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专题2细胞工程2.2动物细胞工程2.2.1动物细胞培养和核移植技术[学习目标][核心素养]1.简述动物细胞培养的过程、条件及应用。2.简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景。1.科学思维：结合具体实例，用文字和图示表述体细胞核移植的内涵和过程。2.社会责任：了解体细胞核移植技术已取得的进展和尚未解决的问题。读教材、抓双基自主预习一、动物细胞培养1．动物细胞工程常用的技术手段及技术基础(1)动物细胞工程常用的技术手段：动物细胞培养、1________________、动物细胞融合、生产单克隆抗体等。(2)技术基础：2__________________是其他工程技术的基础。动物细胞核移植动物细胞培养技术2．概念：从动物机体中取出相关的组织，将它分散成3__________，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。3．原理：4__________。单个细胞细胞增殖4．过程胰蛋白酶原代培养二氧化碳胰蛋白酶传代5．培养条件(1)无菌、无毒的环境：对10_______和所有培养用具进行无菌处理，添加11_______，定期更换培养液以清除12__________。(2)营养：除正常的有机和无机营养外，需加入13__________等一些天然成分。(3)适宜的温度和pH：温度为14_________________(哺乳动物)，pH为15____________。(4)气体环境：含95%空气加16__________的混合气体，其中后者的作用是17__________________。培养液抗生素代谢产物血清、血浆36.5±0.5℃7.2～7.45%CO2维持培养液的pH6．应用(填在下列横线处)A．生产生物制品a．筛选抗癌药物B．用于基因工程b．病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体C．检测有毒物质c．培养受体细胞D．用于生理、病理、d．判断物质的毒性药理等研究填写处18______________________________________。A－bB－cC－dD－a二、动物体细胞核移植技术和克隆动物1．概念(1)供体：动物的一个细胞的19________。(2)受体：去掉细胞核的20__________。(3)结果：形成21__________并发育成新的胚胎，最终发育为22__________。2．种类：23________________和24______________。3．原理：动物细胞核具有25________。细胞核卵母细胞重组细胞动物个体胚胎细胞核移植体细胞核移植全能性4．体细胞核移植的过程MⅡ期去核细胞融合胚胎移植基本相同5．选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞30__________________；卵(母)细胞31__________________________________________________。6．应用(1)加速家畜32__________进程，促进优良畜群繁育；(2)保护33__________；(3)生产医用蛋白；(4)作为异种移植的34______；(5)用于组织器官的35______。比较大，容细胞质多，营养丰富，含有促进核全能易操作性表达的物质遗传改良濒危物种供体移植7．体细胞核移植技术存在的问题(1)尽管体细胞核移植技术已经在许多种动物中获得成功，但其成功率仍然非常36____(填“低”或“高”)。(2)绝大多数克隆动物还存在健康问题。(3)对克隆动物食品的安全性问题存在争议。低1．判断下列叙述的正误。(1)克隆植物和克隆动物都只具备一个亲本的遗传特性。()(2)动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。()(3)动物细胞培养要定期更换培养液，其目的是便于清除代谢产物，防止代谢产物积累对细胞自身造成伤害。()(4)选择MⅡ期的卵母细胞作为核移植的受体细胞的主要原因是该细胞大，显微操作方便。()×√√×(5)多数动物细胞培养过程中其培养液所需的适宜pH为6.8～7.0。()(6)培养动物细胞的第一代(即第一次细胞增殖)被称为原代培养。()(7)体细胞核移植过程中采用MⅡ期卵母细胞作为受体细胞。()(8)选择去核的卵母细胞作为核受体进行核移植可提高克隆动物的成功率。()××√√2．下列属于动物细胞工程技术的是()①动物细胞培养②动物细胞核移植③动物细胞融合④制备单克隆抗体A．①②③B．②③④C．①③④D．①②③④解析：选D动物细胞工程包括：动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合和制备单克隆抗体等，其中动物细胞培养是其他动物细胞工程技术的基础。解疑难、提能力课堂探究探究点一|动物细胞培养|核心探究|一、动物细胞培养1．过程解读(1)原理：细胞增殖。(2)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。(3)酶处理①用酶“两次”处理的目的：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，便于分散后继续培养。②使细胞分散开的原因：一是能保证细胞所需要的营养供应；二是能保证细胞内有害代谢产物的及时排出。③不能用胃蛋白酶处理：由于大多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，而胃蛋白酶发挥作用的最适pH为2.0左右，因此不能用胃蛋白酶使细胞分散开。2．相关概念的辨析(1)细胞贴壁和接触抑制①细胞贴壁：将细胞悬液放入培养瓶内，置于适宜环境中培养，悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。②接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。(2)原代培养和传代培养：区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象。①第一次：用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，为原代培养。②第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，然后，将其分散到多个培养瓶中继续培养，为传代培养。