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高中生物选修三《221 动物细胞培养和核移植技术》教学案


知识网络体系
动物细胞培养

动物细胞培养的应用和概念 细胞培养的过程 细胞培养的条件 细胞培养技术的应用

动物细胞工程 动物体细胞核移植技术 和克隆动物

核移植技术和克隆动物的概念 动物体细胞核移植技术的过程 动物体细胞核移植技术的应用前景 动物体细胞核移植技术存在的问题

重难热点归纳
1、动物细胞培养的过程
动 物 胚 胎 或 幼 龄 动 胰蛋白酶、剪碎 单个细胞 动物血清、葡萄糖、氨 细 胞 悬 浮 基酸、无机盐、维生素 物器官、组织 液 细胞株 10 代细胞 原代培养 细胞系 50 代细胞 传代培养

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2、动物细胞培养与植物组织培养的区别。 动物细胞培养与植物组织培养有许多相似之处,也有许多不同点。一是它们用的培养基 不同,植物组织培养用的一般是固体培养基,而动物细胞培养用的一般是液体培养基。第二 是它们的培养基的成分不同。动物细胞培养的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐和 维生素,另外还有动物血清。植物组织培养所需要的培养基包含植物生长和发育的全部营养 成分,如矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加物,没有动物血清。第三是植物组 织培养最后一般得到新的植物个体,而动物细胞培养因为动物体细胞一般不能表达其全能性, 因此得到的是同一种的细胞。 3、把握动物体细胞移植的特点 动物体细胞移植依据的原理还是细胞的全能性,与植物组织培养一样属于无性生殖。虽然 细胞核内具有发展成为一个完整个体所需的全套基因,但动物体细胞分化程度较高,因此很 难表达全能性。卵细胞体积大,易于操作,含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。 将体细胞核移植入去核卵细胞内,既保证了重组细胞的完整性,又能刺激体细胞核表达其全 能性,发展成为一个新的个体。动物体细胞移植产生的新个体的亲本有三个:体细胞核供体、 卵细胞细胞质供体、代孕母体。新个体细胞核基因型与体细胞核供体完全一样,因此新个体 性状与体细胞核供体基本相同。卵细胞细胞质中也有少量的 DNA,新个体性状与卵细胞细胞 质供体有一些地方相同。代孕母体没有为新个体提供遗传物质,新个体性状与代孕母体基本

没有联系。

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经典例题剖析
1.为了使用于培养的动物组织细胞分散开以便配制成一定浓度的细胞悬浮液, 选取来的动物组 织应选用下列哪种物质处理 A.胃蛋白酶 B.胰蛋白酶 C.盐酸 D.胰脂肪酶 [解析]在动物组织细胞的间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质,它们将细胞网络起来 形成具有一定的弹性和韧性的组织和器官,而弹性纤维易被胰蛋白酶在中性略偏碱性环境下 催化分解,而胃蛋白酶在 pH 为 1.8 左右催化效率最高,此环境动物细胞被破坏。 [答案]B 2.下列属于动物细胞培养与植物组织培养主要区别的是 A.培养基成分不同 B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行 C.动物细胞可以传代培养,而植物细胞不能 D.动物细胞能够大量培养,而植物细胞只能培养成植株 [解析]考查动物细胞培养与植物组织培养的主要区别。动物细胞培养与植物组织培养有 许多相似之处,也有许多不同点。其主要不同点是它们的培养基的成分不同。动物细胞培养 的培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐和维生素,另外还有动物血清。植物组织培养 所需要的培养基包含植物生长和发育的全部营养成分,如矿质元素、蔗糖、维生素、植物激 素和有机添加物,没有动物血清。 [答案]A 3.在克隆多利羊的过程中,下列哪项技术没有运用到 A.细胞培养技术 B.细胞核移植 C.胚胎移植技术 D.基因工程技术 [解析]考查克隆羊产生的过程。多利羊的培育过程是:将一只母羊(A 羊)卵细胞的细 胞核吸出,得到不含核的卵细胞。然后,将实验室中培养的另一只母羊(B 羊)的乳腺上皮细 胞的细胞核注入到无细胞核的卵细胞中并进行电刺激,这样就通过核移植技术形成了一个同 时含有 A 羊核遗传物质和 B 羊细胞质的重组卵细胞。融合后的卵细胞经过体外细胞培养形成 早期胚胎。然后把这个胚胎移植到第三只羊(C 羊)的子宫中,让 C 羊为胚胎发育提供发育 场所和营养物质,这个过程利用了胚胎移植技术。胚胎就在 C 羊子宫内发育成熟。C 羊产下 的羊就是克隆羊多利。从以上分析可以看出,多利产生的过程中没有使用基因工程技术。 [答案]:D

基础试题训练
一、选择题 1.下列与动物细胞培养有关的表述中,不正确的是 ( ) A.培养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清 B.原代培养的细胞一般传至 10 代左右便会出现生长停滞 C.动物细胞培养一般能够传到 40~50 代,但其遗传物质发生了改变 D.动物细胞培养可用于检测有毒物质和获得大量自身健康细胞 2.生物技术的发展速度很快,已灭绝生物的“复生”将不再是神话。如果世界上最后一只野驴

