2019-2020年高中生物 221動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)難點(diǎn)剖析 新人教版選修3.doc

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2019-2020年高中生物 221動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)難點(diǎn)剖析 新人教版選修3 知識(shí)巧學(xué) 一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動(dòng)物機(jī)體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個(gè)細(xì)胞，然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖。 1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過(guò)程 進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，首先將組織塊剪碎，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，使其分散成許多單個(gè)細(xì)胞，然后，用培養(yǎng)液將分散的細(xì)胞稀釋制成細(xì)胞懸液，再將細(xì)胞懸液放入培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)置于適宜環(huán)境中培養(yǎng)。懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上，稱(chēng)為細(xì)胞貼壁。以后，細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，數(shù)目不斷增多。當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱(chēng)為細(xì)胞的接觸抑制。人們通常將動(dòng)物組織消化后的初次培養(yǎng)稱(chēng)為原代培養(yǎng)。貼滿瓶壁的細(xì)胞需要重新用胰蛋白酶等處理，然后分別繼續(xù)培養(yǎng)，讓細(xì)胞繼續(xù)增殖，這樣的培養(yǎng)過(guò)程通常被稱(chēng)為傳代培養(yǎng)。 記憶要訣 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的流程：取動(dòng)物組織塊→剪碎組織→用胰蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞→制成細(xì)胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液中進(jìn)行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細(xì)胞用胰蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞，制成細(xì)胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液中進(jìn)行傳代培養(yǎng)→放入二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。 2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件 （1）無(wú)毒無(wú)菌的環(huán)境：培養(yǎng)液應(yīng)進(jìn)行無(wú)菌處理。 （2）營(yíng)養(yǎng)：合成培養(yǎng)基成分包括糖、氨基酸、促生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽、微量元素，通常需加入血清、血漿等。 （3）適宜溫度：一般與動(dòng)物體溫相近。 （4）pH：7.2～7.4。 （5）氣體環(huán)境：空氣95%，二氧化碳5%。 誤區(qū)警示 用胰蛋白酶分散細(xì)胞，說(shuō)明細(xì)胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。胃蛋白酶作用的適宜pH約為2，當(dāng)pH大于6時(shí)，胃蛋白酶就會(huì)失去活性。胰蛋白酶作用的適宜環(huán)境pH為7.2～8.4。多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4，胃蛋白酶在此環(huán)境中沒(méi)有活性，而胰蛋白酶在此環(huán)境中活性較高，因此胰蛋白酶適宜用于細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)的消化。 3.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)有很多用途。許多有重要價(jià)值的生物制品，如：病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等，都可以借助動(dòng)物細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)來(lái)生產(chǎn)。 疑點(diǎn)突破 細(xì)胞的衰老與動(dòng)物機(jī)體的衰老有著密切的關(guān)系，細(xì)胞的增殖能力與供體的年齡有關(guān)，幼齡動(dòng)物細(xì)胞增殖能力強(qiáng)，有絲分裂旺盛，老齡動(dòng)物則相反。所以，一般來(lái)說(shuō)幼年動(dòng)物的組織細(xì)胞比老年動(dòng)物的組織細(xì)胞易于培養(yǎng)。同樣，組織細(xì)胞的分化程度越低，則增殖能力越強(qiáng)，所以更容易培養(yǎng)。 