生物新课程培训选修3 现代生物科技专题第二章 克隆技术

生物新课程培训选修3 现代生物科技专题第二章 克隆技术
第二节 植物的克隆
基本要求
1. 简述植物细胞全能性的含义 2. 简述植物组织培养的程序 3. 说出植物克隆成功所需的条件 4. 简述植物细胞培养与器官培养的方法和
意义 5. 简述植物细胞工程的概念、操作过程和
应用
发展要求 认同细胞生物学基础理论研究与技术开发之 间的关系？（反应水平）
植物细胞全能性：植物体的每个生活细胞都具 有遗传上的全能性，因而具有发育成完整植株 的潜能。
为什么植物比动物容易体现细胞全能性
1、自养与异养 2、外界环境（及内环境）差异 3、胚胎获得营养的方式不同 4、器官发育的差异
长期培养中细胞全能性下降的原因：
染色体畸变 细胞核变异 非整倍体产生
遗传物质变化
细胞株的种类：
1、连续细胞株 2、有限细胞株
细胞系泛指可传代的细胞，细胞株是其中具有 特殊性质的细胞系
新老教材不同 （1）关于细胞系和细胞株。 （2）老教材多了动物组织细胞的应用。 例检测有毒物质等；研究治疗癌症的药物及其疗效。 （3）新教材增加了克隆培养法（细胞克隆）：
植物细胞和动物细胞培养的比较
单个体细胞进行无性繁殖，从而产生新个 体的过程或者技术。
关于个体水平的克隆： 动、植物差异很大。 在农业上，人们早采用插枝、压条等方法， 来繁殖适合于人类需要的植物。 而动物克隆，经历了从胚胎细胞克隆到体细 胞克隆的数10年的艰难发展过程。
设法引导学生分析，生物克隆理论上需要具备的条件 是什么？在实际操作中还要具备哪些条件？从而引出 完整的结论。
第二章 克隆技术
第三节 动物的克隆
动物克隆的基础是动物细胞、组织培养
动物组织培养，长期进行，一般都只有单一类 型细胞保存、增殖，因此成了细胞培养。
动物组织培养和细胞培养可统称为组织培养。
动物细胞培养的条件:
1、无菌、无毒 （消毒、灭菌 ；定期更换培养液，清除代谢废物 ） 2、营养 （合成培养基：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和 动物血清等） 3、温度和pH （36.5±0.5℃，PH7.2---7.4 ） 4、气体环境
羊
的 培
细胞质
细胞核
育
过
细胞核移植
融合后的卵细胞
程
卵裂3次
动物组培
早期胚胎
胚胎移植
C母绵羊子宫
妊娠 分娩 多莉羊
体细胞克隆羊的培育成功，证明了：
1、高度分化细胞经一定技术处理，也可回复 到类似受精卵时期的功能。
2、在胚胎和个体发育中，细胞质具有调控细 胞核（包括异源的细胞核）发育的作用。
克隆技术的应用：
包以人工种皮， 形成人工种子
小植株
细胞培养和器官培养：
愈伤组织细胞—芽和根的分生组织—完整植株 愈伤组织细胞—单细胞—细胞团—球形胚—心 形胚—胚状体—完整植株 愈伤组织——器官 （如风信子）
细胞发生和器官重建的条件：植物激素配比
在讲到细胞培养和器官培养时要提醒学生植物克 隆的结果，不一定是植物，也可以是器官，甚至 是细胞群比如愈伤组织。人们要的可以是植物， 也可以是细胞或者是细胞代谢产物。
加“选择细胞生长支持物（”
动物的细胞融合技术及其应用 （不作要求）
在选修2《生物科学与社会》第二章第三节 生物工程药物与疫苗，要求描述单克隆抗体 的生产过程及应用。
动物细胞全能性的表现程度
受精卵
四分 裂球
八分 裂球
桑椹胚 囊胚
原肠胚
组织、器官分 化、形成个体
全能性大小比较： （全能性依次递减） 受精卵>全能细胞>多能细胞> 单能细胞>高度分化的体 细胞
有的。而且又是重点和难点。而学生往往通过相 对熟悉的试管苗和克隆羊多莉认识，认为克隆属 于个体水平，就是无性繁殖。
第一节 什么是克隆
通过无性繁殖连续传代形成的群体称为 无性繁殖系既克隆。
克隆定义包含了三个层面上的含义。 1、分子水平：克隆一般指基因克隆。 2、细胞水平：克隆实质由一个单一的共
同祖先细胞分裂所形成的一个细胞群体。 3、个体水平：克隆是指通过特定个体的
动物细胞的培养和克隆的形成
机械消化机 械消化 胰蛋白酶
克隆
原理：细胞增殖（有丝） 结果：细胞群，细胞产物 。
动
胚胎或幼龄动物的脏器
物
机械消化、胰蛋白酶消化
组
分散成单个细胞的细胞悬浮液
织
培 接触抑制
养
原代细胞
应
用
传代培养
细胞株或细胞系
பைடு நூலகம்
动物组织培养技术的发展
原代培养：从机体取出后立 即进行的细胞、组织培养。 (一般繁殖到一定代数后停 止生长，需要重新更换培养 基）
2、教法建议
第二节 植物的克隆 教学重点：
植物细胞全能性；植物组织培养的程序；植物 细胞工程。
教学难点： 植物细胞全能性；细胞培养与器官培养。
