動物細胞工程 學案 高二下學期生物人教版選擇性必修3

第2節(jié)動物細胞工程一動物細胞培養(yǎng)【預習案】動物細胞工程常用的技術包括、和等。其中是動物細胞工程的基礎。一、動物細胞培養(yǎng)的概念動物細胞培養(yǎng)是指從動物體中取出相關的組織，將它分散成，然后在適宜的培養(yǎng)條件下，讓這些細胞的技術。二、動物細胞培養(yǎng)的條件1．的環(huán)境eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具滅菌處理，,無菌環(huán)境下進行操作,更換培養(yǎng)液，清除代謝物))2．eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(營養(yǎng)物質(zhì)：糖類、氨基酸、無機鹽、維生素等,血清、血漿：補充培養(yǎng)液中尚未研究清楚的成分))3．eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(溫度：哺乳動物多以36.5±0.5℃為宜,pH：7.2～7.4))4．：的混合氣體的CO2培養(yǎng)箱中eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(O2：細胞代謝所必需的,CO2：維持培養(yǎng)液的pH))三、動物細胞培養(yǎng)的過程取動物組織→用方法或用等處理分散成單個細胞→用制成→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進行代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細胞重新用等處理分散成單個細胞制成分瓶進行代培養(yǎng)（→10代以內(nèi)保持細胞正常的二倍體核型→10~50代細胞核型可能發(fā)生變化→50代以后獲得不死性）。1．懸浮培養(yǎng)：細胞懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖。懸浮培養(yǎng)的細胞會因、積累和培養(yǎng)液中等因素而分裂受阻。2．細胞貼壁：多數(shù)細胞貼附在上。3．接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到表面時，細胞通常會的現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。4．原代培養(yǎng)：動物組織經(jīng)處理后的稱為原代培養(yǎng)。5．傳代培養(yǎng)：稱為傳代培養(yǎng)。傳代培養(yǎng)時，懸浮生長的細胞直接用法收集；貼壁生長的細胞要重新用等處理，使之分散成單個細胞，然后用法收集。之后，將收集的細胞制成，分瓶培養(yǎng)。四、干細胞的培養(yǎng)及其應用1．干細胞功能：在一定條件下，可以分化成。2．干細胞的存在：、和等多種組織和器官中。3．干細胞的種類【探究案】合作探究一：動物細胞培養(yǎng)的過程1.幼年動物的細胞與老年動物的細胞比較，分化程度低的細胞與分化程度高的細胞比較，哪些細胞更易于培養(yǎng)？為什么？2.動物細胞培養(yǎng)過程中有接觸抑制現(xiàn)象，這一現(xiàn)象說明了細胞膜具有什么功能？細胞膜接受信息后，細胞停止分裂又說明了什么？3.酶處理的相關知識點①用酶“兩次”處理的目的：第一次使用的目的是；第二次使用的目的是。②使細胞分散開的原因：一是；二是。③不能用胃蛋白酶處理的原因：由于大多數(shù)動物細胞培養(yǎng)的適宜pH為，而胃蛋白酶發(fā)揮作用的最適pH為左右，因此不能用胃蛋白酶使細胞分散開。4.區(qū)分原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的關鍵是看胰蛋白酶處理的對象。①第一次胰蛋白酶處理的對象是，使其分散成單個細胞后進行原代培養(yǎng)。②第二次胰蛋白酶處理的對象是，使其從瓶壁上脫離下來，然后將其分散到多個培養(yǎng)瓶中進行傳代培養(yǎng)。5.根據(jù)癌細胞的特點，思考一下培養(yǎng)的癌細胞有沒有接觸抑制現(xiàn)象。