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生物选修三复习导纲提纲（四）
专题二 细胞工程
2．1 动物细胞工程
班级：____________学号： 姓名：____________
【课前导学】
一、基础知识
1．动物细胞培养
(1)当一个人烧伤需皮肤移植时，最好移植____ ________；若大面积烧伤，不能移植自己的，在下列人员中最好移植谁的 _____________(父母、孪生兄弟、其它人的)；若用自己的细胞，通过什么技术手段形成自己的皮肤 _____________。
(2)用箭头和文字的方式将动物细胞培养的过程表示出来_____________________________。
在细胞培养的过程中，进行的细胞分裂方式为_____________，当数量增多出现___
_____ ____现象时，细胞分裂就会停止。通常情况下_____________以内的细胞能够保持正常的二倍体核型，所以通常在实践上应用或冷冻保存；10代～50代细胞分裂缓慢甚至完全停止，部分细胞核型发生改变；超过50代的细胞会克服细胞寿命的自然极限，获得不死性，这部分细胞已经突变成癌细胞。
(3)培养条件
a．无菌、无毒的环境：培养液应进行_____________处理。
b．营养：合成培养基成分有糖、_____________、促生长因子、无机盐、微量元素，通常需加入_____________、血浆等。
c．温度：适宜温度为_________±0.5℃；pH为_________～7．4。
d．气体环境：_____________95％，CO2 5％。
(4)动物细胞培养的最主要应用是__________________________；检测有毒物质毒性大小的原理是_____________________________________________________。
2．动物细胞核移植技术和克隆动物
(1)动物核移植
将动物的一个细胞的细胞核移人一个去核的_____________细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个胚胎最终成为动物个体。
(2)种类 ___________细胞核移植——易
___________细胞核移植——难
(3)过程
卵母细胞必须选用_________细胞，原因是该时期__________ _________________。
【总结归纳】
（一）动物细胞培养
幼龄动物组织或胚胎 单个细胞→细胞悬液细胞贴壁生长细胞悬液细胞株或细胞系
思考题1、为什么选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养
思考题2、动物细胞培养需要脱分化吗 为什么
思考题3、进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么成分 用胃蛋白酶行吗
思考题4、胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗 为什么
思考题5、细胞培养需满足哪些条件
思考题6、该技术在实践方面有何用途
特别提醒 ①理解一组概念：细胞贴壁、接触抑制、原代培养、传代培养。
②制成细胞悬液的主要目的：使培养的细胞与培养液充分接触。
③10代以内细胞保持正常的二倍体核型，无突变发生，常用于实践或冷冻保存。
④超过50代，极少数细胞突破自然寿命极限，突变成癌细胞，具有无限增殖能力；若超过50代，细胞不再增殖，全部死亡，则说明细胞没有发生癌变。
⑤原代培养和传代培养
将动物的器官或组织用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，分散成单个细胞，然后制成细胞悬液，放入培养瓶内，放在适宜的条件下培养，一般细胞繁殖1～10代，就发生接触抑制，这种培养叫原代培养。原代培养的细胞由于接触抑制不再分裂，还要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理后，再分瓶培养，让细胞继续增殖，这种培养叫传代培养。传代培养一般传至10代直至50代就不能再分裂了，这时细胞核内遗传物质未发生变化，形成的细胞群叫细胞株。传代培养过程中有个别细胞传至50代以后，由于遗传物质改变，失去接触抑制，成为无限增殖的。
说明 分瓶之前，称原代培养；出现接触抑制用胰蛋白酶处理，再分瓶培养为传代培养。
（二）动物细胞核移植技术
1．概念：将动物的一个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成动物个体。
2．过程：
3．分类：体细胞核移植——因分化程度高，移植成活率低；干细胞核移植——因分化程度低，移植成活率高。
4．应用： (1)在畜牧业中，加速优良种畜改良进程； (2)保护濒危物种； (3)生产医用蛋白； (4)用于组织、器官移植。
5．存在问题： (1)健康问题； (2)生理缺陷； (3)遗传缺陷。
思考题7、 (1)在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核
思考题8、你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100％的复制吗 为什么
（三）比较植物组织培养和动物细胞培养的比较
特别提醒： ①细胞核移植技术中注入去核卵母细胞中的不是供体细胞核，而是整个细胞，伴随着两细胞融合，体现细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。
②受体细胞为减数第二次分裂中期的次级卵母细胞，此时在透明带内包含着第一极体，在去核的同时连同第一极体一并去掉。
③该技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。
④用卵母细胞做受体细胞原因：a．卵母细胞体积大，便于操作；b．卵黄多，营养物质丰富；c．易激发细胞核全能性的表达。
⑤克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。
⑥动物细胞培养基成分特有的动物血清含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等多种成分。
⑦两技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂。
⑧植物组织培养最终产生新个体，体现全能性；动物细胞培养产生大量细胞，不形成新个体，故不能体现全能性。
【典例反馈】
例1．有性生殖的生物产生后代需进行受精作用，植物体细胞杂交要进行原生质体的融合，