二、動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物 動(dòng)物核移植是將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎，這個(gè)新的胚胎最終發(fā)育為動(dòng)物個(gè)體。用核移植的方法得到的動(dòng)物稱(chēng)為克隆動(dòng)物。哺乳動(dòng)物核移植：可以分為胚胎細(xì)胞核移植（比較容易）和體細(xì)胞核移植（比較難）。 1.體細(xì)胞核移植的大致過(guò)程 供體體細(xì)胞→細(xì)胞培養(yǎng)→體細(xì)胞 　　　 ↓注入 卵巢卵母細(xì)胞→減Ⅱ中期去核→無(wú)核卵母細(xì)胞→重組細(xì)胞→重組胚胎→代孕母牛→生出與供體遺傳性狀相同的個(gè)體 疑點(diǎn)突破 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)要經(jīng)過(guò)脫分化的過(guò)程嗎？ 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)一般不需經(jīng)過(guò)脫分化過(guò)程。因高度分化的動(dòng)物細(xì)胞發(fā)育潛能變窄，失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力，所以，動(dòng)物細(xì)胞也就沒(méi)有類(lèi)似植物組織或細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)的脫分化過(guò)程了。要想使培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞定向分化，通常采用定向誘導(dǎo)動(dòng)物干細(xì)胞，使其分化成所需要的組織或器官。 2.體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景 （1）加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)良畜種群繁育； （2）保護(hù)瀕危物種； （3）生產(chǎn)醫(yī)用蛋白； （4）作為異種移植的供體； （5）用于組織器官的移植等。 辨析比較 比較項(xiàng)目 原　理 培養(yǎng)基 結(jié)　果 培養(yǎng)目的 植物組織培養(yǎng) 細(xì)胞的全能性 固體；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素 培育成植株 快速繁殖培育無(wú)病毒植株 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 細(xì)胞的增殖 液體；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、動(dòng)物血清等 培育成細(xì)胞系或細(xì)胞株 獲得細(xì)胞的產(chǎn)物或細(xì)胞等 3.體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問(wèn)題 克隆動(dòng)物存在著健康問(wèn)題、遺傳缺陷、生理缺陷等。 難點(diǎn)剖析 克隆動(dòng)物絕大部分DNA來(lái)自于供體細(xì)胞核，但其核外還有少量的DNA，即線粒體中的DNA是來(lái)自于受體卵母細(xì)胞。所以，用教材中所述的方法克隆的動(dòng)物不是供核動(dòng)物完全相同的復(fù)制。此外，即便動(dòng)物的遺傳基礎(chǔ)完全相同，但動(dòng)物的一些行為、習(xí)性的形成與所處環(huán)境有很大關(guān)系，核供體動(dòng)物生活的環(huán)境與克隆動(dòng)物所生活的環(huán)境不會(huì)完全相同，其形成的行為、習(xí)性也不可能和核供體動(dòng)物完全相同，從這一角度看，克隆動(dòng)物不會(huì)是核供體動(dòng)物百分之百的復(fù)制。 問(wèn)題探究 問(wèn)題1　為什么動(dòng)物細(xì)胞要分散成單個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)？ 探究:分散成單個(gè)細(xì)胞、細(xì)胞群（團(tuán)）后容易培養(yǎng)，細(xì)胞所需的營(yíng)養(yǎng)容易供應(yīng)，其代謝廢物容易排出；而用大塊組織培養(yǎng)時(shí)，內(nèi)部細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)和代謝廢物的排出都較困難，因此，這些細(xì)胞在體外長(zhǎng)時(shí)間的生存和生長(zhǎng)就較困難。同時(shí)，分散成單個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)，可使得在細(xì)胞水平操作的其他技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。 問(wèn)題2體細(xì)胞核移植技術(shù)為什么要選擇減Ⅱ中期的卵母細(xì)胞作受體細(xì)胞？ 探究:細(xì)胞核移植技術(shù)中能用作受體細(xì)胞的通常有減Ⅱ中期卵母細(xì)胞和受精卵（合子）。早期核移植技術(shù)中常用受精卵，后來(lái)基本上用減Ⅱ中期卵母細(xì)胞取代了受精卵，主要因?yàn)閮烧叩募?xì)胞質(zhì)環(huán)境不同。有人認(rèn)為重組需要的因子存在于減Ⅱ中卵母細(xì)胞的胞質(zhì)中，而在受精卵形成時(shí)這些因子已被降解或用光，因此，受精卵去核可引起胞質(zhì)中重組因子缺乏。成熟促進(jìn)因子（MPF）是卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中重要的胞質(zhì)影響因子，MPF的活性在卵母細(xì)胞減數(shù)分裂的減Ⅰ期和減Ⅱ期達(dá)到最高，受精或激活后，MPF迅速滅活，因此，減Ⅱ期卵母細(xì)胞中MPF活性高，而受精卵中MPF活性低。MPF水平的高低可影響供體核染色質(zhì)的狀態(tài)和復(fù)制。