輔導(dǎo)教案
基礎(chǔ)鏈接•溫故知新
一、細(xì)胞的增殖
1．細(xì)胞周期：從上一次分裂________到下一次分裂________所經(jīng)歷的整個(gè)過程，叫細(xì)胞周期。它包括________(簡稱)和________間期。
如右圖，_______是一個(gè)細(xì)胞周期。
2．有絲分裂的意義在于親代細(xì)胞的染色體經(jīng)過________后，精確地平均分配到兩個(gè)________中去，保證了遺傳性狀的________。
二、細(xì)胞的分化與癌變
1．細(xì)胞的后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生________的過程叫細(xì)胞的分化。
2．癌細(xì)胞是由正常細(xì)胞發(fā)生________而的癌變的細(xì)胞，它的重要特點(diǎn)是________和________。
三、特異性免疫
B淋巴細(xì)胞受抗原刺激后可分化為效應(yīng)B淋巴細(xì)胞和________，前者能產(chǎn)生大量的________參與體液免疫。
一、1.結(jié)束 結(jié)束 分裂期 分裂 bc 2. 復(fù)制 子細(xì)胞 穩(wěn)定性
二、1.穩(wěn)定性 2.突變 無限增殖 易于轉(zhuǎn)移
三、記憶細(xì)胞 抗體
聚焦科技•掃描知識
動(dòng)物克隆技術(shù)的基礎(chǔ)是動(dòng)物的細(xì)胞和組織培養(yǎng)，細(xì)胞培養(yǎng)主要是體外人工培養(yǎng)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。細(xì)胞全能性的揭示、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)控制機(jī)理的分析、癌變機(jī)理和衰老原因的研究，都與細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)密不可分。
一、動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)和克隆形成
1．動(dòng)物細(xì)胞、組織培養(yǎng)
細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞就停止分裂增殖。
(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的方法
進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，首先將組織塊剪碎，用機(jī)械法或胰酶處理，使其分散成許多單個(gè)細(xì)胞，然后，在人工控制的條下，使這些細(xì)胞生存和生長、分裂乃至接觸抑制和有規(guī)律的衰老、死亡等生命活動(dòng)現(xiàn)象。
由于細(xì)胞培養(yǎng)中，細(xì)胞之間并非彼此獨(dú)立而是在生命活動(dòng)中相互依存，所以在某種程度上像體內(nèi)一樣呈現(xiàn)一定的組織特性。
(2)動(dòng)物組織培養(yǎng)的含義
胰酶能使細(xì)胞分散開的原因是可分解細(xì)胞間的膠原蛋白，使細(xì)胞間的聯(lián)系性減小。
動(dòng)物組織在體外及人工條下維持生活狀態(tài)或生長特性。
(3)動(dòng)物細(xì)胞、組織培養(yǎng)的關(guān)系
①二者在離體情況下，都能培養(yǎng)并表現(xiàn)正常的生命活動(dòng)；
②不同點(diǎn)是，動(dòng)物組織培養(yǎng)在得到離體組織后，需要機(jī)械處理或胰蛋白酶處理得到分散的細(xì)胞再進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，同時(shí)動(dòng)物組織培養(yǎng)過程中可以伴隨組織分化。
2．動(dòng)物組織培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展
(1)發(fā)展簡史及近況
①萌芽時(shí)期在19世紀(jì)，1885年，雞神經(jīng)板在生理鹽水中培養(yǎng)成活。
②1903年，皮膚及白細(xì)胞培養(yǎng)在腹水及血清中細(xì)胞存活時(shí)間長達(dá)1個(gè)月。
③1907年真正的組織培養(yǎng)開始，并在蛙胚神經(jīng)管培養(yǎng)中看到了神經(jīng)纖維末端的阿米巴運(yùn)動(dòng)。
(2)動(dòng)物組織培養(yǎng)的流程
