高中生物選修3專題(1).ppt

2.2 動物細胞工程,一、動物細胞培養(yǎng)動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ) 1.動物細胞的培養(yǎng)過程,2.培養(yǎng)條件 (1)無菌、無毒的環(huán)境:對_和所有培養(yǎng)用具進行無菌處 理,添加_,定期更換培養(yǎng)液以清除_。 (2)營養(yǎng):除正常的有機和無機營養(yǎng)外,加入_等一些 天然成分。 (3)適宜的溫度和pH:溫度為_(哺乳動物),pH為 _。 (4)氣體環(huán)境:含95%空氣加_的混合氣體,其中后者的作用 是_。 3.應(yīng)用 生物制品的生產(chǎn)、檢測_、醫(yī)學研究。,培養(yǎng)液,抗生素,代謝產(chǎn)物,血清、血漿,36.50.5,7.27.4,5%CO2,維持培養(yǎng)液的pH,有毒物質(zhì),二、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物 1.動物體細胞核移植技術(shù)的過程,胚胎移植,細胞培養(yǎng),去核,重組細胞,供體,2.原理:_ 3.結(jié)果:_ 4.應(yīng)用 (1)加速家畜_進程,促進優(yōu)良畜群繁育。 (2)保護_。 (3)生產(chǎn)醫(yī)用蛋白。 (4)作為異種移植的_。 (5)用于組織器官的_。,動物體細胞核具有全能性,產(chǎn)生新個體,遺傳改良,瀕危物種,供體,移植,三、動物細胞融合與單克隆抗體 1.動物細胞融合 (1)原理:_。 (2)融合方法:聚乙二醇(PEG)、_、電激等。 (3)意義:突破了_的局限,使_成為可能, 也為制造_開辟了新途徑。,細胞膜的流動性,滅活的病毒,有性雜交方法,遠緣雜交,單克隆抗體,2.單克隆抗體 (1)制備過程:,能產(chǎn)生所需,雜交瘤細胞,抗體,(2)優(yōu)點:特異性強、_,可大量制備。 (3)用途:作為_;用于治療疾病和_。,靈敏度高,診斷試劑,運載藥物,1.培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細胞。 ( ) 【分析】由于接觸抑制,動物細胞培養(yǎng)時只能形成單層細胞。 2.二倍體細胞的傳代培養(yǎng)次數(shù)通常是無限的。( ) 【分析】二倍體細胞的傳代培養(yǎng)次數(shù)通常是有限的,只有少數(shù) 細胞遺傳物質(zhì)發(fā)生改變,才能無限增殖。 3.動物細胞培養(yǎng)技術(shù)可用于轉(zhuǎn)基因動物的培育。( ) 【分析】目的基因?qū)胧荏w細胞后需通過動物細胞培養(yǎng)技術(shù)獲 得早期胚胎,才能進一步培育成轉(zhuǎn)基因動物。,4.哺乳動物細胞體外培養(yǎng)時乳腺癌細胞易于乳腺細胞;胚胎細 胞易于脂肪細胞。( ) 【分析】哺乳動物的乳腺細胞和脂肪細胞都是高度分化的細 胞,體外培養(yǎng)難度大。乳腺癌細胞能夠無限增殖,容易進行體外 培養(yǎng);胚胎細胞具有很強的分裂增殖能力,容易進行體外培養(yǎng)。 5.動物細胞核移植的受體細胞是卵細胞。( ) 【分析】動物細胞核移植的受體細胞是去核的卵母細胞。 6.克隆動物的性狀與供體動物完全相同。( ) 【分析】克隆動物的性狀主要由提供細胞核的供體動物決定, 但由細胞質(zhì)基因決定的性狀則由受體細胞決定。,考點一 植物組織培養(yǎng)、動物細胞培養(yǎng)和細胞核移植比較,【高考警示】 (1)植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)過程都存在細胞的培養(yǎng)過程,但植物細胞可以先分裂再分化,而動物細胞不分化只分裂。 (2)克隆動物的起點是經(jīng)過核移植后形成的重組細胞,其遺傳物質(zhì)主要來自供體,因此形成的個體性狀主要同供體,但也有部分性狀同受體。,【典例1】科學家通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得了含有人生長激素基因的奶牛,如果要加速轉(zhuǎn)基因奶牛的繁育,可以對此轉(zhuǎn)基因奶牛進行克隆(如圖所示)。