2021年高中生物 2.3动物细胞培育和核移植技术 选修3(1)

山东省菏泽一中2021年高中生物 2.3动物细胞培育和核移植技术教案新人教版选
修3
教学过程教学内容教学手段和
方法
预期目标
1、引言
2、学习新课：
一、动物细
胞培养(1)动物细胞培养的定义(2)动物细胞培养的过程(3)动物细胞培养的条件(4)动物细胞培养技术的应用
二、动物细胞核移植技术和克隆动物
1、核移植定义
2、体细胞核师：前面，我们学习了植物细胞工程，今天，我们开
始了解动物细胞工程。

首先，请回顾：植物细胞
工程有哪些基本技术？
生：植物组织培养，植物体细胞杂交。

师：那动物细胞工程又有哪些基本技术呢？
生：动物细胞培养，动物细胞位移植，动物细胞融合，
生产系克隆等。

师：通过阅读你应注意哪些？
生：1.动物细胞培养与植物组织培养莫要混淆
2.动物细胞培养技术是动物细胞工程技术的基础。

师：请阅读材料，小组讨论解决方案
材料一：对于大面积烧伤的病人，自体健康皮肤非常
有限，使用他人皮肤来源又不足，且会产生排斥
反应。

怎样才能获得大量的自体健康皮肤呢？
材料二：单细胞产生的蛋白质很少，怎样才能获得大
量的分泌蛋白呢？
生：取相应细胞，大量培养，即通过动物细胞培养。

师：很好！对于细胞培养我们要了解两个问题。

第一
个问题：什么是动物细胞培养？
生：动物细胞培养是从动物机体中取出相关的组织，
将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养其中，
开门见山，复
习引入，形成
对比
学生阅读
P44第一段
学生阅读提
炼
投影展示，学
生阅读和讨
论相结合。

师生一起阅
读教材，学生
自主性归纳，
突出本节课
重点。

学生讨论，思
考并回答
教师总结，进
一步突出重
点
学生讨论、思
承上启下，让
学生将本节内
容与上节内容
形成有机联
系。

提高学生阅读
分析的能力。

自然过渡到本
节学习内容，
加深理解动
物的细胞培养
的使用前提
培养学生提炼
信息，归纳知
识的能力。

了解动物细胞
培养中的操作
原因
自然过渡
明析动物细胞
培养的需环境
移植的过程3、体细胞核移植技术的应用前景4、体细胞核移植技术存在的问题三、布置作业
让这些细胞生长和增殖。

师：第二个问题：怎样进行动物细胞培养？
生：首先，将组织分散成许多单个细胞
然后，用培养液培养
师：动物细胞，培养过程中应注意哪些地方？
生：1.用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理组织，使其分散成
单个细胞。

2.培养皿或培养瓶的内表面光滑、灭毒，易于贴附，
以促成细胞贴壁生长，防止细胞的接触抑制。

3.贴满瓶壁的细胞塞重新用胰蛋白酶等处理，便于
分瓶继续培养。

师：进行动物细胞培养时用胰蛋白酶分散细胞，表明
细胞的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？
生：说明细胞间的物质主要是蛋白质。

不行，多数动物细胞培养适合的PH为7.2-7.4，
而胃蛋白酶的作用的适合PH为2，PH大于6时，
蛋白酶就会失去活性。

胰蛋白酶的PH为7.6。

师：动物细胞培养过程中培养了几次？
生：两次，原代培养和传代培养。

师：
动物剪碎细胞原代培养细胞贴
细胞胰蛋白酶处理悬浮液满瓶壁
胰蛋白酶处理10~50 核型改变获得
分瓶传代培养代细胞继续传代培养不死性
考
学生看书
引导总结
学生阅读
学生讨论
呈现幻灯片
学生归纳
学生看插图，
利用课件拼
图
学生探讨
学生自主性
阅读
学生讨论，
各抒己见
幻灯片呈现
相关资料
讲授
课内与课结
合
延伸课外
复习巩固植物
组织培养
以上教学改变
直白的教学方
式，通过诱思，
提高学生的思
维能力。

提出问题，放
导思考，培养
思维的广阔
性。

引导学生正确
认识克隆实质
培养学生的归
纳能力
自然过渡
培养学生合作
解决问题的能
力
调动学生的积
极性，充分解
惑
培养学生开放
性思维
师：那么能否用类似的方法，使动物细胞发育成一个完整的个体呢？
生1：可以，例如克隆羊“多莉”采用的克隆技术。

生2：不可以，因为高度分化的动物细胞的全能性受到抑制。

师：究竟哪一个正确呢？
高度分化的植物组织仍保持着全能性，但动物细
胞与植物细胞不同，动物细胞全能性会随着动物
细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能
逐渐变弱。

目前还不能用类似植物组织培养的方
法获得完整的细胞个体，用动物细胞克降的动物，实际是通过核移植来实现的。

师：我们一起回顾克隆羊“多莉”的形成过程：甲：白面母绵羊乙：黑面母绵羊乳腺细胞卵细胞
⊙⊙
•O
核移植离心、振动、电刺激
⊙
动物细胞培养
胚胎
胚胎移植
丙绵羊子宫
“多莉”
从上述过程，请归纳动物核移植定义。

生：动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。

师：对于哺乳动物而言，核移植可以为哪几类？
生：胚胎细胞核移植和体细胞移植
师：胚胎细胞与体细胞分化程度高低如何，全能性大小如何？
生：胚胎细胞分化程度低，全能性较高
师：因此，动物体细胞核移植的难度也就明显高于胚胎细胞核移植。