取動(dòng)物組織塊→剪碎組織→用胰蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞→制成細(xì)胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液中進(jìn)行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細(xì)胞用胰蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞，制成細(xì)胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液中進(jìn)行傳代培養(yǎng)→放入二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。
轉(zhuǎn)化即正常細(xì)胞在某種因子的作用下發(fā)生突變而形成具有癌性的細(xì)胞。
①原代培養(yǎng)：從機(jī)體取出后立即進(jìn)行的細(xì)胞、組織培養(yǎng)。
原代培養(yǎng)的細(xì)胞生長比較緩慢，而且繁殖一定的代數(shù)后(一般10代以內(nèi))停止生長，需要重新更換培養(yǎng)基。
②傳代培養(yǎng)：將原代培養(yǎng)的細(xì)胞從一個(gè)培養(yǎng)瓶轉(zhuǎn)移到另一個(gè)培養(yǎng)瓶，叫傳代培養(yǎng)。
有時(shí)也把最初的若干次傳代培養(yǎng)歸入原代培養(yǎng)范圍。
正常細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，細(xì)胞傳到一定代數(shù)便會(huì)衰老、死亡，不能無限制地傳下去，但有些突變和轉(zhuǎn)化的細(xì)胞卻無限傳代。如HeLa細(xì)胞系就是1951年從一位黑人宮頸癌患者的癌細(xì)胞培養(yǎng)至今而形成的腫瘤細(xì)胞系。
3．細(xì)胞系、細(xì)胞株
(1)細(xì)胞系：可連續(xù)傳代的細(xì)胞。
①特點(diǎn)：無限增殖。
②類型
a．連續(xù)細(xì)胞系：能連續(xù)培養(yǎng)下去的細(xì)胞系。是發(fā)生轉(zhuǎn)化了的細(xì)胞系，大多數(shù)具有異倍體核型，有的是惡性細(xì)胞系，具有異體致癌性，有的連續(xù)細(xì)胞系獲得了不死性，但保留接觸抑制現(xiàn)象，不致癌。
b．有限細(xì)胞系：不能連續(xù)培養(yǎng)下去的細(xì)胞系。二倍體細(xì)胞一般為有限細(xì)胞系。
細(xì)胞系泛指可傳代的細(xì)胞，細(xì)胞株是具有特殊性質(zhì)的細(xì)胞系。
(2)細(xì)胞株：從原代培養(yǎng)物或細(xì)胞系中獲得的具有特殊性質(zhì)的細(xì)胞，能夠繁殖50代左右。
①特點(diǎn)：能始終保持特征。
②類型
a．連續(xù)細(xì)胞株：可連續(xù)多次傳代的細(xì)胞株。
b．有限細(xì)胞株：可傳代次數(shù)有限的細(xì)胞株。
4．克隆培養(yǎng)法
克隆培養(yǎng)法可以得到純系的細(xì)胞系。
(1)克�。阂喾Q無性繁殖系或簡稱無性系。對細(xì)胞說，克隆是指由同一個(gè)祖先細(xì)胞通過有絲分裂產(chǎn)生的遺傳性狀一致的細(xì)胞群。
(2)克隆培養(yǎng)法(細(xì)胞克隆)：把一個(gè)單細(xì)胞從群體中分離出單獨(dú)培養(yǎng)，使之繁衍成一個(gè)新的細(xì)胞群體的技術(shù)。
(3)克隆的基本要求：必須保證分離出的細(xì)胞是一個(gè)而不是多個(gè)，即必須肯定所建成的克隆于單個(gè)細(xì)胞。
(4)用于克隆的細(xì)胞：理論上所有的細(xì)胞都可以克隆，但原代培養(yǎng)細(xì)胞和有限系克隆起有困難。只有對培養(yǎng)環(huán)境有較大適應(yīng)范圍和具有較強(qiáng)獨(dú)立生存能力的細(xì)胞，才容易做細(xì)胞克隆。
無限細(xì)胞系、轉(zhuǎn)化細(xì)胞系和腫瘤細(xì)胞等比較容易克隆。
(5)提高細(xì)胞克隆形成率的措施
①選擇適宜的培養(yǎng)基；
②添加血清；
③以滋養(yǎng)細(xì)胞支持生長；
④激素(胰島素等)刺激；
⑤使用CO2培養(yǎng)箱調(diào)節(jié)pH和選擇細(xì)胞生長支持物。
(6)應(yīng)用：最主要用途之一就是從中分離出缺乏特殊基因的突變細(xì)胞系。
二、動(dòng)物的細(xì)胞融合技術(shù)及其應(yīng)用
1．細(xì)胞融合與細(xì)胞雜交
(1)細(xì)胞融合
細(xì)胞融合