請結(jié)合圖示回答下列問題:,(1)在進行細胞培養(yǎng)時,要對取自轉(zhuǎn)基因奶牛的組織細胞進行分散處理,形成單個細胞,這個過程中需要利用_ 酶處理。 (2)用于核移植的供體細胞,一般都選用傳代10代以內(nèi)的細胞,原因是 。 (3)在進行原代培養(yǎng)時,細胞增殖的方式是 ,此外,細胞增殖還表現(xiàn)出 和接觸抑制等特點。,(4)將進行培養(yǎng)的供體細胞注入去核的卵母細胞中,去除卵母細胞細胞核的目的是 。 (5)將重組細胞在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成的重組胚胎移入受體母牛后,該母牛就會生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)相同的牛犢,但也不是100%地復(fù)制,原因最可能是 。 (6)上述動物細胞工程中涉及的技術(shù)有 。轉(zhuǎn)基因奶牛的克隆成功,說明了動物的 具有全能性。,【解析】(1)實踐中常用胰蛋白酶處理動物組織細胞使其分離開來。 (2)傳代10代以內(nèi)的細胞代謝旺盛、分裂能力強,遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變,適于作為核移植的供體細胞。 (3)在進行原代培養(yǎng)時,細胞以有絲分裂的方式進行增殖,同時表現(xiàn)出貼壁生長和接觸抑制的現(xiàn)象。 (4)去除卵母細胞細胞核的目的是使克隆出的動物個體的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自供體細胞。,(5)生物的性狀是細胞核基因和細胞質(zhì)基因共同作用的結(jié)果,同時,生物的性狀還受環(huán)境因素的影響,因此,克隆動物不可能是供體奶牛100%的復(fù)制品。 (6)該克隆動物的培育過程中涉及核移植、細胞培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù),說明了高度分化的哺乳動物體細胞的細胞核仍具有全能性。,答案:(1)胰蛋白 (2)該種細胞代謝旺盛、分裂能力強,且遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變 (3)有絲分裂 貼壁生長 (4)使克隆出的動物個體的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自供體細胞 (5)生物的性狀受細胞核基因和細胞質(zhì)基因共同控制;生物的性狀還受環(huán)境因素的影響 (6)核移植、細胞培養(yǎng)、胚胎移植技術(shù) 體細胞的細胞核,【變式訓練】不同類型的細胞表達不同的基因組合。那么不同類型的動物細胞都具有全套基因嗎?科學家進行了如圖所示的克隆研究。代表有關(guān)過程,ah代表有關(guān)結(jié)構(gòu)或個體。,(1)a細胞的名稱是 。過程取出的細胞f是 ,該細胞經(jīng)過過程分化成何種h細胞取決于培養(yǎng)基中加入的 。 (2)對b的操作方法通常是 。若g是能產(chǎn)生人生長激素的羊,則培育g時,應(yīng)將人的生長激素基因?qū)?,為了盡快獲得大量的生長激素,但讓g進行有性生殖會丟失目的基因,你將通過 技術(shù)來實現(xiàn)。 (3)如果圖中的細胞均是人體細胞,則獲得的h細胞或器官可用于供體本人組織器官的移植,其優(yōu)點是 。 (4)上述過程中用到的生物技術(shù)有 (列舉兩項)。,【解析】本題主要考查體細胞核移植技術(shù)的過程和應(yīng)用前景。 (1)圖中a細胞是去核卵母細胞。過程取出的細胞f是胚胎干細胞(內(nèi)細胞團),胚胎干細胞具有分化的全能性,但經(jīng)過過程分化成何種h細胞取決于培養(yǎng)基中加入的不同的分化誘導因子。 (2)將供體細胞核注入去核的卵母細胞,通常進行顯微操作。若g是能產(chǎn)生人生長激素的羊,則培育g時,應(yīng)將人的生長激素基因?qū)胍浦驳墓w細胞(核)中。為了克服有性生殖會丟失目的基因的缺點,可通過核移植技術(shù)來實現(xiàn),即將g羊的體細胞核或胚胎細胞核移入去核的卵母細胞,經(jīng)過圖示過程,再形成轉(zhuǎn)入人生長激素基因的克隆羊。