資源簡介

動物細胞培養和核移植技術
（第一課時）
一、教材分析
動物細胞培養技術是其他動物細胞工程技術的基礎。在動物細胞培養技術之后介紹的核移植技術、動物細胞融合技術、生產單克隆抗體以及胚胎工程都要用到動物細胞培養技術。掌握好這項技術才能為其他技術奠定好基礎。在動物細胞培養的教學中，可把這部分內容歸納成三個問題：（1）為什么要進行動物細胞的培養（2）什么是動物細胞的培養（3）怎樣進行動物細胞的培養其中，第三個問題是本節課的重點。
二、教學目標
1．知識目標
簡述動物細胞培養的過程、條件及應用。
2．過程與方法
采用問題教學法，設置環環相扣的問題，激發學生的思維，幫助他們深刻理解該內容。
3．情感態度與價值觀
關注細胞工程研究的發展和應用前景。
三、教學重難點
重點：
動物細胞培養的過程及條件。
難點：
動物細胞培養的過程及條件。
四、教學準備
多媒體課件、導學案。
五、課時安排
2課時。
六、教學過程
回顧舊知，引入新課：
（多媒體展示植物組織培養圖片和過程）利用植物細胞可以培育成植物體，那么，利用動物細胞能不能大量繁殖動物體，以提高繁殖率呢？這節課，我們就來學習動物細胞工程。
（一）動物細胞培養
（多媒體展示燒傷病人的圖片）同學們，動物細胞不能培養成動物體，那么能不能通過培養得到大量的某種細胞呢？如果可以的話，這無疑是燒傷病人的福音。因為自體皮膚是不會產生免疫排斥的。
展示人造皮膚圖片，引出動物細胞培養技術概念——從動物體中取出相關的組織，將它分散單個細胞，然后，放在適宜培養基中，讓這些細胞生長和增殖。
教師簡介動物細胞培養的基本流程：取出組織→單個細胞→培養基中培養→細胞增殖→大量同樣的細胞。
閱讀教材“動物細胞培養的過程”，小組合作探究以下幾個問題：
1.幼齡與老齡動物的組織細胞比較哪一種更易于培養？為什么？
（細胞的衰老與動物機體的衰老有著密切的關系，細胞的增殖能力與供體的年齡有關，幼齡動物細胞增殖能力強，有絲分裂旺盛，老齡動物則相反。所以，一般來說幼年動物的組織細胞比老年動物的組織細胞較易于培養。同樣，組織細胞的分化程度越低，則增殖能力越強，所以更容易培養。）
2.為什么要將組織塊分散成單個細胞進行培養？怎樣處理？
（成塊的組織中細胞與細胞靠在一起，彼此限制了細胞的生長和增殖；先剪碎，然后用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理一段時間。）
3.胰蛋白酶的作用是什么呢？由此可說明細胞間的物質是什么成分？用胃蛋白酶行嗎？
（用胰蛋白酶分散細胞，說明細胞間的物質主要是蛋白質。胃蛋白酶作用的適宜pH約為2，當pH大于6時，胃蛋白酶就會失去活性。胰蛋白酶作用的適宜環境pH為7.2～8.4。多數動物細胞培養的適宜pH為7.2～7.4，胃蛋白酶在此環境中沒有活性，而胰蛋白酶在此環境中活性較高，因此胰蛋白酶適宜用于細胞培養時的消化。）
4.培養過程中出現了什么現象？
（動物細胞培養過程中有兩種特殊現象：貼壁生長和接觸抑制。貼壁生長即懸液中分散的細胞貼附在瓶壁上生長的現象；接觸抑制是當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖的現象。）
提問：當接觸抑制現象發生后該怎么辦呢？
學生閱讀教材，多媒體展示教材中圖2-16。小組討論以下兩個問題：
1.什么是原代培養？什么是傳代培養？
（原代培養是將動物的器官或組織用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，分散成單個細胞，然后制成細胞懸液，放入培養瓶內，在適宜的條件下培養，這種培養叫原代培養。原代培養的細胞由于接觸抑制不再分裂，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理后，再分瓶培養，讓細胞繼續增殖，這種培養叫傳代培養。可見，劃分原代培養和傳代培養的界線是以分瓶為界，即配制細胞懸液后轉入培養液中的第一次培養為原代培養，分瓶后的培養（無論分瓶多少次）均為傳代培養。）
2.傳代培養的細胞會一直分裂下去嗎？移植用的皮膚細胞使用的是多少代的細胞？
（少數細胞會獲得不死性而無限增殖。傳代培養的細胞一般傳至10代后就不易傳下去了。一般來說，細胞在傳至10～50代左右時，增殖會逐漸緩慢，以至于完全停止。這時，部分細胞的細胞核型可能發生變化，當繼續傳代培養時，少部分細胞會克服細胞壽命的自然極限，獲得不死性。也就是說，傳代培養的細胞有兩次“危機”，即10代和50代時。10代以內的細胞二倍體核型是不變的、正常的；10～50代之間的部分細胞二倍體核型可能已經改變，不再正常；50代之后獲得了不死性，具有了癌細胞的特點，遺傳物質改變，二倍體核型發生了變化。所以，用于移植的皮膚細胞應該使用10代以內的細胞。）
