【创新设计】2015-2016学年高中生物专题二细胞工程221动物细胞培养和核移植技术课时作业

2．2 动物细胞工程

2．2.1 动物细胞培养和核移植技术 目标导航 1.结合图2－16及相关内容，归纳动物细胞培养的过程、条件及应用。2.结合图2－21，归纳通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程及应用前景。

一、动物细胞工程(阅读P 44)

44－461．概念

从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。

2．过程

动物组织块或器官――→剪碎胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理

单个细胞――→加培养液细胞悬液――→初次培养原代培养―→传代培养

3．相关概念

(1)细胞贴壁：悬液中分散的细胞贴附在瓶壁上。

(2)接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。

(3)原代培养：指动物组织消化后的初次培养。

(4)传代培养：贴满瓶壁的细胞，出现接触抑制后，需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖的培养过程。

4．培养条件

(1)无菌、无毒的环境：培养液中添加一定量的抗生素，并定期更换培养液，以清除代谢产物，防止对细胞自身造成危害。

(2)营养⎩⎪⎨⎪⎧ 无机物：无机盐、微量元素等有机物：糖、氨基酸、促生长因子、和天然成分：

血清、血浆等

(3)温度和pH ⎩⎪⎨⎪⎧ 温度：哺乳动物多以36.5±0.5 ℃为宜pH ：多数细胞适宜pH 为7.2～7.4

(4)气体环境⎩⎪⎨⎪⎧ O 2：细胞代谢所必需CO 2：维持培养液的pH

5．应用

(1)生产生物制品：如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。

(2)应用于基因工程：动物细胞是基因工程技术中常用的受体细胞。

(3)应用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性。

(4)用于生理、病理、药理等方面的研究，如筛选抗癌药物等。

三、动物体细胞核移植技术和克隆动物(阅读P 47－50)

1．概念 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，最终发育为动物个体。

2．分类 包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植，其中胚胎细胞核移植较易成功。

3．过程

4．应用前景

(1)加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。

(2)保护濒危物种。

(3)转基因克隆动物可作为生物反应器，生产许多医用蛋白。

(4)转基因克隆动物细胞、组织和器官可作为异种移植的供体。

(5)人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，形成相应的组织、器官后，可以用于组织器官的移植。

(6)研究胚胎发育及衰老过程，追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病。

5．存在问题

(1)成功率非常低(低/高)。

(2)绝大多数克隆动物还存在健康问题。

(3)克隆动物食品的安全性存在争议。

判断正误：

(1)动物细胞培养时，需要对细胞进行一次脱分化处理和两次胰蛋白酶处理。( )

(2)恒温条件下进行动物细胞培养，细胞周期持续时间长短不随细胞培养进程而改变。( )

(3)动物细胞培养技术可用于检测有毒物质、构建人造皮肤、大量生产药物蛋白。( )

(4)为了防止培养过程中发生微生物污染，应将培养箱抽成真空以消毒、灭菌。( )

(5)动物细胞核移植的原理是动物细胞核的全能性。( )

(6)哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。( )

(7)动物细胞在培养的过程中一些细胞会发生遗传物质的变化。( )

(8)目前使用的或冷冻保存的细胞通常是10代以内的细胞，以保持正常的二倍体核型。( )

(9)在动物细胞的培养过程中，培养液中可以不加入血清和血浆等物质。( )

答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√(6)√(7)√(8)√(9)×

一、动物细胞培养

1．动物细胞培养过程分析

(1)过程：

(2)贴壁生长现象及接触抑制现象

①贴壁生长：动物细胞在液体培养基中悬浮生长一段时间之后，大部分细胞会贴附在培养瓶壁上生长。

②接触抑制：细胞进行有丝分裂，数目增加到表面相互接触时，停止分裂增殖，出现接触抑制现象。

(3)原代培养和传代培养

①原代培养：动物组织消化后的初次培养。

②传代培养：原代培养过程中，贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶培养，让细胞继续增殖。

2．动物细胞培养与植物组织培养的比较

1．动物细胞培养为什么需要无菌、无毒的环境？

答案细菌、真菌和病毒等均可造成细胞培养环境的污染，而离体培养的细胞已失去了对微生物和有毒物质的防御能力，一旦受到污染或自身代谢物质积累等，培养的细胞就会死亡。2．根据动物细胞培养的过程，思考下列问题：

(1)培养前为什么要将动物组织分散成单个细胞？

(2)动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶作用的对象有何不同？

答案(1)分散后细胞能与培养液充分接触，更易进行物质交换。

(2)第一次是将组织块分散成单个细胞，第二次是将贴满瓶壁的细胞分散成单个细胞。3．为什么进行动物细胞培养时，通常要添加血清？

答案血清中含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等物质，而且还含有多种未知的促生长因子，能促进细胞的生长、增殖和贴附。

4．进行动物细胞培养为何常选用幼龄动物组织或胚胎作培养材料？动物细胞培养需要脱分

化吗？

答案幼龄动物组织或胚胎的细胞分化程度低，增殖能力很强，更易于培养。动物细胞培养不需经过脱分化过程，因高度分化的动物细胞发育潜能变弱，失去了发育成完整个体的能力，所以，动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了。

1．某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性，准备对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列有关说法正确的是( )

A．在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，可用胃蛋白酶处理

B．细胞培养应在CO2培养箱中进行，CO2的作用是作为细胞代谢原料

C．取甲细胞进行培养，传至10～50代就会完全停止

D．乙细胞在原代培养过程中，最终会出现停止增殖的现象

问题导析(1)胃蛋白酶的最适pH大约为2，这一环境下细胞往往会受到破坏，不利于培养，所以一般用胰蛋白酶而不用胃蛋白酶处理细胞。

(2)培养液中CO2的作用是调节培养液的pH。

(3)在适宜条件下，肝肿瘤细胞可以无限增殖。

(4)正常肝细胞在原代培养过程中会出现接触抑制现象，停止增殖。

答案 D

一题多变

判断正误：

(1)动物细胞培养的原理是动物细胞的全能性。( )

(2)原代培养的细胞是指从贴壁生长到发生接触抑制的细胞。( )

(3)传代培养的细胞以有丝分裂方式增殖，在传代过程中其遗传物质保持不变。( )

(4)只要培养条件适宜，细胞都可在体外无限繁殖。( )

答案(1)×(2)×(3)×(4)×

二、动物体细胞核移植技术和克隆动物

1．原理

克隆动物的形成利用了动物细胞核的全能性。

2．供体和受体的选择

(1)供体：一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。而一般不选用生殖细胞作为供核细胞是因为生殖细胞与正常细胞相比，核遗传物质已减半。

(2)受体：去核的减数第二次分裂中期的卵母细胞。

①选取减数第二次分裂中期的卵母细胞的原因：一方面细胞大，易于操作；卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养。另一方面此时具备受精能力，细胞质中含有能刺激融合后重组细胞进行分裂分化并形成重组胚胎的物质。