合作探究二：植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)理論基礎培養(yǎng)基類型固體或半固體培養(yǎng)基培養(yǎng)基成分礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素、氨基酸、植物激素等無機鹽、葡萄糖、維生素、氨基酸、促生長因子、動物等取材植物幼嫩部位或花藥等動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織過程脫分化、再分化原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)目的獲得獲得相同點①都需要人工條件下的無菌操作，無菌培養(yǎng)；②都需要配制合成培養(yǎng)基；③都需要適宜的溫度、pH等條件④培養(yǎng)過程中細胞都進行分裂。合作探究三：干細胞的種類及功能來源功能及應用胚胎干細胞(ES細胞)早期胚胎能夠分化成為動物體內(nèi)的任何細胞，并進一步形成組織、器官甚至生物個體成體干細胞成體組織或器官只能分化成特定的細胞或組織，不具有發(fā)育成完整個體的潛能誘導多能干細胞(iPS細胞)體外誘導體細胞產(chǎn)生能分化成為具有特定功能的細胞，用于治療疾病1.誘導多能干細胞用于治療人類的某些頑癥的原理是什么？2.誘導多能干細胞為什么可以解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題？【檢測案】（）1．多數(shù)動物細胞培養(yǎng)過程中其培養(yǎng)液所需的適宜pH為6.8～7.0。 （）2．動物細胞培養(yǎng)要定期更換培養(yǎng)液，其目的是便于清除代謝物，防止代謝物積累對細胞自身造成傷害。 （）3．動物細胞培養(yǎng)技術的原理是動物細胞的全能性。 （）4．制備肝細胞懸液時先用剪刀剪碎肝組織，再用胃蛋白酶處理。 （）5．培養(yǎng)動物細胞的第一代(即第一次細胞增殖)被稱為原代培養(yǎng)。 （）6．培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細胞。 （）7.提供骨髓造血干細胞并不會對試管嬰兒造成損傷，其原因是A.骨髓造血干細胞已高度分化B.骨髓造血干細胞可以無限再生C.骨髓造血干細胞完成功能后不再發(fā)揮作用D.骨髓造血干細胞有再生能力，捐獻后可刺激骨髓加速造血（）8.某研究小組為測定某種藥物對體外培養(yǎng)細胞的毒性，準備對某種動物的肝腫瘤細胞（甲）和正常肝細胞（乙）進行動物細胞培養(yǎng)。下列敘述正確的是A.動物細胞培養(yǎng)過程中，通常要通入5%的CO2刺激細胞呼吸B.培養(yǎng)液需含有葡萄糖、氨基酸、無機鹽、生長素和動物血清等C.為了防止細胞培養(yǎng)過程中的細菌污染，可向培養(yǎng)液中加入適量的抗生素D.甲、乙細胞在持續(xù)傳代培養(yǎng)過程中，均會出現(xiàn)停止增殖的現(xiàn)象（）9.下列有關動物細胞培養(yǎng)的敘述，正確的是A.動物細胞培養(yǎng)技術的原理是細胞的全能性B.原代培養(yǎng)過程中小部分細胞會發(fā)生細胞核型改變而獲得不死性C.傳代培養(yǎng)時需要用胃蛋白酶處理貼壁生長的細胞D.培養(yǎng)過程中細胞表面相互接觸時，細胞會停止分裂增殖（）10.下列關于動物細胞培養(yǎng)的敘述，正確的是A.傳代培養(yǎng)的正常動物細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細胞B.原代培養(yǎng)過程中，多數(shù)細胞的基因型會發(fā)生改變C.傳代培養(yǎng)的細胞一般不會發(fā)生染色體變異D.在高倍顯微鏡下觀察發(fā)生基因突變的細胞比例可推知某化學藥品的毒性（）11.下列有關動物細胞培養(yǎng)的敘述，正確的是A.培養(yǎng)瓶中要定期用胰蛋白酶處理，使細胞從瓶壁上脫離，制成懸浮液B.將所取的組織先用胃蛋白酶等進行處理，使其分散成單個細胞C.用于培養(yǎng)的細胞大都取自成年動物的器官或組織D.動物細胞培養(yǎng)只能傳50代左右，所培養(yǎng)的細胞全部衰老死亡（）12.某研究小組對某種動物的肝腫瘤細胞（甲）和正常肝細胞（乙）進行培養(yǎng)，下列敘述正確的是A.制備肝細胞懸浮液時先用剪刀剪碎肝組織，再用胃蛋白酶處理B.肝細胞培養(yǎng)過程中通常在培養(yǎng)液中通入5%的CO2刺激細胞呼吸C.為了防止培養(yǎng)過程中雜菌的污染，可向培養(yǎng)液中加入適量的干擾素D.