,(3)如果圖中的細胞均是人體細胞,則獲得的h細胞或器官可用于病人組織器官的移植,由于是自身細胞克隆培養(yǎng)形成的器官,不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。 (4)上述過程中用到的生物技術(shù)有動物細胞培養(yǎng)、核移植、胚胎移植、干細胞的誘導分化等。,答案:(1)(去核)卵母細胞 胚胎干細胞 不同的分化誘導因子 (2)顯微注射法 移植的供體細胞(核) 克隆(或核移植) (3)不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng) (4)動物細胞培養(yǎng)、核移植、胚胎移植、干細胞的誘導分化等(列舉兩項即可),考點二 動物細胞融合與單克隆抗體 1.植物體細胞雜交與動物細胞融合的比較,2.單克隆抗體的制備 (1)取相應(yīng)B淋巴細胞前必須先注射相應(yīng)抗原蛋白,否則不能獲得單克隆抗體。 (2)細胞融合后需經(jīng)二次篩選: 第一次:在特定的選擇性培養(yǎng)基上,未融合的親本細胞(B淋巴細胞和骨髓瘤細胞)和融合的具有同種核的細胞(BB融合細胞、瘤瘤融合細胞)都會死亡,只有融合的雜交細胞(雜交瘤細胞)才能生長。這種雜交細胞的特點是既能迅速大量繁殖,又能產(chǎn)生單一的特異性抗體。,第二次:經(jīng)選擇性培養(yǎng)的雜交瘤細胞并非都是能分泌所需抗體的細胞(很多種雜交瘤細胞),需經(jīng)克隆化培養(yǎng)和抗體檢測,經(jīng)篩選后才可獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的細胞。,【高考警示】(1)植物體細胞雜交與動物細胞融合中酶的作用對象不同,纖維素酶和果膠酶作用于細胞壁,而胰蛋白酶等作用于細胞間的蛋白質(zhì)。 (2)滅活的病毒保持了其抗原性,但毒性消失。 (3)植物雜交細胞在激素誘導下能表達出全能性,但動物雜交細胞的全能性不能表達。,【典例2】科學家已分離出H1N1病毒(一種RNA病毒)。某制藥廠根據(jù)下面流程圖生產(chǎn)預(yù)防和治療甲流的抗體,請據(jù)圖回答有關(guān)問題:,(1)若A細胞是小鼠骨髓瘤細胞,則B細胞是取自感染病毒的人體內(nèi)的 細胞,促進d過程的常用誘導劑是 。 (2)假設(shè)僅考慮某兩個細胞的融合,則可形成 種類型的C細胞,因此需用培養(yǎng)基篩選出_ (填特點)的D細胞用于培養(yǎng)。D細胞的名稱是 。 (3)理論上,注射了該抗體的人群不能長期對甲流免疫,試分析原因: 。 (4)不同種動物的體細胞融合,相比誘變育種和雜交育種方法,具有 等突出的特點。 (5)請說明單克隆抗體的主要作用: 。,【解析】(1)由于本題的目的是制備用于預(yù)防和治療甲流的單克隆抗體,所以B細胞只能是取自感染H1N1病毒的動物或人體內(nèi)的B淋巴細胞,經(jīng)誘導劑聚乙二醇(PEG)或滅活的病毒等誘導融合,得到的雜交瘤細胞才能用于生產(chǎn)預(yù)防和治療甲流的單克隆抗體。 (2)僅考慮兩個細胞的融合,則可形成A細胞A細胞、B細胞B細胞、A細胞B細胞3種類型的C細胞,為了從中篩選出A細胞B細胞,必須用特定的選擇培養(yǎng)基進行篩選,篩選出的D細胞(雜交瘤細胞)既能無限增殖又能產(chǎn)生特異性抗體。,(3)因為單鏈RNA容易發(fā)生變異,一旦變異后體內(nèi)的記憶細胞和抗體就不能對其發(fā)揮作用。 (4)不同種動物的體細胞融合,相比誘變育種和雜交育種方法,具有目的性強,克服遠緣雜交不親和性(能有效地打破物種的生殖隔離界限)等突出特點。 (5)單克隆抗體可用于診斷疾病、藥物導向治療等方面。,答案:(1)B淋巴 聚乙二醇(PEG)(滅活的病毒) (2)3 既能無限增殖又能產(chǎn)生特異性抗體 雜交瘤細胞(雜交細胞) (3)引起甲流的病毒不斷發(fā)生變異(意思相同即可) (4)目的性強,克服遠緣雜交不親和性(能有效地打破物種的生殖隔離界限)(意思相同即可) (5)作為診斷試劑;用于治療疾病和運載藥物(意思相同即可),【互動探究】 (1)若圖中AB細胞是植物細胞,則融合前需要進行什么處理? 提示:利用纖維素酶和果膠酶去掉細胞壁。因為細胞融合利用了細胞膜具有流動性的原理,細胞壁是細胞融合的障礙。 (2)體外培養(yǎng)和體內(nèi)培養(yǎng)最后如何才能提取到單克隆抗體? 