三維設計高中生物選修③ 第二講 細胞工程(克隆技術) 二 動物細胞工程(徐州 生物杜老師)

技術內容項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)培養(yǎng)基成分礦質元素、蔗糖、維生素、植物激素和有機添加劑(如甘氨酸、瓊脂等)，屬于固體培養(yǎng)基葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、動物血清等，屬于液體培養(yǎng)基取材較幼嫩的細胞、組織、器官動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織原理細胞的全能性細胞的增殖技術內容項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)培養(yǎng)過程培養(yǎng)結果可以獲得植株，也可以獲得大量細胞只能獲得大量細胞，不能得到生物個體技術內容項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)應用①植物快速繁殖與脫毒植物培養(yǎng)②生產細胞產品③制造人工種子④用于轉基因植物的培育①生產蛋白質生物制品②培養(yǎng)皮膚移植的材料③檢測有毒物質④用于生理、病理、藥理學的研究相同點①都需人工條件下的無菌操作②都是合成培養(yǎng)基③都需適宜的溫度、pH等條件①兩種技術手段培養(yǎng)過程中都進行了有絲分裂，都是無性繁殖，都可稱克隆，都不涉及減數(shù)分裂。②植物組織培養(yǎng)最終產生新個體，體現(xiàn)了細胞的全能性；動物細胞培養(yǎng)產生大量細胞，不形成新個體，故不能體現(xiàn)細胞的全能性。1．(2010·無錫模擬)在生物工程中一般都要用到酶，下列酶中屬于動物細胞工程最常用的工具酶的是(

)A．限制酶B．DNA連接酶C．果膠酶

D．胰蛋白酶解析：基因工程用到的是限制酶和DNA連接酶；植物體細胞雜交技術用到的是纖維素酶和果膠酶；動物細胞工程用到的是胰蛋白酶，它的作用是使動物組織中的細胞相互分散成為單個的細胞，便于在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)。答案：D2.動物細胞培養(yǎng)與植物細胞培養(yǎng)的重要區(qū)別在于(