①概念：兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞結(jié)合成一個(gè)細(xì)胞的現(xiàn)象。
②過程：動(dòng)物細(xì)胞的融合與植物原生質(zhì)體的融合的原理基本相同。誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法與植物原生質(zhì)體融合的方法類似，常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、滅活的仙臺病毒、電刺激等。但植物原生質(zhì)體的融合不用滅活的仙臺病毒。
(2)細(xì)胞雜交
細(xì)胞融合的原理是細(xì)胞膜的流動(dòng)性。
①概念：基因型不同的細(xì)胞間的融合。
②特征：雜交細(xì)胞中的染色體容易丟失。
(3)二者關(guān)系：細(xì)胞融合包含體細(xì)胞雜交，細(xì)胞融合可以在基因型相同或不同的細(xì)胞間進(jìn)行，而基因型不同的細(xì)胞間的融合就是細(xì)胞雜交。
融合(雜交)形成的雜種細(xì)胞包含兩個(gè)親本的遺傳物質(zhì)，其染色體數(shù)、基因組成情況、染色體組都是兩個(gè)細(xì)胞之和。
(4)意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和生物新品種培育的重要手段。
2．雜交瘤技術(shù)和單克隆抗體制備
利用細(xì)胞雜交技術(shù)，將抗體生成細(xì)胞(B淋巴細(xì)胞)與瘤細(xì)胞雜交，形成一雜種細(xì)胞(雜交瘤技術(shù))的過程。
(1)抗體：B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生。主要成分：球蛋白，具有特異性，從血清中分離出的抗體產(chǎn)量低、純度低、特異性差。
(2)雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)：既能大量無限繁殖，又能產(chǎn)生專一抗體。
(3)制備基本過程
①用外界抗原刺激動(dòng)物，使其發(fā)生免疫反應(yīng)，得到B淋巴細(xì)胞。
②用聚乙二醇、滅活的仙臺病毒作介導(dǎo)，使免疫的脾細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合。(獲得三種融合細(xì)胞：B—B細(xì)胞、B—瘤細(xì)胞、瘤—瘤細(xì)胞)
③然后篩選獲得雜交瘤細(xì)胞。
在選定的培養(yǎng)基上，未融合的細(xì)胞和融合的同種核的細(xì)胞會(huì)死亡，只有融合的細(xì)胞才能生長，并產(chǎn)生特異性抗體。
雜交瘤技術(shù)制備抗體的最大優(yōu)點(diǎn)是：可以從特定抗原成分比例極少的抗原混合物中獲得單抗。
(4)單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn)：專一性強(qiáng)，靈敏度高，并可大量制備。
三、動(dòng)物的克隆繁殖
1．動(dòng)物細(xì)胞全能性的表現(xiàn)程度
(1)受精卵具有全能性
動(dòng)物完整的個(gè)體就是由受精卵發(fā)育的，所以受精卵具有全能性；受精卵的卵裂期，細(xì)胞沒有分化，也具有全能性。
骨髓干細(xì)胞分化示意圖
(2)分化細(xì)胞的全能性受限制
胚胎細(xì)胞發(fā)育到一定階段，細(xì)胞不具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能，只具有分化出多種組織細(xì)胞的潛能，這樣的細(xì)胞叫多能干細(xì)胞，如多能造血干細(xì)胞，可分化為紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板等。有的只能分化為一種細(xì)胞，如單能造血干細(xì)胞。有的已經(jīng)分化了的細(xì)胞不再分化為其他細(xì)胞，甚至終生不再分裂，如高度分化的神經(jīng)細(xì)胞。
(3)不同生物的全能性及逆分化
低等動(dòng)物細(xì)胞的全能性一般比較容易體現(xiàn)，如水螅。分化的細(xì)胞也可逆轉(zhuǎn)為正常細(xì)胞，如癌細(xì)胞。
(4)干細(xì)胞按能力可以分為以下四類：
①全能干細(xì)胞：由卵和精細(xì)胞的融合產(chǎn)生受精卵。而受精卵在形成胚胎過程中四細(xì)胞期之前任一細(xì)胞皆是全能干細(xì)胞。具有發(fā)展成獨(dú)立個(gè)體的能力。也就是說能發(fā)展成一個(gè)個(gè)體的細(xì)胞就稱為全能干細(xì)胞。