刚死亡,以下较易成功“复生”野驴的方法是 ( ) A.将野驴的体细胞取出,利用组织培养技术,经脱分化、再分化,培育成新个体 B.将野驴的体细胞两两融合,再经组织培养培育成新个体 C.取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵细胞中,经孕育培养成新个体 D.将野驴的基因导入家驴的受精卵中,培育成新个体 3.一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后,这个卵细胞经过多次分裂,再植入第三 只羊的子宫内发育,结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途,但是不能 ( ) A.有选择地繁殖某一性别的家畜 B.繁殖家畜中的优秀个体 C.用于保存物种 D.改变动物的基因型 4.下列哪—项属于克隆 ( ) A.将鸡的某个 DNA 片段整合到小鼠的 DNA 分子中 B.将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内 C.将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞 D.将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系 5.有关全能性的叙述,不正确的是 ( ) A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体,因此全能性最高 B.生物体内细胞由于分化全能性不能表达 C.卵细胞与受精卵一样,细胞未分化,全能性很高 D.植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性 6.下列属于组织培养但不是克隆的是 ( ) A.将花粉离体培养成单倍体植株 B.芽发育成枝条 C.根尖分生区发育成成熟区 D.上皮细胞无性繁殖产生的细胞群 7.动物细胞培养液和植物组织培养液的共有成分是 ( ) A.葡萄糖 B.蔗糖 C.动物血清 D.维生素 8.单克隆抗体制备过程中,骨髓瘤细胞和 B 淋巴细胞诱导融合后,要用特定培养基筛选出杂 交瘤细胞。在这种培养基上不能存活、增殖的细胞是 ( ) ①B 淋巴细胞 ②小鼠骨髓瘤细胞 ③B 淋巴细胞自身融合细胞 ④小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞 ⑤杂交瘤细胞 A.①②③④ B.①③⑤ C.②④ D.①③ 9.动物细胞培养的细胞来自于 ( ) A.任何个体的细胞 B.只能取自动物胚胎细胞 C.只能取自幼龄动物的组织细胞 D.胚胎或幼龄动物的器官和组织细胞 10. (2005,广东)关于单克隆抗体,下列叙述不正确的是 ( ) A、可以制成诊断盒.用于疾病的珍断 B、可以与药物结合,用于病变细胞的定向治疗 C、可以利用基因工程技术生产 D、可以在生物体内生产,不能体外生产 11.动物细胞工程常用的技术手段中,最基础的是 ( ) A.动物细胞培养 B.动物细胞融合 C.单克隆杭体 D.胚胎、核移植 12.细胞株的特点是 ( ) A.遗传物质没有改变,可以无限传代 B.遗传物质发生改变,不可无限传代
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C.遗传物质没有改变,不可无限传代 D.遗传物质发生改变,且有癌变特点,可以无限传代 13.关于杂交瘤细胞的不正确叙述是 ( ) A.有双亲细胞的遗传物质 B.不能无限增殖 C.可分泌特异性抗体 D.体外培养条件下可大量增殖 14.动物细胞融合技术最重要的用途是 ( ) A.克服远源杂交不亲和 B.制各单克隆抗体 C.培育新品种 D.生产杂种细胞 15.“生物导弹”是指 ( ) A.单克隆抗体 B.杂交瘤细胞 C.产生特定抗体的 B 淋巴细胞 D.在单抗上连接抗癌药物 16.在动物细胞培养中有部分细胞可能在培养条件下无限制地传代下去,这种传代细胞称之为: A.原代培养 B.传代培养 C.细胞株 D.细胞系 17. 如 果 用 动 物 的 细 胞 进 行 克 隆 实 验 应 该 选 择 的 细 胞 核 不 能 是 ( ) A、乳腺细胞的 B、卵细胞的 C、胃腺细胞的 D、囊胚时期的胚胎细胞的 18. (多选)美国杜克大学医疗中心的一个研究小组利用成年猪的动脉血管细胞和模拟胚胎环 境的新型生物反应器,成功地在实验室里培育出新的动脉血管.这种血管的外形和功能都与真 的血管一样,这一研究成果是生物组织培养领域的重大进展.下列关于以上技术的叙述中,正 确的是: A.属于“克隆” B.可能要利用去核卵细胞 C.关键是激发血管细胞的全能性 D.关键是激发血管细胞发育成血管的潜能 二、非选择题 1.中国科学院动物研究所陈大元研究员带领的科研小组,首先选择了兔子卵细胞作为受体卵。 他们采用了两种核移植方法,即电融合法和核直接注射法,把大熊猫的体细胞核移入兔的去 核卵细胞质中。经过精心的实验,他们已得到了大熊猫的重构胚。实验结果显示,大熊猫的 3 种体细胞移植到兔去核卵母细胞中均可以卵裂,并进行早期发育,3 种供体细胞核移植的融合 率在 55%~59%之间;融合后的重构卵进行培养后,囊胚率以乳腺细胞最高,而骨骼肌细胞的 最低;重构囊胚细胞的染色体数目为 42 条,与供体(大熊猫)细胞染色体数目相同,与受体 动物家兔的染色体数(44 条)不同。经 DNA 指纹分析,也证明了重构囊胚细胞的遗传特性为 大熊猫的遗传特性。实验还证明,卵细胞质使体细胞核去分化不具有特异性。大熊猫异种重 构胚能否在寄母子宫着床乃至进行全程发育还是道难题,现正在深入实验。 根据以上材料,回答下列问题: (1)下面叙述除哪项外都是动物克隆技术的益处?_____________。 A.探索异种克隆技术,拯救濒危物种 B.克隆技术与转基因技术结合,使异种器官移植成为可能[高考资源网] C.克隆技术的重要性在于复制出一个动物或一批生物 D.克隆技术的研究将帮助人类认识衰老过程[ ] (2) “去分化”是指____________。 (3)细胞分化为囊胚,囊胚由许多细胞构成,其细胞增殖方式为_____________。
[高考资源网 ]