讓學生結合多媒體圖片自主用文字和箭頭描述動物細胞培養的過程，教師做好指導。然后使用多媒體展示完整的動物細胞培養流程圖。
提問：多細胞動物和人體的細胞都生活在內環境中。動物細胞體外培養順利進行，應營造怎樣的環境？
學生閱讀教材中“動物細胞培養的條件”，學生進行交流討論，教師歸納得出：
1.無菌、無毒的環境：
強調保證無菌、無毒的“三項措施”：用具無菌處理；培養液添加抗生素；定期更換培養液。
2.營養：強調在合成培養基中還要加入血清、血漿。
3.溫度和pH：溫度與體內相近，以36.5±0.5℃為宜；適宜的pH為7.2~7.4。
4.氣體環境：主要氣體為O2和CO2。O2是細胞代謝所必需的，CO2的作用是維持培養液的pH。
提問：該技術除了可以培養人的皮膚細胞用于自體皮膚移植，還有其他什么用途呢？
應該針對學生的回答，教師及時給予評價，并總結得出：
（1）生產生物制品，如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等。
（2）應用于基因工程。
（3）檢測有毒物質，判斷物質的毒性。
（4）用于生理、病理、藥理等方面的研究。
七、課堂小結
多媒體展示列表，比較植物組織培養和動物細胞培養。
植物組織培養
動物細胞培養
原理
細胞全能性
細胞增殖
培養基性質
固體培養基
液體培養基
培養基特有成分
蔗糖、植物激素
動物血清、血漿
培養結果
植物體
細胞株、細胞系
培養目的
快速繁殖、培育無病毒植株等
獲得細胞或細胞產物
八、教學反思動物細胞培養和核移植技術
（第二課時）
一、教材分析
核移植技術又稱為動物克隆技術，是在動物細胞培養技術的基礎上發展起來的。教材首先從全能性的角度指出目前通過動物細胞培養技術是無法獲得動物體的，從而引出核移植技術的概念。然后以高產奶牛為例詳細講述了體細胞核移植技術的操作流程，即本節的重點和難點部分，通過展示圖片、動畫等形式來學習。最后介紹了核移植技術的應用前景和存在問題。
二、教學目標
1．知識目標
簡述動物細胞核移植技術的流程。
2．過程與方法
通過課前預習、查閱資料、課堂討論和強化練習等活動，讓學生了解動物細胞核移植技術的流程。
3．情感態度與價值觀
關注細胞工程研究的發展和應用前景。
三、教學重難點
重點：了解動物體細胞核移植技術的流程。
難點：了解動物體細胞核移植技術的流程。
四、教學準備
多媒體課件。
五、課時安排
2課時。
六、教學過程
回顧舊知，引入新課：
我們知道，通過植物組織培養技術可以將植物細胞培養成完整的植物體，并且不改變其遺傳特性，是一種無性繁殖技術，所以也被稱為植物克隆技術。其原理是植物細胞具有全能性。照此推理，動物細胞如果也具有全能性，就應該可以通過動物細胞培養技術獲得動物體，從而實現動物克隆。而當我們學習了動物細胞培養技術之后，卻只能報以遺憾。那么動物細胞的全能性有什么特點，如何才能實現動物的克隆呢？下面我們一起來探討。
（一）動物體細胞核移植技術和克隆動物
探討一：動物細胞全能性的特點
學生閱讀教材P47“動物體細胞核移植技術和克隆動物”第二段。
學生討論交流后，教師總結得出：動物細胞的全能性隨著動物細胞分化程度的提高而逐漸受到抑制，全能性的表達很難，但動物的細胞核內仍含有該種動物的全部遺傳基因，具有發育成完整個體的潛能，即動物的細胞核仍具有全能性。
需要的特殊技術：核移植。
探討二：核移植技術的概念及分類
讓學生根據教材中核移植技術的概念，用簡潔的圖示描述出其大概過程：
教師講解：被移植的細胞核可以來自于哺乳動物的胚胎細胞和體細胞，從而該技術分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植兩類。通過核移植技術得到的動物稱為克隆動物。
多媒體展示克隆羊“多利”的培育過程圖片，學生初步認識操作流程，并深化對概念的理解。
（二）體細胞核移植的過程——高產奶牛的克隆
學生閱讀教材P48，分小組討論以下幾個問題：
1.受體細胞為什么要選擇卵母細胞？
（因為卵母細胞體積大，易操作，而且其細胞質中含有促使細胞核表達全能性的某種因子和營養物質。）
2.在體細胞的細胞核移植到受體卵母細胞之前，為什么必須先去掉受體卵母細胞的核?
