[配套K12]2018-2019学年高中生物 专题2 细胞工程 2.2 动物细胞工程 2.2.1 动

2．2.1 动物细胞培养和核移植技术[学习目标] 1.归纳动物细胞培养的过程、条件及应用。

2.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。

方式一2003年，四川少年小林点燃鞭炮，导致面部、四肢被严重烧伤并感染。

为了挽救儿子的生命，小林的爸爸、妈妈向医生恳求“割皮救儿”，烧伤整形科主任魏平最终同意进行这场罕见的亲体皮肤移植手术。

为了全覆盖孩子身体上被深度烧伤并发生感染的创面，医生把取自父子俩的皮肤全部剪成指甲盖大小的皮块，儿子和爸爸的皮肤相隔相嵌，估计父亲的皮肤至少能在其儿子身上存活半年甚至更长时间，这就给儿子自身皮肤的生长带来了生机，孩子的痊愈指日可待。

思考：1．小林在皮肤烧伤之后，很容易得病，为什么？2．选取植皮时，理论上选择谁的皮肤最好？为什么？3．自身的健康皮肤是有限的，能不能通过其他途径获得自身的皮肤？方式二古代神话里孙悟空用自己的汗毛变成无数个小孙悟空的离奇故事，表达了人类对复制自身的幻想。

1978年，美国科幻小说家罗维克(D.Rorvick)写了一本名叫《克隆人》(The Cloning of a man)的书，内容是一位富商将自己的体细胞核移植到一枚去核卵中，然后将其在体外卵裂成的胚胎移植到母体子宫中，经过足月的怀孕，最后生下了一个健康的男婴，这个男婴就是一个克隆人。

现在，克隆人已经不是科幻小说里的梦想，而是呼之欲出的现实。

由于克隆人可能带来复杂的后果，一些生物技术发达的国家，现在大都对此采取明令禁止或者严加限制的态度。

克隆人，真的如潘多拉盒子里的魔鬼一样可怕吗？我们应该怎样正确看待克隆技术呢？一、动物细胞工程和动物细胞的培养1．动物细胞工程2.动物细胞培养(1)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。

(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，以便清除代谢产物，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7.2～7.4④气体环境⎩⎪⎨⎪⎧O 2：细胞代谢所必需的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，如用于筛选抗癌药物等。

归纳总结1．动物细胞培养过程中的几个要点(1)选取幼龄动物的组织、器官作为材料的原因动物细胞培养的原理是细胞增殖。

动物细胞培养时，一般选取幼龄动物的组织、器官，其细胞的分化程度较低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养。

(2)将动物细胞分散成单个细胞培养的原因分散成单个细胞后容易培养，细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出。

同时，分散成单个细胞培养，可使得在细胞水平操作的其他技术得以实现。

(3)原代培养和传代培养的区别①原代培养：是细胞悬液第一次在瓶中培养，即在没有分瓶培养之前的细胞培养。

②传代培养：是在细胞悬液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养。

(4)细胞株和细胞系的区别①细胞株：传代培养的细胞能传到10～50代，这样的传代细胞称为细胞株。

②细胞系：传代培养的细胞在传到50代后，有部分细胞的遗传物质发生了改变，获得不死性，这种具有癌变特点的细胞称为细胞系。

2．动物细胞培养与植物组织培养的比较例1下列关于动物细胞培养的叙述中，不正确的是( )A．传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞B．细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡过程中C．癌细胞在培养瓶中不会出现接触抑制现象D．动物细胞培养一般需要使用CO2培养箱答案 B解析由原代培养换瓶进行传代培养时，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理贴壁生长的细胞，A项正确；细胞的癌变一般发生于50代后的细胞培养过程中，B项错误；癌细胞膜上糖蛋白减少，细胞间的黏着性降低，失去了接触抑制，容易分散和转移，C项正确；动物细胞培养的场所是CO2培养箱，培养箱内含有95%的空气加5%的CO2的混合气体，为动物细胞提供适宜的气体环境，D项正确。

例2动物细胞培养与植物组织培养的重要区别在于( )A．培养基不同B．动物细胞培养不需要在无菌条件下进行C．动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能D．动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株答案 A解析动物细胞培养的培养基与植物组织培养的培养基不同，动物细胞培养一般用液体培养基，而植物组织培养一般用固体培养基，与植物组织培养的培养基相比，动物细胞培养的培养基中还要加入动物血清、血浆等，A项正确。

特别提醒有关植物组织培养与动物细胞培养的三点提醒(1)植物组织培养过程中存在脱分化和再分化，而动物细胞培养过程中没有脱分化和再分化过程。

(2)植物组织培养可获得新个体，体现了细胞的全能性，而动物细胞培养只能得到细胞，没有体现细胞的全能性。

(3)两种技术手段培养过程中都进行有丝分裂，不涉及减数分裂，都可称为克隆。

二、动物体细胞核移植技术和克隆动物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．体细胞核移植技术的应用归纳总结1．细胞核移植的原理动物体细胞核移植的原理是细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。