)A.培養(yǎng)基不同B.動物細胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進行C.動物細胞可以傳代培養(yǎng)，而植物細胞不能D.動物細胞能夠大量培養(yǎng)，而植物細胞不能解析：動物細胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基是液體培養(yǎng)基，其中通常含有葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等。而植物細胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基是固體培養(yǎng)基，通常含有水、礦質元素、激素、蔗糖、氨基酸、瓊脂等?？梢?，動物細胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基與植物組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基是不相同的。答案：A植物體細胞雜交動物細胞融合(單克隆抗體制備)理論基礎(原理)細胞膜的流動性、細胞的全能性細胞膜的流動性、細胞增殖融合前處理酶解法(纖維素酶、果膠酶)去除細胞壁注射特定抗原使正常小鼠產生免疫反應促融①物理法：離心、振動、電刺激等；②化學法：聚乙二醇(PEG)①物化法：與植物細胞融合相同；②生物法：滅活的病毒植物體細胞雜交動物細胞融合(單克隆抗體制備)過程第一步原生質體的制備(酶解法)正常小鼠免疫處理第二步原生質體融合(物、化法)動物細胞融合第三步雜種細胞的篩選與培養(yǎng)雜交瘤細胞的篩選與培養(yǎng)第四步雜種植株誘導與鑒定單克隆抗體的提純植物體細胞雜交動物細胞融合(單克隆抗體制備)意義和用途①克服遠緣雜交不親和的障礙，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍；②突破有性雜交的母系遺傳，獲得細胞質基因的雜合子，研究細胞質遺傳①制備單克隆抗體；②診斷、治療和預防疾病，例如：a.腫瘤定位診斷，放射性抗體→腫瘤；b.生物導彈治療，抗體－抗癌藥物→腫瘤3．(2010·?？谫|檢)科學家對鼠源雜交瘤抗體進行改造，生產出效果更好的鼠—人嵌合抗體，用于癌癥治療。下圖表示形成鼠—人嵌合抗體的過程。請據(jù)圖回答：(1)生產單克隆抗體一般不直接培養(yǎng)漿細胞，主要原因是__________________________________。(2)將________注入小鼠體內，從小鼠脾臟中獲得淋巴細胞，其中至少1個淋巴細胞能產生抗該抗原的抗體。(3)在單克隆抗體制備過程中之所以選用B淋巴細胞和骨髓瘤細胞，是因為它們融合后的雜交瘤細胞具有____________________、____________________的特性。(4)單克隆抗體制備過程運用了________和________的動物細胞工程技術手段。(5)動物細胞培養(yǎng)液的配方通常含有葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素等，與植物細胞培養(yǎng)基有所不同的是，還含有________。(6)在動物細胞融合過程中，需要將所選取的組織細胞分離散開，以利于細胞融合，可用________處理離體組織細胞使之分散開。(7)鼠源雜交瘤抗體與普通血清抗體相比較，具有__________________________的特點。(8)改造鼠源雜交瘤技術，生產鼠—人嵌合抗體，屬于____________(生物工程)的范疇。圖示過程是根據(jù)預期的____________________，設計__________________，最終必須對________進行操作。(9)經過改造的鼠－人嵌合抗體，與鼠源雜交瘤抗體相比較，突出的優(yōu)點是________________________________。解析：(1)由于漿細胞沒有無限增殖的能力，因此不能通過培養(yǎng)漿細胞生產單克隆抗體。(2)(3)單克隆抗體制備時，需要先把抗原注入小鼠的體內，刺激其產生漿細胞，然后從小鼠的脾臟中把漿細胞分離出來，與骨髓瘤細胞融合成雜交瘤細胞；雜交瘤細胞具有無限增殖的特性，也具有合成抗體的能力。(4)單克隆抗體制備過程中使用了細胞融合、細胞培養(yǎng)等技術。(5)動物細胞培養(yǎng)液中，必須有動物血清。(6)用胰蛋白酶可以把動物組織分散成單個細胞。(7)單克隆抗體具有特異性強、靈敏度高的特性。(8)從圖中看可以認為改造了鼠源雜交瘤抗體，生產鼠—人嵌合抗體，屬于蛋白質工程的范疇。(9)鼠—人嵌合抗體的優(yōu)點是副作用小。答案：(1)漿細胞不能無限增殖(2)抗原(3)在體外大量繁殖產生特異性抗體(4)動物細胞融合動物細胞培養(yǎng)(5)動物血清(6)胰蛋白酶(7)特異性強、靈敏度高(8)蛋白質嵌合抗體功能嵌合抗體的結構基因(9)對人體的不良反應(或過敏反應等副作用)減少用動、植物成體的體細胞進行離體培養(yǎng)，下列敘述正確的是(

)A．都需用CO2培養(yǎng)箱B．都須用液體培養(yǎng)基C．都要在無菌條件下進行

D．都可體現(xiàn)細胞的全能性[解析]

植物組織培養(yǎng)用固體培養(yǎng)基不需用CO2培養(yǎng)箱，植物組織培養(yǎng)可得到完整的植物個體，體現(xiàn)了細胞的全能性，動物細胞培養(yǎng)獲得的是動物細胞或代謝產物，未體現(xiàn)細胞的全能性；植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)均需要在無菌條件下進行。[答案]

C人類在預防與診療傳染性疾病過程中，經常使用疫苗和抗體。已知某傳染性疾病的病原體為RNA病毒，該病毒表面的A蛋白為主要抗原，其疫苗生產和抗體制備的流程之一如下圖：請回答：(1)過程①代表的是__________。(2)過程②構建A基因表達載體時，必須使用________和________兩種工具酶。(3)過程③采用的實驗技術是__________，獲得的X是____________。(4)對健康人進行該傳染病免疫預防時，可選用圖中基因工程生產的__________所制備的疫苗。對該傳染病疑似患者確診時，可從疑似患者體內分離病毒，與已知病毒進行_______比較；或用圖中的__________進行特異性結合檢測。[解析]

由RNA得到DNA的過程為逆轉錄；基因工程中常用的是限制酶和DNA連接酶；通過細胞融合得到雜交瘤細胞，才能具備兩個細胞的特點。[答案]

