1、第第 5 课时课时 动物的克隆动物的克隆() 学习目标 1.简述动物细胞、组织培养。2.说出动物组织培养技术的发展历程；描述细胞系 及细胞株的含义。3.简述动物的克隆培养法。 一、动物细胞、组织培养与动物组织培养技术的发展 1.动物克隆的技术基础：动物的细胞和组织培养。 2.动物细胞的培养 (1)动物细胞培养的原理是细胞增殖。 (2)培养过程 特别提醒 选取幼龄动物的组织、器官作为材料的原因：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。 培养前要将动物组织分散成单个细胞的原因：分散后细胞能与培养液充分接触，更易进行 物质交换。 放入 CO2培养箱中保温培养
2、的原因：动物细胞培养过程中通入 CO2的目的是调节 pH。 (3)培养瓶内细胞生长特点 贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁生长。 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)原代培养与传代培养 原代培养：从机体取出后立即进行的细胞、组织培养为原代细胞。 传代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分成若干份，接种到若干份 培养基中，使其继续生长、增殖。 3.动物组织培养 (1)概念：动物组织在体外及人工条件下维持生活状态或生长特性。 (2)结果：由于细胞的运动、变化和培养物的组织成分发生变化，长期的培养结果最终成了简 单的细胞培养。 (3)在广义的组织培养中
3、还包括器官培养，即器官的原基、器官的一部分或整个器官在体外和 人工控制的条件下得以保存、生长，在此过程中保持器官的结构、功能及分化能力。 例 1 下列关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，正确的是( ) A.动物细胞培养和植物组织培养所用培养基成分不同，但能源物质相同，都是葡萄糖 B.植物组织培养无需添加抗生素，动物细胞培养过程中必须添加抗生素 C.通过烟草叶片细胞离体培养能产生新个体，可获单倍体烟草植株 D.动物细胞培养可用于检测有毒物质，茎尖培养可用于植物脱除病毒 答案 D 解析 植物组织培养所用培养基中能源物质为蔗糖，A 错误；动、植物组织培养过程中，都 需要加入适量的抗生素，B 错误；
4、烟草叶片细胞离体培养获得的是正常植株，花药离体培养 得到的才是单倍体植株，C 错误；动物细胞培养可用于检测有毒物质，茎尖细胞几乎不含病 毒，可通过植物组织培养获得脱毒幼苗，D 正确。 例 2 如图是动物细胞培养的基本过程示意图，请据图回答： (1)动物细胞培养的理论基础是( ) A.细胞分化 B.细胞增殖 C.细胞全能性 D.细胞膜流动性 (2)容器 A 中的动物器官或组织首先要进行的处理是_，然后用_酶处理， 这 是为了使细胞分散开来。这样做的目的是_。 (3)培养首先在 B 瓶中进行。在此瓶中培养一段时间后，细胞出现接触抑制现象，到这时的培 养称为_。 (4)为了把 B 瓶中的细胞分装到
5、C 瓶中， 用_处理， 然后配制成_， 再分装。 (5)在 C 瓶中正常培养细胞的过程称为_。 答案 (1)B (2)剪碎组织 胰蛋白 使细胞与培养液充分接触 (3)原代培养 (4)胰蛋白酶 细胞悬浮液(5)传代培养 解析 (1)动物细胞培养的理论基础是细胞增殖。(2)在进行培养时应尽量使细胞分散，便于与 培养液充分接触进行物质交换，使其分散需要用胰蛋白酶处理。(3)培养的过程分为原代培养 和传代培养两大阶段。(4)用胰蛋白酶处理使细胞从玻璃瓶壁上脱离下来，配制成细胞悬浮液 继续培养。(5)在 C 瓶中的培养属于传代培养。 方法技巧 植物组织培养与动物细胞培养的比较 比较项目 植物组织培养 动
6、物细胞培养 理论基础 细胞的全能性 细胞的增殖 培 养 基 类型 固体或半固体培养基 液体培养基 成分 水、 矿质元素、 维生素、 蔗糖、 琼脂、 植物激素 葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、 动物血清 取材部位 植物幼嫩部位或花药 动物胚胎或幼龄动物器官和组织 对光的需求 再分化阶段需光 不需光 过程 结果 获得植株新个体或获得大量的细胞 和细胞产物 只能获得大量细胞或细胞产物，不 能得到生物个体 用途 植株快速繁育；脱毒植物的培 育；制造人工种子；生产药物、 杀虫剂等；转基因植物的培育 蛋白质生物制品的生产；皮肤 移植材料的培养； 检测有毒物质； 生理、病理、药理学研究 共性 都需无菌条件，
7、培养基中含有有机物和无机物等营养物质； 都是细胞有丝分裂过程 二、细胞系、细胞株与克隆培养法 1.细胞系和细胞株 (1)细胞系：可连续传代的细胞。原代培养物在首次传代时就成为细胞系，能连续培养下去的 细胞系称为连续细胞系，不能连续培养下去的细胞系称为有限细胞系。二倍体细胞通常为有 限细胞系。连续细胞系被认为是发生转化了的细胞系，大多数具有异倍体核型。有的连续细 胞系是恶性细胞系，具有异体致瘤性；有的连续细胞系获得了不死性，但保留接触抑制现象， 不致癌。 (2)细胞株：通过一定的选择或纯化方法，从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细 胞称为细胞株。细胞株一般具有恒定的染色体组型、同功酶类型