提示:體外培養(yǎng)時從細胞培養(yǎng)液中提取,體內(nèi)培養(yǎng)則從小鼠腹水中提取。,1.(2013南昌模擬)回答下列與細胞工程有關(guān)的問題: (1)細胞工程是指應(yīng)用 和分子生物學的原理和方法,通過細胞水平或 水平上的操作,按照人的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學技術(shù)。 (2)植物體的根、莖、葉細胞一般都具有全能性,在一定的營養(yǎng)和激素等條件下,可以 形成愈傷組織。將愈傷組織轉(zhuǎn)接到 的培養(yǎng)基上,就可以誘導其再分化生成胚狀體或叢芽,進而發(fā)育成完整的小植株。,(3)動物細胞工程中 技術(shù)是其他動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)。目前使用的或冷凍保存的正常細胞通常為 代以內(nèi),以保持細胞正常的二倍體核型。在培養(yǎng)動物細胞時,從健康動物體內(nèi)取出組織塊剪碎后,用胰蛋白酶處理的原因是: 。 (4)動物細胞核移植是將動物的一個體細胞的細胞核,移入一個 中,使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎,這個新的胚胎最終發(fā)育成動物個體。用核移植的方法得到的動物稱為 動物。動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植的原因是動物體細胞 。,【解析】(1)細胞工程是指應(yīng)用細胞生物學和分子生物學的原理和方法,通過細胞水平或細胞器水平上的操作,按照人的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學技術(shù)。 (2)植物體的根、莖、葉細胞一般都具有全能性,在一定的營養(yǎng)和激素等條件下,可以脫分化形成愈傷組織。將愈傷組織轉(zhuǎn)接到含有不同激素成分的培養(yǎng)基上,就可以誘導其再分化生成胚狀體或叢芽,進而發(fā)育成完整的小植株。,(3)動物細胞培養(yǎng)技術(shù)是其他動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)。目前使用的或冷凍保存的正常細胞通常為10代以內(nèi),以保持細胞正常的二倍體核型。在培養(yǎng)動物細胞時,從健康動物體內(nèi)取出組織塊剪碎后,用胰蛋白酶處理的原因是為了使組織分散成單個細胞。,(4)動物細胞核移植是將動物的一個體細胞的細胞核,移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中,使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎,這個新的胚胎最終發(fā)育成動物個體。用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物。由于動物體細胞分化程度高,恢復(fù)其全能性困難,因此動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植。,答案:(1)細胞生物學 細胞器 (2)脫分化 含有不同激素成分 (3)動物細胞培養(yǎng) 10 為了使組織分散成單個細胞 (4)已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞 克隆 分化程度高,恢復(fù)其全能性困難,2.(2013咸陽模擬)科學家從某些能無限增殖的細胞的細胞質(zhì)中分離出無限增殖的調(diào)控基因(prC),該基因能激發(fā)許多動物細胞分裂,這為單克隆抗體的制備提供了更為廣闊的前景。請回答以下問題。 (1)利用細胞融合技術(shù)制備單克隆抗體,促進動物細胞融合常用的誘導劑是 。 (2)利用細胞融合技術(shù)制備單克隆抗體時有兩次篩選,第1次篩選的目的是 ,第2次篩選的目的是 。,(3)有人提出,可以直接通過基因工程導入該調(diào)控基因來制備單克隆抗體,其思路如圖所示。請回答下列問題。,酶A是指 ,酶B是指 。 對已導入重組質(zhì)粒的進行“檢測”的目的是 ;題目中所指的細胞是 ,所指的細胞具有的特點是 。