(1)逆(反)轉錄(2)限制性核酸內切酶(限制酶)

DNA連接酶(注：兩空順序可顛倒)(3)細胞融合雜交瘤細胞(4)A蛋白核酸(基因)序列抗A蛋白的單克隆抗體(1)動物細胞融合和植物體細胞雜交，均需對雜種細胞進行篩選，但篩選的方法不同，前者可用免疫法，后者可用機械方法、生理學或遺傳學方法。(2)各項技術在使用中一般要借助于其他某種技術的協(xié)助，如動物細胞融合、單克隆抗體的制備、胚胎移植、核移植等，其中動物細胞培養(yǎng)是動物細胞工程技術的基礎。動物器官的體外培養(yǎng)技術對于研究器官的生理、病理過程及其機制意義重大。下圖是一個新生小鼠的肝臟小塊培養(yǎng)裝置示意圖。請回答下列問題。(1)肝臟切成小薄片，這有利于肝臟細胞________________________________________________________________。(2)氣室中充入5%CO2氣體的主要作用是________________________________________________________________。(3)培養(yǎng)液中添加抗生素是為了抑制細菌生長，但要注意選擇抗生素的______________，以保證抗生素對肝臟無害。(4)有機物X有毒性，可誘發(fā)染色體斷裂。利用上圖所示裝置和提供的下列材料用具，探究肝臟小塊對有機物X是否具有解毒作用。材料用具：肝臟小塊，外周血淋巴細胞，淋巴細胞培養(yǎng)液，植物凝集素(刺激淋巴細胞分裂)；顯微鏡，載玻片，蓋玻片，玻璃皿，滴管；吉姆薩染液(使染色體著色)，有機物X溶液等。實驗過程：

①在淋巴細胞培養(yǎng)液中加入植物凝集素培養(yǎng)淋巴細胞，取4等份，備用。

②利用甲、乙、丙、丁4組上圖所示裝置，按下表步驟操作(“√”表示已完成的步驟)。甲乙丙丁步驟一：加入肝臟培養(yǎng)液√√√√步驟二：加入有機物X溶液√√步驟三：放置肝臟小塊√上表中還需進行的操作是_______________________________________________________________________。

③培養(yǎng)一段時間后，取4組裝置中的等量培養(yǎng)液，分別添加到4份備用的淋巴細胞培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)。

④一段時間后取淋巴細胞分別染色、制片。在顯微鏡下觀察____________，并對比分析。若丙組淋巴細胞出現(xiàn)異常，而甲組的淋巴細胞正常，則說明_____________________________________________________________________。[解析]

(1)肝臟切成小薄片，有利于肝臟細胞通過濾紙從培養(yǎng)液中吸收營養(yǎng)物質，同時有利于與外界進行氣體交換和自身的代謝廢物的排出。(2)組織培養(yǎng)時5%CO2有維持培養(yǎng)液pH的功能。(3)抗生素的種類和劑量對使用的效果很重要。(4)②由題可知甲組為該組實驗的實驗組，丙為無肝臟的對照組，那么乙或丁應為無有機物X的對照組。④顯微鏡下可觀察到染色體的形態(tài)和數(shù)目。如果淋巴細胞出現(xiàn)異常，說明用來培養(yǎng)淋巴細胞的培養(yǎng)液中存在有機物X。丙組未加肝臟，而甲組加了肝臟，若甲組細胞正常，丙組細胞出現(xiàn)異常，則可說明肝臟對有機物X有解毒功能。[答案]

(1)吸收氧氣和營養(yǎng)物質、排出代謝廢物(2)維持培養(yǎng)液適宜的pH

(3)種類和劑量(4)向乙(或丁)組裝置中放置肝臟小塊染色體形態(tài)和數(shù)量肝臟小塊對有機物X具有解毒作用[隨堂高考]1．(2008·上海高考)制備單克隆抗體所采用的細胞工程技術包括(

)①細胞培養(yǎng)②細胞融合③胚胎移植④細胞核移植A．①②

B．①③C．②③D．③④