8、、病毒敏感性和生化特性等。 可以连续多次传代的细胞株称为连续细胞株，传代次数有限的细胞株称为有限细胞株。 2.克隆培养法(或细胞克隆) (1)概念：把一个单细胞从群体中分离出来单独培养，使之繁衍成一个新的细胞群体的技术。 (2)结果： 经过克隆以后的细胞的后裔细胞群， 由于来源于一个共同的祖细胞， 所以称为纯系， 也就是克隆。 (3)基本要求：所建成的克隆来源于单个细胞。 (4)提高细胞克隆形成率的措施： 选择适宜的培养基； 添加血清(胎牛血清最好)； 以滋养细胞支持生长； 激素(胰岛素等)刺激； 使用 CO2培养箱、调节 pH 等。 归纳总结 1.判断细胞株和细胞系的方法 (1)细胞系是可以
9、传代的细胞，分为两种类型：有限细胞系(细胞系的生存期有限)和连续细胞 系(大多具有异倍体核型)。 (2)细胞株是通过一定的纯化或选择法从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞， 分为两种类型：连续细胞株和有限细胞株。 (3)细胞系所有细胞都能传代培养，却不一定具有相同的特征，不能称为细胞克隆；而细胞株 是具有特殊性质的细胞系，一个细胞株就是一个细胞克隆。 2.克隆的类型 例 3 下列有关动物细胞培养的叙述，错误的是( ) A.细胞克隆需要滋养细胞支持生长 B.长期动物组织培养最终会成为简单的细胞培养 C.细胞系在连续传代过程中遗传性状始终保持均一 D.细胞株是从原代培养物或细胞系中选择出
10、的具有特殊性质的细胞 答案 C 解析 提高动物细胞克隆形成率的措施有：选择适宜的培养基、激素刺激、添加血清及以滋 养细胞支持生长等，A 正确；动物组织培养过程中，长期的组织培养最终会成为简单的细胞 培养，B 正确；细胞系在连续传代的过程中大多数会发生遗传物质改变，而具有异倍体核型， C 错误；细胞株是从原代培养物或细胞系中经过选择或纯化，获得的具有特殊性质的细胞， D 正确。 例 4 不属于细胞株特点的是( ) A.不具有恒定的染色体组型 B.具有同功酶类型 C.具有病毒敏感性 D.具有生化特性 答案 A 解析 细胞株的特点是具有恒定的染色体组型、同功酶类型、病毒敏感性和生化特性。 例 5 实
11、验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图所示。下列叙述错误的是( ) A.甲过程需要对实验小鼠进行消毒 B.乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化 C.丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型 D.丁过程得到的细胞可能具有异质性 答案 C 解析 进行细胞培养前需要对提供实验材料的动物进行消毒，A 正确；进行培养的组织需先 用胰蛋白酶处理，使其消化分散成单个细胞，B 正确；丙过程属于原代培养，细胞的核型稳 定，C 错误；丁过程属于传代培养，期间部分细胞会出现异质性，D 正确。 动物 细胞 的培 养和 克隆 形成 1动物细胞的培养：从动物体中取出相关 的组织，将它分解成单个细胞的悬浮液， 然后，在人工控
12、制的培养条件下，使这些 细胞得以生存，并保持生长、分裂繁殖乃 至接触抑制和有规律的衰老、死亡等生命 活动的现象 2动物组织培养：动物组织在体外及人工条 件下维持生活状态或生长特性。动物组织 培养过程中可以伴随组织分化 3原代培养 和传代培养 原代培养：从机体取出后 立即进行的细胞、组织培养 传代培养：将原代培养细胞 分成若干份，接种到若干份 培养基中，使其继续生长， 增殖 1.判断正误： (1)在人工控制的培养条件下，动物细胞培养的细胞能无限增殖( ) (2)细胞培养中，原代培养是指第一代细胞的培养( ) (3)从原代培养物中获得的细胞叫细胞株( ) (4)动物细胞培养和植物组织培养过程中都要
13、用到胰蛋白酶( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 2.下列有关动物细胞培养的说法中，正确的是( ) A.通过动物细胞培养获得细胞株或细胞系，证明了动物体细胞也具有全能性 B.癌细胞培养到一定时期不传代培养也能无限增殖 C.动物细胞培养时必须使用相关的酶才能使细胞分散成单个细胞 D.动物细胞培养时应置于 CO2培养箱中，使培养液的 pH 保持相对稳定 答案 D 解析 通过动物细胞培养获得细胞株或细胞系，但没有形成完整个体，因此不能证明动物体 细胞具有全能性，A 错误；癌细胞具有无限增殖的能力，只有在适宜的环境和营养条件下才 能无限增殖下去，B 错误；动物细胞培养时，经过机械消化或胰酶消化
14、使细胞分散成单个细 胞，C 错误；动物细胞培养时应置于 CO2培养箱中，使培养液的 pH 保持相对稳定，D 正确。 3.(2018 鄞州中学测试)下列关于动物细胞培养的叙述，错误的是( ) A.在培养基中加入胰岛素可提高动物细胞克隆形成率 B.细胞克隆可以从普通细胞系中分离出缺乏特殊基因的突变细胞系 C.连续细胞系可认为是发生了转化的细胞系，大多数具有二倍体核型 D.连续细胞系比有限细胞系更容易克隆 答案 C 解析 在培养基中加入胰岛素可提高动物细胞克隆形成率，A 项正确；细胞克隆即克隆培养 法，是将单一细胞从细胞群体中分离出来单独培养形成纯系的技术，从普通细胞系中分离出 单个突变细胞即可采用