用血球計數(shù)板計數(shù)的方法，可推斷乙細胞比甲細胞的增殖周期長（）13.一般來說，動物細胞體外培養(yǎng)需要滿足以下哪些條件①無毒的環(huán)境②無菌的環(huán)境③使用合成培養(yǎng)基，但通常需加血漿、血清等天然成分④溫度與動物的體溫相近⑤因在CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，故不需要O2⑥適宜的pHA.①②③④⑤⑥B.①②③④C.①②④⑤⑥D(zhuǎn).①②③④⑥14．下圖為iPS細胞的培養(yǎng)和利用過程示意圖，請據(jù)圖回答下列問題：(1)由iPS細胞分化為各種組織細胞過程的實質(zhì)是__________________________。(2)從病人體內(nèi)提取成纖維細胞，將其轉(zhuǎn)化成iPS細胞，經(jīng)誘導后產(chǎn)生所需細胞，將所需細胞植入病人體內(nèi)，這種技術的優(yōu)點有哪些？。(3)iPS細胞是多能干細胞還是專能干細胞？________________，在分裂過程中會發(fā)生哪些變異？。15．科學家從哺乳動物早期胚胎中分離出一類胚胎干細胞(ES細胞)，并進一步將ES細胞誘導分化出某些組織細胞，如下圖所示，據(jù)此回答下列問題：(1)過程①獲得的ES細胞體積小、細胞核大、核仁明顯，在功能上具有發(fā)育的________________。(2)過程②中相同的胚胎干細胞可產(chǎn)生多種多樣的細胞，其本質(zhì)是___________________。(3)獲得的動物細胞的初次培養(yǎng)稱為____________，培養(yǎng)的細胞在貼壁生長至表面相互接觸時通常會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為____________。在培養(yǎng)過程中，將細胞置于5%CO2的氣體環(huán)境中，CO2的作用是____________________________。為防止雜菌的污染，培養(yǎng)基中要加入一定量的____________。(4)科學家已能利用患者的體細胞去分化獲得與ES細胞功能相似的誘導多能干細胞(iPS細胞)，人類有望利用iPS細胞進行定向____________后用于糖尿病、肝衰竭、心衰竭等疾病的細胞移植治療，而不會發(fā)生__________反應。二動物細胞融合技術與單克隆抗體【核心知識點】一、動物細胞融合技術1．概念：使細胞結合形成的技術。2．誘導原理和結果①誘導原理：。②誘導結果：形成細胞。3．誘導方法：法、電融合法和法等。4．意義：突破了的局限，使成為可能。5．動物細胞融合技術的應用①成為研究、、腫瘤和培育生物新品種等的重要手段。②用于制備。二、單克隆抗體及其應用1.傳統(tǒng)抗體的獲得①方法eq\x(抗原)eq\o(→,\s\up7(反復注射))eq\x(動物體內(nèi))eq\o(→,\s\up7(形成))eq\x(多種B淋巴細胞)eq\o(→,\s\up7(產(chǎn)生))eq\x(多種)→eq\x(從中分離抗體)②缺點：產(chǎn)量低、________低、________差。2.單克隆抗體①制備原理(1)B淋巴細胞特點：一種B淋巴細胞只能分泌一種但不能。(2)骨髓瘤細胞特點：能在體外。但不能。(3)雜交瘤細胞特點：B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合得到的雜交瘤細胞，既能；又能產(chǎn)生大量。②制備過程：如右圖。③單克隆抗體的優(yōu)點能準確地識別，與特定抗原發(fā)生特異性結合，并且可以。④單克隆抗體的應用（1）被廣泛用作________試劑，在多種疾病的診斷和病原體鑒定中發(fā)揮重要的作用。（2）運載________，形成抗體—藥物偶聯(lián)物，實現(xiàn)對腫瘤細胞的___________殺傷。（3）用于________________?！練w納提升】一、動物細胞融合1.如圖為動物細胞融合的過程圖解，請思考回答下列問題：(1)動物細胞融合的過程：融合→融合→融合(實質(zhì)）。動物細胞完成融合的標志是。(2)什么是滅活？滅活病毒誘導細胞融合的原理是什么？(3)動物細胞融合的結構基礎是什么？融合后的細胞是否可以直接用于培養(yǎng)？為什么？(4)比較動物細胞融合與植物體細胞雜交所用的促融方法的異同。(5)只考慮A、B兩種細胞間的兩兩融合，若進行細胞融合后的細胞有5種，原因是什么？