②萬能干細(xì)胞：是全能干細(xì)胞的后裔，無法發(fā)育成一個(gè)個(gè)體，但具有可以發(fā)育成多種組織的能力的細(xì)胞。
③多能干細(xì)胞：只能分化成特定組織或器官等特定族群的細(xì)胞(例如血細(xì)胞，包括紅血細(xì)胞、白血細(xì)胞和血小板)。
④專一性干細(xì)胞：只能產(chǎn)生一種細(xì)胞類型；但是，具有自更新屬性，將其與非干細(xì)胞區(qū)分開。
2．動(dòng)物難以克隆的根本原因
理論上講，特化的動(dòng)物細(xì)胞基因組是完整的，具有全能性。
核移植的原理是細(xì)胞核的全能性。
實(shí)際上，細(xì)胞在分化過程中，基因表達(dá)的調(diào)控使得細(xì)胞中合成了專一的蛋白質(zhì)，即細(xì)胞基因組中的基因不同時(shí)進(jìn)行活動(dòng)，或發(fā)生差異性表達(dá)，因此，不能像受精卵一樣發(fā)揮細(xì)胞的全能性。
即動(dòng)物難以克隆的根本原因是基因的選擇性表達(dá)。
動(dòng)物細(xì)胞的全能性會(huì)隨著細(xì)胞分化程度的提高而逐漸受到限制，分化潛能逐漸變?nèi)酢Ｄ壳斑�不能用類似于植物組織培養(yǎng)的方法獲得完整的動(dòng)物個(gè)體，用動(dòng)物細(xì)胞克隆的動(dòng)物，實(shí)際上是通過核移植實(shí)現(xiàn)的。
3．細(xì)胞核移植實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物的克隆繁殖
(1)核移植：利用一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核(供體核)取代另一個(gè)細(xì)胞中的細(xì)胞核，形成一個(gè)重建的“合子”的過程。用核移植的方法得到的動(dòng)物稱為克隆動(dòng)物。
(2)過程(以蛙形成為例)：
用囊胚細(xì)胞(或皮膚細(xì)胞)核移植到去核的卵母細(xì)胞中，重組細(xì)胞發(fā)育成了蝌蚪，有的甚至變態(tài)發(fā)育為成蛙。
受體細(xì)胞一般選用卵母細(xì)胞，是因?yàn)槠潴w積大，易操作；細(xì)胞內(nèi)含有促使細(xì)胞核表達(dá)全能性的某種物質(zhì)和營養(yǎng)條。
(3)首例體細(xì)胞克隆動(dòng)物(克隆羊)
多莉的性狀與供核母羊(白面綿羊)相似但不完全相同。
通過體細(xì)胞克隆動(dòng)物的成功，證明了：①高度分化細(xì)胞經(jīng)過一定技術(shù)處理，也可回復(fù)到類似受精卵時(shí)期的功能；②在胚胎和個(gè)體發(fā)育中，細(xì)胞質(zhì)具有調(diào)控細(xì)胞核(包括異的細(xì)胞核)發(fā)育的作用。
(4)克隆的生物學(xué)機(jī)理
①重組卵細(xì)胞最初分裂時(shí)雖然復(fù)制了DNA，但基因的轉(zhuǎn)錄并未開始；
②供體核DNA開始丟失于乳腺細(xì)胞的調(diào)節(jié)蛋白，阻止了核基因的表達(dá)；
③重組卵細(xì)胞開始第三次分裂時(shí)，原乳腺細(xì)胞的調(diào)節(jié)蛋白便全部被卵細(xì)胞質(zhì)中的蛋白因子替換了，核DNA被重排，胚細(xì)胞開始表達(dá)自己的基因，進(jìn)而調(diào)控在代孕母體子宮中的進(jìn)一步發(fā)育。
(5)意義
①為遺傳疾病的治療、優(yōu)良品種的培育等提供重要途徑；
②利于對物種的優(yōu)化、瀕危動(dòng)物的保存和對轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的擴(kuò)群；
③豐富人們的物質(zhì)生活(制備血精蛋白等)，降低畜牧業(yè)成本，縮短育種年限，提高生產(chǎn)效率等。
綱舉目張•理清結(jié)構(gòu)
動(dòng)物克隆技術(shù)的基礎(chǔ)是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和組織培養(yǎng)。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)可以獲得需要的細(xì)胞株系。動(dòng)物細(xì)胞工程的主要技術(shù)手段是細(xì)胞培養(yǎng)和細(xì)胞融合，通過其發(fā)展起的單克隆抗體技術(shù)帶了細(xì)胞免疫學(xué)中的一次革命。由于動(dòng)物個(gè)體發(fā)育過程中基因的選擇性表達(dá)，使得動(dòng)物難以通過克隆進(jìn)行繁殖，胚胎細(xì)胞克隆技術(shù)和體細(xì)胞核移植技術(shù)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了部分動(dòng)物的克隆繁殖。