(4)科技预测:请预测大熊猫异种重构胚如果着床成功并顺利产生发育,其表现性状可 能是_____________。 A.大熊猫的特点 B.兔子的特点 C.兼有大熊猫与兔子的特点 D.不具生殖能力 2.1952~1953 年,美国科学家斯提瓦用胡萝卜根的悬浮培养细胞进行人工培养,发现单个细胞 能像受精卵发育成胚一样的途径,发育成完整植株。1997 年英国维尔穆特等人从白面母绵羊 体内取出乳腺上皮细胞静息培养,然后把它的核移入黑面母绵羊去核的卵细胞中形成重组细 胞,并将重组细胞培养成胚胎,将胚胎植入另一母羊的子宫内后获得了克隆羊多利。 阅读这段材料后,回答下列问题: (1)文中的悬浮培养细胞和乳腺上皮细胞均为____________。 (2)斯提瓦的实验证明了____________。维尔穆特的实验证明了_____________。从细 胞结构和遗传角度分析,两位科学家实验结论的得出,根本原因在于____________。 (3)斯提瓦和维尔穆特实验的差别在于____________。 (4)维尔穆特的实验技术又称为_____________________技术。该技术的经济意义在于: ①_____________;②____________。

创新应用训练
1. CCTV 一 2 于 2005 年 4 月 7 日报道,卫生部 4 月 6 日发布了《苏丹红危险性报告评估》 , 报道中提到苏丹红一号是一种人工色素(工业染料),它在人体内代谢生成相应的胺类。科研 人员欲采用一定的技术手段探究苏丹红是否对人体有危害。请回答: (1)根据所学的动物细胞工程知识,你认为采取下列哪种技术手段最合适:

A. 动物细胞融合

B.动物细胞培养

C.胚胎移植

D.核移植

(2)根据上述选择,请你设计一个实验来探究“苏丹红一号”是否对人体有危害。
[1]该实验的原理是:

[2]实验方法步骤: ①材料准备: 从医院妇产科获取所需要的原材料组织, 浓度为 O. 09%“苏丹红一号”试剂, 高倍显微镜,培养瓶若干,配制好的培养液,剪刀,培养箱,所需要的酶。 ②制备检测细胞: a.配制细胞悬浮液:

b.将悬浮液分装到两个以上的培养瓶中,置于培养箱中培养一段时间。

③检测过程:

。 ④实验结果观察、分析得出结论。(略) 参考答案: 一、选择题 CCDDC ADADD

ACBBD

DB (ABD)

二、非选择题 1.答案: 1) (2) ( C 高度分化的组织器官或细胞重新恢复分裂能力的过程 (3) 有丝分裂 (4) C 2.答案: (1)体细胞 (2)植物细胞具有全能性 动物细胞也具有全能性 细胞核中具有个 体发育的全套基因 (3)动物细胞全能性的证实还需借助于卵子,而植物体细胞直接就可发 育成植株 (4)克隆 利用克隆技术繁殖珍稀物种 克隆组织、器官,降低手术费用 三、应用创新 1. (1)B(1 分) (2)[1]原理:许多致畸、致癌物质加入动物细胞培养液后,培养细胞会发生染色体结构和 数目的变异。根据变异细胞占观察培养细胞的百分数,可以判断某种物质的毒性。 分) (2 [2]②a.将上述组织用剪刀剪碎, 再用胰蛋白酶使其分散成单个细胞, 然后利用培养液配 制成一定浓度的细胞悬浮液。 分) (2 ③检测: (共 3 分) 取两只培养瓶,标号为 1、2,分别往其中加入等量配制好的 培养液,再往 1 中滴加几滴 0.09%“苏丹红一号”试剂,摇匀。 分) (1 将上述某一个 培养状况较好的培养瓶的细胞培养液分成两份,分别加入 1、2 培养瓶中,进行培养; 分) (1 一段时间后,分别从 1、2 培养瓶中取样作多次镜检,计算出变异细胞占观察培养细胞的百分 数(1 分)


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