減Ⅱ期卵母細(xì)胞細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)已成熟，而減Ⅰ卵母細(xì)胞細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)尚未成熟，其細(xì)胞質(zhì)不能支持胚胎的全程發(fā)育，因此，盡管減Ⅰ期卵母細(xì)胞MPF活性也高，但不能用作受體卵母細(xì)胞。也有人認(rèn)為用去核合子作受體時(shí)，可能由于合子去核時(shí)一些早期發(fā)育必需的因子隨細(xì)胞核的去除而被去掉了，而使去核受精卵缺乏發(fā)育能力。因此，目前廣泛采用減Ⅱ期卵母細(xì)胞作受體。 典題熱題 例1 動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)是(　　) A.動(dòng)物細(xì)胞融合 B.胚胎移植 C.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) D.核移植 解析：解答此題應(yīng)從如下兩個(gè)方面分析：①根據(jù)教材可知，動(dòng)物細(xì)胞工程包括動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)、胚胎移植技術(shù)、核移植技術(shù)、單克隆抗體制備等。②題中所給四個(gè)選項(xiàng)都為動(dòng)物細(xì)胞工程的內(nèi)容，這四個(gè)選項(xiàng)中動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是其他三個(gè)動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)。因?yàn)榧?xì)胞融合技術(shù)、胚胎移植技術(shù)、核移植都是要借助細(xì)胞培養(yǎng)完成的。 答案：C 例2 下列關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述，不正確的是(　　) A.培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基 B.培養(yǎng)結(jié)果只能獲得大量細(xì)胞及生物制品，而不能獲得生物體 C.需要氧來(lái)滿足細(xì)胞代謝的需要，不需要二氧化碳 D.通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)可以檢測(cè)有毒物質(zhì)，判斷某物質(zhì)的毒性 解析：著重考查動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程、條件及應(yīng)用。動(dòng)物細(xì)胞一般用液體培養(yǎng)基來(lái)培養(yǎng)，需要無(wú)菌環(huán)境、基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、適宜的溫度和pH、一定量的O下標(biāo)2和CO下標(biāo)2等。通過(guò)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)可以生產(chǎn)生物制品，可以培養(yǎng)皮膚移植的材料，還可以檢測(cè)有毒物質(zhì)，用于生理、病理、藥理等方面的研究。由于動(dòng)物細(xì)胞分化程度高，雖然細(xì)胞核內(nèi)具有該物種的全套遺傳物質(zhì)，但單個(gè)細(xì)胞不具備形成完整個(gè)體的其他條件，所以目前還不能通過(guò)動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)獲得新個(gè)體。 答案：C 拓展延伸 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)條件：（1）無(wú)毒無(wú)菌的環(huán)境：培養(yǎng)液應(yīng)進(jìn)行無(wú)菌處理。 （2）營(yíng)養(yǎng)：合成培養(yǎng)基的成分包括糖、氨基酸、促生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽、微量元素，通常需加入血清、血漿等。 （3）溫度：適宜溫度，一般與動(dòng)物體溫相近。 （4）pH：7.2～7.4。 （5）氣體環(huán)境：空氣95%，二氧化碳5%。 例3 關(guān)于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述錯(cuò)誤的是(　　) A.用于培養(yǎng)的細(xì)胞大都取自胚胎或幼齡動(dòng)物的器官或組織 B.將所取的組織先用胰蛋白酶等進(jìn)行處理使其分散成單個(gè)細(xì)胞 C.在培養(yǎng)瓶中要定期用胰蛋白酶使細(xì)胞從瓶壁上脫離，制成懸浮液 D.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)只能傳50代左右，所培養(yǎng)的細(xì)胞會(huì)衰老死亡 解析：選取胚胎或幼齡動(dòng)物的器官、組織是因?yàn)樗鼈兊姆至涯芰^強(qiáng)。動(dòng)物組織間隙中含有一定量的彈性纖維等蛋白質(zhì)，易被胰蛋白酶分解，從而使細(xì)胞分散，使細(xì)胞分離出來(lái)，當(dāng)貼壁生長(zhǎng)的細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互接觸時(shí)就停止分裂增殖，出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象，需定期用胰蛋白酶使細(xì)胞從瓶壁上脫離下來(lái)，配成細(xì)胞懸液。動(dòng)物細(xì)胞培育傳至50代左右，部分細(xì)胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，并且?guī)в邪┳兊奶攸c(diǎn)，能在培養(yǎng)條件下無(wú)限制地傳代下去。 答案：D