因为动物体细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，所以用体细胞核移植技术能够得到克隆动物，说明动物体细胞的细胞核具有全能性。

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。

(2)受体：选择MⅡ期的卵母细胞，其原因是：①卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。

②卵母细胞体积大，便于操作。

③卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。

3．克隆动物的遗传特点克隆动物的亲本有三个，即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体。

(1)克隆动物细胞核基因来自于体细胞核供体，因此，克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。

(2)克隆动物的细胞质基因来自于卵母细胞，因此，克隆动物的性状与卵母细胞供体部分相同。

(3)代孕母体没有为克隆动物提供遗传物质，因此，克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。

例3(2017·广东实验中学高二下期中)把成年三倍体鲫鱼的肾脏细胞核移植到二倍体鲫鱼的去核卵母细胞内，培养并获得的克隆鱼是( )A．是二倍体B．是有性生殖的产物C．高度不育D．性状与三倍体鲫鱼完全相同答案 C解析克隆鱼的核遗传物质都来自三倍体鲫鱼，因此克隆鱼属于三倍体；克隆鱼的产生主要采用了核移植和胚胎移植技术，属于无性生殖的产物；该克隆鱼是三倍体，在减数分裂染色体联会时会发生紊乱，不能产生正常的生殖细胞，所以高度不育；该克隆鱼的细胞核遗传物质来自三倍体鲫鱼，而细胞质遗传物质来自二倍体鲫鱼，因此其性状与三倍体鲫鱼相似，但不完全相同。

例4如图为某哺乳动物的生殖过程图，下列叙述正确的是( )A．动物个体2为克隆动物，c为高度分化的体细胞B．动物个体2的遗传性状与提供b细胞的母体完全不同C．产生动物个体2的生殖方式为有性生殖D．e细胞为完成减数分裂的卵细胞答案 A解析通过克隆技术培育的动物称为克隆动物，提供细胞核的是高度分化的体细胞，A项正确；考虑细胞质基因，应该是“有相同之处”，B项错误；动物的克隆实际上是无性生殖过程，C项错误；e细胞是处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，并没有完全完成减数分裂，D 项错误。

拓展提升判断有性生殖与无性生殖的两种方法(1)从概念上判断：①有性生殖是指经两性生殖细胞结合而成的合子或有性配子直接发育成个体的生殖方式；②无性生殖是指不经过生殖细胞的结合而由亲本直接产生子代的生殖方式。

(2)从培养细胞的种类上判断：①组织培养中培养的不是体细胞而是有性配子或合子时，才属于有性生殖；②植物组织培养、植物体细胞杂交和动物细胞核移植都属于无性生殖。

1．动物细胞工程常用的技术手段中，最基础的是( )A．动物细胞培养B．动物细胞融合C．动物组织培养D．胚胎细胞核移植答案 A2．(2017·广东深圳高三模拟)生物技术的发展速度很快，已灭绝生物的“复生”将不再是神话。

如果世界上最后一头野驴刚死亡，以下提供的“复生”野驴个体的方法中能够成功的是( )A．将野驴的体细胞取出，利用细胞培养技术，可培育成新个体B．将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育成新个体C．取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵母细胞中，经孕育培养成新个体D．将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，培育成新个体答案 C解析由于动物细胞的全能性受到限制，目前动物细胞通过细胞培养或通过动物细胞融合技术还不能培养成动物个体；将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，培育成的是带有野驴基因的家驴；野驴的体细胞核中具有发育成野驴的全部基因，因此通过核移植技术，可使野驴“复生”。

3．(2015·天津，6改编)2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。

三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。

据图分析，下列叙述错误的是( )A．该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代B．捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿C．三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核D．三亲婴儿的培育要用到动物细胞培养技术答案 C解析三亲婴儿细胞质基因主要来自捐献者的卵母细胞，可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，A项正确；三亲婴儿的细胞核基因(染色体)来自母亲和父亲，捐献者携带的红绿色盲基因(细胞核基因)不传给该婴儿，B项正确，C项错误；三亲婴儿的培育需要动物细胞培养技术，D项正确。

4．下列不属于动物细胞工程应用的是( )A．大规模生产干扰素，用于抵抗病毒感染B．为大面积烧伤的病人提供移植的皮肤C．大规模生产食品添加剂、香料等D．利用体细胞克隆技术，促进优良种畜的繁育答案 C解析动物细胞工程的应用是多方面的，许多重要的生物制品如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等，都可借助于动物细胞的大规模培养来生产；也可为大面积烧伤的病人进行自身皮肤移植；还可加快优良种畜繁育；大规模生产食品添加剂、香料等是通过植物组织培养实现的。