单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合，可见细胞的融合技术有着广泛的应用。下列为细胞 融合的简略过程，据图回答相关问题：
（1）若a、b分别为精子和卵细胞，则产生a、b的分裂方式是____________，a和b融合形成d细胞的过程叫做____________。
（2）若a、b是两种植物的原生质体，则要形成d细胞，必须使用___ ________去掉细胞壁。d细胞形成体细胞杂种植株的原理是___________ __________，这种育种方法的优点是 。从细胞质中叶绿体的组成看，这一方法还可能培育出比有性杂交品种光合作用性能更好的植株，因为
_______________________ ________。
(3)若a、b分别是基因型为Hhrr、hhRr两个烟草品种的花粉，且这两对基因分别位于两对同源染色体上。由于一对隐性纯合基因(rr或hh)的作用，在光照强度大于800lx时都不能生长。要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRr的杂种细胞，较为简便的筛选方法是 。
(4)若a、b分别为骨髓瘤细胞和效应B淋巴细胞，则d细胞特点是
，则d细胞能产生单克隆抗体的根本原因是
______________。由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，具有
的特点。生产上一般不能通过直接培养效应B细胞的方法生产单克隆抗体的主要原因是 。
(5)下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。顺序是 。
（6）在动物界，克服有性杂交不亲和性来培育杂种动物，采用的细胞工程技术是_____ ___ _。这一过程不遵循三大遗传规律，因为______________ _________。
【课堂反馈】
1、下列关于细胞工程的叙述，错误的是 （ ）
A．电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合
B．去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理
C．小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体
D．某种植物甲乙两品种的体细胞杂种与甲乙两品种杂交后代的染色体数目相同
2、制备单克隆抗体所采用的细胞工程技术包括 （ ）
①细胞培养 ②细胞融合 ③胚胎移植 ④细胞核移植
A．①② B．①③ C．②③ D．③④
3．动物细胞培养技术的用途有 （ ）
①生产有价值的生物制品，如病毒疫苗、干扰素等 ②生产基因工程技术中所用的受体细胞
③可以用于检测有毒物质 ④培养的各种细胞可直接用于生理、病理、药理等方面的研究
A．①② B．①②③ C．②③④ D．①②③④
4．在动物细胞组织培养过程中，下面哪种物质不是必需的 （ ）
A．单糖 B．核苷酸 C．氨基酸 D．无机盐
5．下列动物细胞工程技术利用了细胞膜的流动性原理的是 （ ）
①动物细胞培养 ②动物细胞融合 ③核移植 ④胚胎移植
A．①④ B．②③ C．①② D．③④
6．为了大力发展我国的肉牛和奶牛养殖业，科学家们在育种途径上进行了大胆探索，并取得了初步成果。
材料 2002年1月中旬到2月中旬，中国自主完成的首批成年体细胞克隆牛在山东曹县五里墩陆续降生。克隆牛有3个母亲，A牛提供细胞核即供体细胞，B牛提供去除细胞核的卵细胞即受体细胞，两种细胞在电脉的刺激下融合之后，通过细胞分裂形成早期胚胎，再将这个胚胎植入C牛子宫内。请回答下列问题：
(1)培育出的克隆牛几乎就是____________牛复制品，这是因为控制牛性状遗传的物质主要存在于____________中。
(2)如果多个供体细胞来自同一头牛，培育出的这些个体在性状上也不完全相同，分析其原因，下列哪些叙述是正确的 （ ）
A．性状变异可由环境条件引起 B．基因可能会发生突变
C．受体细胞的细胞质基因不同 D．细胞核基因发生了重组
(3)通过胚胎分割移植培育出的这些小牛，其性别表现为 （ ）
A．雌雄的可能性占50％ B．全为雌性或全为雄性 C．全为雌性 D．全为雄性
(4)通过体细胞克隆技术培养出的小牛，其性别则取决于________________ ________。这样，人们就可以根据需要，有目的控制小牛的性别。
7．阅读下列材料：材料一：黑人妇女海拉的宫颈癌细胞分离建立了“海拉细胞系”至今已有半个世纪，仍然在世界上许多实验室广泛地传代使用。能否利用“海拉细胞系”提供的细胞和胰岛B细胞产生“杂交瘤细胞”，经“杂交瘤细胞”产生胰岛素呢？理论上应该是可行的。
材料二： 1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达的奶牛，年产奶量为30.8t，创造了世界奶牛产奶量最高新记录。目前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3～4t。
根据材料回答下列问题：
（1）假设材料一的想法可行，按照细胞工程的原理，从胰腺取得了胰岛部分细胞后应当使用
酶使细胞分离；要将胰岛A细胞和胰岛B细胞分开需要使用 培养基；获得了胰岛B细胞以后，要使它与“海拉细胞”融合一般还需使用 处理。
（2）若将材料一中得到的“杂交瘤细胞”进行体外培养，需要考虑满足的条件包括：
。
（3）利用体细胞 技术克隆高产奶牛卢辛达。该培育过程涉及的动物细胞工程的技术手段还有 。
8．回答下列有关动物细胞培养的问题：
（1）在动物细胞培养过程中。当贴壁细胞分裂生长到细胞表面__________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的_______________。此时，瓶壁上形成的细胞层数是__________。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是__________。
（2）随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现_____ ____现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成__________细胞，该种细胞的黏着性________________，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量____________。