突破難點(diǎn)•化解疑點(diǎn)
1．辨析比較植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)。
探究發(fā)現(xiàn)：
比較項(xiàng)目原理培養(yǎng)基結(jié)果培養(yǎng)目的
植物組織培養(yǎng)細(xì)胞的全能性固體；營養(yǎng)物質(zhì)，激素培育成植株快速繁殖
動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞的增殖液體；營養(yǎng)物質(zhì)，動(dòng)物血清等培育成細(xì)胞系或細(xì)胞株獲得細(xì)胞的產(chǎn)物或細(xì)胞
我的發(fā)現(xiàn)
2．為什么不用兩個(gè)而要用多個(gè)細(xì)胞進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞間的融合？
探究發(fā)現(xiàn)：就目前常用的細(xì)胞融合方法看，不管是用物理的、化學(xué)的方法，還是生物的方法，其融合率都不可能達(dá)100%。僅用兩個(gè)細(xì)胞融合，其效率太低，不一定能得到融合細(xì)胞。更重要的是，即使兩個(gè)細(xì)胞已發(fā)生融合，但并不一定是研究者期望得到的細(xì)胞類型。目前動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)最有價(jià)值的應(yīng)用就是單克隆抗體的制備。我們以制備單克隆抗體為例說明這一問題。我們知道，體內(nèi)產(chǎn)生的特異性抗體種類可多達(dá)百萬種以上，但是每一個(gè)B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體，如果僅取一個(gè)脾細(xì)胞(含B淋巴細(xì)胞)和一個(gè)瘤細(xì)胞雜交，我們不能確定該脾細(xì)胞分泌的抗體是否正是我們所需要的；若用大量的脾細(xì)胞和瘤細(xì)胞進(jìn)行融合，就可以從融合細(xì)胞中篩選出能分泌所需抗體的雜交瘤細(xì)胞。
我的發(fā)現(xiàn)
3．如何進(jìn)行雜交瘤細(xì)胞的抗體檢測及克隆化培養(yǎng)？
探究發(fā)現(xiàn)：融合后的細(xì)胞經(jīng)選擇性培養(yǎng)基培養(yǎng)后，能存活的細(xì)胞就是雜交瘤細(xì)胞。但這些雜交瘤細(xì)胞并非都是能分泌所需抗體的細(xì)胞，通常用“有限稀釋法”選擇。將雜交瘤細(xì)胞稀釋，用多孔細(xì)胞培養(yǎng)板培養(yǎng)，使每孔細(xì)胞不超過一個(gè)，通過培養(yǎng)讓其增殖。然后檢測各孔上清液中細(xì)胞分泌的抗體(常用酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)法)，那些上清液可與特定抗原結(jié)合的培養(yǎng)孔為陽性孔。陽性孔中的細(xì)胞還不能保證是自單個(gè)細(xì)胞，挑選陽性孔的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行有限稀釋，一般需進(jìn)行3～4次，直至確信每個(gè)孔中增殖的細(xì)胞為單克隆細(xì)胞。該過程即為雜交瘤細(xì)胞的克隆化培養(yǎng)。
我的發(fā)現(xiàn)
4．列表比較動(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交。
探究發(fā)現(xiàn)：
比較項(xiàng)目細(xì)胞融合的原理細(xì)胞融合的方法誘導(dǎo)手段用法
植物體細(xì)胞雜交細(xì)胞膜的流動(dòng)性去除細(xì)胞壁后誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合離心、電刺激、振動(dòng)、聚乙二醇等試劑誘導(dǎo)克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，獲得雜種植株
動(dòng)物細(xì)胞融合細(xì)胞膜的流動(dòng)性使細(xì)胞分散后誘導(dǎo)細(xì)胞融合除上述手段外，再加滅活的病毒誘導(dǎo)制備單克隆抗體的技術(shù)之一
我的發(fā)現(xiàn)
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