情感目标： 感受植物每一个细胞的全能性，领会每一个细 胞核内蕴涵的巨大潜能，产生对知识的渴望和 勤于动手的动力 。
用问题启发学生去探究。有一盆名贵花卉， 你能想办法快速大量繁殖它吗?用什么方法? 粮食危机是全球五大危机之一，土地面积减 少，粮食产量降低，威胁着人类的生存，你 能想办法在现有土地上增产粮食吗?用什么方 法 ？离体的植物细胞为什么都能培养成完整 植株?在植物体内的细胞为什么不能培养成完 整植株?从而激发学生的学习兴趣。
克隆培养
异质性细胞系
纯系（克隆）
细胞克隆的最基本要求：克隆来源于单个细胞 细胞克隆的最主要用途之一： 分离缺乏特殊基因的突变细胞系
提高细胞克隆形成率的措施：
选择适宜的培养基、添加血清（胎牛血清 最好）、以滋养细胞（如经射线照射本身失去 增殖力的小鼠成纤维细胞）支持生长、激素 （胰岛素）刺激、使用CO2培养箱调节pH。原 代培养细胞易贴附于胶原层或血浆纤维蛋白层 底物）等。
2、教法建议
第三节 动物的克隆 教学重点：
动物细胞、组织培养、细胞核移植和动物克隆繁殖 教学难点：
细胞株系、细胞核移植和动物克隆繁殖
在植物克隆的基础上通过讨论、探究、比 较来明确动物细胞培养的过程、条件及应用。 通过细胞核移植技术的学习，理解动物克隆的 过程及发展历程。
四、教材内容分析：
在老教材中，相关的内容是在选修的第四章 细胞与细胞工程 第二节 一、植物的细胞工程二、 动物的细胞工程中介绍，内容相对简单。
基本要求
1. 简述动物细胞培养与体细胞克隆 2. 说出动物组织培养技术的发展历程 3. 描述细胞系和细胞株的含义 4. 简述动物的克隆培养法 5、描述动物细胞全能性的表现程度，说出动物
难以克隆的原因 6、简述动物细胞核移植的概念和核移植的程序
发展要求
列举动物细胞培养与动物细胞核移植的应用和 发展前景
在组织培养当中，老教材有明确的脱分化 和再分化的概念。新教材一带而过。老教材中 明确指出植物激素的作用，比如细胞分裂素和 生长素共同使用，强烈刺激愈伤组织的形成。 而新教材中笼统称为植物生长调节剂。在老教 材中描述愈伤组织的细胞排列疏松而无规则， 是一种高度液泡化的呈无定型状态的薄壁细胞。 新教材描述是一种相对没有分化的活的薄壁细 胞。后面在愈伤组织的试管放在摇床上后，分 散后的单细胞（胚性细胞）细胞质丰富、液泡 小而细胞核大。在题目当中出现学生就糊涂。
比较项目
植物组织培养 动物细胞培养
原理
细胞的全能性
细胞增殖
培养基性质
固体培养基
液体培养基
培养基特有成分
蔗糖、植物生长 调节剂
葡萄糖、动物血清
培养结果
植物体
细胞株、细胞系
培养目的
快速繁殖、培育
获得细胞
无病毒植株等 或细胞分泌产物
克隆培养法（细胞克隆）
——把一个单细胞从群体中分离出来单独培养， 使之繁衍成一个细胞群体的技术。
激素水平打破 对外源生长物质敏感性下降 其他原因
生长发育条 件变化
植物克隆成功的条件：
1、深入探讨特定植物细胞全能性的表达条件 2、尽量选择性状优良、细胞全能性表达充分 的基因型
植物组织培养的必要条件：
1、细胞离体 2、一定的营养物质、植物生长调节剂 3、无菌等其他外界条件
植物组织培养的程序
1、制备（半）固体培养基（营养物质、生 长调节剂）。 2、切取（消毒的）组织块。 3、组织块培养，获得愈伤组织 。 4、诱导新植株形成 。
克隆的条件：
1、活细胞（有完整基因组的核） 2、能有效调控细胞核发育的细胞质物质 3、完成胚胎发育必要的环境条件
第二章 克隆技术
第二节 植物的克隆
在第二节中植物的全能性是重点也是难点。
老教材中说生物体的细胞具有使后代细胞形成 完整个体的潜能，细胞的这种特性叫细胞的全 能性。老教材中还明确的指出了受精卵和生殖 细胞与体细胞的全能性大小关系。在新教材中 指出植物的每个细胞都有全能性，而且植物细 胞全能性比动物细胞大。同时指出不同种类植 物和同种植物的不同基因型个体之间全能性的 表达程度大不相同。
1课时 2课时 2课时 4课时
2、教法建议
第一节 什么是克隆 教学的重点：
克隆的定义；克隆技术发展史；克隆的条件。 教学的难点：
克隆的定义；克隆的条件。 本节是后面2节的基础，对学生来说是微观、抽象 的，很难与学生的生活经验相联系。教学是可以 以学生相对比较熟悉的试管苗和克隆羊多莉的诞 生来分组讨论，步步深入，逐一解决。
传代培养：将原代细胞从培 养瓶中取出，配制成细胞悬 浮液，分装到两个或两个以 上的培养瓶中继续培养，称 为传代培养。
细胞系和细胞株
细胞系：可连续传代是细胞 细胞系种类： 1、连续细胞系：
2、有限细胞系：
细胞株：通过一定的选择或纯化方法，从原代 培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞 群。在培养过程中其特征始终保持。