高中生物选修3精品学案：2.2.1 动物细胞培养和核移植技术

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) 基础 技术手段 应用 动物细胞培养技

术 动物细胞培养、体细胞核移植、细胞融合 ①深入探索并改造生物的遗

传特性 ②大量培养细胞

③单克隆抗体的制备等 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

比较项目植物组织培养动物细胞培养

生物学原理细胞的全能性细胞增殖

培养基性质固体液体

培养基成分蔗糖、氨基酸、水、矿物质、葡萄糖、氨基酸、促生长因子、

生长素、细胞分裂素、琼脂等无机盐、微量元素、水、血清、

血浆等

培养结果新的植株或组织大量新细胞或细胞产物应用

①快速繁殖

②培育无病毒植株

③细胞产物的工厂化生产

④制作人工种子

①生产病毒疫苗、干扰素、单

克隆抗体等

②检测有毒物质

③生理、病理、药理研究

培养条件无菌、适宜的温度和pH

取材植物器官、组织或细胞

动物早期胚胎、幼龄动物的器

官或组织

培养对象植物器官、组织或细胞分散的单个细胞

过程脱分化、再分化原代培养、传代培养细胞分裂、生长、

分化特点

①分裂：形成愈伤组织；②分

化：形成根、芽

①只分裂不分化；②贴壁生

长；③接触抑制

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。