素养解读】本题主要考查的核心素养是科学思维，具体表现在两个角度：素养角度具体表现模型构建借助流程图分析克隆问题分析与综合题干(2)对选材时必须关注传代次数原因的考查，(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因的考查，(4)中与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明问题的考查等【解析】(1)流程图中没有说明该哺乳动物的供体是雄性还是雌性，故性染色体组成有XX或XY两种可能。①过程表示去核过程，通常做法是将培养至MⅡ期的卵母细胞利用显微操作法去除细胞核。重组细胞在体外培养至囊胚或桑椹胚时，需通过胚胎移植转入代孕母体内继续发育。(2)传代培养的细胞一般传至10代后就不易培养下去了，在传到10～50代左右时，细胞增殖就会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的核型(遗传物质)会发生变化。故选择细胞时一般选用10代以内的细胞，以保证正常的二倍体核型(遗传物质)。(3)动物性状的表现是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果，克隆动物的细胞核基因全部来自供体，而细胞质基因则来自卵母细胞，所以克隆动物与供体动物的性状会有所差异。(4)克隆动物的成功培育说明了动物高度分化的体细胞的细胞核仍具有全能性。答案：(1)XX或XY显微操作胚胎移植(2)遗传物质(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响(4)动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性【母题变式】变式1生物体染色体的组成供体(二倍体)含有16条染色体，若为雌性则其染色体的形态应有__种；若为雄性则其染色体的形态应有__种。89变式2遗传物质的来源重组细胞的核遗传物质来源于供体体细胞，而重组细胞的遗传物质来源于供体体细胞和___________细胞的细胞质。去核的卵母【高考角度全练】角度一动物细胞培养过程1.(2018·武汉模拟)如图为动物细胞培养的基本过程示意图。请回答：(1)容器A中放置的一般是幼龄动物的器官或组织，原因是其细胞________，易于培养。培养时先要剪碎，然后用________分散细胞，制成B瓶中的细胞悬液。将细胞悬液转入C瓶中进行的初次培养称为________。(2)细胞正常培养了一段时间后，发现细胞绝大部分死亡，只有极少数细胞存活，这是因为存活的细胞发生了________，可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为________代以内的细胞，以保持细胞正常的________核型。(3)C、D瓶中的培养液为保证无菌、无毒的环境，需要添加一定量的________。培养过程中还需要提供O2和CO2等气体环境，CO2的作用主要是_______________。(4)动物细胞体外培养时，通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。据图可知，培养________细胞一定要添加血清。【解析】(1)动物细胞培养的过程：取动物组织块(或动物胚胎或幼龄动物的器官)→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。(4)据图可知，培养癌细胞时有无血清影响不大，而培养正常细胞时，有血清时的细胞数远大于无血清时的细胞数，故培养正常细胞必须要添加血清。答案：(1)分裂能力强胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)原代培养(2)基因突变10二倍体(3)抗生素维持培养液的pH(4)正常角度二细胞核移植技术2.(2018·潍坊模拟)下面是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病(基因缺陷导致胰岛B细胞不能正常合成胰岛素)的过程设计图解，请据图回答下列问题：(1)图中①②所示的结构分别是________、_______。(2)图中③④所示的生物工程技术分别是________、_____________，此外图示过程还应用的工程技术有________(只需写一种)。(3)过程③通常用去核卵母细胞作受体细胞的原因除了它体积大、易操作外，还因为_______________________________________________________________。(4)过程④通常用②作受体细胞的原因是这些细胞没有分化，具有________，可以定向诱导分化成各类细胞、组织和器官。(5)过程④的完成需要用到的基因操作工具有__________________________________________。(6)图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是_____________________________________________。【解析】(1)图中①～④依次为细胞核、内细胞团、核移植技术、转基因技术。(2)图中涉及的技术包括核移植技术、早期胚胎培养(动物细胞培养)、转基因技术、胚胎干细胞移植等。(3)用去核卵母细胞作受体细胞的原因除了它体积大、易操作外，还因为其营养物质丰富且含有促进细胞核全能性表达的物质。(4)囊胚的内细胞团细胞和受精卵一样具有全能性，常用作基因工程的受体细胞。(5)基因工程需要用到的工具包括限制酶、DNA连接酶和载体。(6)图示方法是用患者的体细胞进行克隆，然后导入健康基因，与异体移植相比，一般不会发生免疫排斥反应。答案：(1)细胞核内细胞团(2)核移植技术转基因技术细胞培养(早期胚胎培养、胚胎干细胞移植、显微操作技术等)(3)营养物质丰富且含有促进细胞核全能性表达的物质(4)全能性(5)限制酶、DNA连接酶和载体(6)一般不会发生免疫排斥反应【加固训练】1.动物器官的体外培养技术对于研究器官的生理、病理过程及其机制意义重大。下图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图，请回答下列问题。(1)肝脏切成小薄片，这有利于肝脏细胞_______________________________________________________。(2)培养液中的葡萄糖和氨基酸的主要作用分别是________________、________________。(3)气室中充入O2的主要作用是________________。(4)培养液中添加抗生素，能否抑制病毒的侵染？___________________________________________。(5)有机物X有毒性，可诱发染色体断裂。利用上图所示装置和提供的下列材料用具，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用。材料用具：肝脏小块，外周血淋巴细胞，淋巴细胞培养液，植物凝集素(刺激淋巴细胞分裂)；显微镜，载玻片，盖玻片，玻璃皿，滴管；吉姆萨染液(使染色体着色)，有机物X溶液等。实验过程：①在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞，取4等份，备用。②利用甲、乙、丙、丁4组上图所示装置，按下表步骤操作(“√”表示已完成的步骤)。组别甲乙丙丁步骤一：加入肝脏培养液√√√√步骤二：加入有机物X溶液√√步骤三：放置肝脏小块√上表中还需进行的操作是____________________。③培养一段时间后，取4组装置中的等量培养液，分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养。④一段时间后取淋巴细胞分别染色、制片。在显微镜下观察__________________________________，并对比分析。若丙组淋巴细胞出现异常，而甲组的淋巴细胞正常，则说明_________________________________________________________________________。【解析】本题考查动物细胞培养的相关知识。(1)把肝脏切成小薄片，有利于肝脏细胞的呼吸代谢，即吸收氧气和营养物质、排出代谢废物。(2)培养液中葡萄糖的主要作用是作为细胞的能源物质，氨基酸的主要作用是参与细胞中蛋白质的合成。(3)气室中充入O2的主要作用是满足细胞有氧呼吸的需要。(4)抗生素能抑制细菌生长，但不能抑制病毒侵染。(5)向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块作为对照实验；有机物X有毒性，可诱发染色体断裂，所以要观察淋巴细胞的染色体形态和数量是否发生变化。甲组添加肝脏小块，淋巴细胞染色体正常，丙组没有添加肝脏小块，出现染色体异常，说明肝脏小块对有机物X具有解毒作用。答案：(1)吸收氧气和营养物质、排出代谢废物(2)作为细胞的能源物质参与细胞中蛋白质的合成(3)满足细胞有氧呼吸的需要(4)不能(5)②向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块④染色体形态和数量肝脏小块对有机物X具有解毒作用2.(2018·济南模拟)回答下列有关动物细胞培养的问题：(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面_______