（3）现用某种大分子染料，对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不染色，原因是________________________________________________________________。
（4）检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到________期的细胞，用显微镜进行观察。
（5）在细胞培养过程中，通常在____ ____条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中__ _____的活性降低，细胞_____ ___的速率降低。
（6）给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤组织当作________________进行攻击。
选修三复习导纲提纲（四）思考题参考答案
思考题1、为什么选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养
提示：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。
思考题2、动物细胞培养需要脱分化吗 为什么
提示：脱分化又称去分化，是指分化细胞失去特有的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程。植物的任何一部分，甚至单个细胞都具有长成完整植株的能力。但要发育成完整植株，必须先脱分化，脱分化的细胞具有发育成任何组织的能力，然后进行再分化，形成完整植株。植物细胞培养主要用于农林生产中的作物、苗木育种、快速繁殖种苗、培育无病毒植株等，这都要求植物的细织或细胞先进行脱分化。动物细胞的培养有各种用途，一般而言，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窄，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。要想使培养的动物细胞定向分化，通常采用定向诱导动物干细胞，使其分化成所需要的组织或器官。
思考题3、进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么成分 用胃蛋白酶行吗
提示：用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。胃蛋白酶作用的适宜pH约为2，当pH大干6时，胃蛋白酶就会失去活性。胰蛋白酶作用的适宜环境pH为7.2～8.4。多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性，而胰蛋白酶在此环境中活性较高，因此胰蛋白酶适宜用于细胞培养时的消化。
思考题4、胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗 为什么
提示：胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白质外，长时间的作用也会消化细胞膜蛋白，对细胞有损伤作用，因此必须控制好胰蛋白酶的消化时间。
思考题5、细胞培养需满足哪些条件
提示：①充足的营养供给——微量元素、无机盐、糖、氨基酸、促生长因子、血清等。
②适宜的温度：36.5℃±0.5℃；适宜pH：7.2～7.4。
O2——有氧呼吸、细胞代谢（95%）
③气体环境 CO2——维持pH（5%）
培养液和培养用具杀菌消毒
④无菌、无毒环境 培养过程加抗生素杀菌
定期更换培养液，清除代谢产物
思考题6、该技术在实践方面有何用途
提示：①生产生物制品：疫苗、干扰素、抗体等。 ②作为基因工程中受体细胞。
③检测有毒物质及毒性。④科研方面：筛选抗癌药物、治疗和预防疾病。
思考题7、 (1)在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核
提示：为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。
思考题8、你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100％的复制吗 为什么
提示：克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA是来自于受体卵细胞。所以，用教材中所述的方法克隆的动物不是供核动物完全相同的复制。此外，即便动物的遗传基础完全相同，但动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和供核体动物完全相同。 另外，在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供体动物没有的性状。基于上述三个方面的原因，克隆动物不会是供体动物100％的复制。
选修三复习导纲提纲（四）参考答案
【课前导学】
1．（1）烧伤病人的健康皮肤（自体移植） 孪生兄弟 细胞培养
（2）见导纲下图 有些分裂 贴壁细胞生长到表面相互接触 10代
（3）抗生素 氨基酸 血清 36.5 7.2 空气
（4）书P47 检测有毒物质是否引起基因突变
2．（1）卵母 （2）胚胎 体
（3）减数第二次分裂中期 ①体积大，易操作②含有促使细胞核全能性表达的物质及营养物质
【典例反馈】
例1、（1）减数分裂 受精作用
（2）纤维素酶和果胶酶 植物细胞的全能性 克服了远源杂交不亲和的障碍
叶绿体对光合作用性能起决定性作用，融合产生的杂种细胞具有双亲的叶绿体
（3）大于800lx光照
（4）既能无限繁殖，又能产生特定的抗体 d细胞继承了双亲细胞的遗传物质
特异性强、灵敏度高、化学性质单一 效应B细胞高度分化，不能增殖
（5）
（6）动物核移植 没有发生减数分裂
【课堂反馈】
1—5 D A D B B
6．（1）A（供体牛） 细胞核 （2）ABC （3）B （4）供体细胞（提供细胞核一方）
7．（1）胰蛋白（或胶原蛋白） 选择性 灭活的仙台病毒或聚乙二醇
（2）无菌、无毒的环境；营养；温度和pH；气体环境
（3）核移植 动物细胞培养、胚胎移植（缺一不给分）
8、（1）相互接触 接触抑制 单层(或一层) 胰蛋白酶
（2）衰老甚至死亡 不死性 降低 减少
（3）由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，故活细胞不能着色(或由于死细胞的膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色)
（4）中
（5）冷冻(或超低温、液氮) 酶 新陈代谢 （6）抗原
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