(6)某同學為了保證融合不會出現(xiàn)其他情況，只選用一個A細胞和一個B細胞進行融合，你認為他的做法是否合理？說出你的理由。2．動物細胞融合與植物體細胞雜交的比較比較項目植物體細胞雜交動物細胞融合原理融合前處理先除去先使細胞分散開使用的酶酶和酶酶誘導手段物理法：法、法化學法：法、法物理法：法化學法：法、生物法：法結果應用培育植物新品種主要用于制備意義克服了的障礙，打破了，擴展了雜交的親本組合，使成為可能。二、單克隆抗體的制備及其應用1．血清抗體和單克隆抗體的比較名稱產(chǎn)生特點血清抗體由B淋巴（漿）細胞分泌一般從中分離，產(chǎn)量低、純度低、特異性差單克隆抗體由細胞分泌特異性強、靈敏度高，能大量制備2.列表比較制備單克隆抗體的過程中的三種細胞的特點細胞特點B淋巴（漿）細胞骨髓瘤細胞雜交瘤細胞3．制備單克隆抗體過程中的兩次篩選項目第一次篩選第二次篩選篩選原因誘導融合后得到多種融合細胞，另外還有未融合的細胞從小鼠體內(nèi)提取的B淋巴細胞有很多種，形成的雜交瘤細胞也有很多種篩選方法用特定的培養(yǎng)基篩選：未融合的細胞和同種細胞融合后形成的細胞都會死亡，只有細胞才能生長用多孔培養(yǎng)皿培養(yǎng)，每一個孔中只接種一個雜交瘤細胞，進行和，經(jīng)多次篩選，得到足夠數(shù)量的能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細胞篩選原理篩選目的得到細胞得到細胞例、(2020·全國卷Ⅰ)為研制抗病毒A的單克隆抗體，某同學以小鼠甲為實驗材料設計了以下實驗流程?；卮鹣铝袉栴}：(1)上述實驗前必須給小鼠甲注射病毒A，該處理的目的是________________________________________________________________________。(2)寫出以小鼠甲的脾臟為材料制備單細胞懸液的主要實驗步驟：___________________________________________________________________________________________。(3)為了得到能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞，需要進行篩選。圖中篩選1所采用的培養(yǎng)基屬于，使用該培養(yǎng)基進行細胞培養(yǎng)的結果是。圖中篩選2含多次篩選，篩選所依據(jù)的基本原理是__________________________________________________________。(4)若要使能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞大量增殖，可采用的方法有______________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出2點即可)。4.單克隆抗體的應用（1）單克隆抗體的應用①廣泛用作試劑，在多種疾病的和病原體中發(fā)揮重要的作用；②，形成抗體—藥物偶聯(lián)物（ADC），實現(xiàn)對腫瘤細胞的選擇性殺傷；③用于治療疾病（2）單克隆抗體被廣泛用作診斷試劑的原因是什么？（3）教材P50的思考·討論①ADC通常由、和三部分組成，其中抗體和藥物各具有什么作用？②)除了細胞毒素，還有哪些物質(zhì)理論上可以作為ADC偶聯(lián)的藥物？③單克隆抗體診斷試劑盒和ADC在臨床應用上各具有什么優(yōu)勢？【檢測案】一、判斷對錯（）(1)植物原生質(zhì)體融合與動物細胞融合的原理是相同的（）(2)雜交瘤細胞進行體內(nèi)培養(yǎng)，更容易控制培養(yǎng)條件（）(3)制備單克隆抗體時要選用已免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合形成雜交瘤細胞（）(4)滅活的病毒能促進動物細胞融合，但不能促進植物細胞融合（）(5)相比植物體細胞雜交，動物細胞融合特有的誘導方式是用滅活的病毒處理（）(6)雜交瘤細胞的特點是既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一抗體（）(7)雜交瘤細胞進行體內(nèi)培養(yǎng)，是為了獲得能產(chǎn)生單克隆抗體的胚胎二、單選題（）1、動物細胞工程技術的基礎是A、動物細胞融合B、胚胎移植C、動物細胞培養(yǎng)D、核移植（）2、動物細胞融合和植物原生質(zhì)體融合比較，在動物細胞融合中有特殊性的是A、融合的原理 B、融合的優(yōu)點C、融合的誘導手段D、融合的過程（）3、科學家用小鼠骨髓瘤細胞與某種細胞融合，得到雜交瘤細胞，經(jīng)培養(yǎng)可產(chǎn)生大量的單克隆抗體，與骨髓瘤細胞融合的是A、經(jīng)過免疫的B淋巴細胞 B、不經(jīng)過免疫的T淋巴細胞C、經(jīng)過免疫的T淋巴細胞 D、不經(jīng)過免疫的B淋巴細胞（）4、如圖是單克隆抗體制備流程的簡明示意圖。