,(4)也有人提出用細胞核移植技術(shù)構(gòu)建重組細胞來生產(chǎn)單克隆抗體,試用相關(guān)的圖示及文字在下圖中表示該過程:,【解析】(1)誘導動物細胞融合的方法有三種,其中用滅活的病毒是常用的方法。 (2)在單克隆抗體制備過程中,融合的細胞共有3種類型,第1次篩選的目的是選出雜交瘤細胞,但是雜交瘤細胞不一定產(chǎn)生所需抗體,所以還必須進行第2次篩選。 (3)基因工程中用到的酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶,將重組質(zhì)粒成功導入后,進行檢測的目的是看目的基因是否表達。題目中的所指的細胞是漿細胞,因為只有漿細胞才會產(chǎn)生抗體,所指的細胞是導入目的基因的漿細胞,由于目的基因控制細胞無限增殖,所以可用轉(zhuǎn)基因技術(shù)來生產(chǎn)單克隆抗體。,(4)由題干可知,從無限增殖細胞的細胞質(zhì)中分離出無限增殖的調(diào)控基因(prC),應(yīng)采用核移植技術(shù),將無限增殖細胞的細胞核除去,留下細胞質(zhì),讓其與漿細胞的細胞核融合,則可產(chǎn)生單克隆抗體。 答案:(1)滅活的病毒 (2)篩選出雜交瘤細胞 篩選出能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細胞 (3)限制性核酸內(nèi)切酶 DNA連接酶 檢測目的基因在受體細胞中是否進行了表達(或檢測受體細胞是否顯示出目的基因控制的性狀) 漿細胞 既能無限增殖又能產(chǎn)生特定抗體,(4)如圖:,3.有性生殖的生物產(chǎn)生后代需進行受精作用,植物體細胞雜交要進行原生質(zhì)體的融合,單克隆抗體的制備需進行動物細胞融合,可見細胞的融合技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用。下列為細胞融合的簡略過程,據(jù)圖回答相關(guān)問題:,(1)若a、b分別是基因型為Hhrr、hhRr兩個煙草品種的花粉,且這兩對基因分別位于兩對同源染色體上。由于受一對隱性純合基因(rr或hh)的作用,在光照強度大于800 lx時都不能生長。要想從融合細胞的培養(yǎng)液中分離出基因型為HhRr的雜種細胞,較為簡便的篩選方法是 。 (2)若a、b表示兩種植物體細胞,則由d細胞形成雜種植株的原理是 ,這種育種方法的優(yōu)點是 。,(3)若a、b分別為骨髓瘤細胞和B淋巴細胞,則d細胞的特點是 _。 由d細胞產(chǎn)生的抗體與普通血清抗體相比較,具有 的特點。生產(chǎn)上一般不能通過直接培養(yǎng)B淋巴細胞的方法生產(chǎn)單克隆抗體的主要原因是 。 (4)下列各圖表示單克隆抗體制備過程的各階段圖解,請用箭頭把代表各圖解的字母按單克隆抗體制備過程的順序連接起來。,【解題指南】 (1)考查實質(zhì):植物體細胞雜交與單克隆抗體的制備。 (2)解題關(guān)鍵: hr是a、b產(chǎn)生的配子中相同的配子,另外兩種配子分別是Hr、hR。 兩個不同的細胞形成的雜種細胞發(fā)育成植株。 骨髓瘤細胞的特點、B淋巴細胞的特點與融合后的細胞具備的特點之間的關(guān)系。 單克隆抗體產(chǎn)生的過程由細胞融合和雜交細胞的培養(yǎng)兩部分組成。,【解析】(1)a的花粉基因型為Hr和hr,b的花粉基因型為hR和hr,只有HhRr的基因組合方式?jīng)]有隱性純合基因,所以雜種細胞HhRr能在光照強度大于800 lx時生長。 (2)植物體細胞雜交形成植株,是植物細胞全能性的表現(xiàn),克服了自然條件下物種之間的生殖隔離。 (3)在單克隆抗體產(chǎn)生過程中細胞d是雜交瘤細胞,具備了融合前兩種細胞的優(yōu)點,能無限增殖且產(chǎn)生特定抗體。而且反復(fù)篩選的細胞d產(chǎn)生的抗體品質(zhì)優(yōu)良。B淋巴細胞不能無限增殖,無法得到大量的抗體。,(4)只能注射特定抗原后才能得到特定的B淋巴細胞,再與骨髓瘤細胞融合,經(jīng)篩選后可體內(nèi)培養(yǎng)也可體外培養(yǎng)以得到大量單克隆抗體。 答案:(1)給予大于800 lx的光照 (2)植物細胞的全能性 克服了遠緣雜交不親和的障礙 (3)既能無限增殖,又能產(chǎn)生特定抗體 特異性強、靈敏度高、化