15、这种方法培养成细胞系，B 项正确；连续细胞系被认为是发生了转化 的细胞系，大多具有异倍体核型，C 项错误；连续细胞系增殖能力更强，更易克隆，D 项正 确。 4.下列关于细胞系和细胞株的说法中，正确的是( ) A.细胞系有分裂次数的限制，细胞株可连续传代 B.细胞系的遗传物质没有变化，细胞株的遗传物质也没有改变 C.细胞系是原代培养建成的，细胞株是传代培养建成的 D.细胞系是可传代的细胞，细胞株是具有特殊性质的细胞系 答案 D 解析 细胞系是指可连续传代的细胞，分为有限细胞系和连续细胞系，连续细胞系是发生转 化的细胞，遗传物质已经发生变化；从细胞系中选择出的具有特殊性质的细胞是细胞株。 5.(2
16、019 台州高二检测)根据所学知识回答下列问题： (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，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_的细胞， 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， 这种细胞的粘着性_，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，而活细胞不被染色，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_
17、(A.有丝分裂前 期 B.有丝分裂中期 C.有丝分裂后期 D.有丝分裂末期)的细胞用显微镜进行观察。 (5)给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了免疫排斥现象，这是因为机体把移植的 皮肤组织当作_进行攻击。 答案 (1)相互接触 单层(或一层) 胰蛋白酶 (2)衰老甚至死亡 不死性(或无限增殖) 降 低 减少 (3)活细胞的细胞膜具有选择透性， 大分子染料不能进入活细胞内， 故活细胞不能着色(或死细 胞的细胞膜丧失了选择透性，大分子染料能够进入死细胞内而着色) (4)B (5)抗原 解析 (1)动物细胞培养过程中当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂 增殖，这种现象称为细
18、胞的接触抑制，此时，瓶壁上形成单层细胞。要使贴壁的细胞从瓶壁 上分离下来，需要用胰蛋白酶处理。 (2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡，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无限增殖的细胞，该种细胞的 粘着性降低，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量减少。 (3)用大分子染料对细胞进行染色时， 活细胞不被染色， 原因是活细胞的细胞膜具有选择透性， 大分子染料不能进入活细胞内。 (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有丝分裂中期的细胞用 显微镜进行观察，因为有丝分裂中期的染色体形态稳定、数目清晰，便于观察。 (5)
19、给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了免疫排斥现象，这是因为机体把移植的 皮肤组织当作抗原进行攻击。 6.某医院病理室为确诊患者的肿瘤是良性还是恶性，切取一小块肿瘤组织进行培养。请回答 下列问题： (1)实验中所用的细胞培养液中，除水之外通常需要维生素、无机盐、葡萄糖和_等。 (2)若开始培养时取一滴培养液观察有 100 个肿瘤细胞， 经 24 h 培养后， 取一滴稀释 100 倍后 再取一滴(设三次“一滴”等量)观察，发现有 64 个肿瘤细胞，此肿瘤细胞的细胞周期约为 _ h。 (3)与正常细胞相比，在显微镜下可见明显增多的细胞器是_。 (4)某科研单位研制出一种新型药物 X，据说对此
20、类肿瘤有较好的疗效，请你设计一个方案加 以验证。写出你所设计的实验步骤： _。 _。 _。 (5)设计表格记录实验结果。 答案 (1)氨基酸、血清 (2)4 (3)线粒体、核糖体(其他正确答案也可) (4)将相同的培养 液分为相等的两份，一份(A)加入药物 X，另一份(B)不加药物 X 将等数量的肿瘤细胞置于两份培养基中 放在相同条件下培养，定期取样观察肿瘤细胞生长情况 (5)实验结果如表所示 项目 培养液 A 培养液 B 4 h 8 h 12 h 解析 (1)动物细胞培养所需营养物质有糖类、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等， 另外还需加入血清、血浆等一些天然成分。(2)由 2n6 400/10064，可得 n6，即 24 小时 分裂 6 次，一个细胞周期为 4 h。(3)肿瘤细胞能无限增殖，在分裂时要进行 DNA 的复制和有 关蛋白质的合成，因此线粒体、核糖体等细胞器较多。(4)设计实验要注意控制无关变量，即 遵循单一变量原则。