下列有關敘述正確的是A．①是從已免疫的小鼠脾臟中獲得的細胞毒性T細胞B．②中使用胰蛋白酶有利于雜交瘤細胞的形成C．③同時具有脾臟細胞和小鼠骨髓瘤細胞的特性D．④是經(jīng)篩選培養(yǎng)獲得的能分泌特異性抗體的細胞（）5、下列關于細胞工程的敘述，錯誤的是A.電融合法可誘導植物原生質(zhì)體融合或動物細胞融合B.去除植物細胞的細胞壁和將動物組織分散成單個細胞均需酶處理C.小鼠骨髓瘤細胞和經(jīng)抗原免疫的小鼠B淋巴細胞融合可制備單克隆抗體D.培養(yǎng)人的漿細胞能產(chǎn)生單克隆抗體（）6、單克隆抗體制備過程中使用的骨髓瘤細胞是一種缺陷型細胞，在含有次黃嘌呤、氨基嘌呤和胸腺嘧啶的培養(yǎng)基(HAT)中無法生長；而小鼠B淋巴細胞是正常細胞，在HAT培養(yǎng)基上可正常存活。用聚乙二醇誘導細胞融合后，經(jīng)過數(shù)代培養(yǎng)，最終可在HAT培養(yǎng)基上存活的細胞是A.骨髓瘤細胞之間形成的融合細胞B.B淋巴細胞間形成的融合細胞C.骨髓瘤細胞與B淋巴細胞之間形成的融合細胞D.B淋巴細胞三動物體細胞核移植技術與克隆動物【預習案】一、動物細胞核移植技術的概念、種類和原理1．概念：將動物一個細胞的移入細胞中，使這個重新組合的細胞發(fā)育成，繼而發(fā)育成的技術。(1)供體：動物一個細胞的。(2)受體：。(3)結果：形成重組細胞并發(fā)育成，最終發(fā)育成。2．種類：哺乳動物核移植可以分為和。兩者中難度較高的是。種類難易程度原因胚胎細胞核移植分化程度，全能性容易表現(xiàn)體細胞核移植十分困難分化程度，全能性難表現(xiàn)3．原理：動物細胞核具有。二、體細胞核移植的過程三、體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題1．應用前景(1)加速家畜進程、促進優(yōu)良畜群繁育。(2)生產(chǎn)珍貴的。(3)用于細胞、組織或器官移植，可以避免發(fā)生反應。(4)使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及過程。(5)分析；研究疾病的致病機制，開發(fā)相應藥物。(6)增加物種的存活數(shù)量。2．存在的問題(1)成功率非常，各個技術環(huán)節(jié)也有待進一步改進。(2)克隆動物存在問題，表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷，如體型過大、異常肥胖、發(fā)育困難、臟器缺陷和免疫失調(diào)等?！咎骄堪浮亢献魈骄恳唬簞游矬w細胞核移植的過程

【情景探究】克隆羊“多莉”的產(chǎn)生過程如圖：多莉的遺傳物質(zhì)是對母羊B的100%復制嗎？并分析原因。

2．克隆羊的誕生是否證明了動物細胞具有全能性？

3、為什么要選擇MⅡ期卵母細胞作為受體細胞？合作探究二：克隆動物【情景探究】下圖為我國培育的克隆猴：“中中”和“華華”。請據(jù)圖思考回答問題：1．“中中”和“華華”的產(chǎn)生是有性生殖還是無性生殖？并分析原因。

2．克隆猴“中中”和它的妹妹“華華”的誕生意味著中國科學家成功突破了現(xiàn)有技術中無法克隆靈長類動物的世界難題。請問：克隆技術能夠使生物多樣性大大增加嗎？【檢測案】一、判斷對錯()(1)克隆動物的制備體現(xiàn)了動物細胞的全能性()(2)克隆動物的遺傳物質(zhì)全部來自供體細胞()(3)減數(shù)分裂Ⅱ中期卵母細胞中的“核”其實是紡錘體—染色體復合物()(4)重構胚具有發(fā)育成完整個體的能力二、單選題（）1.以性染色體組成為XY的牛體細胞核移植到牛的去核卵母細胞內(nèi),經(jīng)過多次卵裂后,植入母牛子宮孕育,子代小牛犢的性別是A.性別不能確定 B.雌性C.雄性 D.雌雄性別比例為1∶1（）2、研究者采集了一只睡眠紊亂明顯的獼猴的體細胞,通過克隆