（為使核移植的胚胎或動物的遺傳物質全部來自有重要利用價值的動物提供的體細胞，例如高產奶牛。在供體細胞的細胞核移至受體細胞之前，必須將受體卵母細胞的遺傳物質去掉或將其破壞。）
3.用于核移植的供體細胞一般都選用傳代10代以內的細胞，想一想，這是為什么？
（培養的動物細胞一般當傳代至10～50代左右時，部分細胞核型可能會發生變化，其細胞遺傳物質可能會發生突變，而10代以內的細胞一般能保持正常的二倍體核型。因此，在體細胞核移植中，為了保證供體細胞正常的遺傳基礎，通常采用傳代10代以內的細胞。）
4.你認為用上述體細胞核移植方法生產的克隆動物，是對體細胞供體動物進行了100%的復制嗎?為什么？
（克隆動物絕大部分DNA來自于供體細胞核，但其核外還有少量的DNA，即線粒體中的DNA是來自于受體卵母細胞。所以，用核移植的方法克隆的動物不是與供核動物完全相同的復制品。此外，即便動物的遺傳基礎完全相同，但動物的一些行為、習性的形成與所處環境有很大關系，核供體動物生活的環境與克隆動物所生活的環境不會完全相同，其形成的行為、習性也不可能和核供體動物完全相同，從這一角度看，克隆動物不會是核供體動物100%的復制。）
5.動物體細胞核移植技術過程中運用的原理是什么？
（動物體細胞核的全能性。）
小組討論后小組代表回答問題，教師做好引導與點評。然后教師梳理出以下幾個步驟要點，并配合多媒體圖片進行講解：
（1）卵母細胞的采集：從屠宰場收集牛卵巢，在體外培養到減數第二次分裂中期。
（2）供體細胞的采集：從供體取體細胞進行培養。
（3）供體的細胞核移入去核卵母細胞中，其實質是將去核卵母細胞與供體細胞進行細胞融合，一般采用電激法使細胞融合，所以子代的細胞質基因來自于兩個親本。
（4）供體核進入受體卵母細胞后，還需要物質或化學方法激活受體細胞，使其完成減數分裂，因為所選用的受體細胞是處于減數第二次分裂中期的卵母細胞，減數分裂還沒有完成。
（5）重組細胞在體外發育成重組胚胎，將早期胚胎移植到受體母牛體內。
（6）代孕母牛生出克隆牛。
（三）體細胞核移植技術的應用前景
教師講解：體細胞核移植的應用有以下幾個方面：
（1）畜牧業生產中，可加速家畜遺傳改良進程，促進優良畜群繁育。
（2）保護瀕危物種。
（3）轉基因克隆動物可以作為生物反應器。
（4）治療人類疾病。
（5）組織器官移植（人的核移植胚胎干細胞）。
（6）研究克隆動物和克隆細胞。
（7）用克隆動物做疾病模型。
（四）體細胞核移植技術存在的問題
教師講解：
（1）體細胞核移植技術的成功率非常低。
（2）克隆動物存在著健康問題，許多克隆動物表現出遺傳和生理缺陷等。
七、課堂小結
這節課我們學習了動物細胞核移植技術的四個方面：概念、過程、應用、存在問題。重點是掌握核移植技術的基本流程。借助于該流程，就可以實現將動物細胞培育成一個完整的動物體，盡管還存在許多的問題等待解決。
八、教學反思
細胞核
去核卵母細胞
重組細胞
新的胚胎
克隆動物

展開更多......

收起↑