虽然体细胞移植难度较大，但随
着科技的发展，我国已成功地克隆了牛、羊等多
种哺乳动物。

下面，我们就以克隆高产奶年为例，来说明体细胞核移植的大致过程。

生：（电脑操作：提供体细胞核移植过程中的各图和箭头，请学生用鼠标拖动，按序排列组合）
师：此过程中为什么选用MII期（减数第二次分裂中期）卵母细胞呢？
生：此时细胞核的位置靠近第一极体，便于用微型吸管将细胞核和第一极体一起吸出。

师：目前去核的方法是显微操作去核，如梯度离心、紫外光短时间照射、化学物质处理等。

这些方法
体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，那是为
什么呢？
师：培养的动物细胞一般当传代至10~50代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质
可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持
正常的二倍体核型。

因此，在体细胞核移植中，
为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传
代10代以内的细胞。

师：体细胞核移植技术的出现，将会有怎样的应用前景呢？
请几位同学脱离书本，分别各从一个方面来复述
一下？
生1：在畜牧业生产方面：利用体细胞克隆技术可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；在保
护濒危物种方面：利用体细胞核移植技术增加这
些动物的存活数量，挽救濒危物种。

生2：在医药方面：①利用转基因克隆动物生产珍贵的医用蛋白；②利用转基因克隆动物细胞、组织器
官作为异种移植的供体，治疗疾病；③利用人的
核移植胚胎干细胞经诱导分化，形成相应的组织、器官，用于组织器官的移植；
生3：在科研领域方面：①研究克隆动物和克隆细胞，从而更深入地了解胚胎发育及衰老过程；②利用
克隆动物做疾病模型，使人们更好的追踪研究疾
注。

2003年2月14日，罗斯林研究所证实
“多莉”已死亡。

“多莉”的尸体已解剖并制成标
本，现存放于苏格兰国家博物馆。

“多莉”的死亡
再次引起世界的关注。

据介绍，绵羊通常能活到11~12年。

但2002年1月科学家发现“多莉”羊的左右腿患上了关
节炎这种典型的“高龄病症”，以后又得了老年羊
常得的肺部感染疾病。

研究人员不得不对其实施
了“安乐死”。

“多莉”羊的“英年早逝”，震惊了
世界，引起了人们对克隆动物健康的关注，以及
对克隆技术的发展前景的再思考。

师：从上述材料中同学们有何发现？
生1：高度分化的哺乳动物体细胞的细胞核仍具有全能性
生2：“多莉”之死可能与克隆技术有关。

从理论上讲，这种技术如果操作正确，卵细胞就可正常发育。

但实际操作过程的不稳定性，其过程一点小缺陷
都可导致严重的健康问题等。

生3：“多莉”早衰老性死亡。

生命的长短取决于细胞分裂的次数。

“多莉”羊之所以6岁多就出现早衰
症状，是因为它的遗传物质取自于一头6、7岁的
绵羊。

如果加上用于克隆“多莉”羊的绵羊6岁
的年龄，“多莉”羊也算寿终正寝了。

（注：其他合理解释也可。

如：“多莉”患有进行性肺
病，进行性疾病的特点是症状不断加重，患有状况不断恶化的疾病，最终无法治疗等等。

）
生4：体细胞核移植技术还存在诸多问题。

师：是啊。

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低，产下的活
克隆动物占移植克隆胚胎的比率平均不到10%。

克隆技术的各个环节也有待进一步改进。

此外，
绝大多数克隆动物还存在健康问题，许多克隆动
物表现出遗传和生理缺陷。

对克隆动物食品的安
全性也存有争议。

总之，体细胞核移植技术的研究仍在继续深入，人类对克隆技术的应用还有许多问题需要解
决。

期待在不远的将来，克隆技术能更好地造福
于人类。

今天，我们主要学习了动物细胞培养和核移植技术，着重探讨了动物细胞培养的过程及条件、用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程，希望
同学们课后再在复习中尤其要将上述两点把握牢
固。

师：1.完成书本P50课后思考与探究的练习题
2.课后思考：（1）动物细胞培养过程中两次用到
胰蛋白酶的作用一样吗？胰蛋白酶在作用时会
否把细胞消化掉，为什么？
3.请同学们收集基因工程的相关资料，了解基因工
程的相关进展。

4．完成课后阅读，了解克隆羊“多莉”培育的相
关知识。

附：课后阅读材料：
材料一：细胞核的吸取
吸核的方法不是将微吸管头刺入供体细胞内吸取细胞核，而是利用显微操纵台通过轻轻地来回转动千分尺外径，将一个细胞慢慢地吸入微吸管。

必须注意微吸管的内径要比细胞小，这样能使被吸入的细胞由于吸力的作用而破裂，结果可以依靠目测，将细胞核和包在它周围的一部分细胞质一起吸入管内，避免细胞核直接与液体接触，以免受损。

还应调节使供体细胞尽量靠近管口，避免注核时带入较多的手术液。

材料二：胚胎细胞核移植研究进展
在1981年，Illmensee和Hoppe将小鼠囊胚的内细胞团的细胞核移植到去核的受精卵内，获得了首批克隆的小鼠。

这是世界上首次获得哺乳动物克隆成功，但其实验未被其他的研究人员所重复。

1983年Mcgrath和Solter首次利用显微操作技术和细胞融合技术，将单细胞期小鼠胚胎作为核供体进行核移植，得到了产仔，并建立了重复性很高的核移植程序，使得核移植效率大大提高。

1986年，Willadsen等用绵羊早期胚胎的卵裂球作供体，用去核的第二次减数分裂中期（Second。