(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改变，并且具有癌变的特点，能无限地传代下去，这样的传代细胞称为细胞系。3．目的：获得细胞群或细胞代谢产物。4．培养条件的分析(1)添加血清、血浆的作用：血清和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。细胞培养时，一般需添加10%～20%的血清或血浆。(2)气体环境：CO2调节培养液pH，O2维持细胞有氧呼吸。[易错易混]动物细胞培养的五个易错点(1)使细胞相互分散不能用胃蛋白酶处理，主要是因为pH不合适。使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理时，要控制好作用时间，因为胰蛋白酶或胶原蛋白酶不仅能消化细胞间的蛋白质，长时间作用也会分解细胞膜蛋白，对细胞造成损伤。(2)目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型。(3)一般而言，动物细胞培养不需经过脱分化过程，因为高度分化的动物细胞发育潜能变窄，要想使培养的动物细胞定向分化，通常采用定向诱导动物干细胞的方法，使其分化成所需要的组织或器官。(4)细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物则相反。所以，一般来说幼年动物的组织细胞比老年动物的组织细胞易于培养。同样，组织细胞的分化程度越低，增殖能力越强，所以更容易培养。(5)动物细胞培养过程中两次用到胰蛋白酶，第一次的作用是将剪碎的组织分散成单个细胞；第二次是将贴壁细胞从瓶壁上分离下来，目的是避免动物细胞的接触抑制现象。二、植物组织培养和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植物细胞的全能性细胞增殖区别培养基一般用固体培养基，其成分包括矿质元素、蔗糖、维生素、有机添加物(如甘氨酸、琼脂)、植物激素等液体培养基，其成分包括无机盐、葡萄糖、维生素、氨基酸、动物血清等比较项目植物组织培养动物细胞培养条件再分化阶段需要光不需要光细胞来源离体的植物器官、组织或细胞，如植物的茎尖、根尖、叶片和花药等动物胚胎或出生不久的幼龄动物的组织、器官区别结果获得植物新个体或获得大量的细胞和细胞产物只能获得大量细胞或细胞产物，不能得到生物个体比较项目植物组织培养动物细胞培养区别用途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大规模生产细胞产物，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检测有毒物质的毒性；③用于药理、病理、生理学的研究比较项目植物组织培养动物细胞培养相同点①都需要人工条件下的无菌操作、无菌培养；②都需要适宜的温度、pH等条件；③都使用合成培养基|探究演练|1．(2019·武汉期末)关于动物细胞培养的叙述，正确的是()A．细胞癌变一定发生在动物细胞培养至50代左右时B．细胞培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸和生长素等C．动物细胞培养的目的之一是获得大量的细胞分泌蛋白D．动物细胞培养过程中不要求无菌操作解析：选C细胞癌变发生在动物细胞培养的任何时间段，只是癌变的细胞可以突破细胞分裂次数(约50代)的限制，A错误；生长素是植物激素，B错误；在动物细胞培养过程中也需要无菌操作，如通入无菌的空气等，D错误。2．动物细胞培养包括原代培养和传代培养，下列有关说法正确的是()A．原代培养前要用胰蛋白酶处理，传代培养前不需要B．目前使用的正常细胞通常是传代10代以内的细胞C．当细胞培养到大约50代时进行冷冻保存D．原代培养和传代培养所需要的培养液成分不同解析：选B在原代培养和传代培养之前均需要胰蛋白酶处理，A错误；目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为传代10代以内的细胞，以保持细胞正常的二倍体核型，B正确、C错误；原代培养和传代培养所需的培养液成分相同，D错误。3．(2019·哈尔滨期末)如图为动物细胞培养的基本过程示意图，相关叙述错误的是()A．容器A中放置的一般是幼龄动物的器官或组织，原因是其细胞分裂能力强，易于培养B．在D瓶中极少数细胞存活，是因为存活的细胞获得不死性，其遗传物质不发生改变C．为保证培养条件无菌，除进行灭菌外，培养基中需要添加一定量的抗生素D．细胞培养时，需通入5%CO2，其主要作用是维持培养液的pH解析：选B容器A中放置的一般是幼龄动物的器官或组织，原因是其细胞分裂能力强，易于培养，A正确；在D瓶中正常培养一段时间后，发现有许多细胞衰老死亡，只有极少数细胞存活，这是因为存活的细胞发生了突变，遗传物质发生改变，可无限增殖，B错误；为保证培养液无菌的环境，需要添加一定量的抗生素，C正确；细胞培养时，需通入95%的空气和5%CO2，其中5%CO2主要作用是维持培养液的pH，D正确。4．请回答下列有关动物细胞培养的问题：(1)在动物细胞培养中，通常在合成培养基中加入一定量的抗生素，其目的是_____________________________。(2)在使用合成培养基时，通常需加入血清等一些天然成分，作用是__________________________________________。(3)在动物细胞培养时，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的__________，因此要定期用____________处理细胞，使贴壁生长的细胞脱落形成细胞悬浮液，否则，贴壁细胞分裂生长到相互接触时，细胞会停止分裂增殖。(4)在细胞培养过程中，通常在________条件下保存细胞。(5)若在营养全面的动物细胞培养液中不慎混入了一种细菌，结果所培养的细胞全部死亡。从科学严谨性的角度考虑，能不能直接认为这些细胞的死亡就是该种细菌作用而导致的？______，理由是____________________________。解析：(1)通常在动物细胞培养液中加一定量的抗生素，以防止培养过程中细菌的污染。(2)在动物细胞培养过程中，使用合成培养基时通常需加入血清、血浆等天然成分，补充培养基中缺乏的物质。(3)在动物细胞培养时，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制，因此要定期